环糊精增产的方法技术

本发明专利技术涉及采用从软化芽胞杆菌中获得的环糊精葡萄糖基转移酶制备环糊精，从降低温度使转化在低于４５℃进行，并在环已烷的存在下，增加生产环糊精的产量。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及环糊精，特别是涉及一种采用从软化芽胞杆菌(Bacillus macerans)中得到的称为环糊精葡萄糖基转移酶的淀粉酶来增加α和β-环糊精产量的方法。淀粉酶是能催化水解组成淀粉的两种葡萄糖多聚物即直链淀粉和支链淀粉内α1，4链的酶。许多种植物、细菌和动物都能产生淀粉酶。环糊精葡萄糖基转移酶Cyclodextrin glucosyl transferase(CGTase)，也叫作环状直链淀粉葡聚糖转移酶(cycloamylose glucanotransferase)，于1939年由Tilden和Hudson首次从软化芽胞杆菌中提取出来。从那时起，人们一直是从巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium)，环状芽胞杆菌(Bacillus ceirculans)，嗜热杆菌(Bacillus stearothermophilus)，肺炎杆菌(Klebsiella pneumoniae)和芽胞杆菌属(Bacillus species)中获得CGTasc(alkalophilic，见美国专利3，826，715号，1974年7月30日颁布)。已知CGTase能生成环糊精。环糊精，也称作Schardinger糊精，由葡糖苷单元经α1，4链联接在一个环或圆环(torus)上组成。环上的葡糖苷单元的数目取决于它的名子。α-环糊精具有6个葡糖苷单元，而β-环糊精具有7个葡糖苷单元，γ-环糊精有8个葡糖苷单元。当葡糖单元不是经α1，4链与环键接时，它本身不能形成环，这时环糊精被称之为分枝环糊精。(branched cyclodextrin)。环糊精在许多领域中具有广泛用途，因为它具有同其它化合物组成复合物的能力。传统的制备环糊精是经过CGTase对淀粉酶解物发生作用，这种淀粉酶解物例如是淀粉，或具有右旋糖当量(DE)为1到10的淀粉水解物。典型的水解反应是在酶的最适pH和温度下进行。对于从软化芽胞杆菌中获得的CGTase，其最适pH为5至7之间，最适温度介于50～60℃。已知采用从软化芽胞杆菌中获得的CGTase作为催化剂时，能生产α，β和γ环糊精。按生产的环糊精总重量计，α的产量约为63%(重量);β约为30%(重量)，γ约为7%(重量)。已知向反应基质中加入某些配位剂会引起反应平衡的偏移，从而生产大多数为α-环糊精，或大多数为β-环糊精。例如，(1972年2月8日颁布的)美国专利3，640，847号，记载着，在1-癸醇存在下，温度约为50℃，pH约为7时，生产大多数为α-环糊精，而甲苯引起生产大多数为β-环糊精。该专利还披露了当淀粉酶解物是淀粉水解物时，环己烷产生大多数为β-环糊精，而酶解物是糊化淀粉时，则产生α和β-环糊精的混合物，见其中实施例1和5。本专利技术的目的在于为克服现有技术的不足之处而提供一种增加环糊精产量的方法。本专利技术的目的是按下述方法实施的在用从软化芽胞杆菌(Bacillus macerans)中获得的环糊精葡萄糖基转移酶来催化淀粉酶解物的水解反应中，在环己烷的存在下，温度为45℃或更低进行水解反应，以增加环糊精的产量以及生产不含γ-环糊精的α-和β-环糊精。本专利技术还涉及一种制备α-环糊精的方法，包括如下步骤(a)用来自软化胞杆菌的环糊精葡萄糖基转移酶处理具有1至10右旋糖当量的淀粉水解物的水样浆状物，其温度在40℃和低于40℃，并在环己烷的存在下，以生成α-环糊精和β-环糊精，不生成γ-环糊精;以及(b)回收α-环糊精和β-环糊精。现已发现，来自软化芽胞杆菌的CGTase同淀粉酶解的反应平衡可以移向生产更多的环糊精以及实质上不含γ-环糊精，仅仅是α-和β-环糊精，这样需降低反应温度，在环己烷的存在下进行反应。特别是发现，倘若在环己烷的存在下，45℃或更低，用来自软化芽胞杆菌的环糊精葡萄糖基转移酶处理淀粉酶解物，同在酶的最适温度50～60℃时生产环糊精的产量相比环糊精的产量会增加。这是令人吃惊和意想不到的，因为传统观念认为降低反应温度仅仅会引起水解反应率的降低，从而导致降低环糊精的产量。现在发现环糊精的产量实际上在增加确是意想不到的。还令人奇怪地是实际上没有产生γ-环糊精，因为已知软化胞杆菌正常情况下，会产生一些γ-环糊精。另外，还发现假如淀粉酶解物是淀粉水解物，能生成α-环糊精，令人惊奇地是在淀粉水解物转化成糊精的过程中，环己烷的存在导致产生α-环糊精产物，因为在此之前，环己烷并不被认为能促进产生α-环糊精。现已发现低温，加上环己烷以及软化芽胞杆菌酶的共同使用能增加环糊精的产量。仅仅是低温，或者仅仅使用环己烷都不能增加环糊精的产量;低温，环己烷同其它的CGTase结合使用不能引起环糊精产量的增加。实际上并不知道为什么低温和环己烷的结合应用会增加环糊精的产量。一直假设是温度和环己烷可能对溶液中酶的结构产生影响，以至于增加环糊精的产量。另外，不清楚为什么各个α-和β-环糊精的产量会移动。从实践上看，α-环糊精是增产很多。合适的淀粉酶解物包括糊化淀粉和淀粉水解物。原淀粉(base starch)可以来自任何蔬菜、谷物、小麦，土豆，稻米，木薯淀粉和蜀黍。另外，不同种的淀粉来源，可选用例如蜡质玉米(富含支链淀粉)，或者富含直链淀粉的玉米(富含直链淀粉)。优选地是，淀粉为蜡质玉米淀粉(Waxy corn starch)。淀粉水解物需具有1至10之间的右旋糖当量(dextrose equivalent(DE))，优选约为5。通过一种酸或酶对颗粒淀粉的作用制备淀粉水解物。优选是经α-淀粉酶，例如细菌α-淀粉酶对凝胶化颗粒淀粉的作用制备淀粉水解物。优选的淀粉酶解物是来自具有DE值约为5的蜡样玉米淀粉的蜡质淀粉水解物(a waxy starch hydrolysate)。适用于本专利技术的环糊精葡萄糖基转移酶是从软化芽胞杆菌(Bacillns macerans)中得到的酶。这种从软化芽胞杆菌中得到的环糊精葡萄糖基转移酶商业上可以得到。有报道这种酶其最佳工作温度约为60℃。令人吃惊的是，正是这种酶，将其用于生产α-环糊精，其较佳的工作温度竟是45℃或更低。按照本专利技术的最佳方法，将一种淀粉水解物溶于水中制成一种淀粉酶解物(starch substrate)的水溶液其淀粉酶解物固形物含量按溶液的总重计，介于5～40%(重量)之间。优选的是该溶液的固形物含量为35%。用于转化淀粉酶解物的CGTase的量，根据酶的活性加以变化。酶活性的测定通常采用Tilden-Hudson方法、(E、BTilden and C.S.Hudson in J.Bacteriol，43，527-544，1942)。优选地是，每毫升所述的CGTase含有的600至700Tilden-Hudson单位。转化过程中的该溶液的pH值一般约5～8，优选是6～6.5。用常规方式来调节pH值。将转化过程中的温度保持在45℃或更低;优选地是15至40℃，20～35℃时能获得最佳结果。环己烷在反应中的量按反应总容积计为5%至10%(容积)。优选是，按加入环己烷之前反应总容积的约为5%。可采用任何来源的环己烷。转化时间为1至4天。用环糊精葡萄糖基转移酶处理淀粉酶解物之后，回收环糊精。优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】
在用从软化芽胞杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｍａｃｅｒａｎｓ）中获得的环糊精葡萄糖基转移酶来催化淀粉酶解物的水解反应中，其改进方法包括在环己烷的存在下，温度为４５℃或更低进行水解反应，以增加环糊精的产量以及生产不含γ－环糊精的α－和β－环糊精。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢文俊，阿伦赫奇斯，
申请(专利权)人：美国玉米产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]