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一种胶红酵母固定化细胞及其应用


技术摘要:
本发明提供了一种胶红酵母固定化细胞,它是由海藻酸钠作为固定介质、钙盐作为交联剂,将胶红酵母活细胞固定于所述固定介质和交联剂形成的凝胶中制备得到。本发明还提供了前述固定化细胞的制备方法。本发明还提供了一种合成芳香仲醇的方法,它是以前述固定化细胞作为催  全部
背景技术:
手性芳香仲醇作为重要的药物中间体及手性砌块,在医药合成中起着重要的作 用,而  酵母菌比较适合手性芳香仲醇的合成。但游离细胞不利于大规模生产,底物和产物 对酵母  细胞具有一定的抑制作用,即便改善反应介质的条件下,仍旧存在细胞重复利用性 不佳的 缺点。 有研究报道,对酵母细胞进行固定化可以减慢细胞的失活,即增加细胞的重复利 用性,  反应结束后菌体与反应液的分离变得十分简单,避免了离心、萃取等烦琐程序,可以 提高  产率,这也为今后放大到连续的反应器操作莫定了基础。 胶红酵母(Rhodotorula  mucilaginosa)是合成手性芳香仲醇的优良物种,它可以 通过  不对称还原ACP(苯乙酮,模式底物芳香仲醇)成高立体选择性的(S)-1-PEA((S)-1-  苯乙醇)。由于不同酵母对固定化的方式(包括固定化介质、介质浓度、细胞量、交联剂、  固 定化时间等等参数)适应程度不用,固定化酵母细胞的生长状态、催化特定化学反应的  能 力、可重复利用的次数均与固定化方式的各种细节息息相关。 目前尚未见胶红酵母固定化细胞生产手性芳香仲醇的报道,主要是因为固定化方 式的 参数选择纷繁复杂,难以找到一个优良的参数组合。
技术实现要素:
为了解决上述问题,本发明提供了一种胶红酵母固定化细胞,它是由海藻酸钠作 为固  定介质、钙盐作为交联剂,将胶红酵母活细胞固定于所述固定介质和交联剂形成的凝 胶中  制备得到; 所述海藻酸钠的浓度是2%~4%,优选3%。 如前述的固定化细胞,所述胶红酵母是Rhodotorula  mucilaginosa  bs5-1。 如前述的固定化细胞,所述钙盐是氯化钙。 本发明还提供了如前所述的固定化细胞的制备方法,包括如下步骤: (1)将海藻酸钠加入水中,加热溶解后冷却,得混合物; (2)将步骤(1)得到的混合物与胶红酵母活细胞悬浊液混合,得混合物; (3)将步骤(2)得到的混合物加入到形成凝胶所需的过量的钙盐溶液中,反应0.5 ~1h, 形成凝胶,优选地,反应0.5h。 如前述的固定化细胞制备方法,其特征在于: 所述钙盐是氯化钙,其浓度为1~3%(w/v);优选地,氯化钙浓度为2%(w/v); 和/或,所述氯化钙溶液的用量是:每30ml步骤(2)所得混合物加入到300~500ml  的氯化钙溶液中。 如前述的固定化细胞制备方法,步骤(2)中,步骤(1)得到的混合物与胶红酵母活  3 CN 111593044 A 说 明 书 2/8 页 细胞悬浊液的体积比是1∶2。 如前述的固定化细胞制备方法,每100ml步骤(2)得到的混合物所含酵母细胞湿重  为5~10g;优选地,每100ml步骤(2)得到的混合物所含酵母细胞湿重为8g。 本发明还提供了一种不对称还原手性芳香仲醇的方法,其特征在于,它是以如前 所述 的固定化细胞作为催化剂、葡萄糖作为辅助底物,在水相或两相体系中催化手性芳香 仲醇 反应的方法; 所述两相体系是PEG-600和水组成的两相体系。 如前述的合成手性芳香仲醇的方法,其特征在于: 单次反应时间是48h; 和/或,底物初始浓度为70mmol/L~175mmol/L,优选地,为70~105mmol/L。 如前述的不对称还原手性芳香仲醇的方法,所述水相体系中还包括吸附树脂;所 述吸 附树脂具有吸附反应产物的能力芳香仲醇。 本发明使用海藻酸钙作为包埋剂,能使得到的胶红酵母固定化微粒具有较高的机 械强  度、传质性能、稳定性,被固定的细胞活性与游离细胞无显著差别,其底物转化能力也 相  对较高。本发明还提供了优良的细胞固定参数组合,包括合理的细胞载量、固定化介质 (海  藻酸钠)浓度、交联剂(CaCl2)浓度、固定化时间的组合,使得底物转化率升高。进一  步 地,本发明提供了优化后的反应时间、底物浓度、引入树脂的反应体系,大幅提高了底  物转 化率以及固定化细胞的重复使用效率。 本发明能大幅提升胶红酵母将ACP还原成(S)-1-PEA的能力,并大幅提升胶红酵母 的  重复利用次数。实验证明,当ACP的初始浓度为105mmol/L时,本发明的固定化细胞首 次 催化反应时可达到60%以上的转化率,固定化细胞重复使用3次后仍能保证转化率高  于 40%;相比之下,游离的胶红酵母在首次催化时的转化率不到30%。 本发明相比游离酵母细胞具有十分巨大的优势,产业化前景广阔。 显然,根据本发明的上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离 本 发明上述基本技术思想前提下,还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。 以下通过
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