本发明专利技术涉及酶法催化制备肌醇的方法，包括如下步骤：以葡萄糖为单位的多糖或者寡糖酶促转化为葡萄糖‑1‑磷酸；葡萄糖‑1‑磷酸酶促转化为葡萄糖‑6‑磷酸；葡萄糖‑6‑磷酸酶促转化为肌醇‑1‑磷酸；肌醇‑1‑磷酸酶促转化为肌醇。本发明专利技术还提供按照所述方法制备的肌醇产品。所述方法有效提高了肌醇的转化效率，且生产工艺简单，无污染，生产成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及酶法催化制备肌醇的方法及其产物。
技术介绍
环己六醇也被称为肌醇，是动物必需的生长因子，是细胞膜的组成成分之一。在医药领域，肌醇及其衍生物具有促进细胞生长、预防和治疗动脉硬化、胆固醇过高症等疾病的作用。在食品领域，肌醇常作为营养强化剂，能促进发育，具有抗氧化功能，与肉毒碱结合使用具有减肥功效。美国在1987年就推荐含奶婴儿食品中应加入一定量的肌醇。此外，肌醇还被用于饲料中以促进动物的生长和防止毛发脱落。目前肌醇生产的主要方法是利用米糠或麸皮等底物提取植酸钙，然后加压水解制得。其产率极低，且存在生产设备要求高，污染环境等缺点。利用植酸酶等酶法水解植酸钙，肌醇得率与化学水解得率相当。有文献及专利报道，以葡萄糖为底物，利用微生物发酵产肌醇。在大肠杆菌中导入来源于酿酒酵母的肌醇-1-磷酸合成酶，以及表达大肠杆菌自身的磷酸肌醇磷酸酶，从而使葡萄糖能被转化为肌醇。但在微生物细胞中，葡萄糖同时参与多个代谢途径以维持细胞的生长，此外，肌醇-1-磷酸合成酶催化葡萄糖-6-磷酸生成肌醇-1-磷酸，葡萄糖-6-磷酸则由葡萄糖磷酸化得到，此过程需要消耗能量(ATP或磷酸烯醇式丙酮酸)，葡萄糖转化为肌醇的转化率较低。此外，由于细胞发酵液成分较复杂，从而从中纯化肌醇的过程也较复杂，成本较高。
技术实现思路
针对现存的化工生产肌醇的方法和微生物转化葡萄糖生产肌醇存在问题，本专利技术提供了酶法催化制备肌醇的方法，有效提高了肌醇的转化效率，且生产工艺简单，无污染，生产成本低。作为本专利技术实施例的一个方面，涉及酶法催化制备肌醇的方法，包括如下步骤：以葡萄糖为单位的多糖或者寡糖酶促转化为葡萄糖-1-磷酸；葡萄糖-1-磷酸酶促转化为葡萄糖-6-磷酸；葡萄糖-6-磷酸酶促转化为肌醇-1-磷酸；肌醇-1-磷酸酶促转化为肌醇。作为实施例之一，以葡萄糖为单位的多糖或者寡糖酶促转化为葡萄糖-1-磷酸的过程中使用多糖磷酸化酶进行催化；葡萄糖-1-磷酸酶促转化为葡萄糖-6-磷酸的过程中使用己糖磷酸变位酶催化；葡萄糖-6-磷酸酶促转化为肌醇-1-磷酸的过程中使用肌醇磷酸合成酶催化；肌醇-1-磷酸酶促转化为肌醇的过程中使用磷酸肌醇磷酸酶催化。在一种实施例中，多糖磷酸化酶、己糖磷酸变位酶、肌醇磷酸合成酶和磷酸肌醇磷酸酶同时加入反应体系。在一种实施例中，多糖磷酸化酶、己糖磷酸变位酶、肌醇磷酸合成酶和磷酸肌醇磷酸酶先后加入反应体系。所述多糖磷酸化酶可分为α葡聚糖(或糖原)磷酸化酶(EC 2.4.1.1)，纤维糊精磷酸化酶(EC 2.4.1.49)，纤维二糖磷酸化酶(EC 2.4.1.20)，麦芽糖磷酸化酶(EC 2.4.1.8)，蔗糖磷酸化酶(EC 2.4.1.7)，β-1,3-葡聚糖磷酸化酶(EC 2.4.1.97和EC 2.4.1.30)，α-1,3-葡聚糖磷酸化酶(EC 2.4.1.334)，β-1,2-葡聚糖磷酸化酶(EC 2.4.1.333)，海藻糖磷酸化酶(EC 2.4.1.231和EC 2.4.1.64)，海带二糖磷酸化酶(EC 2.4.1.31)，曲二糖磷酸化酶(EC 2.4.1.230)，黑曲寡糖磷酸化酶(EC 2.4.1.279)等。本领域技术人员应根据底物的不同选择相对应的酶，其
中底物优选为淀粉等α葡聚糖底物，因此对应的酶优选为α葡聚糖(或糖原)磷酸化酶(EC 2.4.1.1)。所述己糖磷酸变位酶可以催化己糖-1-磷酸生成己糖-6-磷酸。已报道的可以催化葡萄糖-1-磷酸生成葡萄糖-6-磷酸的酶主要属于两大超家族：磷酸己糖变位酶超家族，包括葡萄糖磷酸变位酶(EC 5.4.2.2和EC 5.4.2.5)，甘露糖磷酸变位酶(EC 5.4.2.8)，氨基葡萄糖磷酸变位酶(EC 5.4.2.10)；卤代酸脱卤酶超家族，包括β葡萄糖磷酸变位酶(EC 5.4.2.6)。其中葡萄糖磷酸变位酶(EC 5.4.2.2)的天然底物即为葡萄糖-1-磷酸，催化活性较高，因此优选葡萄糖磷酸变位酶(EC 5.4.2.2)催化葡萄糖-1-磷酸生成葡萄糖-6-磷酸的酶促反应。所述肌醇磷酸合成酶(EC 5.5.1.4)催化葡萄糖-6-磷酸生成肌醇-1-磷酸。其催化分为两步：第一步，在NAD+的作用下，链状的葡萄糖-6-磷酸被氧化生成5-羰基-葡萄糖-6-磷酸，同时NAD+被还原生成NADH，随后，氧化产物发生烯醇化以及环化，产生2-肌醇单酮-1磷酸；第二步，NADH参与2-肌醇单酮-1磷酸的还原反应，生成肌醇-1-磷酸与NAD+。金属离子如Mg2+，Zn2+等或NH4+对酶有激活作用。该酶包含一个NAD+结合结构域，其催化需要加入NAD+作为辅酶，优选的是肌醇-1-磷酸合成酶。所述磷酸肌醇磷酸酶主要催化磷酸肌醇水解产生肌醇。能催化该反应的酶主要是单磷酸肌醇磷酸酶(EC 3.1.3.25)，因此磷酸肌醇磷酸酶优选为单磷酸肌醇磷酸酶(EC 3.1.3.25)。此外，部分其他的酶也能催化此反应，包括磷酸-半乳糖磷酸酶(EC 3.1.3.93)，二磷酸果糖磷酸酶(EC 3.1.3.11)，糖磷酸酶(EC 3.1.3.23)，植酸酶(EC 3.1.3.8和EC 3.1.3.26)，酸性磷酸酶(EC 3.1.3.2)。作为本专利技术实施例的另一个方面，涉及一种酶法催化制备肌醇的方法，以葡萄糖为单元的多糖或寡糖为原料，在反应体系中，同时或者先后添加多糖磷酸化酶、己糖磷酸变位
酶、肌醇磷酸合成酶和磷酸肌醇磷酸酶。所述多糖磷酸化酶可分为α葡聚糖(或糖原)磷酸化酶(EC 2.4.1.1)，纤维糊精磷酸化酶(EC 2.4.1.49)，纤维二糖磷酸化酶(EC 2.4.1.20)，麦芽糖磷酸化酶(EC 2.4.1.8)，蔗糖磷酸化酶(EC 2.4.1.7)，β-1,3-葡聚糖磷酸化酶(EC 2.4.1.97和EC 2.4.1.30)，α-1,3-葡聚糖磷酸化酶(EC 2.4.1.334)，β-1,2-葡聚糖磷酸化酶(EC 2.4.1.333)，海藻糖磷酸化酶(EC 2.4.1.231和EC 2.4.1.64)，海带二糖磷酸化酶(EC 2.4.1.31)，曲二糖磷酸化酶(EC 2.4.1.230)，黑曲寡糖磷酸化酶(EC 2.4.1.279)等。应根据底物的不同选择相对应的酶，其中底物优选为淀粉等α葡聚糖底物，因此对应的酶优选为α葡聚糖(或糖原)磷酸化酶(EC 2.4.1.1)。所述己糖磷酸变位酶可以催化己糖-1-磷酸生成己糖-6-磷酸。已报道的可以催化葡萄糖-1-磷酸生成葡萄糖-6-磷酸的酶主要属于两大超家族：磷酸己糖变位酶超家族，包括葡萄糖磷酸变位酶(EC 5.4.2.2和EC 5.4.2.5)，甘露糖磷酸变位酶(EC 5.4.2.8)，氨基葡萄糖磷酸变位酶(EC 5.4.2.10)；卤代酸脱卤酶超家族，包括β葡萄糖磷酸变位酶(EC 5.4.2.6)。其中葡萄糖磷酸变位酶(EC 5.4.2.2)的天然底物即为葡萄糖-1-磷酸，催化活性较高，因此优选葡萄糖磷酸变位酶(EC 5.4.2.2)催化葡萄糖-1-磷酸生成葡萄糖-6-磷酸的酶促反应。所述肌醇磷酸合成酶(EC 5.5.1.4)催化葡萄糖-6-磷酸生成肌醇-1-磷酸。其催化分为两步：第一步，在NAD+的作用下，链状的本文档来自技高网...
【技术保护点】
酶法催化制备肌醇的方法，其特征在于，包括如下步骤：以葡萄糖为单位的多糖或者寡糖酶促转化为葡萄糖‑1‑磷酸；葡萄糖‑1‑磷酸酶促转化为葡萄糖‑6‑磷酸；葡萄糖‑6‑磷酸酶促转化为肌醇‑1‑磷酸；肌醇‑1‑磷酸酶促转化为肌醇。
【技术特征摘要】
2016.04.15 CN 20161023908581.酶法催化制备肌醇的方法，其特征在于，包括如下步骤：以葡萄糖为单位的多糖或者寡糖酶促转化为葡萄糖-1-磷酸；葡萄糖-1-磷酸酶促转化为葡萄糖-6-磷酸；葡萄糖-6-磷酸酶促转化为肌醇-1-磷酸；肌醇-1-磷酸酶促转化为肌醇。2.权利要求1所述酶法催化制备肌醇的方法，其特征在于，以葡萄糖为单位的多糖或者寡糖酶促转化为葡萄糖-1-磷酸的过程中使用多糖磷酸化酶进行催化；葡萄糖-1-磷酸酶促转化为葡萄糖-6-磷酸的过程中使用己糖磷酸变位酶催化；葡萄糖-6-磷酸酶促转化为肌醇-1-磷酸的过程中使用肌醇磷酸合成酶催化；肌醇-1-磷酸酶促转化为肌醇的过程中使用磷酸肌醇磷酸酶催化。3.权利要求1所述酶法催化制备肌醇的方法，其特征在于，多糖磷酸化酶、己糖磷酸变位酶、肌醇磷酸合成酶和磷酸肌醇磷酸酶同时加入反应体系。4.权利要求1所述酶法催化制备肌醇的方法，其特征在于，多糖磷酸化酶、己糖磷酸变位酶、肌醇磷酸合成酶和磷酸肌醇磷酸酶先后加入反应体系。5.权利要求2-4任一所述酶法催化制备肌醇的方法，其特征在于，所述多糖磷酸化酶为α葡聚糖磷酸化酶，糖原磷酸化酶，纤维糊精磷酸化酶，纤维二糖磷酸化酶，麦芽糖磷酸化酶，蔗糖磷酸化酶，β-1,3-葡聚糖磷酸化酶，α-1,3-葡聚糖磷酸化酶，β-1,2-葡聚糖磷酸化酶，海藻糖磷酸化酶，海带二糖磷酸化酶，曲二糖磷酸化酶，黑曲寡糖磷酸化酶中的一种，所述己糖磷酸变位酶为葡萄糖磷酸变位酶，甘露糖磷酸变位酶，氨基葡萄糖磷酸变位酶和β葡萄糖磷酸变位酶中的一种，所述肌醇磷酸合成酶为肌醇-1-磷酸合成...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文山，汪小锋，汪卫，
申请(专利权)人：武汉康复得生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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