第 卷 第 期
2015
年
1
月
食 品 科 学 技 术 学 报
Journal of Food Science and Technology
Jan. 2015
doi:10. 3969 / j. issn. 2095鄄6002. 2015. 01. 001
文章编号
:
2095鄄6002(2015)01鄄0001鄄05
引用格式
:
陈坚
,
周胜虎
,
吴俊俊
,
等
.
微生物合成黄酮类化合物的研究进展
[J].
食品科学技术学报
,2015,33(1):1 - 5.
CHEN Jian, ZHOU Shenghu, WU Junjun, et al. Research progress on microbial production of flavonoids[ J]. Journal of
Food Science and Technology, 2015,33(1):1 - 5.
微生物合成黄酮类化合物的研究进展
陈
摇
坚
1
,
2
,
摇
周胜虎
1
,
摇
吴俊俊
1
,
摇
周景文
1
,
*
,
摇
堵国成
1
,
2
(
1.
江南大学 生物工程学院
,
江苏 无锡
摇 214122
;
2.
江南大学 食品科学与技术国家重点实验室
,
江苏 无锡
摇 214122
)
摘
摇
要
:
目前
,
工业生产黄酮类化合物面临价格昂贵等一系列问题
,
因此用微生物廉价生产黄酮类
化合物具有重要意义
。
近年来系统代谢工程的出现
,
提供了一个全新的角度来解决传统受限制的
生物工业过程
。
介绍了利用代谢流调控
、
强化前体物质积累等代谢工程策略
,
实现微生物法生产黄
酮类化合物的国际研究状况
,
希望对解决目前大规模生产黄酮类物质存在的限制和挑战提供参考
。
关键词
:
代谢工程
;
黄酮
;
骨架物质
;
大肠杆菌
;
酿酒酵母
中图分类号
:
TS201郾 3摇 摇 摇 摇 摇
文献标志码
:
A
收稿日期
: 2014 08 21
基金项目
:
国家
“973冶
计划项目
(2012CB720802);
国家自然科学基金资助项目
(31370130);
江苏省自然科学基金重点项目
(BK2011004)。
作者简介
:
陈
摇
坚
,
男
,
教授
,
博士
,
江南大学校长
,
主要从事发酵工程和食品生物技术方面的研究
;
*
周景文
,
男
,
副教授
,
博士
,
主要从事代谢工程和微生物生理学方面的研究
。
通信作者
。
摇 摇
黄酮类化合物泛指两个具有酚羟基的苯环通过
中央
3
个碳原子连接而成的一系列化合物
,
它是植
物的一类次生代谢产物
,
具有抗氧化
、
抗衰老和抗
癌
[1 - 3]
、
抗菌
、
抗病毒
[2,4 - 5]
、
预防肥胖和糖尿病
[6]
、
抗凝血
[7]
、
抗炎症
、
抗过敏
[8]
等众多作用
。
已知的
黄酮类化合物有
9 000
余种
,
根据分子结构不同可
以分为黄酮醇
、
黄烷酮
、
黄酮
、
异黄酮
、
儿茶酸
、
花青
素等
[6]
,
它们几乎都有一个由
15
个碳原子组成的核
心骨架
[9]
,
通过对核心骨架的烷化
、
氧化和糖基化
等化学修饰作用可以形成种类众多的黄酮类物
质
[9 - 10]
。
目前工业生产黄酮类化合物主要是从不
同的植物组分中提取
,
这种生产方法受到季节和工
艺的限制
,
产品纯度不高且价格昂贵
,
因此通过代谢
工程的手段改造微生物从而合成黄酮类骨架物质成
为一种具有巨大潜力的生产方式
。
目前国际上以微
生物生产黄酮类化合物的研究主要集中在生产黄酮
骨架物质上
。
1摇
黄酮类化合物合成路径
1郾 1摇
微生物合成黄酮化合物的代谢路径
因为黄酮类化合物对于人类健康的众多功用
,
它的生物合成路径也得到了充分研究
。
苯丙氨酸
(phenylalanine,Phe)
或酪氨酸
( tyrosine,Tyr)
在苯丙
氨酸脱氨酶
( PAL)
或酪氨酸脱氨酶
( phenylalanine
ammonialyase,TAL)
作用下变为肉桂酸或香豆酸
,
肉
桂酸在依赖细胞色素
P450
的
4鄄
肉桂酸羟化酶
( cin鄄
namate 4鄄hydroxylase,C4H)
作用下转化为香豆酸
。
依赖细胞色素
P450
的
C4H
需要锚定在内质网膜
上
,
并且必须有还原剂随时将氧化态的
P450
还
原
[11]
才能表现出活性
,
因此很难在细菌细胞内表达
出有活性的
C4H。
为了绕过
C4H
的活性限制
,
Miyahisa
等
[12]
将来自天蓝色链霉菌
A3(2)
的香豆
酸
CoA
连接酶
(4鄄cinnamate CoA ligase, 4CL)
与来
自深红类酵母的
PAL
和来自甘草的查尔酮合成酶
(chalcone synthase, CHS)
导入大肠杆菌
(
E. coli
)
表
达
,
最终得到了较高的骨架物质产量
。 4CL
可以同
时作用于肉桂酸和香豆酸
[13]
生成肉桂酰
鄄CoA
和香
豆酰
鄄CoA,
因此可以绕开由苯丙氨酸合成黄酮骨架
物质的限制
。
CHS
将三分子丙二酰
鄄CoA
和一分子
4鄄
肉桂酰
鄄
CoA / 4鄄
香豆酰
鄄CoA
转化为生松素查尔酮
/
柚皮素查
尔酮
,
最后在查尔酮异构酶
( chalcone isomerose,
1
