Page 119 - 《精细化工》2022年第6期
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第 6 期 黄秋容，等: 两相体系中生物转化肉桂醇生成天然 2-苯乙醇 ·1185·
的研究多以 L-苯丙氨酸为底物，利用酵母菌通过艾 高了 50%。BENEDICT 等 [15] 利用大肠杆菌（RE）细
氏途径实现 [4-5] ，反应路线如下所示。 胞进行两相生物转化，筛选生物柴油作为非水溶剂，
可用于原位提取产物，极大降低了 2-PE 的抑制作
用，显著提高了产物浓度和产率，将 80 mmol/L 的
L-苯丙氨酸转化为 71 mmol/L 的 2-PE（8.8 g/L，产
率 89%）。在以肉桂醇为原料，利用微生物生成天然
2-PE 的研究中，同样面临底物、产物的积累抑制细
胞生长、产物浓度较低的问题。
为了提高肉桂醇的转化率和 2-PE 的产率，本文
通过筛选合适的有机相构建有机溶剂/水相两相体
系，并在两相体系中对以肉桂醇为底物、生物转化
合成天然 2-PE 的催化反应进行优化，为后期开展
+
NAD 为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化态）；NADH 为烟酰胺腺
嘌呤二核苷酸（还原型辅酶Ⅰ） 由肉桂醇生产天然 2-PE 的放大实验提供一定的理
论参考。
由于 L-苯丙氨酸原料价格高和资源的有限性，
1 实验部分
本课题组在前期研究中，开发了以肉桂醇为原料，
利用筛选到的一株植物内生菌 Sphingomonas sp. 1.1 仪器与试剂
[6]
Z45 生成天然 2-PE 的方法 ，反应路线如下所示。 Waters e2695 高效液相色谱仪，SunFire TM C 18 色
谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）（美国 Waters 公司）；
MQD-B3R 组合式振荡培养箱（上海旻泉仪器有限
公司）；Agilent 8453E 紫外-可见分光光度计（美国
安捷伦公司）。
肉桂醇（质量分数 98%），上海麦克林生化科技
有限公司；2-PE（质量分数 97%），甲醇、乙腈、冰
醋酸均为色谱纯，德国默克公司；葡萄糖、氯化钠、
无水乙醇等均为分析纯，广东光华化学厂有限公
司。所有试剂用前未经处理直接使用。
1.2 菌种
ADH 为乙醇脱氢酶 从新鲜肉桂枝中筛选出的一株植物内生菌 Z45，
微生物转化脂溶性底物合成天然香精香料时， 经广西南宁国拓生物技术有限公司对其进行 16S
底物的利用率随底物疏水性的增加而下降，底物、 rDNA 基因序列扩增并测序，鉴定菌株 Z45 为鞘氨
[6]
产物的积累达到一定浓度后还会抑制细胞生长。因 醇单胞菌，并命名为 Sphingomonas sp. Z45 。
此，产物浓度难以通过工艺优化得以提高，是生物 1.3 培养基
[7]
催化反应需要克服的难题 。以有机溶剂作为第二 种子培养基（g/L）：葡萄糖 30，蛋白胨 16，磷
相可实现底物的缓释和产物的原位移出，进而促进 酸氢二钾 1，氯化钠 0.5，七水合硫酸镁 0.5，七水合
[8]
反应的进行，且便于操作 。活性细胞与酶一样可 硫酸亚铁 0.01，pH = 7.0。发酵培养基同种子培养基。
2
[9]
在有机溶剂中反应，还可表现出很好的反应特性 。 上述培养基均采用湿热灭菌，条件：1.05 kg/cm ，
因此，有机溶剂相-水相两相体系广泛应用于微生物 121 ℃，20 min。
转化脂溶性底物的研究中 [10-12] 。国内外已有以 L-苯 1.4 菌体的培养和肉桂醇的生物转化实验
丙氨酸为底物合成天然 2-PE 时，利用水-有机溶剂 将保存在斜面的菌种 Sphingomonas sp. Z45 经
两相体系提高底物转化率和产物 2-PE 浓度的研究 平板划线法 [16] 进行活化后，用无菌接种环刮取一环
报道。KAROLINA 等 [13] 提出了一种在以菜籽油为第 复壮的菌种于种子培养基中，于 30 ℃、200 r/min
二相的双相体系中利用酵母生产 2-PE 的方法，2-PE 的恒温振荡摇床中培养 12 h。接着，在发酵培养基
的总浓度比单水相体系提高 2.7 倍。陆军等 [14] 研究 中按体积分数为 5%的接种量移取 1 mL 新鲜种子液
了酿酒酵母在油酸存在的两相体系中转化 L-苯丙氨 到 150 mL 三角瓶内（装液量 20 mL），于 30 ℃、
酸生成 2-PE 的过程，产物 2-PE 的浓度比单水相提 转速为 200 r/min 的恒温振荡摇床内扩大培养 24 h
