本发明专利技术公开了海洋菌株及其催化制备四氢姜黄素的用途，属于非水相酶体系催化生物转化制备高效天然抗炎化合物技术领域。本发明专利技术提供了来源于海洋的蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)，在加入底物姜黄素和辅助底物情况下，利用该菌株的全细胞及粗酶液催化不饱和多酚化合物氧化还原脱氢制备稳定产物。本发明专利技术确定了该菌株全细胞催化和粗酶液催化姜黄素氧化还原的反应体系和反应条件。本发明专利技术在生物催化制备天然药物分子领域具有较好的工业应用前景，对于今后海洋新型生物催化剂的开发和姜黄素衍生物的绿色合成方法的研究具有重要意义。重要意义。
【技术实现步骤摘要】
海洋菌株及其催化制备四氢姜黄素的用途
[0001]本专利技术属于非水相酶体系催化生物转化制备高效天然化合物
，具体涉及一种海洋菌株及其催化制备四氢姜黄素的用途。
技术介绍
[0002]海洋是复杂、开放、变化的生物有机系统，其复杂的结构特征造就了生物类群的多样性。海洋细菌有着其他生态系统成员不具有的特性，成为新型独特的生物催化剂的重要来源。海洋环境独特性以及细菌产酶多样性，与陆地有着极大差异。独特海洋环境造就了具有耐盐、耐热、适冷、耐压和耐酸、耐碱等特性的极端菌株及其极端酶。近年来，国内外科研工作者在海洋细菌生物酶资源开发方面取得了许多成果。目前研究工作较多集中于脂肪酶、蛋白酶、溶菌酶、转移酶和多糖水解酶等。对海洋氧化还原酶的催化特性研究也逐渐受到重视，不仅可认知生物合成的新途径和新机理，探讨关键代谢过程和生物合成机制，也可实现海洋资源高值化。
[0003]姜黄素是一类具有广泛生物活性的天然香料，具有抗炎、抗氧化、抗癌等功能。四氢姜黄素作为姜黄素在生物体内的主要代谢产物，近年来受到国内外学者广泛关注。四氢姜黄素具有降血糖、降血脂、抗转移、抗癌、抗抑郁等药理学作用，同时发现其在抗氧化、降血糖、降血脂等方面的药理活性均优于姜黄素。研究还发现四氢姜黄素对代谢综合征、肥胖型Ⅱ型糖尿病、高血压以及胰岛素抵抗综合征等相关疾病均有较好治疗效果，具有广泛的应用前景。
[0004]目前四氢姜黄素中间体化学制备方法主要有：以3
‑
正丁基硼酸酯和脂肪族伯胺为催化剂，使得香草醛和乙酰丙酮硼烷络合物发生发应进而得到姜黄素；利用氢气作为还原剂，在碱存在下合成四氢姜黄素中间体二乙酰四氢姜黄素，进一步脱除乙酰基得到四氢姜黄素等。但是现有的四氢姜黄素的化学合成法和植物提取法存在诸多问题，如难以确保产物的专一性、有机试剂污染和无法大规模生产等。因此，高效生物催化制备四氢姜黄素是解决天然药物制造并减少环境污染等问题的重要途径。生物法制备四氢姜黄素主要通过酶催化还原实现。目前用于制备四氢姜黄素的微生物主要有毕赤酵母、大肠杆菌和真菌等，效率较低。因此，筛选含有催化碳碳双键还原、高活性、高选择性的脱氢酶的菌株是实现四氢姜黄素有效制备的关键。而海洋环境中长期的演化过程使得海洋微生物体内的氧化还原酶具有与陆地来源酶不同的底物特异性和立体选择性。从海洋微生物中获取具有高效催化活性的菌株是解决现有制备方法缺陷的有效途径。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供了海洋菌株及其催化制备四氢姜黄素的用途，从海洋微生物中获得含有依赖NAD(P)H的脱氢酶的蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus WSZ2021)，并考察了反应缓冲液、pH、温度等影响，优化了该菌株全细胞催化或粗酶液催化姜黄素还原烷基团制备四氢姜黄素的反应体系和反应条件。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之一如下：
[0007]一种海洋菌株，所述海洋菌株为蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus WSZ2021，保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏地址为中国、武汉、武汉大学，保藏日期为2022年03月18日，保藏编号为CCTCC NO:M 2022292。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之二如下：
[0009]上述的海洋菌株蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus WSZ2021(CCTCC NO:M 2022292)在催化制备四氢姜黄素中的用途。
[0010]进一步地，所述用途为催化姜黄素转化为四氢姜黄素。
[0011]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之三如下：
[0012]一种利用上述海洋菌株蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus WSZ2021(CCTCC NO:M 2022292)催化制备四氢姜黄素的方法，在该催化制备的反应体系中，以姜黄素为底物，加入辅助底物用于辅酶循环再生，加入离子液体用于促进底物溶解，利用所述海洋菌株的培养产物催化姜黄素对称氧化还原得到产物四氢姜黄素。
[0013]优选地，所述的底物姜黄素在所述反应体系中的浓度为0.001～0.5mol/L。
[0014]优选地，所述的离子液体在所述反应体系中的浓度为0.01～0.8mol/L。
[0015]优选地，所述离子液体包括1
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乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、或N,N'
‑
(亚甲基)双(1
‑
(3
‑
乙烯基咪唑))溴中的至少一种。
[0016]优选地，所述的辅助底物在所述反应体系中的浓度为0.001～0.5mol/L。
[0017]优选地，所述辅助底物包括葡萄糖、丙酮、乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、苯乙酮、苯乙醛或仲丁醇中的至少一种。
[0018]进一步地，所述反应体系中还包括缓冲液，所述缓冲液为pH为7～13的Tris
‑
盐酸缓冲液、乙酸钠缓冲液、碳酸钠缓冲液、或碳酸钾缓冲液中的至少一种或多种，其中优选pH为9的Tris
‑
盐酸缓冲液。
[0019]具体地，所述利用海洋菌株催化制备四氢姜黄素的方法，是利用蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus WSZ2021(CCTCC NO:M 2022292)进行培养，制备全细胞或粗酶液；即所述培养产物包括该海洋菌株蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus WSZ2021(CCTCC NO:M 2022292)的全细胞或粗酶液中的至少一种。
[0020]在一个具体的实施例中，所述培养产物包括所述海洋菌株的全细胞，所述方法包括：
[0021]1)菌株的培养：将蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus WSZ2021(CCTCC NO:M 2022292)以1～2％(mL/mL)的接种量接种入216L培养基中培养；
[0022]2)全细胞的制备：将步骤1)培养结束获得的发酵液，离心获得细胞，弃上清液，沉淀用Tris
‑
HCl缓冲液(pH 7.6)重悬，充分洗涤后离心，重复上述沉淀重悬
‑
洗涤
‑
离心若干次，获得细胞；将细胞用缓冲液配制成25～5000mg/L的细胞液；
[0023]3)全细胞催化：以步骤2)得到的25～5000mg/L的细胞液为基础配制全细胞催化体系，包括：0.001～0.5mol/L姜黄素，0.001～0.5mol/L辅助底物，0.01～0.8mol/L的离子液体，0.01～0.2mol/L的缓冲液，25～5000mg/L的细胞液，反应体系pH 6～13，在0℃～70℃反应温度下，100～300rpm震荡反应，反应时间30～180小时，利用全细胞催化姜黄素还原得到
产物四氢姜黄素。
[0024]在另一个具体的实施例中，所述培养产物包本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海洋菌株，其特征在于：所述海洋菌株为Bacillus cereus WSZ2021，保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏地址为中国、武汉、武汉大学，保藏日期为2022年03月18日，保藏编号为CCTCC NO:M 2022292。2.权利要求1所述的海洋菌株在催化制备四氢姜黄素中的用途。3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述用途为催化姜黄素转化为四氢姜黄素。4.一种利用权利要求1所述的海洋菌株催化制备四氢姜黄素的方法，其特征在于：反应体系中，以姜黄素为底物，加入辅助底物和离子液体，利用所述海洋菌株的培养产物催化姜黄素还原得到四氢姜黄素。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的离子液体在所述反应体系中的浓度为0.01～0.8mol/L，所述离子液体包括1
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乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、1
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丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、1
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丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、或N,N'
‑
(亚甲基)双(1
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(3
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乙烯基咪唑))溴中的至少一种。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的辅助底物在所述反应体系中的浓度为0.001～0.5mol/L；所述辅助底物包括葡萄糖、丙酮、乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、苯乙酮、苯乙醛或仲丁醇中的至少一种。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述反应体系中还包括缓冲液，所述缓冲液为pH为7～13的Tris
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盐酸缓冲液、乙酸钠缓冲液、碳酸钠缓冲液、或磷酸钾缓冲液中的至少一种。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述培养产物包括所述海洋菌株的全细胞，所述方法包括：1)菌株的培养：将所述海洋菌株以1～2％的接种量接种入216L培养基中培养；2)全细胞的制备：将步骤1)培养结束获得的发酵液，离心获得细胞，弃上清液，沉淀重悬，充分洗涤后离心，重复上述沉淀重悬
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...
【专利技术属性】
技术研发人员：王世珍，江亮，王琪琪，熊雨，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：
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