[发明专利]一种产L-木酮糖的枯草芽孢杆菌及其应用

说明书

本发明公开了一种产L‑木酮糖的枯草芽孢杆菌及其应用，属于微生物技术领域。本发明提供的枯草芽孢杆菌可以木糖醇为底物，生产L‑木酮糖，经验证，该菌株能够产4‑木糖醇脱氢酶，酶活达到0.95U/mL。应用该菌株通过发酵法制备L‑木酮糖具有安全环保的特点，在化学、食品和制药领域中具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种产L-木酮糖的枯草芽孢杆菌及其应用，属于微生物技术领域。

背景技术

4-木糖醇脱氢酶第二个结构元素和序列与典型短链脱氢酶一致，其氨基酸基因序列与短链脱氢酶/还原酶家族成员有高度相似性，是生产稀有糖的良好的生物催化剂，可合成多种碳水化合物。目前，XDH酶能催化木糖醇进行氧化反应生成L-木酮糖，利用单一底物木糖醇生产L-木酮糖。

随着糖尿病、肥胖等健康问题的普及，人们对低糖食品、功能性调味剂以及一些低卡路里的甜味剂倾注了越来越多的关注。其中很大一部分是关于稀有糖的研究和开发。L-木酮糖作为α-葡萄糖苷酶抑制剂，可以用于糖尿病患者血液中葡萄糖水平的降低。目前，已有以L-木酮糖作为主要成分的降血糖药物通过审核。由于体内葡萄糖内酯主要在肝脏内代谢，代谢产物包括L-木酮糖，因此，尿液中的L-木酮糖的含量变动可以表征这一代谢过程的正常与否。由此可知L-木酮糖在医疗保健等领域发具有很大的应用前景。

自然界中，L-木酮糖的含量极少，有L-木酮糖制备方法的研究报道较少。目前，L-木酮糖的生产方法有化学法和生物法。化学合成法存在工艺复杂、副产物多、分离纯化困难、产物得率低等问题。4-木糖醇脱氢酶(xylitol 4-dehydrogenase，EC 1.1.1.10)隶属氧化还原酶，能够在NAD⁺存在的情况下氧化木糖醇生成L-木酮糖。在这种情况下，对辅因子进行控制对进一步提高目的产物产量来说非常关键。通过辅因子再生技术生物转化合成产物，基于长远考虑是最具潜力的。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一株产L-木酮糖的枯草芽孢杆菌，可转化木糖醇生成L-木酮糖，对L-木酮糖的生产具有重要的意义。

在本发明的一种实施方式中，所述枯草芽孢杆菌分类命名为枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)SK46.001，已于2017年4月5日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址中国武汉，武汉大学，保藏编号CCTCC NO:M2017165。

本发明的第二个目的是提供一种组合物，所述组合物包括所述产L-木酮糖的枯草芽孢杆菌活性成分。

在本发明的一种实施方式中，所述组合物含有所述产L-木酮糖的枯草芽孢杆菌细胞。

在本发明的一种实施方式中，所述组合物为药物。

在本发明的一种实施方式中，所述药物由所述产L-木酮糖的枯草芽孢杆菌细胞和药学上可接受的载体组成。

在本发明的一种实施方式中，所述组合物为食品。

在本发明的一种实施方式中，所述食品由所述枯草芽孢杆菌的发酵液和食品上可接受的载体组成。

本发明的第三个目的是提供所述枯草芽孢杆菌的应用，具体用于化学、食品及制药领域。

在本发明的一种实施方式中，所述应用是应用所述枯草芽孢杆菌生产L-木酮糖，所述方法包括向终浓度为20-100g/L的木糖醇加入2×10⁹～1.5×10¹⁰CFU菌体/g木糖醇的细胞，37℃保温3-24h。

在本发明的一种实施方式中，所述方法具体步骤为：以含20-100g/L的木糖醇的甘氨酸-氢氧化钠缓冲液(50mM，pH 10.0)为反应体系，按照2×10⁹～1.5×10¹⁰CFU菌体/g木糖醇的浓度加入枯草芽孢杆菌细胞，37℃保温3-24h。