本发明专利技术涉及新的α-新琼脂二糖水解酶(α-neoagarobiose?hydrolase)及使用其获得单糖类的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及新的α -新琼脂二糖水解酶(α -neoagarobiose hydrolase)及使用其获得单糖类的方法。
技术介绍
近年来，由于排放至大气中的二氧化碳量的增加所引起的地球变暖及在不久的将来可能发生的石油的枯竭和价格上升，因此迫切要求新的二氧化碳减少型替代能源的开发。多种替代能源中，使用可以再生且为丰富的地球资源之一的生物质来生产的生物能源作为满足前述要求的主要的再生能源，目前备受关注。特别地，已经考虑将生物乙醇作为目前需求大大增加的运输用燃料的代替方案，在以美国为代表的发达国家中已经用法律对生物乙醇的使用赋予了义务。目前，用于生产生物乙醇的原料物质局限于来自玉米或其他粮食资源的糖质、淀粉等(第1代生物燃料)，与人类的粮食资源竞争，从而存在引发国际粮食价格上升这样的问题。作为可以克服这种缺点的对策，不与粮食资源竞争的新的陆地木质系生物质(第2代生物燃料)、海洋海藻类生物质(第3代生物燃料)作为下一代生物能源的原料也备受关注，有效利用生物质来生产生物能源的技术目前正在活跃研究中。海藻类生物质与木质系生物质相比，微生物可以利用的多糖类的含量多，且由于不含木质素，因此具有前处理较简单、每年可以收获多次等多个优点。特别是韩国三面被海包围，海藻类的生物资源化容易，海藻类的年产量在2006年为137M吨，与中国、日本、北朝鲜一起属于世界的海藻类生产国，但现状是在其有效利用率方面，除了食用资源以外，是低迷的(渔业生产统计，2006，统计厅社会统计局农渔业生产统计科)。最近，由海藻类生产生物能源的研究在日本和韩国等进行了活跃的讨论。日本的水产业振兴财团以“Ocean Sunrise ject (海洋日出项目)”为主题，制定了在日本的专属经济水域和海洋带的未使用海域4. 47百万km2中大量养殖海藻类以生产50亿升的燃料用乙醇的计划(Aizawa M et al. , Seaweed bioethanol production in Japan-The Ocean Sunrise Proj ect (海藻生物乙醇生产在日本-海洋日出项目)，OCEANS Conference, Sep. 29-Oct. 04，2007, Vancouver, Canada)。另外，韩国在2009年1月最终发表的作为政府的17个新生推进事业领域之一的新再生能源领域中包括海洋生物燃料，对海藻类的兴趣进一步提高。根据2009年的农林水产食品部的涉及海洋生物质的确保和有效利用技术的开发的研究规划发表，在四边71km 的正四边形的海域中养殖海藻类来生产生物乙醇时，一年可以生产37. 74亿升，这是相当于2030年韩国的汽油预期消耗量的31. 4%的量。目前已知的海藻类中，特别是使用红藻类生物质(例如，Gelidiumamansii)作为原料物质的研究目前正在活跃进行。红藻类的干重总体的70%以上为多糖类，能够转换为微生物可以利用的发酵性糖。特别地，来自红藻类生物质的多糖类的主要成分为琼脂(agar)，含有干重总体的60%左右，被认为作为用于生产生物能源的主要原料。琼脂多糖体是以半乳糖(D-galactose)和3，6_脱水半乳糖(3，6-anhydro-L-galactose ；以下简称“AHG”)为单体单元，将它们分别通过α-1，3键(α-1, 3-linkage)或β_1，4键(β -1,4-linkage)连结而成的聚合物(Duckworth，Μ. and W. Yaphe (1971) Carbohydrate Research(《碳水化合物研究》)16，435-445)(参照图1)。已知将琼脂多糖体用作碳源的微生物的情况下，使用β琼脂糖酶(β-agarase) 或α琼脂糖酶(a-agarase)将琼脂多糖体切成小尺寸的低聚糖后，最终在β琼脂糖酶的情况下分解成α-新琼脂二糖(α-neoagarobiose，α-1，3-D-半乳糖基_3，6_脱氢_L_半乳糖(a-l，3-D-galactosyl-3，6-anhydro-L-galactose))，在 α 琼脂糖酶的情况下分解成 β-琼脂二糖(β-agarobiose, β _1，4_ 脱氢-L-半乳糖基-D-半乳糖(β-1,4-anhydro -L-galactosyl-D-galactose))。已知作为β琼脂糖酶的分解产物的新琼脂二糖的情况下， 为了微生物进行代谢，需要转换为半乳糖，因此需要切断α-1，3键的酶(α-新琼脂二糖水解酶)(Ekborg, N. A. et al (2005) Int. J. Syst. Evo 1. Microbiol. 55，1545-1549 ；Ekborg, N.A.et al.，(2006) Appl. Environ. Microbiol.(《应用与环境微生物学》)72，3396-3405)。 但是，迄今为止，切断S.degradas中的新琼脂二糖的α-1，3键的酶尚未发现(Elcborg， N. A. et al. (2006) Appl. Environ. Microbiol.(《应用与环境微生物学》)72，3396-3405)。据报道，在微生物中由琼脂糖生产低聚琼脂糖的β琼脂糖酶可以通过许多微生物进行生产，例如假单胞菌(Pseudomonas)属菌株(Ha, J. C. etal. (1997)Biotechnol. Appl. Biochem.(《生物技术与应用生化学》)沈1-6)、交替单胞菌(Alteromonas)属菌株 (Potin，P.，et al. (1993) Eur. J. Biochem.(《欧洲生物化学期刊》)214 :599-607)、噬琼胶菌 (Agarivorans)属菌株(Ohta, Y. et al. (2005) Biotechnol. Appl. Biochem.(《生物技术与应用生化学》)41 :183-191)，交替假单胞菌(Pseudoalteromonas)属菌株(Belas，R. (1989) J. Bacteriol.(《细菌学杂志》)171 :602-605)，微颤菌(Microsilla)属菌株(Zhong, Ζ. et al. (2001)Appl. Environ. Microbiol.(《应用与环境微生物学》)67 :5771-5779)和弧菌 (Vibrio)属菌株(Aoki, T. et al. (1990)Eur. J. Biochem.(《欧洲生物化学期刊》)187 461-465)等。将来自红藻类的琼脂多糖体用作生产生物能源的原料时，必须经过多个阶段的前处理过程而转换为微生物可以实际利用的发酵性糖。琼脂多糖体向发酵性单糖类的转换可以大致通过化学前处理和生物学前处理2种工序来实现。首先是利用酸水解等的化学方法，是较简单的工序，但存在如下缺点将由多糖类构成的生物质在高温下进行化学前处理，会大量生成糠醛(furfural)、HMF (羟甲基糠醛，hydroxymethylfurfural)等毒性副产物，得到随机切断而得到的单糖类和低聚物的混合物(Pickering et al. , 1993, Journal of Applied Phycolog本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：崔仁杰，金京宪，李世荣，
申请(专利权)人：高丽大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：
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