[發明專利]一種海藻糖和葡萄糖酸聯產的方法

有效

• 申請號: 202111396452.2
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN113913483B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 滿在偉;崔慧慧;陳一鳴;蔣心怡;郭靜
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C12P19/18
• 分類號: C12P19/18;C12P19/12;C12P7/58;C12N1/14;C12R1/685
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王志慧

本發明公開了一種海藻糖和葡萄糖酸聯產的方法。利用安全菌株谷氨酸棒桿菌過量表達海藻糖合酶并利用曲拉通X?100處理重組谷氨酸棒桿菌獲得透性化細胞，可使用全細胞催化麥芽糖合成海藻糖。在催化制備海藻糖的反應液中添加產葡萄糖酸黑曲霉AnM1菌體，將體系中的葡萄糖氧化成葡萄糖酸，可降低葡萄糖對海藻糖合酶活性的抑制作用，提高海藻糖合成速率。待海藻糖合成反應平衡，反應液離心收集谷氨酸棒桿菌和黑曲霉菌體，所得菌體可重復利用。所得反應液上清中添加糖化酶和黑曲霉AnM1菌體，將反應液中剩余麥芽糖水解成葡萄糖并氧化成葡萄糖酸，獲得含海藻糖和葡萄糖酸的反應液。本發明可同時生產海藻糖和葡萄糖酸，并能提高原料利用率。

技術領域

本發明屬于生物工程技術領域，具體涉及一種海藻糖和葡萄糖酸聯產的方法。

背景技術

海藻糖是一種由α,α-1,1-糖苷鍵聯結兩分子葡萄糖組成的非還原性雙糖，對生物大分子、細胞和生物體組織具有特異性保護作用。可用于保持細胞活性、提升食品品質、增強保濕類化妝品功能。因此，海藻糖在醫藥、食品和化妝品行業應用前景廣闊。海藻糖合酶可催化麥芽糖合成海藻糖，工藝簡單，工業化生產潛力較大。海藻糖合酶催化麥芽糖合成海藻糖為可逆反應，當反應體系中海藻糖積累到一定濃度比例反應達到平衡，海藻糖積累量不再增加，并殘留一定濃度的底物麥芽糖。同時，海藻糖合酶催化麥芽糖合成海藻糖過程中會有副產物葡萄糖生成，而且葡萄糖能夠抑制海藻糖合酶活性。如南寧中諾生物工程有限責任公司韋宇拓等報道來源于谷氨酸棒桿菌(Corynebacterium?glutamicum)的海藻糖合酶能夠高效催化麥芽糖合成海藻糖，反應后剩余部分麥芽糖并生成一定比例的葡萄糖，同時指出葡萄糖對該海藻糖合酶具有較強的抑制作用。同樣地，南寧中諾生物工程有限責任公司李曉明等報道葡萄糖能夠顯著抑制來源于彎曲高溫單孢菌(Thermomonosporacurvata)的海藻糖合酶活性，葡萄糖濃度為5g/l時就可將海藻糖轉化率降低50％以上。將該海藻糖合酶進行定點突變可降低葡萄糖對海藻糖合成的抑制作用，利用突變酶制備海藻糖，反應后剩余部分麥芽糖并生成一定比例的葡萄糖。海藻糖合酶催化麥芽糖制備海藻糖過程中會殘留部分麥芽糖并生成葡萄糖，海藻糖、麥芽糖和葡萄糖性質相似度較高，加大了海藻糖的分離純化難度。

葡萄糖酸由葡萄糖氧化而來，廣泛用于食品、醫藥、建筑等行業。在食品工業中葡萄糖酸可用作酸味劑、防腐劑、蛋白凝固劑、膨松劑等。葡萄糖酸與鈣、鋅等離子形成葡萄糖酸鹽，可用作營養劑和藥物。在建筑業中葡萄糖酸鈉用作水泥摻和劑，可增加混凝土的可塑性和強度。目前，葡萄糖酸的主要生產方法有酶催化法和微生物發酵法。酶催化法是利用葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶雙酶組合在有氧條件下催化葡萄糖氧化生產葡萄糖酸，該法存在酶成本較高的問題，目前工業化應用較少。微生物發酵法生產葡萄糖酸，是在微生物培養過程中菌體生長并合成葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶，繼而催化葡萄糖氧化生產葡萄糖酸。因此，培養要求低和產酶能力強的微生物菌株可用于生產葡萄糖酸。發明人通過篩選獲得一株產葡萄糖酸的黑曲霉(Aspergillus?niger)AnM1保藏編號為CCTCC?M?20211310。該菌株具有較強的葡萄糖酸生產能力，并且發酵后收集的菌體可重復用于催化含葡萄糖的轉化液生產葡萄糖酸。

針對海藻糖合酶催化麥芽糖制備海藻糖過程中葡萄糖的生成和抑制作用以及麥芽糖殘留的問題，我們提供了一種海藻糖和葡萄糖酸聯產的方法。

發明內容

本發明提供了一種海藻糖和葡萄糖酸聯產的方法。利用安全菌株谷氨酸棒桿菌過量表達自身來源海藻糖合酶，重組谷氨酸棒桿菌破碎液能夠高效利用麥芽糖合成海藻糖，或利用曲拉通X-100處理重組谷氨酸棒桿菌獲得透性化細胞，可使用全細胞催化麥芽糖合成海藻糖。在催化制備海藻糖的反應液中添加產葡萄糖酸黑曲霉AnM1菌體，將體系中的葡萄糖氧化成葡萄糖酸，可降低葡萄糖對海藻糖合酶活性的抑制作用，提高海藻糖合成速率。待海藻糖合成反應平衡，反應液離心收集谷氨酸棒桿菌和黑曲霉菌體，所得菌體可重復利用。所得反應液上清中添加糖化酶和黑曲霉AnM1菌體，將反應液中剩余麥芽糖水解成葡萄糖并氧化成葡萄糖酸，獲得含海藻糖和葡萄糖酸的反應液。