[发明专利]一种D-甘露糖的合成方法

说明书

本发明属于生物技术领域，涉及一种D‑甘露糖的合成方法。本发明提供了一种以甘露醇为原料，通过酶催化合成D‑甘露糖的合成方法，具体包括：以甘露醇为底物，经氧化酶或氧化酶的突变体催化反应生成D‑甘露糖，摩尔转化率达到95％以上。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种D-甘露糖的合成方法，特别涉及一种以利用生物酶催化合成D-甘露糖的方法。

背景技术

D-甘露糖(D-Mannose)是一种单糖，自然界中分布广泛，植物、植物细胞壁及果皮中都含有大量具有D-甘露糖单元的多糖和游离的D-甘露糖。D-甘露糖广泛应用于医药、食品、化工产品等领域，在医药上可作防止尿道感染的药物，用作糖质营养素来应对糖尿病和肥胖症等疾病，具有的抗炎、免疫调节等功能；在食品工业上常作为甜味添加剂；在养殖业上可防止肉用仔鸡被沙门氏菌感染；在化学合成上可用于合成三氟甘露糖以及L-核糖等衍生物。

目前，D-甘露糖的制备技术主要有提取法、化学合成法和生物法。提取法是一种制备D-甘露糖的常用方法。2015年，裴俊等发明了一种从咖啡渣中提取高纯度D-甘露糖的方法(CN105087712A)，此方法制备过程中产品易分离，产率达60％以上，纯度达98％以上。提取法制备D-甘露糖成本较低，但存在需要大量原料，生产制备受地域、季节的影响等弊端。化学合成法主要以D-葡萄糖为底物，以钼酸为催化剂，在高温酸性条件下合成D-甘露糖，产率为30％-36％(赵光辉，王关斌，李俊平，等.葡萄糖催化制取甘露糖的正交试验分析[J].当代化工，2005，34(1):39-41.)。化学合成法制备D-甘露糖的收率不高，且操作繁琐，仅适用于实验室小规模制备。

生物法制备D-甘露糖可通过生物发酵法或者生物催化法。生物发酵法是利用微生物对多糖或单糖进行发酵得到D-甘露糖，但产物多为葡萄糖、甘露糖、半乳糖组成的混合物，存在D-甘露糖产率低、纯度低的问题。利用生物催化法合成D-甘露糖的研究主要是通过异构酶将果糖等转化为D-甘露糖。2002年黄嘉苇等利用D-来苏糖异构酶，将D-果糖转化为D-甘露糖，转化率为19％(黄嘉苇，施悦，张文立，等.D-来苏糖异构酶的酶学性质研究[J].食品与生物技术学报，2019，38(1):83-92.)。2015年，江波等申请专利(CN201510195854.4)中利用D-甘露糖异构酶将D-果糖转化为D-甘露糖。由异构酶催化果糖合成D-甘露糖的反应为可逆反应，反应平衡时的D-甘露糖产量低，且为果糖和D-甘露糖的混合物，不易分离纯化，因此难以实现D-甘露糖的工业化生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种D-甘露糖的合成方法，利用生物催化法将甘露醇转化为D-甘露糖。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了氧化酶或所述氧化酶的突变体在以甘露醇为底物酶法合成D-甘露糖中的应用，所述氧化酶的来源包括：花青蓝链霉菌(Streptomyces anthocyanicus)、天蓝链霉菌(Streptomyces coelicolor)、变青链霉菌(Streptomyces lividans)、肿痂链霉菌(Streptomyces turgidiscabies)、番薯链霉菌(Streptomyces ipomoeae)、类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)、灿烂类芽孢杆菌(Paenibacillus lautus)、坚强芽孢杆菌(Cytobacillus firmus)或共生稀有放线菌(Dermacoccus sp.)。

优选的，来源于花青蓝链霉菌的氧化酶的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示；

来源于天蓝链霉菌的氧化酶的氨基酸序列如SEQ ID No.4所示；

来源于变青链霉菌的氧化酶的氨基酸序列如SEQ ID No.6所示；

来源于肿痂链霉菌的氧化酶的氨基酸序列如SEQ ID No.8所示；