葡聚糖的生产方法和制备方法技术

第一种生产葡聚糖的方法包括使含有蔗糖、引物、无机磷酸盐或葡糖－１－磷酸、蔗糖磷酸化酶、葡聚糖磷酸化酶的反应溶液起反应以生产葡聚糖的步骤。从反应开始到结束，反应溶液中蔗糖－磷酸盐比例最大值不超过约１７。第二种生产葡聚糖的方法包括使含有蔗糖、引物、无机磷酸盐或葡糖－１－磷酸、蔗糖磷酸化酶、葡聚糖磷酸化酶的反应溶液起反应以生产葡聚糖的步骤。反应在约４０℃到约７０℃的温度下进行。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生产葡聚糖及其衍生物的方法。更具体地说，本专利技术涉及延长α-1，4-葡聚糖链的方法。
技术介绍
葡聚糖是对仅由D-葡萄糖组成其糖类组分的多糖的通称。代表性葡聚糖的实例包括淀粉、纤维素等。淀粉是通过α-糖苷键连接其糖类组分的α-葡聚糖。淀粉中存在直链淀粉，即直链α-1，4-葡聚糖，和具有分枝结构的支链淀粉。直链淀粉与支链淀粉丰度比例的变化取决于储存淀粉的植物。因此，很难获得含有任意组成比例的直链淀粉和支链淀粉的淀粉。如果可以稳定生产直链淀粉，这种直链淀粉便可与商业可应用淀粉混合，以生产具有任意直链淀粉含量的淀粉。通常，可利用水解酶、转移酶等酶的作用生产直链淀粉和具有任意结构的支链淀粉。然而，对通过延伸其α-1，4-葡聚糖链而结构性改造淀粉的报导是有限的。开发一种有效延伸α-1，4-葡聚糖链的方法是有用的，因为不仅可生产直链淀粉，也可任意修饰淀粉的结构。已知在含淀粉食物中，淀粉中直链淀粉的含量和结构对食物的物理属性有很大影响。然而，淀粉中直链淀粉的含量和结构是由被作为原料利用的淀粉决定的。如果直链淀粉的含量和结构可以被任意改变，便可期待开发出具有新口感的食物。人们希望不溶性直链淀粉具有与膳食纤维相同的功能，并也可被利用在健康食品中。此外，直链淀粉具有一个特征，即直链淀粉可含有，例如碘、脂肪酸、或分子相似物。因此，人们希望直链淀粉可应用在药物、化妆品和卫生产品领域中。直链淀粉也可作为原料用于生产具有与其相同包含能力的环糊精和环直链淀粉。此外，含直链淀粉的薄膜具有不低于多用途塑料的抗拉强度，并且对生物可降解塑料而言，直链淀粉是非常有希望的材料。因而人们希望直链淀粉有多种用途。然而，获得基本上纯的直链淀粉是困难的，并且这种直链淀粉非常昂贵。因此，这种直链淀粉仅被划分为试剂级，并且几乎不作为工业材料应用。所以需要一种以稳定且便宜的方式生产直链淀粉的方法。已知有一些生产直链淀粉的方法。淀粉中存在的直链淀粉所占比例约为0～70％。采用沉淀剂，如丁醇，通过T.J.Schoch et al.，J.AmericanChemical Society，64，2957(1942)中描述的方法可从天然原料淀粉中提取直链淀粉。然而该提取操作复杂且产率低。此外，通过提取操作难以获得不含α-1，6-糖苷键的直链葡聚糖。而且难以提取具有窄分子量分布的直链葡聚糖。就酶促延伸α-1，4-葡聚糖链的方法而言，有一种合成方法，该方法中，以糖核苷酸为底物，通过糖原合成酶、淀粉合成酶等途径，将糖部分转移到作为引物的麦芽四糖或相似物上。然而该方法的不利之处是作为底物的糖核苷酸非常昂贵，因而不能被工业利用。有一种合成α-1，4-葡聚糖链的方法是通过来源自马铃薯的葡聚糖磷酸化酶(GP)途径，将α-葡糖-1-磷酸的糖基基团转移到引物，如麦芽七糖等。此外，有一种公开的方法(US Patent No.5,405,449和EP 0590736)是以葡萄糖-1-氟化物为底物，并使蔗糖磷酸化酶(SP)和葡聚糖磷酸化酶同时作用在引物上。这些合成方法的有利之处是反应开始时，反应溶液中底物与引物的比例是任意设定的，因此可控制获所得直链葡聚糖的分子量。然而底物，α-葡糖-1-磷酸和葡萄糖-1-氟化物是昂贵的，因而对便宜地生产可利用在广泛工业领域中的直链α-1，4-葡聚糖而言是不适用的。就以更便宜的方式生产直链葡聚糖的方法而言，有一种公开的方法(Waldmann，H.et al.，Carbohydrate Research，157(1986)c4-c7)是使蔗糖磷酸化酶和葡聚糖磷酸化酶同时作用于引物和蔗糖(下文见SP-GP方法)。Waldmann等人采用来源自明串珠菌属(肠系膜状明串珠菌)的蔗糖磷酸化酶和来源自马铃薯块茎的葡聚糖磷酸化酶高产率地从蔗糖合成直链葡聚糖。Waldmann等人的SP-GP方法保证了可利用便宜的底物生产直链葡聚糖，但是还有一些难题需要改进，如下。首先，由于采用大量的酶，因此生产成本高，不可能廉价生产。为解决这一难题，需要减少所采用的酶量，或需要研究反应条件以改进单位酶的直链淀粉产率。SP-GP方法中，决定所采用的酶量或单位酶的直链淀粉产率的诸多因素之一是，例如反应开始时溶液中无机磷酸盐与蔗糖的浓度比例，其中蔗糖是SP的底物。Waldmann等人的现有技术中，反应开始时采用的无机磷酸盐浓度与溶液中蔗糖浓度相比是相当低的，所以才能高产率地生产葡聚糖。SP-GP方法中，蔗糖首先被转化为葡糖-1-磷酸，继而葡糖-1-磷酸被转化为葡聚糖，如果采用高浓度的无机磷酸盐，中间产物葡糖-1-磷酸便会积累至高浓度。因此终产物葡聚糖的产率被认为是降低了。所以认为在常规SP-GP方法中应采用低的无机磷酸盐浓度。在本专利技术之前，尚无公开内容是关于反应开始时的溶液中，蔗糖与无机磷酸盐的浓度比例的改变对所采用的酶量或单位酶直链淀粉产率的影响，并且更少有对这种改变效果的预测。有报导一种将两种类型磷酸化酶相似地组合到SP-GP方法中，并且通过无机磷酸盐合成碳水化合物的方法。例如Chaen等人(Journal ofBioscience and Bioengineering，92(2001)177-182)公开的一种利用麦芽糖磷酸化酶和曲二糖磷酸化酶的组合，从麦芽糖合成清酒曲低聚糖的方法。Chaen等人描述反应开始时，溶液中的无机磷酸盐浓度越低，反应产物，即清酒曲低聚糖的产率越高。因此，通常认为在一种有两种磷酸化酶组合的反应体系中，为增加终产物产率，反应开始时溶液中优选地无机磷酸盐浓度应较低。SP-GP方法中，决定所采用的酶量或单位酶的直链淀粉产率的第二个因素是反应温度。通常，在酶反应中，反应温度越高，反应速率越快。因此，在高温度条件下进行反应是理想的。然而，由于酶蛋白是热不稳定的，因此实际的酶反应是在酶蛋白不会热失活的温度范围内进行的。Waldmann等人的现有技术中，采用了来源自明串珠菌属的蔗糖磷酸化酶，并且考虑该酶的热稳定性，在37℃进行葡聚糖合成反应。本专利技术之前，尚无公开内容是关于反应溶液中蔗糖浓度的改变对蔗糖磷酸化酶稳定性的影响，并且也没有对其效果进行预测。此外，对来源自明串珠菌属的蔗糖磷酸化酶的热稳定性也没有公开的内容。因此，不可能对在葡聚糖合成中利用该蔗糖磷酸化酶的任何效果作出预测。第二个难题是操作性难题。葡聚糖，尤其是直链淀粉会老化为不可溶的，导致沉淀或形成凝胶体。众所周知，老化速率取决于温度。反应温度低时，操作性难题出现在生产后的后续阶段，如直链淀粉溶液的凝胶化。因此，优选地反应温度应尽可能高。然而Waldmann等人的现有技术中，生产直链淀粉的反应温度有问题地低至37℃。当从葡聚糖特定生产无支链结构的直链淀粉时，不得不以直链麦芽低聚糖做为引物。Waldmann等人的现有技术中，将纯化的麦芽七糖作为直链麦芽-低聚糖利用。然而，纯化的麦芽七糖仅被划分为试剂级，且非常昂贵。便宜引物的选择物包括通过对淀粉适当水解所得麦芽低聚糖的混合物。然而已知，对诸多葡聚糖磷酸化酶而言，只有聚合度大于或等于麦芽四糖的麦芽低聚糖可被用作引物，而聚合度小于或等于麦芽三糖的麦芽低聚糖则不能被用作引物。除了含有可作为引物起作用，且聚合度大于或等于麦芽六糖的麦芽低聚糖外，麦芽低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产葡聚糖的方法，包括以下步骤：使含有蔗糖、引物、无机磷酸盐或葡糖－１－磷酸、蔗糖磷酸化酶和葡聚糖磷酸化酶的反应溶液起反应以生产葡聚糖，其中从反应开始到结束，反应溶液中蔗糖－磷酸盐比例的最大值不超过约１７。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藤井和俊，寺田喜信，柳濑美千代，大段光司，高田洋树，鹰羽武史，栗木隆，冈田茂孝，
申请(专利权)人：江崎格力高株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]