一种N-酰基-高丝氨酸内酯的制备方法

本发明属于菌种培养添加剂，尤其涉及一种n-酰基-高丝氨酸内酯的制备方法。

背景技术：

1、群体感应是一种微生物中普遍存在的通讯机制，微生物通过分泌自诱导物(autoinducers，ai)来感知周围细胞密度，从而调控基因表达，如生物膜的形成、毒力因子的表达、生物发光等。而自诱导物作为微生物之间通讯的关键物质，在种群内和种群间的通讯均起到了重要的作用。在不同种类的细菌中所分泌的ai也会有所不同，如革兰氏阴性菌会分泌n-酰基-高丝氨酸内酯(n-acyl-homoserine lactones，ahls)，而革兰氏阳性菌会分泌寡肽作为自诱导物。群体感应机制的调控作用与自诱导物的分泌以及自诱导物与其他信号分子交互作用密切相关。如环二鸟苷酸(bis-(3'-5')-cyclic dimeric guanosinemonophosphate，c-di-gmp)作为细菌中普遍存在的第二信号分子，与自诱导物相互作用形成复杂的信号传递网络，接受胞外信号并参与调节多种生理功能，形成复杂的通讯机制。对于革兰氏阴性菌通过群体感应所形成的通讯机制，称为酰基-高丝氨酸内酯介导的群体感应机制(ahls-qs)，这一机制目前常用于探究颗粒污泥的形成及同时硝化反硝化过程。该机制可以通过调控相关基因的表达来调控生物膜的富集，同时也可控制eps的分泌。

2、厌氧氨氧化与硫自养反硝化均属革兰氏阴性菌，故分泌的自诱导物均以ahls为主。目前的报道中，与厌氧氨氧化相关的ahls分为两大类:3-碳位有取代基的ahls(3-oxo-c6-hsl、3-oxo-c8-hsl、3-oxo-c10-hsl、3-oxo-c12-hsl)，以及3-碳位无取代基的ahls(c4-hsl、c6-hsl、c8-hsl、c12-hsl)。而不同菌种分泌的ahls的种类有明显的不同，而不同的ahls对微生物的影响也有显著的差别。针对异养微生物，当前已有学者详细介绍了不同信号分子在污染物去除过程中发挥的作用。其中c6-hsl、c8-hsl主要由硝化菌及厌氧氨氧化菌所分泌，与nh4+-n的去除密切相关；c10-hsl、c12-hsl主要由反硝化菌所分泌，与no3--n的去除密切相关。另外ahls类信号分子还存在降低电子传递阻力的作用，从而提高细菌活性和污染物去除效果。

3、厌氧氨氧化与硫自养反硝化均是当前水处理脱氮领域内的热门研究方向，而两者在原理上存在互补的条件，且生存环境较为接近，因此将两者耦合可以得到较为理想的脱氮效果。但两者的耦合并不是简单的混合，而是需要长时间的培养和调试过后才能保证其稳定运行，目前已有报道称通过投加ahls可以调节两者的种间关系，有助于两者的耦合。

4、目前，ahls应用于实际工程培养中的最大阻力在于对其研究的不足，除细菌分泌的ahls，尚没有报道制备得到ahls。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种n-酰基-高丝氨酸内酯的制备方法，本发明提供的制备方法可成功制备得到n-酰基-高丝氨酸内酯，为其应用于厌氧氨氧化及硫自养反硝化菌的培养和耦合中，通过群体感应机制以调节两种菌群的种间关系，提供了基础。

2、本发明提供了一种n-酰基-高丝氨酸内酯的制备方法，包括以下步骤：

3、将大豆进行蛋白质提取，得到蛋氨酸提取物；

4、将所述蛋氨酸提取物的三氟乙酸溶液和溴化氰的乙腈溶液混合后，在避光条件下进行蛋氨酸裂解，得到高丝氨酸与高丝氨酸内脂混合物；

5、将高丝氨酸与高丝氨酸内脂混合物和无机酸混合，进行高丝氨酸脱水反应和成盐反应，得到高丝氨酸内酯盐；

6、将烷酸和草酰氯进行酰氯化反应，所得产物和高丝氨酸内酯盐混合后，在催化剂条件下进行取代反应，得到n-酰基-高丝氨酸内酯。

7、优选地，所述提取的提取剂包括强碱溶液；所述强碱溶液的ph值为12～14。

8、优选地，所述提取的温度为100～130℃，时间为2～3h。

9、优选地，所述蛋氨酸提取物的粒径≤74μm。

10、优选地，所述蛋氨酸提取物的三氟乙酸溶液中蛋氨酸提取物的浓度为3～5g·l-1。

11、优选地，所述裂解的温度为4℃，时间为24h。

12、优选地，所述脱水反应的温度为40～60℃，时间为1～2h。

13、优选地，所述烷酸包括十二烷酸、四烷酸、六烷酸和八烷酸中的一种或几种。

14、优选地，所述烷酸和草酰氯的摩尔比为1：3～5；所述酰氯化产物和高丝氨酸内脂盐的摩尔比为1.2～1.4：1。

15、优选地，所述取代反应的温度为50～60℃，时间为12～24h。

16、本发明提供了一种n-酰基-高丝氨酸内酯的制备方法，包括以下步骤：将大豆进行蛋白质提取，得到蛋氨酸提取物；将所述蛋氨酸提取物的三氟乙酸溶液和溴化氰的乙腈溶液混合后，在避光条件下进行蛋氨酸裂解，得到高丝氨酸与高丝氨酸内脂混合物；将高丝氨酸与高丝氨酸内脂混合物和无机酸混合，进行高丝氨酸脱水反应和成盐反应，得到高丝氨酸内酯盐；将烷酸和草酰氯进行酰氯化反应，所得产物和高丝氨酸内酯盐混合后，在催化剂条件下进行取代反应，得到n-酰基-高丝氨酸内酯。本发明先从大豆中提取出蛋白质后，通过溴化氰裂解蛋氨酸可以得到高丝氨酸和高丝氨酸内酯，虽然裂解混合物中存在其它蛋白质，但对后续的成环(脱水)不并产生影响。成环后得到的高丝氨酸内酯盐通过不同碳链长度的烷酰氯类化合物对高丝氨酸内酯盐进行取代，可以得到不同的ahls信号分子。

技术特征：

1.一种n-酰基-高丝氨酸内酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述提取的提取剂包括强碱溶液；所述强碱溶液的ph值为12～14。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述提取的温度为100～130℃，时间为2～3h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述蛋氨酸提取物的粒径≤74μm。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述蛋氨酸提取物的三氟乙酸溶液中蛋氨酸提取物的浓度为3～5g·l-1。

6.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述裂解的温度为4℃，时间为24h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脱水反应的温度为40～60℃，时间为1～2h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烷酸包括十二烷酸、四烷酸、六烷酸和八烷酸中的一种或几种。

9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于，所述烷酸和草酰氯的摩尔比为1：3～5；所述酰氯化产物和高丝氨酸内脂盐的摩尔比为1.2～1.4：1。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述取代反应的温度为50～60℃，时间为12～24h。

技术总结
本发明属于菌种培养添加剂技术领域，尤其涉及一种N‑酰基‑高丝氨酸内酯的制备方法。本发明先从大豆中提取出蛋白质后，通过溴化氰裂解蛋氨酸可以得到高丝氨酸和高丝氨酸内酯，虽然裂解混合物中存在其它蛋白质，但对后续的成环(脱水)不并产生影响。成环后得到的高丝氨酸内酯盐通过不同碳链长度的烷酰氯类化合物对高丝氨酸内酯盐进行取代，可以得到不同的AHLs信号分子。

技术研发人员：刘波,吴圣凯,范遥,彭震,刘其松,叶旭
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15