[发明专利]寡糖的生产

说明书

本发明涉及寡糖的生产。具体而言，本发明涉及一种或多种糖苷酶在用于所产生的期望的寡糖的生产和/或纯化的过程中的用途。所述过程优选是利用宿主微生物的微生物发酵过程，所述宿主微生物也可以包含表达适用于糖类的降解的糖分解代谢途径蛋白的核酸，否则阻碍期望的寡糖的纯化。

本申请是申请日为2014年7月4日的题为“寡糖的生产”的中国专利申请No.201480061563.X的分案申请。

技术领域

本发明总体涉及用于寡糖或多糖的生产的方法，如，例如，经由微生物发酵的寡糖或多糖的生产，以及尤其涉及水解酶在这类方法中的应用。

背景技术

寡糖的商业化生产，连同新颖的生物制造技术开发一起在过去的多年来已变得越来越令人感兴趣。如今，使用寡糖，例如作为功能性食品组分、营养添加剂或作为营养品(营养保健品，nutraceuticals)。传统上，寡糖被定义为2个或更多(通常多达10个)单糖的聚合物，然而，此外多达20至25个单糖的聚合物经常与它们同化(混用，assimilate)。尤其是，前生物寡糖(前生命寡糖，prebiotic oligosaccharide)是高度令人感兴趣的，因为它们表示非龋齿性的(noncariogenic)和不易消化的化合物，其刺激人体胃肠道微生物区系(微生物群落，microflora)的生长和发育。

目前，寡糖通过化学糖基化和使用糖基转移酶从头合成进行合成，或者它们可以衍生自多糖的化学降解、物理降解或生物降解。

今天，合成或分离自植物多糖的低聚果糖(果寡糖，果聚糖，fructooligosaccharide)和低聚半乳糖(半乳糖寡糖，galactooligosaccharide)代表最丰富生产的寡糖。然而，由于优越的健康益处，对人乳寡糖(HMO)作为营养品的兴趣在过去的多年来已强烈地增加。公认的是，HMO有助于人体针对人病原体的防御机制，特定的肠道菌群(微生物群系，microbiome)的确立，以及免疫系统的出生后刺激。虽然HMO是由婴儿食用，但已被人们接受的是，在出生后期间中观察到的这些寡糖的有益效果在以后的生活中也可以发现。

已经长期已知的是人母乳，除乳糖之外，还包含称作人乳寡糖(HMO)的寡糖的复杂混合物，其表示相对于成分和数量而言的独特的寡糖复杂混合物。今天，多于80种HMO化合物已在结构上进行表征，并且除了少数例外，它们是通过在还原端处的乳糖部分来表征并且经常在非还原端含有岩藻糖和/或唾液酸。通常，由其衍生HMO的单糖是D-葡萄糖、D-半乳糖、N-乙酰基葡糖胺、L-岩藻糖和唾液酸。

最著名的寡糖是2'-岩藻糖基乳糖和3'-岩藻糖基乳糖，它们一起可以贡献多达总的HMO部分的1/3。在人乳中存在的另外的著名的HMO是乳-N-四糖、乳-N-新四糖(neotetraose)和乳-N-岩藻糖五糖(fucopentaose)。除这些中性寡糖之外，在人乳中还可以发现酸性HMO，如，例如3'-唾液酸乳糖(唾液乳糖，sialyllactose)、6'-唾液酸乳糖和3-岩藻糖基-3'-唾液酸乳糖、二唾液酸-乳-N-四糖等。这些结构与上皮细胞表面糖复合物的表位，路易斯(Lewis)组织血型抗原，如路易斯x(LeX)密切相关，并且HMO与上皮表位的结构同源性导致针对抗细菌病原体的保护特性。

除提到的在肠道中的局部效应之外，HMO还表现出通过进入全身循环(体循环，systemic circulation)在婴儿中引发全身效应。此外，HMO对蛋白-碳水化合物相互作用的影响，例如，选择素-白细胞结合，可以调节免疫反应并且降低炎症反应。

由于前生物寡糖(尤其是HMO)的充分研究的有益的特性，连同它们的有限的可获得性，有效的商业生产，即大规模生产是非常需要的。

然而，如今的主要缺点，在大多数情况下是缺乏有效的寡糖生产。如上所述，借助于利用酶工程或化学工程的合成，或多糖解聚作用(利用物理、化学或酶方法)，寡糖可以产生自低聚物工程。