[发明专利]糖类结合结构域在淀粉加工中的用途

说明书

本发明特别是涉及糖类结合结构域(“CBD”)和用于工业淀粉加工(值得一提的是用于生产增甜剂，特别是含有葡萄糖和/或果糖之糖浆(参见下文)的淀粉加工)的一类酶的组合应用，所述的这类酶具体是淀粉分解酶，例如用于所谓的“淀粉液化作用”加工(参见下文)的α-淀粉酶，其中将淀粉降解(常称为“糊精化”)成较小的寡糖和/或多糖片段，或者是与所谓的“糖化作用”加工(参见下文)有关的用于对支链淀粉衍生的淀粉片段进行脱支的脱支酶(例如异淀粉酶或支链淀粉酶)，“糖化作用”加工过程通常是在液化阶段之后进行的。

                     发明背景

如上所述，本发明在淀粉加工(淀粉转变)领域特别有价值。常规的淀粉转变工艺和液化和/或糖化作用工艺的条件描述于例如美国专利3,912,590和EP 0252730和EP 063909。

从淀粉生产增甜剂

从淀粉生产含有葡萄糖和/或果糖之糖浆的“传统”工艺通常由三个连续的酶促过程组成，即液化过程，随后是糖化作用过程和(用于生产含有果糖的糖浆时)异构化过程。在液化过程期间，通常在pH5.5-6.2之间和在95-160℃的温度下，由α-淀粉酶[EC 3.2.1.1；例如Termanyl^TM(地衣芽孢杆菌α-淀粉酶)，可从Novo Nordisk A/S，Bagsvaerd，丹麦获得]作用约2小时而将淀粉(从含水介质中的淀粉悬浮液形式开始)降解为糊精(淀粉的寡糖和多糖片段)。为了确保在这些条件下有最佳酶稳定性，通常将约1mM的钙(约40ppm的游离钙离子)加入到淀粉悬浮液中。

在液化过程之后，通过加入葡糖淀粉酶(淀粉葡糖苷酶，EC 3.2.1.3；例如AMG^TM，从Novo Nordisk A/S获得)，并且通常加入脱支酶，例如异淀粉酶(EC 3.2.1.68)或支链淀粉酶(EC 3.2.1.41；例如Promozyme^TM，从Novo Nordisk A/S获得)将糊精转变为右旋糖(D-葡萄糖)。在该步骤之前，通常将介质的pH降低到低于4.6(例如pH4.3)，并维持高温(95℃以上)，从而使液化作用的α-淀粉酶活性变性。然后通常将温度调低到60℃，并加入葡糖淀粉酶和脱支酶。通常使液化过程进行24-72小时。

在糖化作用阶段完成之后，将介质的pH升高到6-8的范围内，优选的是pH7.5，并通过离子交换层析去除钙离子。然后可利用诸如固定化的“葡萄糖异构酶”(木糖异构酶，EC 5.3.1.5；例如Sweetzyme^TM，从Novo Nordisk A/S获得)将获得的糖浆(右旋糖糖浆)转变为高果糖糖浆。

在本说明书和权利要求书中所提到的酶分类号(EC号)是与国际化学与分子生物学学会命名委员会推荐命名(1992)(高等学术出版公司，1992)一致的。

鉴于要达到比“传统”(和现行)有所改进的淀粉加工结果，对目前用于淀粉转化加工的酶的特性进行一些改进可能是必要的。就淀粉液化而言，对液化作用的α-淀粉酶可以进行至少3种改进，概括于下文中；各种改进被视为单方面有益，虽然将它们结合使用(例如1+2，1+3，2+3，或1+2+3)有可能得到更好的效果。

改进1：降低液化性α-淀粉酶对Ca²⁺的依赖性

为了确保目前用于淀粉液化的α-淀粉酶具有合适的高稳定性，需要加入游离钙(钙离子)，但是异构阶段的介质中存在钙离子会导致对其中使用的葡萄糖异构酶的活性产生强烈抑制。因此有必要借助于昂贵的装置操作(例如离子交换)，将介质中的钙离子含量降低到低于约3-5ppm的游离钙水平，或者以其它的方式将钙的抑制作用降低到最小，例如通过在糖化作用阶段之后将量足以适当地“竞争性取消”钙离子与葡萄糖异构酶结合的镁离子加入到介质中。如果不加入钙离子也可以进行液化过程，从而不需要随后的昂贵补救装置操作来去除钙离子或将其抑制作用降低到最小，则可以显著地节约资金。

为此，就需要一种在低浓度的游离钙(＜40ppm)中稳定的和有高活性的α-淀粉分解酶。优选地，这样的酶的最适pH值在pH4.5-6.5范围内，更优选是在pH4.5-5.5范围内。

改进2：使无用Maillard产物的形成降低