热带假丝酵母β-紫罗兰酮工程菌的构建及其发酵优化

β-紫罗兰酮是一种来源于植物的不规则单萜化合物,具有良好的驱虫、抗菌、抗癌和抗氧化等生物活性,广泛应用于农业、食品、医药和香精香料等行业。热带假丝酵母是潜在的萜类高效合成底盘细胞。为了提高β-紫罗兰酮产量,该研究在课题组前期构建的β-紫罗兰酮工程菌的基础上,通过酶的亚细胞区室组合,构建了一株β-紫罗兰酮合成关键基因PhCCD1,同时在其胞质、过氧化物酶体和脂滴表达的β-紫罗兰酮工程菌PCL-01;然后,对其摇瓶发酵培养基装液量、培养基碳氮比、发酵温度和辅因子Fe^(2+)浓度等条件进行优化;最后进行5 L发酵罐小试。工程菌PCL-01的β-紫罗兰酮摇瓶产量为152.4 mg/L,较出发菌株增加50%;经过摇瓶发酵优化,β-紫罗兰酮产量为185.8 mg/L,提升22%;最后,在5 L发酵罐上可达403.9 mg/L。该研究对于其他萜类物质合成的菌株代谢改造具有借鉴意义,亦可为其他菌种发酵性能的研究提供参考价值。

食品用香料β-紫罗兰酮应用研究进展

β-紫罗兰酮是一种具有紫罗兰花香的天然香料,存在于各种花卉、水果和蔬菜中,且被证明不会对人体产生危害,已作为一种具有很高商业价值的香料被应用于化妆品和护肤品等领域。目前的研究表明,除芳香特性外,β-紫罗兰酮还具有抑菌防腐、增强食品感官与提高动物生产量等作用,在食品工业与动物生产中充当着重要角色,β-紫罗兰酮的抗癌与抗炎等多种生物活性,对医疗领域也具有重要意义。本文综述了β-紫罗兰酮的基本性质、合成、安全性评价、在多种生产中的应用与药代动力学,以期为β-紫罗兰酮在食品工业、动物养殖和生物学领域中的开发及应用提供科学依据。

β-紫罗兰酮通过Caspase-3信号通路对乳腺癌细胞生物学行为的调控作用

目的研究β-紫罗兰酮通过Caspase-3信号对乳腺癌细胞生物学行为的调控作用。方法将人乳腺癌MCF-7细胞分为空白对照组与实验组,实验组按照β-紫罗兰酮的不同浓度,又分为25μmol/L组、50μmol/L组、100μmol/L组及200μmol/L组。分别采用CCK-8及台盼蓝计数法检测β-紫罗兰酮对MCF-7细胞增殖及生长曲线的影响,Hoechst 33258荧光染色法观察β-紫罗兰酮对MCF-7细胞凋亡形态的影响,RT-PCR及Western Blot法检测β-紫罗兰酮对Caspase-3 mRNA及蛋白表达的影响。结果与空白对照组相比,经不同浓度β-紫罗兰酮处理后的乳腺癌MCF-7细胞OD值均显著下降(P<0.05),实验组中经β-紫罗兰酮浓度25μmol/L、50μmol/L、100μmol/L及200μmol/L处理后的MCF-7细胞增殖抑制率分别为7.92%、28.96%、45.22%和56.83%。不同浓度β-紫罗兰酮处理过的MCF-7细胞从第2天开始,较空白对照组的细胞计数显著降低(P<0.05),空白组对照组及β-紫罗兰酮浓度为25μmol/L组MCF-7细胞计数在7 d内随时间迁移呈上升趋势,经β-紫罗兰酮浓度为50、100及200μmol/L处理后的MCF-7细胞7 d内细胞计数呈下降趋势。Hoechst 33258荧光染色法检测发现,与空白对照组相比,给予β-紫罗兰酮处理过的人乳腺癌MCF-7细胞伴有不同程度的凋亡现象,而经β-紫罗兰酮浓度为200μmol/L处理后的细胞凋亡现象最明显。与空白对照组相比,经不同浓度β-紫罗兰酮处理过的MCF-7细胞Caspase-3 mRNA及蛋白表达水平均显著上升(P<0.05),且随β-紫罗兰酮浓度的升高,其Caspase-3 mRNA及蛋白表达呈上升趋势(P<0.05)。结论β-紫罗兰酮可能通过激活Caspase-3信号通路,抑制乳腺癌细胞增殖与生长,促进其凋亡,发挥抑癌作用。

纳米Au/ZSM-5催化剂的制备及其对分子氧氧化β-紫罗兰酮的催化性能

利用硝基甲烷还原法制备了一系列不同粒径的纳米Au颗粒,用浸渍法担载于ZSM-5分子筛上制得Au/ZSM-5催化剂,并考察了其对分子氧氧化β-紫罗兰酮的催化性能.结果发现,该催化剂可以有效地催化分子氧氧化β-紫罗兰酮生成5,6-环氧-β-紫罗兰酮、4-氧代-β-紫罗兰酮、4-羟基-β-紫罗兰酮以及少量的二氢猕猴桃内酯,这些产物均是优质的香料及其前体.与传统的铬盐催化剂相比,本文制备的催化剂可选择性地将β-紫罗兰酮氧化为环氧化合物,并且反应后催化剂容易分离.详细探讨了不同载体、氧化剂、溶剂、反应温度和反应时间对β-紫罗兰酮氧化反应的影响.结果表明,催化剂的催化性能与担载金的颗粒大小密切相关,同时溶剂的性质也对反应有明显影响.以氯仿为溶剂时催化剂催化性能最好.催化剂循环使用五次仍具有较高的催化活性.

氯化铝催化假性紫罗兰酮环化反应的研究

首次将Lewis酸催化剂氯化铝应用于假性紫罗兰酮环化反应。该催化剂能有效促进假性紫罗兰酮闭环,具有工艺条件温和、后处理简单、易于操作等特点。通过工艺优化获得了较佳的反应条件:反应温度0℃,催化剂与原料质量比3:4,反应时间3h。用GC-MS方法进行分析表明,氯化铝催化环化假性紫罗兰酮生成了β-紫罗兰酮与二氢-α-紫罗兰酮,产率分别为45.54%和43.55%,假性紫罗兰酮总转化率96.00%。氯化铝催化剂可重复使用,无污染产生,具有绿色合成的特点。

植物中β-紫罗兰酮生物合成及调控研究进展

β-紫罗兰酮(β-ionone,BI)是一种重要的天然香气挥发性化合物,广泛分布于植物中,是由类胡萝卜素裂解双加氧酶对β-胡萝卜素的9,10和9’,10’裂解产生的一种脱辅基类胡萝卜素。β-紫罗兰酮作为环化异戊二烯的代表,具有抗菌、抗病毒和抗肿瘤等多种生物活性,因此,植物中β-紫罗兰酮的生物合成与代谢调控研究逐渐成为热点。本文对植物中的β-紫罗兰酮生物活性、生物合成与调控等相关研究进展进行了归纳总结,重点综述了植物中的β-紫罗兰酮生物合成途径及其相关酶,随后从分子水平阐述了类胡萝卜素裂解双加氧酶基因对β-紫罗兰酮生物合成的控制,以及WRKY、NAC、ERF和MYB等转录因子调控相关结构基因的表达从而影响β-紫罗兰酮生物合成,总结了温度、光照、水分和土壤盐碱度等环境因子对植物中的β-紫罗兰酮生物合成的调控,并且介绍了β-紫罗兰酮生物合成途径中相关基因对植物叶片、花朵、果实色泽和香味的影响,以及利用基因过表达、基因沉默等基因工程技术对植物中β-紫罗兰酮生物合成的改良,同时对植物中β-紫罗兰酮研究尚待解决的问题作了合理展望,旨在为植物中的β-紫罗兰酮生物合成和调控机制的更深层次的研究提供理论帮助,为改良植物花香物质、获得高产量的天然β-紫罗兰酮提供理论参考。

假性紫罗兰酮的合成研究

以柠檬醛和乙酰乙酸酯类化合物为原料,以仲胺类有机碱为缩合催化剂,制得中间体2-乙酰基-5,9-二甲基-葵-2,4,8-三烯酸酯类化合物及其烯醇式衍生物;将中间体混合物在稀的碳酸氢钠水溶液中进行水解脱羧反应制得假性紫罗兰酮.本文研究了乙酰乙酸酯和仲胺的种类对反应的影响,通过正交实验,优化反应条件,筛选更优异的合成工艺:以二乙胺为碱性缩合剂,柠檬醛与乙酰乙酸甲酯在20℃温度下缩合反应1.5 h,收率为98.8%,脱羧反应收率98.0%,两步总收率96.8%,产品气相含量97%.工艺具有收率高、操作简便、废水少等特点,具有工业化前景.

假紫罗兰酮环化合成紫罗兰酮催化剂研究进展

对近几十年来由假紫罗兰酮环化合成紫罗兰酮的研究进展作了简要的综述 ,重点讨论了各类酸催化剂对环化反应的影响。参考文献 2

紫罗兰酮的烯丙位氧化制备氧代紫罗兰酮的研究进展

综述了α-和β-紫罗兰酮经烯丙位氧化制备氧代紫罗兰酮的研究进展,依据不同的氧化剂分为五大类,详细地分析了各种方法的特点,指出了今后的发展趋势。

β-紫罗兰酮的生物活性与其衍生物的构效关系研究进展

β-紫罗兰酮是形成维甲酸、视黄醇、β-胡萝卜素和维生素A基本核结构的环萜化合物,主要来源于天然食物中。β-紫罗兰酮具有抗癌、抗炎、抗氧化、抗锥虫、驱虫等多种生物活性, β-紫罗兰酮衍生物的化学结构与其活性关系密切, β-紫罗兰酮衍生物邻间对位会影响其活性,不同位点的不同的取代基也会影响其活性。本文综述了β-紫罗兰酮的理化性质、生理活性及其衍生物构效关系的研究进展,发现β-紫罗兰酮在抗癌方面作用和机制研究领域较为成熟,其生理活性可以通过化学修饰得以加强,未来可以作为新型抗癌食品、药物原料进行开发,亦具有开发为抗氧化剂的潜力和可能,本文可为β-紫罗兰酮深层次开发和应用提供理论参考和研究方向。

α-紫罗兰酮选择性环氧化及虾青素全合成探讨研究

为了提高α-紫罗兰酮在生物体内的代谢效率和稳定性,以虾青素作为原料制备了一种新型的选择性α-紫罗兰酮衍生物(α-cyclodextrinone recombinant)。采用分子轨道杂化理论对该类化合物进行了结构优化与设计;通过密度泛函理论计算了其电子云分布、能级态及能量等物理性质,并用红外光谱表征了产物的光学特性。结果表明,2-氨基-3-甲基苯酚经环氧化后生成了1个新的羧酸盐,取代基的位置发生改变且含有两个吸电子基团,从而使得羧酸根离子的电负性增强,而氧原子则被排斥到吡啶中去。此外,产物具有良好的紫外吸收光谱和较宽的荧光发射波长范围,最大吸收波段位于445~450 nm之间,检出限为0.14×10^(-6)mol/L,是一种有前途的高效绿色化学反应过程。

硫酸根促进的纯硅MCM-41催化假性紫罗兰酮环化合成紫罗兰酮的性能

分别采用硫酸和硫酸铵溶液作为促进剂,对MCM-41进行表面硫酸根促进,并在不同温度下焙烧制得一系列硫酸根促进的纯硅MCM-41样品SM和ASM.采用氮吸附-脱附、吸附氨的程序升温脱附(NH3-TPD)、热重分析(TG-DTG)、元素分析和红外光谱(FT-IR)等表征方法对两类样品的介孔结构、硫酸根促进过程和表面酸性进行了考察,并通过环化合成紫罗兰酮这一典型的液体酸催化反应评价其催化活性.结果表明,经450℃焙烧的样品(SM-450和ASM-450)中促进剂完全分解,不存在作为原始促进剂或分解中间产物的游离硫酸分子,硫酸根以双齿螯合配位结构存在于SiO2表面.原位吡啶吸附红外光谱显示ASM-450表面同时存在L酸和B酸中心,NH3-TPD测试结果表明其酸强度较弱.SM-450和ASM-450具有与商品化氢型酸性树脂Amberlyst-15相当的催化性能,其催化作用来源于一般被认为不具备酸活性的SO24-/SiO2表面螯合结构.在较低反应温度下,ASM-450具有优于Amberlyst-15的催化性能,并在循环使用5次后仍保持较高的催化活性.

柠檬醛合成紫罗兰酮的工艺优化

为优化柠檬醛合成紫罗兰酮的工艺条件，分别考察反应温度、催化剂用量、反应时问、物料比等因素对柠檬醛合成假紫罗兰酮再环化得到紫罗兰酮收率的影响。结果表明，合成假紫罗兰酮的适宜工艺条件为反应温度40～45℃，NaOH用量3．0％WT，丙酮（n丙酮）：柠檬醛（n柠檬醛）摩尔比6：1，反应4h，假紫罗兰酮的反应收率90．6％；合成紫罗兰酮的适宜工艺条件为反应温度50℃，假紫罗兰酮（n假紫罗兰酮）：85％磷酸（n85％磷酸）摩尔比1：3，反应2h，紫罗兰酮收率89．8％；从柠檬醛合成紫罗兰酮两步反应的总收率为81．4％。

由α-环柠檬醛直接缩合制备β-紫罗兰酮的研究

以柠檬醛为原料经酸化环化得到α-环柠檬醛,然后直接与丙酮缩合得到产物β-紫罗兰酮。对影响反应的主要因素包括催化剂NaOH溶液浓度、反应温度和时间等进行了优化,得到如下较佳工艺条件:α-环柠檬醛和丙酮在5%的NaOH水溶液作用下于45℃反应6 h,减压精馏得到产物β-紫罗兰酮,收率为71.6%,含量为93.5%(GC)。得到的含有α-环柠檬醛、β-环柠檬醛及α-紫罗兰酮的前馏分可以回收套用。本工艺反应机理为在碱催化下缩合反应通过两种途径同时进行,一是α-环柠檬醛先重排成β-环柠檬醛再与丙酮缩合,另一种是α-环柠檬醛先与丙酮缩合成α-紫罗兰酮,再重排得目标产物β-紫罗兰酮。与已有工艺相比,本路线采用了α-环柠檬醛为原料,且步骤简洁、收率良好,对探索合成β-紫罗兰酮的有工业意义的路线具有重要指导作用。

二异丙基氨基锂催化柠檬醛合成假性紫罗兰酮研究

目的:研究二异丙基氨基锂(LDA)催化山苍子油中的柠檬醛合成假性紫罗兰酮。方法:在冰水浴条件下,选取LDA和柠檬醛用量比、丙酮和柠檬醛的用量比、反应时间三个因素为实验影响因素,进行单因素试验,分别研究这三个因素对假性紫罗兰酮合成的影响。根据实验结果在三个因素中各取三个合理水平进行L_(9)(3^(4))正交试验,根据极差分析,得出最优工艺条件。结果:正交实验表明在LDA和柠檬醛用量比2∶1、丙酮和柠檬醛的用量比6.0、反应时间3.5h下,柠檬醛转化率为95.41%,假性紫罗兰酮得率为86.36%。结论:该假性紫罗兰酮合成工艺简单,产率较高,可进行工业化。

甲基紫罗兰酮的合成

研究了以固载强酸TiO2/SO2-4做催化剂,用假性异甲基紫罗兰酮合成甲基紫罗兰酮的方法。提高了α 异甲基紫罗兰酮的收率,获得了最佳反应条件:投料比n(假性异甲基紫罗兰酮)∶n(二甲苯)∶n(硫酸)=1∶3 5∶0 05,控制反应温度15～25℃,反应时间1 5h。该优化条件下,合成收率为92%～93%,产物中α 异甲基紫罗兰酮质量分数为77%左右。

香料紫罗兰酮的合成研究

报道用新的催化剂合成紫罗兰酮.用CH3ONa作固体碱催化剂催化柠檬醛与丙酮的Aldol缩合反应,在50～60℃反应3.5h,以95.3%的收率制得假性紫罗兰酮,然后假性紫罗兰酮在磷酸催化下进行关环反应,于温度55～65℃反应,得质量分数为97.6%的紫罗兰酮,收率81.5%,对合成条件进行了分析和讨论,对产品紫罗兰酮的IR谱图、NMR谱图进行了确认和详细的分析.

紫罗兰酮的合成研究

针对紫罗兰酮无天然产品，工业品均是合成而得，以及紫罗兰酮的收率低、反应时间长，采用天然资源柠檬醛为原料，用柠檬醛与丙酮经缩合、环化两步反应直接合成紫罗兰酮．研究了反应物配比、缩合时间、环化温度等因素对体系的影响．缩合的最佳条件：以0．18mol柠檬醛为基准，n（柠檬醛）：n（丙酮）：n（主催化剂）=1：6：1．5，主催化剂（NaOH水溶液）质量分数1．5％，反应温度50～＋60℃，缩合收率可达77．75％．NaOH水溶液／相转移催化剂为缩合剂，可使缩合反应的收率平均提高3％～5％，反应时间缩短1～2h．环化的最佳条件：假性紫罗兰酮15g，62％H2SO430g，苯18．45g，环化温度保持在20～30℃左右，紫罗兰酮的产率可达68．33％．

由山苍子油合成假性紫罗兰酮和紫罗兰酮的研究

采用正交试验设计法，探讨了以山苍子油为原料，在微波辐射下，合成假性紫罗兰酮和紫罗兰酮的条件；筛选了获得假性紫罗酮和紫罗兰酮较高产率的复合催化剂。试验结果表明，采用微波促进催化合成技术，可以使柠檬醛与丙酮的醇醛缩合反应的时间缩短４～８ｈ，产率提高１２％以上。

氯酸钠氧化法合成4-氧代-β-紫罗兰酮

采用GC-MS方法分析反应产物，对氯酸钠氧化β-紫罗兰酮的反应工艺进行研究，并探讨温度、时间、反应物配比和溶液的pH值对反应的影响。反应产物的结构采用红外光谱、质谱、氢核磁共振谱和元素分析等手段表征。研究结果表明：氯酸钠氧化β-紫罗兰酮的反应主要生成4-氧代-β-紫罗兰酮和5，6-环氧-β-紫罗兰酮，经重结晶和硅胶柱层析分离，纯度高于98％；4-氧代-β-紫罗兰酮的有利合成条件是反应温度为45℃，反应时间为24h，溶液的pH值为1～3，反应物配比n（β-ionone）：n（NaClO3）：n（NaI）为20：100：3，最佳收率为53．5％；5，6-环氧-β-紫罗兰酮有利的合成条件是反应温度为40℃，反应时间为24h，溶液的pH值为3，反应物配比n（pionone）：n（NaClO3）：n（NaI）为20：120：5，其收率为25．4％；未反应的β-紫罗兰酮经减压蒸馏回收后可重复使用。