[发明专利]富半乳糖聚合物、该聚合物的制造方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物高聚物，包括由半乳糖(50-90％)、葡萄糖(1 -25％)、甘露糖(1-25％)和鼠李糖(0.5-20％)组成的多聚糖，还包括 微量的如木糖、海藻糖、核糖、树胶醛糖和/或果糖的中性糖以及如酰基的 非糖类成份。本发明还涉及通过微生物发酵，优选使用丙三醇或富丙三醇培 养基作为碳源，制造富半乳糖聚合物的制造方法。本发明还涉及上述富半乳 糖聚合物及其产品在食品、农业、纺织和造纸业，药品和化妆品，采矿业中 石油和金属的回收，废水处理中的应用。

背景技术

多聚糖为高分子量碳水化合物，其由一个或更多形成重复单元并聚合的 单糖组成。多聚糖是现存有机物中最大的高分子，其存在于所有的植物和藻 类、部分动物和部分微生物中。由于它们的物化特性，也就是它们的保水量、 形成膜的能力以及流变能力(黏性、胶凝、乳化等等)，多聚糖很大程度上 用于广泛的各种不同的工业应用中。

目前，从植物(例如瓜尔胶、阿拉伯胶、果胶)、藻类(如藻酸盐、角 叉胶、琼脂)或外壳(如壳质)中获得的多聚糖在生物高聚物市场中占据首 要地位，虽然这样，在该生物聚合物市场内微生物多聚糖仍然代表一小部分。 限制微生物多聚糖更广泛使用的主要因素与其生产成本，主要是培养基的成 本有关，也与多数生产的菌株是致病的或者公众对于一些应用的接受比较困 难的事实有关。然而，在过去的几年中，由于新的微生物多聚糖自身的物化 特性和流变能力可以与传统的多聚糖竞争，人们在分离和识别这些新的微生 物多聚糖方面的关注逐步增加。特别地，植物和藻类多聚糖的生产受气候和 环境的影响，如污染将导致获得的聚合物数量和质量均产生较大可变性。另 一方面，许多微生物多聚糖具有在植物聚合物中并没有发现的多种特性，例 如具有抗癌、抗病毒、消炎或免疫刺激活性。

被广泛研究并且目前正在进行商业开发的微生物多聚糖，包括：由木醋 杆菌制得的细菌纤维素，其特性与植物纤维素的特性相似；由明串珠菌属细 菌制得的右旋糖苷，以及由杆菌属、发酵单胞菌属和乳酸菌属的细菌制得的 果聚糖，其是排他细菌产品；由黄单胞杆菌属的细菌制得的黄原胶，以及由 少动鞘氨醇单胞菌制得的结冷胶，其相对于传统的如藻酸盐或角叉胶的多聚 糖具有更好的物理特性；由马链球菌制得的透明质酸，以及由假单胞菌属、 根瘤菌属、土壤杆菌属和产碱杆菌属制得的琥珀酰聚糖，由于其与真核状聚 合物相似而发现其在医学、制药和化妆品中的应用。

由于在再生资源作为化学品的供选物方面的兴趣正在逐步增长，新产品 的探索无疑将被增强并且具有商业利益的新微生物多聚糖将有可能出现。多 聚糖的商业价值将依赖于它的成分、产量以及萃取和加工的容易与否。工业 开发将依赖于它的流变性质，即它形成黏性溶液的能力、在宽的温度范围和 pH值范围内的稳定性；并依赖于它独特的生物特性和/或它们可能用在新应 用中的事实。

富半乳糖聚合物可包含在具有潜在工业利益的多聚糖之中。这些聚合物 可能在植物(如阿拉伯胶)，藻类(如角叉胶和琼脂)和一些部分微生物包 括原生动物、真菌、酵母和细菌中被发现。即使所包含的糖基键合类型是不 同的，在微生物聚合物中出现半乳糖残留物是相当普遍的。这些多聚糖可能 是半乳糖的均聚物(半乳糖体)或者是除不定数量的半乳糖之外还包含有其 他糖类残余的杂聚物，其他糖类残余最普通的是葡萄糖、甘露糖、鼠李糖、 树胶醛糖和/或海藻糖。许多这样的聚合物除中性糖外还包括酸性糖(如葡 萄糖醛酸、半乳糖醛酸)或氨基糖(如N-乙酰葡糖胺，N-乙酰半乳糖胺)。 非糖成分的出现，像酰基(如醋酸酯、丙酮酸盐缩酮、琥珀酰半脂)或无机 残留物(如硫酸盐、磷酸盐)也是相当平常的。

半乳糖均聚物是通过细菌制成的，这些细菌如婴儿双歧杆菌 (Tone-Shimokawa et al.，1996)、链状双歧杆菌(Nagaoka et al.， 1996)、肺炎克雷白氏杆菌(Whitfield et al.，1991)、溶血性巴斯 德氏菌(Lacroix et al.，1993)、粘质沙雷氏菌(Aucken et al.，1998)、 田菁茎瘤菌(D′Haeze et al.，2004)和甲基杆菌属VTT-E-11929 (Verhoef et al.，2003)。