[发明专利]肌醇-1-磷酸的制备方法

说明书

本发明公开了一种肌醇‑1‑磷酸的制备方法，属于肌醇‑1‑磷酸的酶催化制备领域。本发明所公开的肌醇‑1‑磷酸的制备方法以淀粉及其衍生物和磷酸盐为底物，通过体外多酶分子机器催化将底物高效转化为肌醇‑1‑磷酸；本发明通过途径优化，添加能够促进淀粉及其衍生物水解的酶以及利用副产物葡萄糖的酶，显著提升肌醇‑1‑磷酸的产率。本发明方法肌醇‑1‑磷酸的产率高，生产设备简单，生产成本低，可实现肌醇‑1‑磷酸的规模化生产。

技术领域

本发明涉及肌醇-1-磷酸的制备方法，尤其涉及体外多酶分子机器催化将淀粉以及其衍生物转化为肌醇-1-磷酸的方法，属于肌醇-1-磷酸的酶催化生产领域。

背景技术

肌醇是水溶性维生素B族中的一种，是人、动物及植物生长的必需物质，广泛应用于医药、食品、饲料等行业。肌醇能够促进细胞新陈代谢，改善细胞营养，因而能够助长发育，增进食欲，恢复体力。并能阻止肝脏中脂肪堆积，加速去除心脏中过多的脂肪，与胆碱有协同的驱脂作用，因此用于治疗肝脂肪过多症、肝硬化症。此外，肌醇还能够防止动物毛发脱落。而肌醇-1-磷酸是合成肌醇的重要前体物质，故而开发一种肌醇-1-磷酸的制备方法具有重要意义。

生物法合成肌醇-1-磷酸普遍存在于真核生物中：在多数真核生物体内，葡萄糖-6-磷酸在肌醇-1-磷酸合成酶的作用下能够直接转变为肌醇-1-磷酸(Chen et al.2000；You et al.2017)。由于葡萄糖-6-磷酸的生产成本高，价格昂贵，故而以葡萄糖-6-磷酸生产肌醇-1-磷酸不具有工业化价值。本方法开发了一种以廉价淀粉或其衍生物以及磷酸盐为原料，通过多酶催化反应合成肌醇-1-磷酸的方法，具有非常重要的工业价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种肌醇-1-磷酸的多酶催化转化方法，是一种通过体外多酶催化淀粉及其衍生物生产肌醇-1-磷酸的方法，该方法具有产率和转化率高，生产成本低，低污染等优点。

本发明提供了一种合成肌醇-1-磷酸新途径，所采用的原料为廉价的淀粉或淀粉衍生物和磷酸盐。本发明的途径包括：由淀粉磷酸化酶催化淀粉或淀粉衍生物中的一个葡萄糖单元与游离的磷酸根离子结合而生成葡萄糖-1-磷酸；由葡萄糖磷酸变位酶将葡萄糖-1-磷酸转化为葡萄糖-6-磷酸；由肌醇-1-磷酸合成酶将葡萄糖-6-磷酸转化为肌醇-1-磷酸。由于肌醇-1-磷酸合成酶催化的反应为不可逆反应，因此本发明所述途径对原料具有很高得率。

本发明使用的原料为淀粉或淀粉衍生物和磷酸盐。由于淀粉是一种由不同链长的直连淀粉和支链淀粉组成的混合物。为了提高产品肌醇-1-磷酸的得率，还可对上述途径扩展和补充。

众所周知，直连淀粉葡萄糖单元之间以α-1,4糖苷键相连，而支链淀粉通过α-1,6糖苷键与淀粉主链相连。而淀粉磷酸化酶只能作用于α-1,4糖苷键，并不能作用于α-1,6糖苷键。为了提高淀粉的利用率，可以在反应体系中加入能够分解淀粉中α-1,6糖苷键的去分支酶—异淀粉酶或普鲁兰酶。

其次，由于淀粉磷酸化酶水解淀粉的最终产物是麦芽糖，为了利用麦芽糖，本发明还在反应体系中加入麦芽糖磷酸化酶，将麦芽糖分解为葡萄糖-1-磷酸和葡萄糖。为了完全利用原料，还可在体系中加入聚磷酸和聚磷酸葡萄糖激酶，将葡萄糖转化为葡萄糖-6-磷酸，最终转化为肌醇-1-磷酸。

再者，葡聚糖转移酶(4-a-glucanotransferase，EC.2.4.1.25)可以将短链的寡聚糖聚合成为长链的寡聚糖，而该长链的寡聚糖又可被淀粉磷酸化酶重新利用，因而在反应体系中加入葡聚糖转移酶也能够提高淀粉的利用率。

由于磷酸盐的价格相比淀粉更高，并考虑到环保要求，故而在实际生产中，可通过对工艺的调整，尽可能提高对磷酸盐的利用率。

本发明公开了一种肌醇-1-磷酸的制备方法，包括以下步骤：