[发明专利]一种生物催化合成甘油葡萄糖苷的方法

说明书

本发明公开了一种生物催化合成甘油葡萄糖苷的方法，本发明通过建立体外多酶级联反应体系或全细胞催化体系，可分别转化廉价底物蔗糖、麦芽糖、麦芽糊精、葡萄糖和甘油合成高附加值的甘油葡萄糖苷，甘油葡萄糖苷转化率均达到80％以上，并且进一步构建了高浓度的大反应，可高效生成甘油葡萄糖苷，该方法实现了磷酸基团的循环利用，可在低磷条件下反应，是环境友好型的技术路线，具有很强的应用潜力，所合成的甘油葡萄糖苷可用于化妆品、食品和医药等领域。

技术领域

本发明属于生物催化领域，具体涉及一种多酶催化制备甘油葡萄糖苷的方法。

背景技术

甘油葡萄糖苷是由葡萄糖和甘油通过糖苷键连接而成，其作为活性化合物，显示出对人体皮肤的保湿作用，已经作为保湿剂应用于化妆品，是名贵化妆品的常用成分之一；甘油葡萄糖苷给人以鲜明的甜味和良好的口感，甜度为蔗糖的一半，且不具有致龋性，可应用于食品保健行业；甘油葡萄糖苷与抗糖尿病药物伏格列波糖具有类似的结构，可应用于糖尿病的治疗。

甘油葡萄糖苷的生产方法包括化学法、微生物发酵法等。化学法可以催化糖类如葡萄糖、海藻糖等和多元醇合成甘油葡萄糖苷，然而化学合成方法得率低、立体选择性差，产物多是混合物，后续的分离纯化步骤繁琐且耗费较高；目前能够合成甘油葡萄糖苷的菌株已发现数十种，但这些菌株生产效率低，体内甘油葡萄糖苷的代谢途径还不清晰，因此，亟待开发一种低成本、低污染的制备高纯度甘油葡萄糖苷的新方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明通过挖掘筛选得到用于催化α-葡萄糖1-磷酸和甘油合成甘油葡萄糖苷的甘油葡萄糖苷磷酸化酶，并通过构建多酶反应体系，实现甘油葡萄糖苷的制备。

第一方面，本发明提供了一种用于催化α-葡萄糖1-磷酸和甘油合成甘油葡萄糖苷的甘油葡萄糖苷磷酸化酶，所述甘油葡萄糖苷磷酸化酶选自下组：

(a)具有SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示氨基酸序列的蛋白；或

(b)将SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示氨基酸序列的蛋白经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有催化α-葡萄糖1-磷酸和甘油合成甘油葡萄糖苷的衍生蛋白；或

(c)序列中含有(a)或(b)中所述蛋白序列的蛋白；或

(d)氨基酸序列与SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示氨基酸序列的相同性≥60％(较佳地≥80％，更佳地≥90％)，且具有催化α-葡萄糖1-磷酸和甘油合成甘油葡萄糖苷的蛋白。

其中氨基酸序列为SEQ ID NO:1的酶来源于Zhongshania aliphaticivorans，命名为ZaGGP，在UniProt上的编号为A0A127M3Y3；氨基酸序列为SEQ ID NO:2的酶来源于Marinobacter psychrophilus，命名为MpGGP，在UniProt上的编号为A0A0H4I8H1。

第二方面，本发明提供了第一方面所述甘油葡萄糖苷磷酸化酶在催化α-葡萄糖1-磷酸和甘油合成甘油葡萄糖苷中的应用。

第三方面，本发明提供了一种制备甘油葡萄糖苷的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)以糖类为底物，将糖类转化为α-葡萄糖1-磷酸；和

(2)采用第一方面所述的甘油葡萄糖苷磷酸化酶催化，将甘油和生成的α-葡萄糖1-磷酸转化为甘油葡萄糖苷。

其中所述步骤(1)采用至少一种酶催化，所述糖类选自蔗糖、麦芽糖、淀粉或其衍生物、葡萄糖中的任意一种或多种。

所述至少一种酶催化选自由蔗糖磷酸化酶、麦芽糖磷酸化酶、异淀粉酶、葡聚糖磷酸化酶组成的组。