[发明专利]一种从木糖母液得到木糖醇与D-半乳糖醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到生物技术领域制备糖醇的方法，具体涉及通过构建木糖异构酶基因破坏的工程菌枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis BSxyl(CGMCC No.3692)净化木糖母液得到木糖与D-半乳糖，提供了一种方便有效的从木糖母液中净化木糖以及D-半乳糖，进一步生成木糖醇与D-半乳糖醇方法。

背景技术

蔗渣和玉米芯酸水解液经过中和、脱色、离子交换以及浓缩等净化工艺后得到富含木糖的糖膏，梯度降温结晶分离木糖后留下的茶褐色粘稠液体即为木糖母液。平均每结晶分离一吨的木糖即得到一吨的木糖母液。我国目前有十余家木糖制造企业，年产木糖约5万吨，即有约5万吨的木糖母液。木糖母液含有丰富的木糖、L-阿拉伯糖、葡萄糖以及D-半乳糖，其含量依木糖母液来源以及批次不同而异。其中木糖、L-阿拉伯糖、葡萄糖以及D-半乳糖的含量分别在40％-50％、15％-25％、10-20％以及7％-15％左右。由于其高糖浓度使得其粘度很大，而且其成分较为复杂，除了含有上述单糖外，还含有大量的色素以及胶体(应用化工，38(1)：8-10.2009)，无法再通过现行结晶技术分离其中的木糖。因此，目前各大制造商均以低廉的价格出售，大大降低了企业的利润。木糖母液中还含有10％左右的D-半乳糖，D-半乳糖可以加氢合成D-半乳糖醇(也称卫矛醇)，用来制备二去水卫矛醇、二溴二去水卫矛醇以及二乙酰去水卫矛醇，它们除了对治疗慢性粒细胞白血病具有显著的效果外，对肺癌、骨髓瘤以及肝癌细胞也具有显著的抑制作用(中国癌症杂志，14(4)：309-312.2004)。

Bacillus subtilis 168具有代谢木糖以及半乳糖的酶系统，但是其不能在含有木糖或者半乳糖为唯一碳源的培养基上生长，需要在含有木糖或者半乳糖的培养基中加入L-阿拉伯糖才能进一步利用木糖或者半乳糖，进一步研究发现，加入L-阿拉伯糖后能够诱导araE蛋白的表达，该蛋白除了能够运输L-阿拉伯糖外还能够运输木糖以及半乳糖进入细胞(J Bacteriol.180(12)：3250-3252.1998)。B.subtilis 168利用木糖、L-阿拉伯糖以及D-半乳糖的代谢途径研究的也非常深入。枯草芽孢杆菌代谢木糖的基因组成一个操纵子，包含三个基因，分别为木糖阻遏蛋白基因(xylose repressor，xylR)、木糖异构酶基因(xylose isomerase，xylA)以及木酮糖激酶基因(xylulose kinase，xylB)(J Bacteriol.171(7)：3840-3845.1989；J Bacteriol.170(7)：3102-3109.1988)。破坏木糖异构酶基因后，将使其不能代谢利用木糖，但仍能代谢利用葡萄糖、L-阿拉伯糖以及D-半乳糖。

由于B.subtilis 168本身利用D-半乳糖的能力较弱，因此工程菌BSxyl发酵净化木糖母液后富集了木糖和D-半乳糖，然后进一步净化发酵液(通过离子交换、脱色)，将净化液加氢，分别得到木糖醇以及D-半乳糖醇。再根据木糖醇与D-半乳糖醇的溶解度与熔点的巨大差异很容易将木糖醇与D-半乳糖醇分离(木糖醇在70℃时是90g，20℃时为51g)。通过常规的分离结晶分离到木糖醇与D-半乳糖醇。

发明内容