[发明专利]高产率和高产量制造木糖醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高产率和高产量制造木糖醇的方法，更具体地，涉及利用产木糖醇微生物的木糖醇脱氢酶缺陷突变体高产率和高产量制造木糖醇的方法。

背景技术

木糖醇，一种五碳糖醇，在食品和糖果工业中用作天然甜味剂。它有抑制牙龋菌变形链球菌(Streptococcus mutans)生长的抗龋齿疗效(参见：K.K.，J.Appl.Nutr.，44：16-28(1992))。其甜度与蔗糖相等，并且可以重量对重量的基准代替蔗糖。当溶解于水中时，木糖醇具有低粘度和负热效应，并且不需要胰岛素来调节代谢。由于这些优点，木糖醇在食品工业中的应用正在快速增长。

当前，通过化学还原主要从木材水解产物衍生的D-木糖来大规模生产木糖醇。D-木糖是在木质纤维素中发现的主要戊糖，并且是第二位最丰富的天然糖(参见：Ladisch，M.R..，et al.，Enzyme Microb.Technol.，5：82-102(1983))。传统的木糖醇生产方法包括四个步骤：植物材料的酸水解，纯化水解产物得到纯D-木糖，D-木糖氢化作用得到木糖醇以及和木糖醇的结晶化(参见：Aminoff，C.，et al.，In Counsell，J.N.(ed.).Xylitol.Applied Science Publishers，London，p.1-9(1978))。但是，纯D-木糖的纯化是高成本并造成污染的步骤(参见：Kind，V.B.，etal.，Gidroliz.Lesokhim.Promst.，3：11-12(1987))。另外，用Raney镍金属催化剂在高温高压下将D-木糖氢化为木糖醇很危险并引起污染(参见：L.，et al.，In Advances in Food Research，Vol.28，edsChishester，C.O.，Mrak，E.M.和Stewart，G..，Academic Press，New York，pp.373-403(1982))。

现有的传统木糖醇生产方法的缺点，包括高污染水平和废物处理的顾虑，激发了研究者去开发其生产的替代途径。最具吸引力的方法之一是生物生产。生物生产不需要高纯度的底物D-木糖，并且是安全环保的方法。木糖醇由天然同化(assimilating)木糖的酵母和真菌，如管囊酵母(Pachysolen tannophiulus)、季也蒙氏假丝酵母(Candidaguilliermondii)、近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)和热带假丝酵母(Candida tropicalis)产生(参见：Dahiya，J.S.，Can.J.Microbiol.，37：14-18(1991)，Yahashi，Y.，et al.，J.Ferment.Bioeng.，81：148-152(1996)，Kim，S.Y.，et al.，Food Sci.Biotechnol.，7：282-285(1998)，Morimoto，S.，et al.，J.Ferment.Technol.，64：219-225(1986))。

虽然据报告假丝酵母(Candida sp.)是最具活性并因而可能是最有用的菌株，但是由于与底物D-木糖(木糖醇的低产率昂贵原料)有关的高生产成本，木糖醇的工业化生产尚待实现。为开发更低成本的生产方法所进行的努力包括采用对溶解氧的控制(参见：Kim，S.Y.等的美国专利5,686,277(1997))。但是，在工业化规模中将溶解氧控制在0.8-1.2％的水平并不容易，结果是，木糖醇产率低于70％，并且生产率不能实现经济效益。

为了解决这些问题，本领域一直存在对利用代谢工程构建高产率和高产量的产木糖醇的新型菌株的需要。

发明概述

本发明提供了利用产木糖醇微生物的木糖醇脱氢酶缺陷突变体，高产率和高产量地制造木糖醇的方法。该目的通过阻断或灭活目的基因的表达，修饰产木糖醇微生物的代谢途径来实现，所述微生物优选天然同化木糖的酵母和真菌。

因此，本发明的主要目的是通过利用木糖醇脱氢酶的表达被部分木糖醇脱氢酶基因的缺失、替换或添加所阻断的遗传修饰的微生物，提供高产率和高产量制造木糖醇的方法。

附图说明

本发明的上述和其他目的和特征从下文的描述结合附图将更为显而易见，其中：

图1是酵母中木糖代谢的示意图。

图2是pXYL2-Ura3的限制性酶切图谱。质粒pXYL2-Ura3用于阻断热带假丝酵母的木糖醇脱氢酶基因。缩写：xy12，木糖醇脱氢酶基因；Ura3，乳清酸核苷-5’-磷酸脱羧酶基因。