[发明专利]多酶催化制备纤维二糖的方法

说明书

本发明公开了一种纤维二糖的制备方法，属于纤维二糖的酶催化制备领域。本发明所公开的纤维二糖的制备方法以蔗糖或它的衍生物为底物，在一个多酶反应体系中，通过体外多酶高效催化将底物转化为纤维二糖；本发明通过使用新型高温酶剂并进行过程优化，从而建立优化的多酶反应体系，可以显著提升原料的转化效率和纤维二糖的得率。本发明方法原料转化率高，纤维二糖得率高，可实现纤维二糖的规模化生产。

技术领域

本发明涉及纤维二糖的制备方法，尤其涉及多酶分子机器催化将蔗糖转化为纤维二糖的方法，属于纤维二糖的酶催化生产领域。

背景技术

纤维二糖（cellobiose），学名4-O-β-D-葡萄吡喃苷基-D-葡萄吡喃糖，分子式C₁₂H₂₂O₁₁，它是由两分子葡萄糖单元通过β-1,4糖苷键构成。它是纤维素水解的产物，也是纤维素的基本结构单元。纤维二糖被认为是“零热量”的甜味剂，其甜度约为蔗糖的30%左右。近年来，研究证明纤维二糖作为益生元可促进人体自身肠道内益生菌的生长与增殖，从而促进体内微生态的正向平衡，全面提高人体免疫力，因此其具有很好的医用开发前景。纤维二糖一定程度上还可以预防高脂血症、高血压病、心脏病、糖尿病、肥胖病等多种疾病。此外，纤维二糖还可作为饲料添加剂应用在水产养殖、畜牧业、家禽饲养业等领域，可以有效地降低饲料中抗生素的用量，提高了养殖效率。近年来，纤维二糖应用领域不断拓展，使得纤维二糖的消费量逐年上升，具有很大的市场潜力。随着世界经济状况的逐渐好转，生活水平的提高，纤维二糖的消费量还有继续增加的趋势。然而，由于目前纤维二糖的高售价，使得其市场前景还未得到充分的开发。中国是生产纤维二糖的主要国家之一，欧洲是目前主要的消费市场，主要用于保健品和食品饲料行业。预计今后一段时间内，纤维二糖的供应将更为紧缺，市场行情继续看好。

目前纤维二糖的生产主要还是通过传统的高温水解或生物酶解纤维素类原料。其中，高温水解工艺设备材质要求严格，一次性投资大，且水解反应选择性低，水解产物组成复杂（含有纤维多糖等），粗产品精制工艺复杂，损失较多，生产成本较高，因此限制了原材料利用率的提高；同时，该工艺会产生大量的酸污染物，对水源，环境污染严重。目前研究纤维二糖生产的热点集中在微生物法、生物酶解法等，然而上述工艺均不同程度的存在原料成本高、产率低等问题。

因此，亟待开发一种低成本、低污染、高产率的生产纤维二糖的新方法。针对上述问题，本专利提出了一种纤维二糖的酶催化转化方法，利用来源广泛且价廉的蔗糖作为底物，通过体外多酶分子机器催化的方法生产纤维二糖。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纤维二糖的酶催化转化方法，通过多酶分子机器将蔗糖生产纤维二糖的方法，该方法具有纤维二糖产率和原料转化率高，生产成本低，无污染等优点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明首先公开了一种纤维二糖的制备方法，包括以下步骤：

（1）以蔗糖为底物，加入蔗糖磷酸化酶（Sucrose phosphorylase，EC 2.4.1.7），葡萄糖异构酶（Glucose isomerase，EC 5.3.1.5）和纤维二糖磷酸化酶（Cellobiosephosphorylase，EC 2.4.1.20）建立多酶分子机器反应体系，进行多酶分子机器催化反应。

其中，步骤（1）中蔗糖的浓度为100 mM；所述蔗糖磷酸化酶的用量为1.0 U/mL，所述葡萄糖异构酶的用量为1.0 U/mL，所述纤维二糖磷酸化酶的用量为1.0 U/mL；所述酶催化反应的条件是在40~60℃下反应10~50小时。