[发明专利]高滴度生产聚(α 1, 3葡聚糖)

说明书

技术领域

本发明涉及结构多糖生产领域。具体地，它涉及经由酶促反应生产聚(α 1, 3葡聚糖)。更具体地，它涉及提高在酶促反应期间形成的聚(α 1, 3葡聚糖)的滴度。

背景技术

纤维素是一种由葡萄糖经由β (1, 4)糖苷键通过天然方法形成的多糖(Applied Fiber Science, F. Happey, Ed., Chapter 8, E. Atkins, Academic Press, New York, 1979)，它作为纤维已经获得了商业上的声誉，因为多种有用的产品由其制成。具体地，棉花是一种高纯度形式的天然存在的纤维素，它在纺织品应用方面的有益特性是熟知的。

纤维素在溶液中表现出充分的链延伸和主链刚度，形成液晶溶液（美国专利4,501,886）。然而，充分的多糖链延伸迄今已经主要在β (1, 4)连接的多糖中完成。任何与葡聚糖多糖家族中的主链几何形状的显著偏差将分子纵横比降低至低于形成有序溶致液晶相所需的分子纵横比的水平。另外，熟知的是重要的商业纤维素纤维如棉花和人造丝越来越多地出现与土地利用和环境印记相关的可持续性问题。

因此非常期望发现其他基于葡萄糖的多糖，其在膜、纤维和树脂中具有实用性，这很大程度上是因为当前着重于从可再生资源中生产低成本的结构材料。此外，此类聚合物提供在其整个寿命周期中环境友好的材料。

聚(α 1, 3葡聚糖)是一种葡聚糖聚合物，其特征在于具有α (1, 3)糖苷键，已经通过接触蔗糖水溶液与葡糖基转移酶(gtfJ)分离出来，该酶分离自唾液链球菌(Streptococcus salivarius)（Simpson等人，Microbiology，141: 1451-1460，1995）。葡聚糖是指通过糖苷键连接的D-葡萄糖单体构成的多糖。由聚(α 1, 3葡聚糖)制成的膜耐受高达150℃的温度并提供对获取自β (1, 4)连接的多糖聚合物的优点（Ogawa等人，Fiber Differentiation Methods，47: 353-362，1980）。

美国专利7,000,000公开了包含己糖单元的多糖纤维的制备，其中在聚合物内至少50%的己糖单元经由α (1, 3)糖苷键，利用唾液链球菌(Streptococcus salivarius)的葡糖基转移酶gtfJ连接。本发明所公开的聚合物当它在溶剂或包含溶剂的混合物中以高于临界浓度的浓度溶解时形成液晶溶液。从这一溶液中纺出高度适用于纺织品的连续的、高强度的、棉花样纤维，并且以衍生形式或非衍生（再生）形式使用。美国专利7,000,000中的聚(α 1, 3葡聚糖)以批量方法制备，其中聚(α 1, 3葡聚糖)的滴度通常小于25克聚(α 1, 3葡聚糖)/升反应器体积。

可期望开发提高通过酶促反应形成的聚(α 1, 3葡聚糖)的滴度的方法。

发明内容

本发明是从可再生原料中生产用于纤维、膜、和纸浆的聚(α 1, 3葡聚糖)的方法。聚合物直接在一步酶促反应中使用重组葡糖基转移酶(gtfJ)作为催化剂并使用蔗糖作为底物制备。

在一个方面，本公开发明是用于在反应体系中生产聚(α 1, 3葡聚糖)的方法，该反应体系包括通过半透膜分隔开的两个室，其中：

a)    第一室包含酶反应溶液，所述酶反应溶液包含：

     i) 蔗糖；和

     ii) 至少一种葡糖基转移酶；并且

b)   第二室通过与酶反应溶液接触的半透膜与第一室分隔开，其中果糖和其他低分子量部分能够透过半透膜，但聚(α 1, 3葡聚糖)不能透过半透膜，这有利于在将聚(α 1, 3葡聚糖)和至少一种葡糖基转移酶保留在第一室内的同时连续去除果糖和其他低分子量部分。

在另一方面，本公开发明是其中通过至少一种葡糖基转移酶由蔗糖生产滴度为30-200克/升的聚(α 1, 3葡聚糖)的方法。

DNA序列描述

SEQ NO. 1是成熟葡糖基转移酶的合成基因序列，其已经经密码子优化以在大肠杆菌(E. coli)中表达。

SEQ NO. 2是质粒pMP52的DNA序列。

SEQ NO. 3是成熟葡糖基转移酶（gtfJ酶；EC 2.4.1.5；GENBANK^? AAA26896.1）的DNA序列，该酶来自唾液链球菌(Streptococcus salivarius) (ATCC 25975)。

具体实施方式