使用高产率的半乳糖异构化来制造塔格糖的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用高产率的半乳糖异构化来制造塔格糖的方法，更特别涉及一种通过加入可特定结合到塔格糖上的硼酸盐来提高异构化转换率的方法以及使用该方法制造塔格糖的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种,更特别涉及一种通过在最佳条件下向反应溶液中加入特定结合到塔格糖，即酮式糖，上的硼酸盐来显著提高异构化转换率的方法以及使用该方法来制造塔格糖的方法。
技术介绍
最近，已经通过化学合成由半乳糖来制造塔格糖。根据化学合成的常规方法，半乳糖在无机盐存在下异构化，经金属氢氧化物作为催化剂进行媒接，从而形成金属氢氧化物-塔格糖复合物的中间体。该中间体经酸中和来制造塔格糖。然而，该化学合成的常规方法，即使它是成本低且能高产率的制造该产品，但是其工艺非常复杂且效率低下，并产生工艺废料。制造塔格糖的另一方法是酶媒接转化法，其中醛糖或醛糖衍生物转化为酮糖或酮糖衍生物，接着使用酶将半乳糖转化为塔格糖。已知的是，已用于L-阿拉伯糖转化为L-核酮糖的阿拉伯糖异构酶通过使用半乳糖作为活体外酶底物能够产生塔格糖。因此，已经报道了许多具有不同来源的阿拉伯糖异构酶以及使用半乳糖来制造塔格糖的方法。半乳糖向塔格糖的异构化是一种可逆反应，表明反应物的浓度与产物的浓度达到平衡。该酶反应的特征在于热力学上随着反应温度的增加转化率成正比增加。因此，研制在高温稳定的新型酶以及使用它异构化的方法是使用异构酶来制造塔格糖的酶媒接转化的主要因素。当在30°C进行异构化24小时时，源自大肠杆菌的常规阿拉伯糖异构酶具有较低的从半乳糖向塔格糖的为25%的转化率。经报道，源自嗜3热微生物嗜热脂肪土芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)的阿拉伯糖异构酶在稳定反应条件60°C下具有46%的转化率。当源自海栖热袍菌(thermotoga maritime)的超嗜热的阿拉伯糖异构酶在70QC和80GC下的异构化反应时，半乳糖向塔格糖的转化率分别为50%和56% (Oh，D.K.，Kim, H丄，Ryu， SA, Kim, P., 2001."用于生产工业用塔格糖的l-阿拉伯糖异构酶的固定化方法"(Development of an immobilization method of1-arabinose isomerase for industrial production of tagatose.) Biotechnol.Lett. 23， 1859-1862.; Kim， H丄，Oh, D.K.， 2005."用于生产d-塔格糖，来自于嗜热脱氮土壤芽孢杆菌L-阿拉伯糖异构酶的纯化及特征"(Purification and characterization of an L-arabinose isomerase from anisolated strain of Geobacillus thermodenitrificans producing d誦tagatose.) , J.Biotech. Nov 4; 120(2): 162-73. Epub 2005 Aug 9.; Lee, D.W., Jang， H丄，Choe， EA, Kim， B.C.， Lee, S丄，Kim, S.B., Hong.Y.H., Pyun.Y.R.， 2004."一种热稳定，来自于超嗜热海栖热胞菌的1-阿拉伯糖(d-半乳糖)异构酶的特征"(Characterization of a thermostable 1-arabinose (d- galactose)isomerase from the hyperthermophilic eubacterium Thermotoga maritima.)Appl. Environ. Microbiol. 70， 1397-1404.)。嗜热酶的应用和高温下的反应能够逐渐增加半乳糖向塔格糖的转化率。然而，通常，在70^或以上的反应温度，糖溶液的褐色程度成正比地随着温度的上升显著增加。此外，这种高温反应产生的副产物对最终产物的纯度和提纯成本有不利影响。因此，反应温度的上升是有限的。所以，最适用的反应温度似乎是7()GC，且在此温度下异构化的最大转化率为56%。到现在为止，还没有获得更高的转化率。
技术实现思路
因此，本专利技术人通过证实使用半乳糖的异构化制造塔格糖的方法比常规方法产生了更高的产率而实现了本专利技术，该方法包括添加特定结合到塔格糖上的硼酸盐的步骤。本专利技术的目的之一是提供一种使用嗜热异构酶和包含其的宿主细胞来通过半乳糖异构化制造塔格糖的方法，更特别是提供一种通过添加特 定结合到塔格糖上的硼酸盐来提高异构化转化率的方法以及提供一种使 用该方法高产率地制造塔格糖的方法。本专利技术的另一目的是提供一种通过添加适当量的硼酸盐并在诱导硼 酸盐选择性结合到塔格糖的条件下进行高温异构化来人工提高异构化转 化率的方法。为了达到上述目的，本专利技术人通过添加特定结合到塔格糖上的硼酸 盐显著增加了转化率以便通过使用源自嗜热的或超嗜热的微生物由阿拉 伯糖异构酶来制造塔格糖，并进一步证实了通过使用该方法能够高产率 地由半乳糖制造塔格糖。下文对本专利技术进行详细说明。本文中的阿拉伯糖异构酶可源自多种嗜热微生物，该嗜热微生物包括土芽孢杆菌属、极端嗜热菌、栖热菌属(Thermus sp.)微生物等，但 不总是限制于此。源自不同菌种的阿拉伯糖异构酶能够在不同反应条件 下使用，只要该条件在它们自己的最佳反应条件(温度，pH)范围内即 可。因此，在这些条件下进行每种异构化都包括在本专利技术的规范内。本专利技术中能够特定结合到塔格糖上的盐为硼酸盐。本专利技术中使用的 硼酸盐特定结合到塔格糖上而非半乳糖上(图1)。硼酸盐的加入导致比 不使用硼酸盐的常规方法更加有效的使半乳糖异构化，从而改变了酶底 物和反应物之间的相平衡。本专利技术的盐的效果并不局限于硼酸盐，能够使用任何特定结合到塔 格糖上的其他盐，也就是说，本专利技术的效果能够由不同条件下的不同盐 实现。因此，添加塔格糖的特定盐来提高转化率的所有机理都包括在本 专利技术的规范中。附图说明参照附图对本专利技术的优选实施方式的实施可以达到最好地理解，其中图1图示了在不同条件下半乳糖和塔格糖与硼酸盐反应后进行的TLC(薄层色谱法)结果。 通道l、塔格糖 通道2、半乳糖 通道3、半乳糖+硼酸盐 通道4、塔格糖+半乳糖+硼酸盐 通道5、塔格糖+半乳糖 图2是添加或不添加硼酸盐时以pH为参数的半乳糖向塔格糖的转 化率图示，其中最高转化率被认为是100，并计算相对值。參表示在20mM 硼酸盐存在下的反应结果，O表示硼酸盐不存在下的的反应结果。图3是是添加或不添加硼酸盐时以温度为参数的半乳糖向塔格糖的 转化率图示，其中最高转化率被认为是100，并计算相对值。《表示在 20mM硼酸盐存在下的反应结果，O表示硼酸盐不存在下的反应结果。图4是根据不同条件的转化率图示，其中以不同的摩尔比向高浓度 酶底物中加入硼酸盐(100g/L、 200g/L和300 g/L)图5是硼酸盐存在和不存在时于含300g/L半乳糖的酶底物溶液(酶 底物硼酸盐=100: 40，摩尔比)中生成的塔格糖的异构化反应的结果 图示。參表示在640mM硼酸盐存在下的反应结果，O表示不存在硼酸盐 时的反应结果。國和口分别表示消耗的半乳糖和产生的塔格糖。实施本专利技术的最佳实施方式本专利技术的实际实施方式和目前优选的实施方式是示例性，如以下实 施例中所示。然而，本领域的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过半乳糖异构化生产塔格糖的方法，其特征在于，包括添加硼酸盐的步骤。

【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：金成俌，朴承源，宋相勋，李康杓，吴德根，林昞哲，金慧贞，
申请(专利权)人：CJ第一制糖株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]