[发明专利]一种甘露醇的生物制备方法

说明书

本发明公开了一种甘露醇的生物制备方法。本发明所要保护的体外多酶催化反应制备甘露醇的方法，包括以淀粉和/或淀粉衍生物为底物，采用用于制备甘露醇的组合物进行多酶催化反应得到甘露醇的步骤。所述用于制备甘露醇的组合物为组合物X、组合物Y或组合物Z。所述组合物X含有酶X，所述酶X是活性成分为淀粉磷酸化酶、葡萄糖磷酸变位酶、磷酸葡糖异构酶、甘露醇1‑磷酸脱氢酶、甘露醇1‑磷酸酶和甲酸脱氢酶的组合物。本发明通过体外多酶催化制备甘露醇，可以使用多种廉价易得原料以99％的收率获得产物，生产成本低、底物转化率和产品收率高、环境友好，适宜推广。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种甘露醇的生物制备方法。

背景技术

D-甘露醇(以下简称甘露醇)又名D-甘露糖醇、己六醇、虫草酸、D-木蜜醇，是一种天然化合物，广泛存在于自然界的多种细菌、真菌、藻类和植物中。

甘露醇广泛应用于食品、制药、化工等领域。在食品工业方面，甘露醇吸水性小，并具有爽口的甜味，可用于口香糖、年糕等食品的防粘；在制药工业方面，甘露醇进入体内后能提高血浆渗透压，使组织脱水，可降低颅内压和眼内压，也是良好的利尿剂；在化工领域，以甘露醇为起始剂加压而制成的聚甘露醇-氧化丙烯醚广泛应用于塑料行业中，而由硬脂酸与甘露醇酯化反应制得硬脂酸甘露醇酯可作为工业乳化剂和分散剂等。

目前，应用最广泛的生产甘露醇的方法为化学合成法，以镍作为催化剂，在高温高压条件下，以淀粉、蔗糖或果葡糖浆等为原料，通过催化加氢制备得到甘露醇。该方法原料来源稳定，生产期限不受限制，然而化学催化法的选择性较低，在反应过程中产生大量副产物D-山梨醇。例如，使用蔗糖水溶液甲酸水解成葡萄糖和果糖再进行催化氢化反应的方法获得的实际产物中，山梨醇占80％，而甘露醇仅占20％(吴国荃等.2004.化工技术经济(04):4-6.)从海藻、海带等天然物质中提取甘露醇是另一种工业生产甘露醇的方法，该方法可得到单一的甘露醇，然而受到原料资源、提取收率、气候条件、能源消耗等限制。微生物发酵生产甘露醇具有反应选择性高、反应条件温和、能耗低等优势，但存在微生物工程菌代谢改造困难、易产生代谢副产物等缺点。

因此，亟待开发一种低成本、高产率的生产甘露醇的新方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何通过体外多酶反应体系催化生产甘露醇或如何提高生产甘露醇的产物收率。

为解决上述技术问题，本发明首先提供了体外多酶催化反应制备甘露醇的方法。

所述方法包括以淀粉和/或淀粉衍生物为底物，采用用于制备甘露醇的组合物进行多酶催化反应，得到甘露醇的步骤；所述多酶催化反应的温度为25-70℃，pH值为5.0-8.5，催化反应的时间为1-72小时。

所述用于制备甘露醇的组合物为组合物X、组合物Y或组合物Z；所述组合物X含有酶X，所述酶X是活性成分为淀粉磷酸化酶、葡萄糖磷酸变位酶、磷酸葡糖异构酶、甘露醇1-磷酸脱氢酶、甘露醇1-磷酸酶和甲酸脱氢酶的组合物；所述组合物Y含有酶Y，所述酶Y是活性成分为所述组合物X和异淀粉酶的组合物；所述组合物Z含有酶Z，所述酶Z是活性成分为所述组合物X、异淀粉酶、4-α-转葡糖苷酶和聚磷酸葡萄糖激酶的组合物。

所述淀粉磷酸化酶可为如下A1)、A2)、A3)或A4)的蛋白质：

A1)氨基酸序列是序列表中序列1的蛋白质，

A2)氨基酸序列是序列表中序列1的第21-817位的蛋白质，

A3)在A1)或A2)所示的蛋白质的羧基端或/和氨基端融合蛋白标签得到的融合蛋白，

A4)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的且具有相同功能的由A1)或A2)衍生的或与A1)或A2)所示的蛋白质具有80％以上的同一性的蛋白质。