[发明专利]一种生物法制备甘露糖的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体地说，是关于一种甘露糖的生产方法。

背景技术

甘露糖，是一种葡萄糖的差向同分异构体，具有调节免疫、抵御细菌和病毒的侵染、促进体内糖蛋白的正常合成等方面的作用。近年来，甘露糖在功能食品、饲料添加剂及医药领域得到广泛应用，已被开发出甘露糖功能食品、甘露糖饲料添加剂、尿路炎和膀胱炎治疗药物、糖缺陷的糖蛋白综合症治疗药物等一系列产品。

甘露糖可以从一些含甘露糖成分的木质纤维素或葡甘露聚糖水解液中分离制备。例如，葛明娟等人发明了一种以魔芋为原料通过生物降解法制备甘露糖的工艺，但工艺路线繁琐且甘露糖收率仅在15％左右(Chen,Y.,etal.,BiologicalpreparationofD-mannose,involveshydrolyzingkonjacflour,addingyeast,fermenting,decolorizingandremovingyeast,concentratingsolution,mixingwithseedcrystalofsolvent,denitrifyingandcentrifugingproduct.2011.)；中科院方真等人开展了微波辅助稀酸水解法从棕榈果实残渣中进行甘露糖生产制备的研究，甘露糖的产率最高可达到92.11％，但该方法存在需要用到大量的酸及有机溶剂(Fan,S.-P.,etal.,Highyieldproductionofsugarsfromdeproteinatedpalmkernelcakeundermicrowaveirradiationviadilutesulfuricacidhydrolysis.BioresourceTechnology,2014.153(0):p.69-78.)；Saari等人采用离子交换树脂法从木质素的稀酸水解液中进行甘露糖的分离提取，但由于甘露糖在原料成分中所占的比例较低，造成甘露糖的分离提纯成本高的问题(Saari,P.andM.Hurme,ProcessSynthesisPrinciplesintheChromatographicSeparationofSugarsfromBiomassHydrolysates.ChemicalEngineering&Technology,2011.34(2):p.282-288)。目前，由于该类型的甘露糖生产技术路线普遍存在因原料成分复杂而导致分离纯化工艺成本高，反应工艺中使用大量的稀酸及有机溶剂易造成环境污染等问题，而导致该技术路线并不适合甘露糖的大规模生产制备。

甘露糖也可以从葡萄糖或果糖经异构法制备。Kockritz等人开发了一种离子交换树脂负载钼酸盐的催化剂，具有催化葡萄糖异构为甘露糖的活性，甘露糖的收率最高可达28％(Kockritz,A.,etal.,Rearrangementofglucosetomannosecatalysedbypolymer-supportedMocatalystsintheliquidphase.AppliedCatalysisa-General,2008.334(1-2):p.112-118.)。Gunther等人采用Sn-Beta分子筛催化剂与硼酸进行了葡萄糖异构化制甘露糖的研究，甘露糖的收率最高达到15％％(Gunther,W.R.,etal.,Sn-Betazeoliteswithboratesaltscatalysetheepimerizationofcarbohydratesviaanintramolecularcarbonshift.NatCommun,2012.3:p.1109.)。甘露糖除可通过化学异构法由葡萄糖或果糖制备外，也可通过甘露糖异构酶、来苏糖异构酶、纤维二糖异构酶等经酶异构法制备。例如，Park等人采用来苏糖异构酶法进行催化果糖生产甘露糖的研究，甘露糖的收率最高达到25％(Park,C.S.,etal.,MannoseproductionfromfructosebyfreeandimmobilizedD-lyxoseisomerasesfromProvidenciastuartii.BiotechnolLett,2010.32(9):p.1305-9)。然而，采用化学异构或酶异构法制取甘露糖的反应路线均受到热力学上的限制，实际中反应转化率仅在30％左右，反应终产物通常为甘露糖、葡萄糖及果糖的混合物，导致原料利用率低且甘露糖的分离难度大。