高值黄酮类化合物的酶法转化
项目概况
黄酮类化合物具有极高抗氧化活性，还具有抗肿瘤、消炎、抗病毒、抗衰老等多种生物活性，但植物提取法与化学合成法均具有效率低、污染环境等缺点，本团队建立一个α-鼠李糖苷酶的数据库和申请获得一个软件著作权，在毕赤酵母异源表达10余个工程菌，开发了二氢槲皮素的酶法合成，在底物浓度为2.064 g/L的条件下可得到1.156 g/L的二氢槲皮素，实现了二氢槲皮素的高转化率；以及芦丁的高效酶法转化，在芦丁的底物浓度为250 g/L的条件下可得到转化率>95%。
应用前景
黄酮类化合物泛指两个苯环通过三个碳原子相互连接而成的一系列化合物的总称。黄酮类化合物具有极高抗氧化活性，还具有抗肿瘤、消炎、抗病毒、抗衰老等多种生物活性，在药物、保健食品、化妆品等领域具有较大的开发潜力，特别是在医学领域已有较多研究。
技术特点
植物组织提取法仍是目前制备二氢槲皮素的主要途径，但需要使用大量有机溶剂，易产生污染，且原料的来源也易受到限制；化学合成法由于生产和分离工艺烦琐、产率较低，常产生大量副产物及使用大量有毒试剂；生物发酵法反应条件温和可控，但生产周期长，转化率低，发酵产物分离纯化困难。
本团队利用人工智能和大数据技术挖掘获得500余个α-鼠李糖苷酶基因及其相关的数据，并已建立一个α-鼠李糖苷酶的数据库和申请获得一个软件著作权。在湿库建设方面，目前已在毕赤酵母中异源表达了10余个基因获得工程菌，同时开展了分子模拟技术改造酶分子和高通量筛选技术获得高性能酶分子，并已在毕赤酵母中实现高效表达。并利用固定化技术实现了酶的固定化，并实现了芦丁到异槲皮苷和花旗松素到二氢槲皮素的酶法转化小试。
图1 异槲皮苷高效转化
1）芦丁的底物浓度为250 g/L的条件下可得到转化率>95%，实现了芦丁到异槲皮苷的高效酶法转化，且固定化酶可多次循环使用。
图2 二氢槲皮素的酶法合成
2）同时开发了能够将花旗松素转化为二氢槲皮素的酶，在底物浓度为2.064 g/L的条件下可得到1.156 g/L的二氢槲皮素，实现了二氢槲皮素的高转化率，且固定化酶可多次循环使用。
目前项目组正在继续进一步理性改造和筛选高性能的酶分子，同时通过优化发酵体系来继续提高酶表达量，以期加快底物转化速度，减少生产周期，通过优化反应条件，从而获得更高的异槲皮苷产量。
申请和授权专利
(1) 刘夫锋,杨梅,王俪颖,谢希贤,於洪建,杨青,一种α-L-鼠李糖苷酶及其编码基因和它们的应用：ZL202411529424.7[P].2025-01-21.
(2) 刘夫锋，杨梅，王俪颖, 一种信号肽或其编码基因在促进Rha表达中的应用及方法：ZL202510287792.3。 2025.03.12
联系人：刘夫锋
联系电话：13752328946
邮箱地址：fufengliu@tust.edu.cn
