[发明专利]一种纤维素完全磷酸解产肌醇的方法

说明书

本发明涉及肌醇的酶催化制备领域，具体的说是一种纤维素完全磷酸解生产肌醇的酶法制备方法。本发明所公开的肌醇的制备方法是以预处理过的纤维素(主要成分为纤维多糖)为酶催化反应的底物；采用纤维多糖磷酸化酶、纤维二糖磷酸化酶、聚磷酸葡萄糖激酶、葡萄糖磷酸变位酶、肌醇‑1‑磷酸合成酶和肌醇单磷酸酶催化纤维多糖完全磷酸解转化为肌醇。通过优化多酶反应过程，分阶段控制反应过程温度，显著提升底物的转化效率和肌醇的产率，缩短了反应时间。该技术方法实现了纤维素底物的完全磷酸解，还可以用于其他体外多酶反应体系催化纤维多糖产氢气、产电或生产其他生物基化学品。

技术领域

本发明涉及肌醇的制备方法，具体涉及通过体外多酶体系催化纤维多糖完全磷酸解生产肌醇的方法，属于肌醇的酶催化制备领域。

背景技术

肌醇属于水溶性维生素B族，是人、动物与微生物生长的必需物质，广泛应用于食品、饲料、医药等行业。目前肌醇的主要生产方法是高温加压水解植酸，该方法能耗高、对工艺设备材质要求严格，环境污染严重。近年来，利用体外多酶反应体系催化淀粉生产肌醇(You,C.,et al.(2017).An in vitro synthetic biology platform for theindustrial biomanufacturing of myo-inositol from starch.Biotechnol.Bioeng.114(8):1855-1864)作为一种低污染、高产率的新方法，逐渐得到大家的关注。

纤维素是地球上最丰富的可再生资源，其主要组分是β-1,4糖苷键连接的葡聚糖。与粮食作物来源的淀粉相比，纤维素的高效利用具有更重要的潜在价值。在过去几十年的研究中，预处理后的纤维素通常通过纤维素酶(内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、β-葡聚糖苷酶等)的作用而水解成葡萄糖，葡萄糖经微生物发酵生产化学品。纤维素磷酸解是另外一种纤维素降解方式，即预处理后的纤维素在无机磷存在的基础上，经纤维多糖磷酸化酶催化生成葡萄糖1-磷酸，直至纤维多糖被磷酸解为纤维二糖；纤维二糖在无机磷存在下，经纤维二糖磷酸化酶催化生成葡萄糖和葡萄糖1-磷酸；葡萄糖在聚磷酸盐存在下，经聚磷酸葡萄糖激酶催化生成葡萄糖6-磷酸。纤维素磷酸解可以将葡聚糖链完全磷酸解为葡萄糖磷酸盐，而且，葡聚糖链中β-1,4糖苷键的能量转化储存在葡萄糖磷酸盐中。因此，与纤维素酶水解相比较，纤维素磷酸解具有更大的能量优势是一种优于纤维素酶水解的可持续的纤维素高值转化方式。

目前，以纤维素为底物制备肌醇虽已有报道(中国专利申请号：201510184621.4)，但其转化率远远低于最大理论转化率100％，同时，催化反应时间也过长，通常要72小时左右。这两方面的缺陷会导致肌醇生产成本增加，同时低转化率还会导致副产物含量高，肌醇的分离纯化困难，从而进一步增加成本，不能满足工业化要求。

因此，亟需开发一种以非粮生物质资源—纤维素为底物，采用完全磷酸解方法，低成本、高转化率制备肌醇的方法。

发明内容

本发明涉及一种纤维素完全磷酸解生产肌醇的方法。该方法以纤维素为底物，通过构建体外多酶催化反应体系并进行体系优化，将纤维素完全磷酸解，以实现纤维素低成本、高转化率的合成肌醇。同时，该方法具有原料可再生、来源丰富、廉价、低污染、环境友好等优点。

本发明通过如下技术方案来实现：

本发明提供了一种纤维素完全磷酸解生产肌醇的方法，包括：

纤维素通过预处理，得到纤维多糖。

以纤维多糖为底物，加入纤维多糖磷酸化酶(cellodextrin phosphorylase，EC2.4.1.49)、葡萄糖磷酸变位酶(phosphoglucomutase，EC 5.4.2.2)、肌醇-1-磷酸合成酶(inositol 1-phosphate synthase，EC5.5.1.4)和肌醇单磷酸酶(inositolmonophosphatase，EC 3.1.3.25)，进行多酶催化反应。