[发明专利]一种D-半乳糖异构催化剂及其制备和应用

说明书

本发明提供一种D‑半乳糖的异构催化剂及其制备方法和应用，为L‑阿拉伯糖异构酶(L‑AI)固定化后形成的L‑AI‑Co₃(PO₄)₂杂化纳米催化剂，其制备方法包括：将L‑AI酶与无机金属盐离子经自组装形成L‑AI‑Co₃(PO₄)₂杂化纳米催化剂。本发明制备的L‑AI‑Co₃(PO₄)₂杂化纳米材料，固定化后酶活力是游离L‑AI酶活力的1.7倍，D‑半乳糖转化率较高，可达40％以上，酶易于回收，与游离L‑AI相比，L‑AI‑Co₃(PO₄)₂杂化纳米花的温度稳定性和pH稳定性得到了显著改善，储存稳定性研究表明L‑AI‑Co₃(PO₄)₂杂化纳米花在4℃下的半衰期可达30d，重复使用10次其相对酶活力仍保留82.45％，重复使用8批次后D‑半乳糖的转化率仍可保留初始转化率的68.22％。

技术领域

本发明涉及酶工程领域，更具体地说，涉及一种固定化L-阿拉伯糖异构酶催化剂的制备及其制备D-塔格糖方法。

背景技术

D-塔格糖是一种在自然界中存在但非常稀有的天然六碳酮糖，是D-半乳糖的同分异构体，与D-果糖互为差向异构体。D-塔格糖的甜度是蔗糖的92％，甜味特性与蔗糖相似，不产生不良风味和后味，而产生的热量仅为蔗糖的1/3。食用D-塔格糖后，人体小肠仅能吸收约20％，因此它基本不产生热量也不会引起血糖波动；另一方面，D-塔格糖可以预防龋齿生成，还能够被肠道中的微生物利用从而促进某些益生菌的生长。因此，D-塔格糖是一种具有低热量、降血糖、改善肠道菌群、抗龋齿等功效的新型功能性甜味剂。近年来，随着人们生活水平的提高以及肥胖、糖尿病等疾病的普遍化，以功能性甜味剂取代蔗糖的呼声日益高涨，引起了人们对D-塔格糖的高度关注。D-塔格糖可广泛应用于糖尿病专用品、减肥食品、饮料、糖果等食品和医药领域。2001年，美国食品和药物管理局(FDA)确定D-塔格糖为普遍公认安全食品(GRAS)。2014年，根据《中华人民共和国食品安全法》和《新食品原料安全性审查管理办法》有关规定，D-塔格糖被批准为新食品原料。

目前D-塔格糖的制备方法主要包括化学合成法和生物转化法。化学合成法是D-半乳糖经过异构化、酸中和两个步骤来制备D-塔格糖。化学合成法虽然生产周期短，生产设备要求低，但其缺点也同样致命，会严重污染环境，在生产过程中，常会产生大量副产物，给后续D-塔格糖的分离纯化增加难度，从而增加生产成本，该方法逐渐被环境友好的生物转化法所取代。

生物转化法是利用酶为催化剂，催化底物合成D-塔格糖。与化学合成法相比，生物转化法具有条件温和、专一性强、副产物少、纯化步骤简单、环境友好等优点，是生产D-塔格糖的主要研究方向。目前可以通过半乳糖醇脱氢酶催化半乳糖醇氧化生成D-塔格糖，或者通过L-阿拉伯糖异构酶催化D-半乳糖异构化生成D-塔格糖。但由于半乳糖醇价格昂贵，限制了此方法的商业化应用。因此目前主要采用价格低廉的D-半乳糖为原料，利用L-阿拉伯糖异构酶催化D-半乳糖异构化来生产制备D-塔格糖。