[发明专利]含几丁质的复合物及含葡萄糖、甘露糖/半乳糖的聚合物

说明书

本申请是2009年7月22日提交的名称为“通过毕赤酵母发酵共生产几丁质、其衍生物以及包含葡萄糖、甘露糖和/或半乳糖的聚合物的方法”的发明专利申请200980130292.8的分案申请。

【技术领域】

本发明涉及采用低成本原材料，以高产量微生物生产几丁质和包含葡萄糖、甘露糖和/或半乳糖的聚合物，及其衍生物的方法。因此，在此描述了采用来自生物柴油生产的甘油副产物作为优选碳源，基于毕赤酵母的高细胞密度生物反应器培养毕赤酵母的生产方法。

所涉及的生物聚合物广泛用于农业食品工业、化妆品、生物医学、纺织品、其他工业、方法及医学应用的污水处理中。

【背景技术】

聚合物是高分子量的分子，由一个或多个称作单体的结构单元聚合而成。由糖单体(单糖)形成的聚合物被称为多糖。小分子(寡糖)可由后者通过化学的或酶的部分水解得到。

几丁质是由D-氨基葡萄糖(GlcN)和N-乙酰-D-氨基葡萄糖(GlcNAc)残基通过β-(1-4)连接键(参见图表，其中(1)和(2)分别表示GlcN和GlcNAc)连接而组成的线性多糖。几丁质分子形成分子内氢键产生三种不同的晶型，不同晶型的产生取决于它们的排列，α-几丁质，最普通和稳定的形式，以链的反平行排列为特征，而β-几丁质则由平行层形成。最少见的形式，g-几丁质，以一反平行链和两个平行链为特征。

[化学式1]

氢键是几丁质在水中和在大多数有机溶剂中溶解度低的原因。酸或碱溶液引起聚合物水解和脱乙酰化，并因此不适于其溶解。氢键也是几丁质材料明显缺少熔点以及几丁质材料聚合物高硬度和低渗透性的原因。

几丁质的物理化学性质也与两个结构单体的比例密切相关。当聚合物中的GlcN摩尔分数(称为脱乙酰度，％DD)高于50％时，聚合物称为壳聚糖，是几丁质的主要衍生物。由于其乙酰基含量低，壳聚糖在弱酸中可溶，具有聚合电解质特征及较高的反应性。壳聚糖通常由几丁质脱乙酰化来获得。

由于这些特征，壳聚糖目前具有比几丁质更多的应用。它的高特异结合能力用来移除油、重金属、蛋白质以及废水中的细颗粒物质(Hennen,1996)。相同的特性使其可用于亲和层析(Synowiecki et al.,2003)以及减少胆固醇的吸收。壳聚糖经过人的消化道，并通过结合低密度胆固醇，限制其吸收进入血流(ICNHP,1995；Hennen,1996)。

在食品工业，壳聚糖作为二氧化碳和病原微生物的屏障，主要用作鸡蛋和水果的涂层(Hennen,1996；Kim et al.,2007)，由此延长了食物产品的寿命。它也用作乳化剂，以及饮料的防腐剂和澄清剂(Kim,2004；Synowiecki et al.,2003)。由于其高稳定性和较低的静电特征，壳聚糖也用在化妆品，也就是在头发产品中(Kim,2004)。

由于其衍生物的生物相容性和生物降解能力，壳聚糖的生物医学应用已越来越有价值，上述能力允许其应用于包括伤口愈合(Hamliyn et al.,2004；Tanabe et al.,2006；Singh et al.,2000)、组织支架(Tangsadthakun et al.,2007)，药物释放系统(Singh et al.,2000)等等。

几丁质主要的应用包括其作为缝合材料(Hamliyn et al.,2004；Okada et al.,2000；Singh et al.,2000)，作为被细菌或真菌感染的动物中的抗原(Singh et al.,2000)或作为被细胞壁中具有几丁质的生物体污染的土壤中的几丁质酶生产增强剂(Okada et al.,1999；Hallman et al.,1999)。它也被用作制造透气织物，例如短袜(ICNHP,1995)。

与合成的聚合物相反，几丁质和壳聚糖是可生物降解的，这使得它们的使用具有环境益处。

除了壳聚糖外，几丁质衍生物包括GlcNAc C6羟基被其它基团，像是例如烷基或羧基取代的多糖。这些新基团的插入增强了聚合物的功能性，因此使得开发新的应用，例如新纤维、凝胶等等成为可能。