[发明专利]发酵生产甘露醇的方法和允许进行这种发酵的微生物

说明书

本发明涉及使用特定微生物发酵生产甘露醇的方法。

本发明还涉及能够以高生产率产生实质量甘露醇的微生物，特别是能够由葡萄糖过量产生甘露醇的酵母。

甘露醇是一种六元醇，为山梨醇的异构体，可广泛用于食品和医药工业。

市场购得的甘露醇差不多都是用化学手段，经催化水解甘露醇的前体物之一，即果糖或甘露糖而制得的。

果糖通常是经水解蔗糖或酶促淀粉水解物的异构化而得到的。在这两种情况下，水解或异构化后得到不足50%的果糖，因而在氢化后得到不到25%的甘露醇连同高达75%的甘露醇异构体，即山梨醇。

甘露糖通常是用钼酸使淀粉水解物产生化学上的差向异构得到的。在这种情况下，可得到30%的甘露糖，并且在对这种差向异构化的淀粉水解物进行酶促异构后可得到含30%甘露糖、30%果糖和40%葡萄糖的糖浆。这样，即可在水解后使用第一途径得到30%的甘露醇，而使用第二个途径约得到45%。在这两种情况下，在产生甘露醇的同时，仍伴有其山梨醇异构体（产量分别为70%和55%），这样就带来继后分离这些异构体的特殊问题。

因此，一段时间来一直在试图发展能在没有形成山梨醇的情况下生产甘露醇的方法，即是说以高产率并且由便宜的原料，如淀粉水解物，次之是蔗糖，再次是果糖来生产甘露醇。

这些方法很早以前就已在科技文献或专利中描述过，它们基本上都是发酵方法，因为只有酶才能够完成立体有择氢化作用。

因此，自1966年就提出由葡聚糖废水中含有的果糖来制备甘露醇，且所用的微生物是属于短乳杆菌（Lactobacillus  brevis）的微生物（L.WUNSCHE，K.SATTLER  and  U.BEHRENS：“Zeitschrift  für  Allgemeine  Mikroniologie”，Vol，6，No.4，1966，pp.323-328）。这样，含有80g/L果糖的培养液发酵后约24小时内可提供56g/L的甘露醇，即平均生产能力为56g/L/天。

AJINOMOTO使用属于肠膜状明串珠菌（Leuconostoc  mesenteroides）的乳酸菌发酵富含葡萄糖的果糖培养基，以较高浓度达到了相似的产率（1987年10月20日公开的日本专利申请JP62-239995）。因此发酵含200g/L果糖和100g/L葡萄糖的培养液，有可能在60小时内提供195g/L的甘露醇，生产能力高达78g/L/天。在这种类型的细菌发酵中，只有果糖被转化为甘露醇;葡萄糖则用作能源并产生细菌生物量。

尽管这些细菌有很高的生产能力，但在工业中绝不可能使用这些以果糖作为原料的方法来制造甘露醇，因为这种果糖原料成本太高使含有果糖的残留物得不到充分利用。

因此，一直试图发展使用便宜而且容易得到的原料如葡萄糖或淀粉水解物，以及其次选用的蔗糖的发酵方法。

1966年，FODA和他的同事使用产黄青霉（Penicillium  chrysogenum）发酵葡萄糖溶液（50g/L），6天内得到24g/L甘露醇，即平均生产能力为4g/L/天（J.Microbiol.U.A.R.1966，1（1），pp.97-115）。

1967年，Secretary  of  Agriculture  of  the  USA（美国专利3，427，224）使用亮白曲霉（Aspergillus  candidus）发酵葡萄糖溶液（180g/L），10天内得到85g/L的甘露醇，即平均生产能力为8.5g/L/天。

1968年，Noda  Inst.for  Scient.Research（美国专利3，622，456）使用生甘露醇球拟酵母（Torulopsis  mannitofaciens）发酵葡萄糖溶液（200g/L），10天内得到56g/L的甘露醇，即平均生产能力为5.6g/L/天。

1982年，Institute  de  Microbiologie  de  1′Academie  des  Sciences  de  Bielorussie（苏联专利证书1，033，543）使用斜卧青霉（Penicillium  decumbens）发酵葡萄糖或蔗糖溶液（30g/L）得到终浓度为大约15g/L的甘露醇，即生产能力为3-5g/L/天。