制備含異麥芽酮糖的組合物的優(yōu)化方法
【專利說明】制備含異麥芽酮糖的組合物的優(yōu)化方法
[0001 ] 本發(fā)明涉及由含蔗糖的底物制備含異麥芽酮糖的組合物的方法。
[0002] 眾所周知，在生物技術(shù)方法中可通過酶促異構(gòu)化由蔗糖制備異麥芽酮糖（帕拉金 糖，6-0- a -D-吡喃葡萄糖基-D-果糖）。異麥芽酮糖是一種生理學(xué)有價(jià)值的糖，其作為蔗 糖替代物質(zhì)在食品和相關(guān)產(chǎn)品中的重要性日益增長。異麥芽酮糖是非致齲的并且在與蔗糖 能量含量基本相同的情況下具有低的血糖指數(shù)。自2005以來，異麥芽酮糖已被允許用于 食品中。此外，異麥芽酮糖是用于制備糖醇 異麥芽酮糖醇 的原料，異麥芽酮糖醇是 1，6-GPS(6-0_a -D-吡喃葡萄糖基-D-山梨醇）和1，l-GPM(l-〇-a -D-吡喃葡萄糖基-D-甘 露醇）及其變體的消旋混合物，尤其是富含1，6-GPS或1，I-GPM的混合物。
[0003] 在已知的生物技術(shù)體系中，蔗糖被不完全酶促異構(gòu)化為異麥芽酮糖。確切地說，其 產(chǎn)生其它的異構(gòu)產(chǎn)物和副產(chǎn)物。一種重要的其它異構(gòu)產(chǎn)物是海藻糖。
[0004] 作為蔗糖的另一種重要的異構(gòu)體，海藻糖（1-0- a -D-吡喃葡萄糖基-D-果糖）存 在于自然界中，例如蜂蜜中，并且與異麥芽酮糖一樣是非致齲的。
[0005] 這兩種異構(gòu)體異麥芽酮糖和海藻糖在例如EP 1 424 074 Al中作為雜二糖已知， 相較于蔗糖，其在人類和動(dòng)物性取食者的小腸中具有減少的水解產(chǎn)物并因此是有利的食物 成分，尤其是作為改善可控地保持血糖水平的那些。
[0006] 工業(yè)上使用固定化的細(xì)菌細(xì)胞或其片段通過酶促重排來制備異麥芽酮和海藻 糖。在此，二糖的單糖單元之間的構(gòu)成蔗糖的a 1-a 2-糖苷鍵在異麥芽酮糖的情況中 異構(gòu)化成α 1-α6-鍵或者在海藻糖的情況中異構(gòu)化成a 1-a 1-鍵。這種由蔗糖生成 所述兩種非致齲二糖的重排在細(xì)菌酶蔗糖異構(gòu)酶（EC 5. 4. 99. 11，同義詞：蔗糖變位酶 (Sucrosemutase)、鹿糖變位酶（Saccharose mutase)、鹿糖異構(gòu)酶、異麥芽酮糖合酶）的 催化下進(jìn)行。具有蔗糖異構(gòu)酶活性并能用于生物技術(shù)方法中的微生物尤其是紅色精朊 桿菌（Protaminobacter rubrum)、大黃歐文氏菌（Erwinia rhapontici)、嗜中酸假單胞 菌（Pseudomonas mesoacidophila)、分散泛菌（Pantoea dispersa)和普利茅斯沙雷氏菌 (Serratia plymuthica)。根據(jù)所用的生物體和反應(yīng)條件，在此反應(yīng)中得到產(chǎn)物混合物，其 除期望的非致齲二糖異麥芽酮糖和海藻糖以外還可能以各種量比包含一定比例的可能不 希望的單糖，例如葡萄糖和/或果糖以及低聚物。
[0007] EP 0 483 755 Bl公開了制備含海藻糖和異麥芽酮糖的組合物的方法，其中為此 使用了嗜中酸假單胞菌MX-45(FERM-BP 3619)或放射形土壤桿菌MX-232(FERM-BP 3620)， 以獲得主要含海藻糖的產(chǎn)物。
[0008] 由EP 0 794 259 Bl已知使用來自惡臭假單胞菌（Pseudomonas putida)、紅色棲 熱菌（Thermus ruber)、粞熱水生菌（Thermus aquatica)或脂肪桿菌（Pimelobacter)的酶 促活性由含蔗糖的溶液制備主要含海藻糖的組合物。
[0009] EP 0 091 063 A2和EP 0 625 578 Al公開了使用固定的細(xì)菌細(xì)胞，特別是紅色精 朊桿菌（CBS 574. 77)，制備異麥芽酮糖的方法。該公開的方法由含蔗糖的溶液出發(fā)，使用固 定的細(xì)胞將其轉(zhuǎn)化成主要含異麥芽酮糖、但是也含海藻糖的產(chǎn)物。
[0010] 該公開方法整體上的特點(diǎn)是蔗糖異構(gòu)酶的活性有限，其中尤其對于工業(yè)生產(chǎn)異麥 芽酮糖、海藻糖或者這兩者而言希望有改進(jìn)的方法效益，特別是更快的轉(zhuǎn)化速度和/或提 高的轉(zhuǎn)化率和/或收率。
[0011] 因此，作為本發(fā)明的基礎(chǔ)的技術(shù)問題是克服上述缺點(diǎn)，特別是提供這樣的方法，其 相對于現(xiàn)有技術(shù)，在該方法范圍內(nèi)改善由蔗糖生成含異麥芽酮糖和/或海藻糖的產(chǎn)品的轉(zhuǎn) 化。本發(fā)明的目的尤其是，提供提高的轉(zhuǎn)化速度和/或提高的轉(zhuǎn)化率和/或收率。
[0012] 本發(fā)明通過提供獨(dú)立權(quán)利要求的教導(dǎo)解決了作為其基礎(chǔ)的技術(shù)問題。
[0013] 本發(fā)明尤其提供下述教導(dǎo)。
[0014] 本發(fā)明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的由含蔗糖的底物制備含異麥芽酮糖的組合物的方 法，包括下述步驟：
[0015] a)使含蔗糖的底物與顆粒狀的載體-固定化的蔗糖異構(gòu)酶生物質(zhì)接觸，和
[0016] b)得到含異麥芽酮糖的組合物，
[0017] 其特征在于，所述顆粒狀的載體-固定化的蔗糖異構(gòu)酶生物質(zhì)具有100至 1300 μm，特別是100至900 μm的粒徑dp。
[0018] 本發(fā)明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述顆粒狀的載體-固定化的蔗糖異構(gòu) 酶生物質(zhì)是球狀的。
[0019] 在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述顆粒狀的載體-固定化的蔗糖異構(gòu)酶生物質(zhì)可具 有立方體、板、顆粒、纖維、特別是中空纖維、球、空心球或LemiKats?的形式。
[0020] 本發(fā)明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的方法，其中蔗糖異構(gòu)酶生物質(zhì)與載體的重量比為10 至6份、優(yōu)選7份蔗糖異構(gòu)體生物質(zhì)對6至2份、優(yōu)選3份載體（各自的干重量）。
[0021] 在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，蔗糖異構(gòu)酶生物質(zhì)與載體的重量比為0. 2至0. 8,特別 是0. 3至0. 7或優(yōu)選0. 4至0. 6。
[0022] 本發(fā)明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述含異麥芽酮糖的組合物包含海藻 糖。
[0023] 本發(fā)明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述蔗糖異構(gòu)酶生物質(zhì)通過吸附、鍵合、 特別是共價(jià)鍵合、交聯(lián)、封裝或包埋固定而被載體-固定化。
[0024] 本發(fā)明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述載體是藻酸鹽-或聚乙烯醇-載體， 特別是藻酸鈉-載體。
[0025] 本發(fā)明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述蔗糖異構(gòu)酶生物質(zhì)是蔗糖異構(gòu)酶、 具有蔗糖異構(gòu)酶活性的微生物細(xì)胞或具有蔗糖異構(gòu)酶活性的細(xì)胞提取物。
[0026] 本發(fā)明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述蔗糖異構(gòu)酶生物質(zhì)源自下述微生 物：埃希氏菌屬（Escherichia)、沙門氏菌屬（Salmonella)、沙雷氏菌屬（Serratia)、歐 文氏菌屬（Erwinia)、腸桿菌屬（Enterobacter)、克雷伯氏菌屬（Klebsiella)、拉烏爾菌 屬（Raoultella)、果膠桿菌屬（Pectobacterium)、假單胞菌屬（Pseudomonas)、固氮菌屬 (Azotobacter)、泛菌屬（Pantoea)、銀合歡屬（Leucanea)、精H元桿菌屬（Protaminobacter) 或芽孢桿菌屬（Bacillus sp.)。
[0027] 本發(fā)明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述蔗糖異構(gòu)酶生物質(zhì)源自紅色精 月元桿菌（Protaminobacter rubrum)，克雷伯氏菌屬（Klebsiella sp.)，特別是菌株 LX3或菌株NK33-98-8,肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae)，特別是菌株342; 腸桿菌屬（Enterobacter sp.)，特別是菌株SZ62或菌株FMBl，歐文氏桿菌（Erwinia tasmaniensis)，特別是菌株 Etl/99 ;黑腐果膠桿菌（Pectobacterium atrosepticum)， 特別是菌株SCRI 1043 ;胡蘿卜果膠桿菌（Pectobacterium carovotum)，特別是巴西 亞種（Subspezies brasiliensis)，特別是菌株P(guān)BR 1692，維氏固氮菌（Azotobacter vinelandii)，白頭銀合歡(Leucanea Ieucocephalia)，大黃歐文氏菌(Erwinia rhapontici)，植生拉烏爾菌（Raoultella planticola)，嗜中酸假單胞菌（Pseudomonas mesoacidophila)，腸膜狀明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides)，分散泛菌（Pantoea dispersa)，普利茅斯沙雷氏菌（Serratia plymuthica)，粘質(zhì)沙雷菌（Serratia marcescens)或放身才形土壤桿菌（Agrobacterium radiobacter) 〇
[0028] 本發(fā)明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述方法步驟a)和b)在固定床或攪拌 爸中進(jìn)行。
[0029] 本發(fā)明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的方法，其中對得到的含異麥芽酮糖的組合物進(jìn)行催 化氫化。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選連續(xù)進(jìn)行，但也可以半連續(xù)或分批進(jìn)行。
[0031] 本發(fā)明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的制備含糖醇的組合物的方法，其中進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明 的由含蔗糖的底物制備含異麥芽酮糖的組合物的方法，隨后對得到的含異麥芽酮糖的組合 物進(jìn)行催化氫化，得到含糖醇的組合物。
[0032] 本發(fā)明也涉及根據(jù)本發(fā)明的制備含糖醇的組合物的方法，其中所述含糖醇的組合 物是異麥芽酮糖醇或異麥芽酮糖醇變體。
[0033] 在本發(fā)明的上下文中，將"含蔗糖的底物"理解為含1至100重量％，優(yōu)選1至99 重量％，優(yōu)選10至95重量％，特別是20至90重量％的蔗糖的組合物（分別基于底物的干 物質(zhì)的重量計(jì)）。
[0034] 在一種實(shí)施方式中，所述含蔗糖的底物可僅由蔗糖構(gòu)成。
[0035] 在另一種實(shí)施方式中，所述含蔗糖的底物除蔗糖之外可含有一種、兩種、三種、更 多種或許多種其它物質(zhì)，其特別選自海藻糖、異松三糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、異麥芽糖、三糖 和低聚物。
[0036] 在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述含蔗糖的底物優(yōu)選具有的蔗糖含量為優(yōu)選2 重量％至優(yōu)選85重量％，優(yōu)選3重量％至優(yōu)選90重量％，優(yōu)選