一种葡萄糖二酸的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种“一锅‑两步”酶催化法由肌醇制备葡萄糖二酸的方法，包括利用肌醇氧化酶催化肌醇生成中间体葡萄糖醛酸，继而利用醛酸脱氢酶将中间体葡萄糖醛酸转化为葡萄糖二酸。本发明专利技术的方法与现有生产葡萄糖二酸的方法相比，具有生产工艺简单、绿色友好、产率高、易于规模化制备等优点。

A preparation method of gluconic acid

【技术实现步骤摘要】
一种葡萄糖二酸的制备方法
本专利技术涉及生物工程
，具体涉及一种葡萄糖二酸的制备方法，更具体涉及一种“一锅-两步”酶催化法制备葡萄糖二酸的方法。
技术介绍
葡萄糖二酸(glucaricacid，简称GA)是一种六碳单糖衍生物，广泛存在于蔬菜、水果等植物中以及少数哺乳动物体内，其具有重要的生物学功能，可以用于降低胆固醇及治疗癌症，其钙盐可用于食品添加剂。同时，葡萄糖二酸也是一种高附加值的有机酸，在精细化工领域具有广泛的应用，如可作为聚合物合成的基本单元合成聚酰胺类、羟基化的尼龙(PHPAs)及聚二甲基硅氧烷(BDMS)聚酰胺，合成生物可降解的聚合物、缓释肥料、各种薄膜等，也可作为原料生产无毒、可生物降解的磷酸盐替代物，用于家用洗涤剂、防腐剂和混凝土外加剂等。此外，葡萄糖二酸还可在电镀中作为金属防腐的螯合剂。2004年，葡萄糖二酸被美国能源部确定为12种“最具有价值的生物炼制产品(Topvalueaddedchemicalsfrombiomass)”之一，它作为合成多种高效环保的新兴生物质能源的原料，具有巨大的潜在经济价值。目前，葡萄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备葡萄糖二酸的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：/n(1)以肌醇氧化酶(E.C.1.13.99.1)为催化剂，在有氧气存在的条件下催化底物肌醇生成中间体葡萄糖醛酸；/n(2)向步骤(1)的反应体系中加入醛酸脱氢酶(E.C.1.1.1.203)和辅因子NAD

【技术特征摘要】
1.一种制备葡萄糖二酸的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)以肌醇氧化酶(E.C.1.13.99.1)为催化剂，在有氧气存在的条件下催化底物肌醇生成中间体葡萄糖醛酸；
(2)向步骤(1)的反应体系中加入醛酸脱氢酶(E.C.1.1.1.203)和辅因子NAD+，将中间体葡萄糖醛酸转化为葡萄糖二酸。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述底物肌醇的浓度为1-150g/L，优选2-100g/L，更优选50g/L；进一步优选地，所述肌醇氧化酶的用量为0.1-15g/L，优选0.2-10g/L，更优选5g/L。
优选地，所述底物肌醇与肌醇氧化酶的浓度比为0.1-50:1，例如3-30:1。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述底物肌醇采用一次性加入、分批次加入或连续加入方式加入；
优选地，步骤(1)中，所述肌醇氧化酶采用一次性加入、分批次加入或连续加入方式加入。


4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：
步骤(1)中，以每升反应体系计，所述氧气的利用速度为20mmol/h。
优选地，步骤(1)中pH在5.5-8.5范围内，更优选6.0-8.0，最优选6.5-7.5；反应温度在5-40℃范围内，优选15-35℃，更优选30℃；反应时间为体系中中间体葡萄糖醛酸的浓度不再变化，优选为2-24h，更优选为3-12h，最优选为6h。
进一步优选地，所述步骤(1)反应过程中实时控制反应体系的pH值在所述pH值范围内。


5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述肌醇氧化酶的来源包括但不限于：小家鼠(Musmusculus)、拟南芥(Arabidopsisthaliana)、新型隐球菌(Cryptococcusneoformans)、嗜乳酸隐球酵母(Cryptococcuslactativorus)、地生隐球菌(Cryptococcusterreus)、构巢曲霉(Aspergillusnidulans)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium)。


6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于：
所述方法还包括所述肌醇氧化酶在进行催化反应前使用还原剂进行活化的步骤。
优选地，所述肌醇氧化酶的活化条件为：pH为5.0-8.0，优选为6.0-7.0，更优选为6.5；活化温度为-5-20℃，优选为-3-10℃，更优选为0-4℃；活化时间为1-150min，优选为30-120min，更优选为60-90min。优选地，所述肌醇氧化酶活化用其中一种还原剂为二价铁盐，包括但不限于硫酸亚铁铵、硫酸亚铁、氯化亚铁、抗坏血酸亚铁中的一种或一种以上。
优选地，所述二价铁盐的浓度为0.2-10mM；更优选地，所述二价铁盐的浓度为0.5-5mM；最优选地，所述二价铁盐的浓度为2.0mM。
优选地，所述肌醇氧化酶活化用还原剂还包括另一种还原剂，选自L-半胱氨酸、抗坏血酸、异抗坏血酸、抗坏血酸葡萄糖苷中的一种或一种以上；更优选地，所述肌醇氧化酶活化用还原剂为L-半胱氨酸和抗坏血酸。
优选地，所述肌醇氧化酶活化用另一种还原剂的浓度为0.5-25mM；更优选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：游淳，李元，刘珊，
申请(专利权)人：中国科学院天津工业生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12