本发明涉及化学合成技术领域，尤其涉及一种莽草酸的合成方法。
背景技术：
莽草酸(Shikimic acid)是1885年从日本的“莽草”中分离得到的有机化合物，后来发现，它也存在于八角茴香、番茄叶、金丝桃等植物中，其中在中药“八角茴香”中含量最高。莽草酸的分子式为C7H10O5，结构式如下：
莽草酸具有很强的生理活性，它是一种高选择性的酶抑制剂，是一种良好的抗菌和抗病毒试剂。莽草酸可以通过影响花生四烯酸代谢，抑制血小板聚集，抑制动、静脉血栓及脑血栓形成，具有很好的抗炎、镇痛作用。早期莽草酸的制备多是以八角茴香为原料进行提取制备的，如中国专利ZL200710021150.0中公开了一种便捷有效的莽草酸生产方法，是一种从植物原料八角茴香中直接提取莽草酸的方法；中国专利CN200510022061.9中公开了一种以八角茴香和八角茴香叶为原料提取制备莽草酸的方法。现阶段逐渐开始使用化工原料制备莽草酸，中国专利CN200510022061.9本发明公开了一种莽草酸的合成方法，从常见廉价的化工原料巴豆醛出发，经过Diels-Alder反应、Sharpless不对称环氧化反应等4步反应操作合成莽草酸。尽管莽草酸的合成有了较大的发展，但是在合成过程中需要使用多种的试剂且对反应条件的控制较为严格，反应结束后对副产物及废液的处理也需要投入更多的财力。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种莽草酸的合成方法，其方法步骤如下：
S1：果糖6-磷酸与甘油醛-3-磷酸酯在转酮醇酶的催化作用下生成磷酸烯醇丙酮酸和赤藓糖-4-磷酸酯；
S2：DAHP合成酶将磷酸烯醇丙酮酸和赤藓糖-4-磷酸酯催化成3-脱氧-D-阿拉伯-庚-2-酮酸7-磷酸和磷酸；
S3：3-脱氢秋水仙碱合酶催化3-脱氧-阿拉伯-庚酮糖酸7-磷酸转化为3-脱氢喹啉和磷酸酯；
S4：3-脱氢秋水仙碱合酶将3-脱氢喹啉催化成3-脱水噌啉和水；
S5：莽草酸脱氢酶将3-脱氢噌啉催化成莽草酸。
优选的，所述S1中果糖6-磷酸与甘油醛-3-磷酸酯的重量比为(2.5-4)∶1，反应温度为25-60℃。
优选的，所述反应过程中pH为6.7-7.3，在反应中添加H3PO3和NH40H调节pH。
优选的，所述反应时间为28-36h。
优选的，所述反应中还添加葡萄糖脱氢酶。
优选的，所述反应中还添加葡萄糖和酵母提取物。
优选的，所述葡萄糖的添加量为20-100g/L，所述酵母提取物的添加量为0-20g/L。
工作原理：
本发明以葡萄糖果糖和/或酵母抽提物为原料，在生产菌含多种酶的催化作用下通过6-磷酸与甘油醛-3-磷酸酯生成莽草酸反应步骤如下：
建设生产菌从葡萄糖生产莽草酸
(1)果糖6-磷酸(F6P)与甘油醛-3-磷酸酯(G3P)在转酮醇酶的催化作用下生成磷酸烯醇丙酮酸(PEP)和赤藓糖-4-磷酸酯(E4P)：
(2)DAHP合成酶将磷酸烯醇丙酮酸(PEP)和赤藓糖-4-磷酸酯(E4P)催化成3-脱氧-D-阿拉伯-庚-2-酮酸7-磷酸(DAHP)和磷酸：
(3)3-脱氢秋水仙碱合酶催化3-脱氧-阿拉伯-庚酮糖酸7-磷酸(DAHP)转化为3-脱氢喹啉(DHQ)和磷酸酯：
(4)3-脱氢秋水仙碱合酶将3-脱氢喹啉(DHQ)催化成3-脱水噌啉(DHS)和水：
(5)莽草酸脱氢酶将3-脱氢噌啉(DHS)催化成莽草酸。
当莽草酸脱氢酶与NADP依赖性葡萄糖脱氢酶偶联时，过量的NADPH由NADPH再生系统提供(S6)，莽草酸脱氢酶会将3-脱氢噌啉完全催化生成莽草酸。
(6)莽草酸脱氢酶将3-脱氢噌啉(DHS)催化成莽草酸。
葡萄糖脱氢酶催化葡萄糖和NADP生成葡萄糖酸盐和NADPH。它可以增加NADPH的可用性。其他NADP生成系统也可以使用-例如：例如：异丙醇和醇脱氢酶。
(7)生产菌株灭活磷酸转移酶系统组分(ptsHIcrr)，莽草酸激酶I(aroK)，莽草酸激酶II(aroL)，丙酮酸激酶I(pykF)和乳糖操纵子阻遏物(lacI)的基因。
PTS和pykF-基因灭活使得莽草酸引导碳所需的酶，同时减少乙酰胺和中间体化合物在芳香族氨基酸途径(Aromatic Amine Acid-AAA pathway)中的积累。AroK和aroB基因灭活通过碳通量进入芳香族氨基酸途径(AAA pathway)。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：
1、本发明提供的一种莽草酸的合成方法，以葡萄糖果糖和/或酵母抽提物为原料，在生产菌含多种酶的催化作用下通过6-磷酸与甘油醛-3-磷酸酯生成莽草酸，该生成工艺中步骤简单、试剂安全，反应过程中副产物少，提高了经济效益。
2、本发明提供的一种莽草酸的合成方法，所得的莽草酸的产率在71-86％，纯度为98.1-99.5％。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种莽草酸的合成方法，方法步骤如下：
将果糖6-磷酸与甘油醛-3-磷酸酯的按照2.5：1的重量比放入反应器中，葡萄糖的添加量为30g/L，所述酵母提取物的添加量为10g/L，加入生产菌含有转酮醇酶、DAHP合成酶、3-脱氢秋水仙碱合酶、莽草酸脱氢酶以及葡萄糖脱氢酶；反应控制温度为60℃；添加H3PO3和NH4OH调节pH为7.3；反应时间为28h。
所得的莽草酸的产率在71％，纯度为98.1％。
实施例2
将果糖6-磷酸与甘油醛-3-磷酸酯的按照4∶1的重量比放入反应器中，葡萄糖的添加量为100g/L，所述酵母提取物的添加量为20g/L，加入生产菌含有转酮醇酶、DAHP合成酶、3-脱氢秋水仙碱合酶、莽草酸脱氢酶以及葡萄糖脱氢酶；反应控制温度为25℃；添加H3PO3和NH4OH调节pH为6.7；反应时间为36h。
所得的莽草酸的产率在50％，纯度为99.5％。
实施例3
将果糖6-磷酸与甘油醛-3-磷酸酯的按照3∶1的重量比放入反应器中，葡萄糖的添加量为25g/L，所述酵母提取物的添加量为17g/L，加入生产菌含有转酮醇酶、DAHP合成酶、3-脱氢秋水仙碱合酶、莽草酸脱氢酶以及葡萄糖脱氢酶；反应控制温度为20℃；添加H3PO3和NH4OH调节pH为7.0；反应时间为30h。
所得的莽草酸的产率在81％，纯度为99.3％。
实施例4
将果糖6-磷酸与甘油醛-3-磷酸酯的按照2.9∶1的重量比放入反应器中，葡萄糖的添加量为27g/L，所述酵母提取物的添加量为10g/L，加入生产菌含有转酮醇酶、DAHP合成酶、3-脱氢秋水仙碱合酶、莽草酸脱氢酶以及葡萄糖脱氢酶；反应控制温度为42℃；添加H3PO3和NH4OH调节pH为7.1；反应时间为33h。
所得的莽草酸的产率在75％，纯度为98.7％。
实施例5
将果糖6-磷酸与甘油醛-3-磷酸酯的按照3.5∶1的重量比放入反应器中，葡萄糖的添加量为23g/L，所述酵母提取物的添加量为15g/L，加入生产菌含有转酮醇酶、DAHP合成酶、3-脱氢秋水仙碱合酶、莽草酸脱氢酶以及葡萄糖脱氢酶；反应控制温度为31℃；添加H3PO3和NH4OH调节pH为6.9；反应时间为29h。
所得的莽草酸的产率在79％，纯度为98.6％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。