[发明专利]基因工程菌及其应用和以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖的方法

说明书

本发明涉及生物工程领域，公开了基因工程菌及其应用和以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖的方法，所述基因工程菌能够共表达葡萄糖异构酶和D‑阿洛酮糖‑3‑差向异构酶。该基因工程菌能够共表达葡萄糖异构酶和D‑阿洛酮糖‑3‑差向异构酶，用于一步法将葡萄糖转化为阿洛酮糖，减少中间产物D‑果糖的纯化步骤，对于减少D‑阿洛酮糖的生产成本具有重要的生产意义。

技术领域

本发明涉及生物工程领域，具体涉及一株基因工程菌，所述基因工程菌在以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖中的应用，以及一种以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖的方法。

背景技术

D-阿洛酮糖(D-psicose)是D-果糖(D-fructose)C-3的差向异构体，其甜度相当于蔗糖的70％，热量相当于蔗糖0.3％，是一种具有特殊保健功能的新型功能性单糖。D-阿洛酮糖具有与蔗糖相近的口感及容积特性，并与蔗糖一样可与食物中的氨基酸或蛋白质发生美拉德反应，可作为食品中蔗糖理想的替代品。动物实验显示，D-阿洛酮糖具有控制2型糖尿病患者血糖的功效，同时对肥胖等相关疾病也一定的预防作用。动物与人体实验证明，D-阿洛酮糖没有任何不良副作用。2011年8月，美国食品与药物管理局(FDA)确定D-阿洛酮糖为公认安全使用物质(GRAS)，并可作为食品或食品添加剂的组成成分。D-阿洛酮糖在膳食、保健、医药等领域拥有广阔的应用前景。

目前生产D-阿洛酮糖的主要方法是酶法转化，以D-果糖为底物，在D-阿洛酮糖-3-差向异构酶的催化下生成D-阿洛酮糖。D-阿洛酮糖-3-差向异构酶的特点在于具有反应平衡常数，一般在28-33％之间。D-果糖是以葡萄糖为底物，在葡萄糖异构酶的催化下转化而来。葡萄糖异构酶也具有反应平衡常数，一般在42-45％之间。D-阿洛酮糖-3-差向异构酶和葡萄糖异构酶的最适反应温度一般都在50-60℃之间，并且都具有金属离子依赖性。因此，在葡萄糖异构酶和D-阿洛酮糖-3-差向异构酶共同存在的情况下，以葡萄糖为底物一步转化生成D-阿洛酮糖，从而减少中间产物D-果糖的纯化步骤，对于减少D-阿洛酮糖的生产成本具有重要的生产意义，而采用能够共表达葡萄糖异构酶和阿洛酮糖差向异构酶的菌株是能够实现一步法转化的途径。

发明内容

本发明的目的是为了提供一株基因工程菌，该基因工程菌能够共表达葡萄糖异构酶和D-阿洛酮糖-3-差向异构酶，用于一步法将葡萄糖转化为阿洛酮糖，减少中间产物D-果糖的纯化步骤，对于减少D-阿洛酮糖的生产成本具有重要的生产意义。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一株基因工程菌，所述基因工程菌能够共表达葡萄糖异构酶和D-阿洛酮糖-3-差向异构酶。

优选地，所述葡萄糖异构酶活性为具有SEQ ID NO.2所示氨基酸序列的酶。

优选地，编码所述葡萄糖异构酶的基因具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列。

优选地，所述D-阿洛酮糖-3-差向异构酶为具有SEQ ID NO.4所示氨基酸序列的酶。

优选地，编码所述D-阿洛酮糖-3-差向异构酶的基因具有SEQ ID NO.3所示的核苷酸序列。

优选地，所述葡萄糖异构酶以葡萄糖异构酶活性聚集体的形式存在，所述葡萄糖异构酶活性聚集体包含葡萄糖异构酶和自聚集短肽。

优选地，所述D-阿洛酮糖-3-差向异构酶以D-阿洛酮糖-3-差向异构酶活性聚集体的形式存在，所述D-阿洛酮糖-3-差向异构酶活性聚集体包含D-阿洛酮糖-3-差向异构酶和自聚集短肽。

本发明第二方面提供如上所述的基因工程菌在以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖中的应用。

本发明第三方面提供一种以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖的方法，该方法包括在如上所述的基因工程菌，或所述基因工程菌表达的葡萄糖异构酶或葡萄糖异构酶活性聚集体以及D-阿洛酮糖-3-差向异构酶或D-阿洛酮糖-3-差向异构酶的存在下，将葡萄糖转化为阿洛酮糖。