[發明專利]一種生物法生產α-環糊精的生產工藝

有效

• 申請號: 200910260986.5
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN101712972A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 吳敬;吳丹;王寧;陳堅;陳晟
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12P19/18
• 分類號: C12P19/18;C12N9/10;C12R1/01
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 王秀麗

技術領域

本發明涉及一種生物法生產α-環糊精的生產工藝，屬于環糊精生產技術領域。

背景技術

環糊精(Cyclodextrins，通常簡稱為CD)，是一類由淀粉或多糖在環糊精葡萄糖基轉移酶 作用下生成的由D-吡喃葡萄糖單元通過alpha-1，4-糖苷鍵首尾相連的環狀化合物的總稱，常 見的有6、7和8個葡萄糖單元的分子，分別稱為α-、β-和γ-環糊精。由于環糊精能與許多客 體分子形成包合物，從而改變客體分子的物理和化學性質如溶解度、穩定性等，因此在食品、 醫藥、農業、紡織、環保、化妝品、生物技術和分析化學等領域具有廣泛的應用。三種常用 的環糊精中，由于β-環糊精水溶解度最小，易于通過分步結晶的方法制得，因此目前工業生 產中大量制備和廣泛應用的是β-環糊精，但是β-環糊精由于溶解度小使其在對藥物包合作用 方面的應用受到限制，目前科技工作者正致力于提高β-環糊精的溶解度，并且開發出了一系 列高溶解度的β-環糊精衍生物(袁超，金征宇，王晨光.改性環糊精及其應用，糧食與油脂， 2006，(05))。

α-環糊精空腔直徑略小于β-環糊精，其溶解度是β-環糊精溶解度的8倍，相比于β-環糊 精，α-環糊精具有獨特的性質和特有的用途，更適于包合具有低分子量的分子，可以用于分 子識別和納米材料，并且是一種非常好的膳食纖維，在食品、醫藥等領域已顯示出無可比擬 的優勢。雖然市場已大量銷售α-環糊精產品，但由于α-環糊精生產成本較高，導致α-環糊精 價格昂貴。

生產α-環糊精的方法主要有化學法和生物法，化學法是將馬賽蘭氏淀粉與四氯乙烷反應， 生成α-環糊精粗品，再經過濾和水蒸汽蒸餾后得到純度相對較高的α-環糊精(汪家銘；環狀 糊精生產應用及市場前景，精細與專用化學品，1998(02)，19-20)。由于α-環糊精溶解度 較大，所以化學法制備比較困難，而且會對環境造成較大污染，生物法目前被認為是極具應 用潛力的方法。然而，有關生物法制備β-環糊精的報道較多，關于生物法生產α-環糊精的報 道則較少。陳龍然從土壤中分離出一株地衣芽孢桿菌，該菌發酵得到的環糊精葡萄糖基轉移 酶(CGTase)作用于淀粉后，產物以α-環糊精為主，β-環糊精次之，二者比例為2.47∶1， 環糊精總產率為29.8％(陳龍然，康培，馮明光，王雅芬，一株產環糊精葡萄糖基轉移酶的 地衣芽孢桿菌的選育、產酶條件及酶學特性，微生物學報，2005(01))。目前生物法生產α- 環糊精主要問題在于：一、缺少優良菌種，市場上缺少高產率并且定向生產α-環糊精的環糊 精葡萄糖基轉移酶(CGTase)；二、缺少α-環糊精相應的生產工藝，針對α-環糊精在水中溶 解度較高的問題，需要制定一套高效、經濟的分離提取方法。

發明內容

本發明所解決的技術問題是提供了一種生物法生產α-環糊精的工藝，降低了α-環糊精的 生產成本。

為解決上述問題，本發明技術方案為：

按照10％的濃度進行淀粉調漿，在50-90℃條件下攪拌5-15分鐘；將溫度設定為 30℃-60℃，調pH5.0-6.0后，按照每克淀粉10-100個單位的量加入來源于軟化芽胞桿菌 (Paenibacillus?macerans，中國典型微生物保藏中心，CCTCC?M?208063)α-CGTase， 加入體積分數為5％的有機溶劑后，充分反應8-10小時；回收有機溶劑，采用結晶方法得到 α-CGT。

所述微生物發酵生產α-CGTase的方法為，在一定培養條件下，微生物發酵一定時間， 得到含有α-CGTase的發酵液，發酵液經過粗過濾、精過濾、濃縮、干燥等全部工藝或部分 工藝后得到α-CGTase粉沫或者粗酶液。

所述在50-90℃條件下攪拌5-15分鐘淀粉調漿的目的在于使淀粉顆粒充分溶脹。

所述α-CGTase的最適反應溫度為30℃-40℃，溫度通過影響酶對底物的催化效率，從而 影響酶的活力，溫度過高或過低都會影響酶的作用效果。從降低生產成本考慮，應該將生產 工藝的溫度設定在酶最適溫度附近，這樣大大降低加入的酶量，從而降低生產成本。

所述α-CGTase的最適pH范圍為5.0-6.0，pH對α-CGTase活力的影響較大，從降低成 本的角度考慮，應該將生產工藝的溫度設定在酶最適反應pH附近。