[发明专利]一种生物法生产α-环糊精的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物法生产α-环糊精的生产工艺，属于环糊精生产技术领域。

背景技术

环糊精(Cyclodextrins，通常简称为CD)，是一类由淀粉或多糖在环糊精葡萄糖基转移酶 作用下生成的由D-吡喃葡萄糖单元通过alpha-1，4-糖苷键首尾相连的环状化合物的总称，常 见的有6、7和8个葡萄糖单元的分子，分别称为α-、β-和γ-环糊精。由于环糊精能与许多客 体分子形成包合物，从而改变客体分子的物理和化学性质如溶解度、稳定性等，因此在食品、 医药、农业、纺织、环保、化妆品、生物技术和分析化学等领域具有广泛的应用。三种常用 的环糊精中，由于β-环糊精水溶解度最小，易于通过分步结晶的方法制得，因此目前工业生 产中大量制备和广泛应用的是β-环糊精，但是β-环糊精由于溶解度小使其在对药物包合作用 方面的应用受到限制，目前科技工作者正致力于提高β-环糊精的溶解度，并且开发出了一系 列高溶解度的β-环糊精衍生物(袁超，金征宇，王晨光.改性环糊精及其应用，粮食与油脂， 2006，(05))。

α-环糊精空腔直径略小于β-环糊精，其溶解度是β-环糊精溶解度的8倍，相比于β-环糊 精，α-环糊精具有独特的性质和特有的用途，更适于包合具有低分子量的分子，可以用于分 子识别和纳米材料，并且是一种非常好的膳食纤维，在食品、医药等领域已显示出无可比拟 的优势。虽然市场已大量销售α-环糊精产品，但由于α-环糊精生产成本较高，导致α-环糊精 价格昂贵。

生产α-环糊精的方法主要有化学法和生物法，化学法是将马赛兰氏淀粉与四氯乙烷反应， 生成α-环糊精粗品，再经过滤和水蒸汽蒸馏后得到纯度相对较高的α-环糊精(汪家铭；环状 糊精生产应用及市场前景，精细与专用化学品，1998(02)，19-20)。由于α-环糊精溶解度 较大，所以化学法制备比较困难，而且会对环境造成较大污染，生物法目前被认为是极具应 用潜力的方法。然而，有关生物法制备β-环糊精的报道较多，关于生物法生产α-环糊精的报 道则较少。陈龙然从土壤中分离出一株地衣芽孢杆菌，该菌发酵得到的环糊精葡萄糖基转移 酶(CGTase)作用于淀粉后，产物以α-环糊精为主，β-环糊精次之，二者比例为2.47∶1， 环糊精总产率为29.8％(陈龙然，康培，冯明光，王雅芬，一株产环糊精葡萄糖基转移酶的 地衣芽孢杆菌的选育、产酶条件及酶学特性，微生物学报，2005(01))。目前生物法生产α- 环糊精主要问题在于：一、缺少优良菌种，市场上缺少高产率并且定向生产α-环糊精的环糊 精葡萄糖基转移酶(CGTase)；二、缺少α-环糊精相应的生产工艺，针对α-环糊精在水中溶 解度较高的问题，需要制定一套高效、经济的分离提取方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供了一种生物法生产α-环糊精的工艺，降低了α-环糊精的 生产成本。

为解决上述问题，本发明技术方案为：

按照10％的浓度进行淀粉调浆，在50-90℃条件下搅拌5-15分钟；将温度设定为 30℃-60℃，调pH5.0-6.0后，按照每克淀粉10-100个单位的量加入来源于软化芽胞杆菌 (Paenibacillus macerans，中国典型微生物保藏中心，CCTCC M 208063)α-CGTase， 加入体积分数为5％的有机溶剂后，充分反应8-10小时；回收有机溶剂，采用结晶方法得到 α-CGT。

所述微生物发酵生产α-CGTase的方法为，在一定培养条件下，微生物发酵一定时间， 得到含有α-CGTase的发酵液，发酵液经过粗过滤、精过滤、浓缩、干燥等全部工艺或部分 工艺后得到α-CGTase粉沫或者粗酶液。

所述在50-90℃条件下搅拌5-15分钟淀粉调浆的目的在于使淀粉颗粒充分溶胀。

所述α-CGTase的最适反应温度为30℃-40℃，温度通过影响酶对底物的催化效率，从而 影响酶的活力，温度过高或过低都会影响酶的作用效果。从降低生产成本考虑，应该将生产 工艺的温度设定在酶最适温度附近，这样大大降低加入的酶量，从而降低生产成本。

所述α-CGTase的最适pH范围为5.0-6.0，pH对α-CGTase活力的影响较大，从降低成 本的角度考虑，应该将生产工艺的温度设定在酶最适反应pH附近。