一种耐多种纯有机溶剂的脂肪酶及其编码基因和在多种高产酯类化合物合成中的应用制造技术

本发明专利技术公开一种耐多种纯有机溶剂的脂肪酶及其编码基因和在多种高产酯类化合物合成中的应用。本发明专利技术的脂肪酶SSL1970，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，编码所述的脂肪酶SSL1970的基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明专利技术的脂肪酶SSL1970来源于链霉菌Streptomyces scopuliridis SCSIO ZJ46，能在多种纯有机溶剂中长时间保持其结构和生物活性的完整，特别是能耐受多种醇，并以各种醇为反应介质催化这些醇作为底物之一与多种不同链长的脂肪酸反应，用于多种高产酯类化合物的生物制造。

【技术实现步骤摘要】
一种耐多种纯有机溶剂的脂肪酶及其编码基因和在多种高产酯类化合物合成中的应用
：本专利技术属于基因工程和生物催化
，具体涉及一种耐多种纯有机溶剂的脂肪酶及其编码基因和在多种高产酯类化合物合成中的应用。
技术介绍
：中短链脂肪酸酯是一类非常重要的香料化合物，主要用于配制奶油及草莓、樱桃等所有水果型香精，也可用于香烟、日化产品或其它产品的香原料，同时也是一种优良的有机溶剂。长链脂肪酸酯具有很好的润滑性，主要用作乳剂类化妆品的润滑剂，能赋予化妆品良好的涂敷性，与皮肤有较好的亲和性，易被皮肤组织所吸收，使皮肤柔软。工业上生产这类化合物的方法主要是使脂肪酸和醇直接酯化，一直沿用强酸(如浓硫酸、对甲苯磺酸等)作催化剂。尽管强酸作为酯化合成催化剂具有理想的催化活性且价格低廉，但强酸易使有机物碳化和氧化，且具有选择性差、产品色泽深、能耗高、副反应多、对设备腐蚀严重和污染环境等缺点。再有，传统的生物提取法又由于受资源匮乏、产率低、分离困难等缺点的制约而无法实现规模化生产。因此，国内外都在探索一些种绿色环保并且高效的生产方法，其中生物催化(酶)法是人们最为关注的生产方法之一。酶在工业生产中具有很大的优势，能在常温常压下反应，反应速率快，催化作用专一，无污染，价格较低等。脂肪酶(EC3.1.1.3)是一种酯键水解酶，它可在油水界面催化长链甘油三酸酯水解形成甘油二酯、甘油单酯或甘油及游离脂肪酸；而它在非水介质中又能催化酸的羧基与醇的羟基进行脱水缩合反应产生酯类化合物。脂肪酶广泛的存在于动物、植物和微生物中，其中动物胰脏和微生物是脂肪酶的主要来源。目前脂肪酶已经被广泛的应用于食品酿造、农业、医药化学、制浆造纸工业、污水处理和生物修复等领域。其中，有些脂肪酶能在有机介质中起催化作用，被广泛应用于酯类化合物的合成。目前，在有机介质中脂肪酶催化相应的酸和醇合成辛酸乙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯和戊酸乙酯已有相关的报道。在食品加工方面，固定化的脂肪酶现在已被用于芳香酯的合成，比如利用脂肪酶制备的呈天然水果味的低分子量芳香酯。目前有关辛酸乙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯等酯类化合物的酶法合成均是以相应的酸和醇为底物在正己烷、正庚烷、异辛烷等有机介质中进行，最终的酯化率一般为90％左右，底物酸的浓度在0.04～1.0M之间。由于大部分脂肪酶对高浓度的酸或者醇极为敏感，故在合成反应中底物浓度往往较低进而获得产物的含量较少，无法满足工业化的需求。因此寻找天然耐高浓度的酸或者醇的脂肪酶，使其在酯类化合物的合成中提高催化效率以及产物的含量具有重要的实用意义。
技术实现思路
：本专利技术的第一个目的是提供一种耐多种纯有机溶剂的脂肪酶SSL1970。该脂肪酶SSL1970来源于链霉菌StreptomycesscopuliridisSCSIOZJ46，能在多种纯有机溶剂中长时间保持其结构和生物活性的完整，特别是能耐受多种醇，并以各种醇为反应介质催化这些醇作为底物之一与多种不同链长的脂肪酸反应，用于多种高产酯类化合物的生物制造。本专利技术的脂肪酶SSL1970，其特征在于，其氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。本专利技术的第二个目的是提供一种编码脂肪酶SSL1970的基因，其特征在于，编码氨基酸序列如SEQIDNO.2所示的脂肪酶SSL1970的基因。本专利技术的编码脂肪酶SSL1970的基因，优选，其核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。本专利技术的第三个目的是提供一种表达载体，其特征在于，含有上述编码脂肪酶SSL1970的基因。本专利技术的第四个目的是提供一种含有上述表达载体的微生物。本专利技术的第五个目的是提供脂肪酶SSL1970在催化多种酸的羧基与多种醇的羟基进行脱水缩合反应产生酯类化合物中的应用。当本专利技术的脂肪酶SSL1970在催化多种酸的羧基与多种醇的羟基进行脱水缩合反应产生酯类化合物时，所有反应不需要加入额外的反应介质而是直接以其中一种底物(醇)作为反应的介质进行高效的催化合成。所述的酯类化合物，优选为乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一酸分别与乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇合成相应的中短链脂肪酸酯化合物，或月桂酸、十四酸、软脂酸分别与丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇合成相应的长链脂肪酸酯化合物。所述的脂肪酶SSL1970在催化多种酸的羧基与多种醇的羟基进行脱水缩合反应产生酯类化合物中的应用，底物酸的浓度为1～4M，最适为2～3M；催化反应的温度为40～50℃；脂肪酶SSL1970在催化反应体系中的用量为10g/L。在本专利技术的催化合成反应体系中，所述的各种醇分别作为反应的介质，同时作为其中的底物之一提供羟基，所述的各种底物酸的浓度为1.0M，合成反应温度为40℃，脂肪酶SSL1970的使用量为10g/L的条件下，合成相应的芳香酯类香料，反应20h后酯化率全部达到100％。本专利技术的脂肪酶SSL1970，水解活性最高的底物为对硝基苯基辛酸酯(p-NPC8)，其次为对硝基苯基月桂酸酯(p-NPC12)与对硝基苯基己酸酯(p-NPC6)。反应的最适pH值为8.5，在pH＝7.5～10.0之间具有较高的水解活性。反应的最适温度为40℃，30～45℃之间保留有较高的水解活性。本专利技术的脂肪酶SSL1970经冷冻干燥制成酶粉后，对多种纯有机溶剂具有很好的耐受性，特别是对多种醇具有很好的耐受性，使得在不需要添加额外的反应介质的条件下可应用于各种脂肪酸酯化合物的合成。合成反应中，底物酸的最高浓度达到4.0M以上；合成反应的最适温度为50℃；合成反应中催化剂脂肪酶SSL1970的使用量为10g/L；各种酯类化合物获得的最高酯化率为100％，最高初始酯化速率达到50mmolL-1h-1g-1。本专利技术与传统的化学合成相比，具有反应条件温和、生产能耗低、产品质量好和无污染的优点；与目前报道的酶法合成相比，不需要添加额外的反应介质，产物含量高，分离步骤更简捷。该酶用于各种酯类化合物香料以及生物表面活性剂的合成，制备的化合物纯度高、品质好、分离步骤简捷等，属于天然产物，可应用于食品、香烟和日化产品等生产行业，因此具有广泛的应用前景。本专利技术从来源于链霉菌StreptomycesscopuliridisSCSIOZJ46中克隆到一个新的脂肪酶SSL1970，该脂肪酶的一大特点是，能耐受多种纯有机溶剂，特别是多种醇，在这些有机溶剂中能长时间保持酶整体结构和生物活性的完整；另一新颖的特点是，能够催化多种醇(从乙醇到癸醇，以及比癸醇分子量更大的醇)作为反应介质的同时也作为底物之一与多种羧酸(从丁酸到十一酸)进行反应，高效合成一系列相应的中短链脂肪酸酯类化合物，并且酯化率最高均能达到100％，初始酯化速率在较高浓度的底物酸存在下表现较高数值，以及催化丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇分别与月桂酸、十四酸、软脂酸反应生成相应的长链脂肪酸酯类化合物，酯化率大于95％。用于本专利技术的链霉菌StreptomycesscopuliridisSCSIOZJ46为本专利技术人所在的实验室从南海深海沉积物中分离得到并保藏。本申请人保证自申请日起20年内向公众提供该链霉菌StreptomycesscopuliridisSCSIOZJ46。附图说明：图1是脂肪酶对不同底物p-NP(C2-C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脂肪酶SSL1970，其特征在于，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

【技术特征摘要】
1.一种脂肪酶SSL1970，其特征在于，其氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。2.一种编码权利要求1所述的脂肪酶SSL1970的基因。3.根据权利要求2所述的编码脂肪酶SSL1970的基因，其特征在于，其核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。4.一种表达载体，其特征在于，含有权利要求2或3所述的编码脂肪酶SSL1970的基因。5.一种含有权利要求4所述的表达载体的微生物。6.权利要求1所述的脂肪酶SSL1970在催化多种酸的羧基与多种醇的羟基进行脱水缩合反应产生酯类化合物中的应用。7.根据权利要求6所述的脂肪酶SSL1970在催化多...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡云峰，梁甲元，张云，孙爱君，邓盾，
申请(专利权)人：中国科学院南海海洋研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44