[发明专利]一种以纤维素为底物合成海藻糖的方法

说明书

本发明属于合成生物学技术领域，公开了一种以纤维素为底物合成海藻糖的方法，具体公开了一种合成海藻糖的方法，所述方法以纤维素为底物，经内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、纤维二糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶共同作用合成海藻糖。本发明提供了一种以纤维素为底物，利用Tre P途径合成海藻糖的新途径，通过在纤维素中添加内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、纤维二糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶，进行多酶催化反应生成海藻糖，其纤维素的转化率大于14％。

技术领域

本发明属于合成生物学技术领域，具体涉及一种以纤维素为底物合成海藻糖的方法。

背景技术

海藻糖作为天然食品甜味剂，稳定、甜度低、抗蛀牙、抗逆保鲜，同时又不发生美拉德反应，是维持食品色泽、香气和风味的理想保鲜剂。海藻糖可显著提高植物对环境的抗逆性，它的相关调控基因在不断的被人们挖掘。海藻糖在医疗领域的应用也越来越广阔。起初，由于生物医学领域中的生物制剂环境敏感性高且易失活，为了降低保存成本并延长保存期，人们发现海藻糖在提高生物制剂的环境抗逆性方面有着重要作用。

研究表明，目前海藻糖有五条合成途径：(1)TPS-TPP系统，其中海藻糖-6-磷酸合成酶(Trehalose 6-phosphate synthase，TPS)催化从葡萄糖和葡萄糖-6-磷酸合成海藻糖-6-磷酸，进一步利用海藻糖-6-磷酸磷酸化酶(Trehalose 6-phosphate phosphate，TPP)催化海藻糖-6-磷酸水解为海藻糖；(2)Tre P途径，葡萄糖-1-磷酸和葡萄糖经过海藻糖磷酸化酶(Trehalose phosphorylase，TP)催化生成海藻糖；(3)Tre T途径，利用海藻糖苷转移酶(Trehalose transferase，Tre T)将ADP-葡萄糖和葡萄糖转化为海藻糖；(4)TreY/Tre Z途径，用麦芽糖基海藻糖合酶和麦芽糖基海藻糖水解酶与α-淀粉酶和普鲁兰酶结合，从淀粉或麦芽低聚糖中制备海藻糖；(5)TS途径，利用海藻糖合酶(Trehalosesynthase，TS)通过分子内葡萄糖转移直接从麦芽糖中生成海藻糖。其中，利用Tre Y/Tre Z途径和TS途径两种途径生产海藻糖得到了商业化发展，但均是以麦芽糖或者淀粉为底物。

自然界中植物产生的纤维素大约是产生淀粉量的40倍。每年收获的富含纤维素的农作物大多数被焚烧或浪费，其利用率较低，对于其纤维素生物提炼更是少之又少。如何将非食物纤维素转化为其他具有高价值的化学品是目前一大研究热点，不仅可以提高生物资源利用率，还可以减少焚烧时对环境的损坏与污染。

发明内容

本发明第一方面的目的，在于提供一种合成海藻糖的方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一个方面，提供一种合成海藻糖的方法，所述方法以纤维素为底物，经内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、纤维二糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶共同作用合成海藻糖。

优选地，所述方法具体为：将纤维素与内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、纤维二糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶混合，反应，得到海藻糖；或

将纤维素与内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和纤维二糖磷酸化酶混合，反应，加入纤维二糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶，反应，得到海藻糖。

进一步优选地，所述方法具体为：将纤维素与内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、纤维二糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶混合，37～45℃反应12～72h，得到海藻糖；或

将纤维素与内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和纤维二糖磷酸化酶混合，37～50℃反应20～48h，加入纤维二糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶，37～45℃反应12～24h，得到海藻糖。

更进一步优选地，所述方法具体为：将纤维素与内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、纤维二糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶混合，40～42℃反应12～48h，得到海藻糖；或