[发明专利]一种微生物发酵制备阿卡波糖的方法

说明书

(一)技术领域：

本发明属于发酵技术领域，设计一种微生物发酵制备阿卡波糖的方法，特别涉及一种在阿卡波糖的发酵过程中通过补加有效霉素A提高阿卡波糖产量的方法。

(二)背景技术：

阿卡波糖外观为白色或灰白色粉末，可溶于水，pKa值为5.1，分子式为C₂₅H₄₃NO₁₈，分子量645.6，化学名O-{4，6-双去氧-4[(1S，4R，5S，6S)-4，5，6-三羟甲基-2环己烯基]-α-D-吡喃葡萄糖基}-(1→4)-O-α-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-D-吡喃葡萄糖。分子结构式如下式I所示：

由阿卡波糖化学结构式可见，它是一种复合的假四糖，结构上包含acarviose和麦芽糖两部分，其中acarviose由具有不饱和C7-环多醇结构的valienamine和4-氨基-4，6-二脱氧葡萄糖通过类似于N-糖苷键的氨基桥连接而成，该acarviose结构对α-糖苷酶的抑制效果起主要作用。

德国拜耳公司于1977年从游动放线菌SE50、SE82和SE18的代谢物中获得了阿卡波糖，阿卡波糖在游动放线菌中的生物合成过程是由Acb基因簇编码的一系列酶的催化作用下完成的，包括氨基环醇、4-氨基-4，6-二脱氧葡萄糖的合成和随后的糖基化作用。

阿卡波糖1990年首先在德国上市，1996年获得FDA批准在美国上市，用于II型糖尿病的治疗。

阿卡波糖对肠道内的蔗糖酶、麦芽糖酶、糊精酶和葡萄糖淀粉酶都具有强烈的抑制作用，并对α-淀粉酶有微弱的抑制作用，还具有良好的药动学性质和低毒性，大量临床研究证明阿卡波糖能降低餐后血糖水平，对糖尿病治疗疗效确切、毒副作用小，在预防糖尿病心血管并发症等方面也具有良好的效果。由于其高效、安全，阿卡波糖已被作为糖尿病的治疗的一线药物。

阿卡波糖具有的特点：(1)减轻血糖波动。血糖波动性大，可加剧氧化应激反应，严重损害大血管。阿卡波糖不仅可以通过抑制碳水化合物的吸收减缓餐后血糖高峰，而且不引起低血糖，即所谓消峰去谷，减轻血糖波动，进一步降低患心血管疾病的危险。(2)对代谢有额外的益处。权威研究表明：阿卡波糖可中等程度降低患者体重。 另外，欧洲和亚洲进行的研究显示，阿卡波糖还能提高胰岛素敏感性，改善高血糖诱导的内皮功能紊乱，减轻机体炎症反应等。(3)可预防心血管事件的发生。研究显示，阿卡波糖显著降低任何心血管事件的发生率达35％，其中心肌梗死的减少最显著，其他心血管事件亦有减少的趋势。阿卡波糖对血糖、血脂和血压的改善作用显著，能显著降低糖化血红蛋白、空腹和餐后血糖、甘油三酯和收缩压水平。(4)具有出色的安全性。由于阿卡波糖几乎不经肠道吸收，所以鲜见全身不良反应，仅表现为轻至中度的局部胃肠道不适。若遵循“小剂量起始、逐渐加量”的原则，可避免大多数胃肠道反应。此外，阿卡波糖单药治疗时无低血糖风险与其他药物(如血管紧张素转换酶抑制剂、β受体阻滞剂等)合用时亦无药物间相互作用，因此安全性高，尤其适合老年患者。

阿卡波糖凭其独特的作用机制、平稳的降糖疗效、出色的安全性以及显著降低心血管事件的发生，在高血糖的防治中取得了巨大成功。

目前国内外对阿卡波糖工业化发酵过程的主要通过以下两个方面的研究来提高阿卡波糖的发酵水平：

(1)控制发酵液中葡萄糖和麦芽寡糖的浓度。葡萄糖和麦芽寡糖既是能源物质又是阿卡波糖的前体物质。葡萄糖在发酵早期就被消耗尽，而麦芽寡糖在整个发酵过程中缓慢地被利用，并在葡萄糖耗尽之后，充当能源物质。因为麦芽糖会直接掺入阿卡波糖的结构中，所以葡萄糖在早期的消耗会导致后期麦芽糖含量的减少，进而影响了阿 卡波糖的产量。因此必须严格控制葡萄糖的水平并保持麦芽糖在发酵液中的高浓度来促进阿卡波糖的合成。

(2)控制发酵液中合适的渗透压。在阿卡波糖的发酵过程中，渗透压对其产量有着关键的作用。控制培养液的渗透压有利于促进麦芽糖向细胞内的运输，从而提高阿卡波糖收率。

(三)发明内容：

有效霉素A的结构如式II所示，可见有效霉素A与阿卡波糖的具有类似的结构特点，发明人在研究中发现，在阿卡波糖的发酵过程中加入有效霉素A，有助于提高阿卡波糖的发酵单位。

本发明的目的是提供一种通过补加有效霉素A来提高阿卡波糖发酵水平的技术。

本发明的技术方案是：