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天然活性成分的生物合成及高效分离

专利(申请号):

专利类型:

技术成熟度:正在研发

所 在 地:福建厦门

最近更新:2017-09-22 14:33:58

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天然活性成分的生物合成及高效分离0
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      天然活性成分的生物合成及高效分离

      技术简介


      癌症、冠心病、糖尿病等疾病严重威胁人类健康。世界卫生组织的 2008最致命疾病分析报告,到 2010年,癌症将取代心脏病成为最大杀手。到 2030年,每年的癌症新发病患者将达到 2700万,死亡达 1700万。与激素代谢相关的癌症乳腺癌、前列腺癌发病率逐年增加。世界卫生组织 1990年公布的资料:美国总死亡人数中,有 24.7%死于冠心病。1995年,全球 1.35亿糖尿病患者;而到 2025年,这个数字将会达到 3亿;中国目前有 4000万。

      而日常生活中,某些常见食品中有效成分疾病的预防及治疗有显著的作用。例如:西洋芜荽、甘草和甘橘类水果中所含的香豆素是天然的“血液稀薄剂”,可预防血栓;十字花科蔬菜:吲哚(莱菔硫烷)可阻碍雌激素引发肿瘤生长的效用,预防乳腺癌;樱桃、葡萄及草莓内的鞣花酸可以使致癌物失去作用;五谷中的植酸可以使促进肿瘤生长的类固醇化合物失去作用;苹果和葡萄柚中的可溶性纤维――果胶有助于降低于胆固醇并预防糖尿病;黄豆类食物中所含有的大豆异黄酮,能够阻止肿瘤附近长出新的微血管。2010 年美国保健品及健康食品市场总销售额达 800 亿美元。其中,植物来源的天然保健品约占 80%的市场份额。我国植物提取物行业年出口近百亿元,健康产业产品可达万亿元(中粮数据)。针对天然活性成分原料含量低,产品质量要求高的问题,该课题组采取生物合成、高效分离、工程化研究的策略,高效提取或合成天然活性成分

      产品简介

      1)鞣花酸

      鞣花酸具有抗癌、抗突变、抗 HIV、抗氧化性能,在美国抗癌物质排行榜上名列第二。鞣花酸的传统制备方法是先从动物的虫瘿中提取五倍子单宁,然后再用氧化法制得鞣花酸。得到的产品纯度低,外观为灰色。

      石榴是国内重点发展的水果之一,目前尚未见有以石榴皮为原料制备高纯度鞣花酸的报道。石榴皮中所含有的安石榴甙具有强抗氧化性和抗癌等作用,在医疗、保健、功能性食品和化妆品领域都有很大的发展空间。

      该课题组采用酶转化法,优化发酵条件及酶诱导条件,将从石榴皮中提取的安石榴甙利用单宁酶发酵,得到鞣花酸,市场潜力巨大。

      2)莱菔硫烷

      莱菔硫烷(Glucoraphanin)就是众多异硫氰酸酯中的一种,而且是目前公认的防癌和抗癌效果最好的天然产物之一。莱菔硫烷主要存在青花菜种子中,含量很低,且青花菜种子产量低,价格昂贵。

      该课题组技术了一种以芸苔属蔬菜为原料制备莱菔硫烷的方法。原料经粉碎后,在特定 pH值下水解,水解后除去蛋白质,采用大孔吸附树脂吸附,乙醇水溶液洗脱,从而有效地提高莱菔硫烷的含量。莱菔硫烷工业生产线纯度 95%, 已出口美国。

      3)4-羟基香豆素

      4-羟基香豆素(4-Hydroxycoumarin, 4-HC) 是合成华法林(Warfarin)等抗凝血药的前体。目前,4-羟基香豆素通过化学合成方法生产,具有不可持续及污染环境等缺点。

      该课题组采用“上游原核生物水杨酸合成途径,下游水杨酸到 4-HC的人工途径”的方法,首次实现了植物次级代谢产物 4-羟基香豆素的生物合成。并通过平衡基因表达进一步提高了4-羟基香豆素的产量,具有工业应用潜力。

      4)5-羟基色氨酸

      5-羟基色氨酸是神经递质 5-羟色胺生物的合成前体,是天然抗抑郁剂,对于治疗失眠、纤维肌痛、肥胖、小脑运动失调以及慢性头痛也有很好的效果。其 2012年产量 136.4吨,销售额 3200万美元;预计 2019年销售额将达到 5100万美元。其减肥功效潜在市场巨大,然而,因原料供应问题限制了其应用。化学合成 5-羟基色氨酸过程中,存在羟化反应位置选择性的问题,产物为混合物。目前的方法是从加纳籽中提取,原料问题难以解决。生物法合成 5-羟基色氨酸过程中,动物来源的色氨酸羟化酶不稳定,需要特殊辅因子。

      该课题组设计了一条新的 5-羟基色氨酸生物合成途径,避免使用动物来源的色氨酸羟化酶,是基于底物相似性的酶的挖掘的又一成功例子。

      5)大豆异黄酮

      大豆异黄酮可被肠中细菌转化为类似于激素的化合物,具有微弱雌性激素和抗氧化活性,可阻滞血管增生,断绝养料来源,从而延缓或阻止肿瘤病变成癌症,可有效抑制白血病、结肠癌、肺癌、胃癌、乳腺癌、前列腺癌的发生。大豆异黄酮有着重要的经济价值和社会价值。由于大豆中异黄酮的平均含量仅为 0.2%,因此分离提取存在很大困难。目前,大豆异黄酮的生产工艺得到的大豆异黄酮产率较低、成本较高。

      该课题组技术了以 PGMA 为基本骨架及环糊精为活性基团的专用分离介质,一步纯化异黄酮纯度可达 90%以上,收率大于 95%,性能优于现有的介质。从而实现了黄酮及皂甙、水溶性成分等的高效分离。

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