[发明专利]木糖醇的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及木糖醇的生产方法。木糖醇应用在食品、医药等领域。

技术背景

作为自然界中存在的糖醇，木糖醇的需求量从现在起在不断增加。木糖醇热量比蔗糖低，但甜度类似于蔗糖。因此，它有望做低热量的增甜剂。而且，木糖醇是抗成龋因子和能作为防龋齿的增甜剂。由于木糖醇不升高血糖水平，它已用于输注液治疗糖尿病。

现在，木糖醇在工业范围的生产主要是按美国专利号．4，008，825所描述的通过D-木糖氢化来生产。原材料，D-木糖可通过起始材料如阔叶树，稻草，玉米的穗基，燕麦壳，或其它富含木聚糖的植物来源材料的水解获得。

然而，通过水解植物材料得到的D-木糖由于生产成本高而存在昂贵的缺点。例如，植物材料水解产物产率低导致D-木糖醇生产的纯度低。水解之后，通过离子交换处理除掉水解中用的酸和色素是必须的。并且，D-木糖醇结晶以除掉其他的半纤维素。要求进一步纯化所得的D-木糖醇以能用在食品中。离子交换的处理和结晶结果使生产成本上升。

为了解决上述问题，用容易得到原材料和产生较少量的废料的生产木糖醇的方法是所期望的。例如，用戊五醇作原材料生产木糖醇的方法已经发展起来。容易得到的戊五醇之一是D-阿拉伯糖醇，可以用酵母生产(加拿大微生物杂志31．1985，467-471，普通微生物杂志139，1993，1047-1054)。

几种用D-阿拉伯糖醇做原材料生产木糖醇的方法已开发出来。《应用微生物学》，18，1969，1031-1035报道的方法，包括用汉氏德巴利酵母ATCC 20121发酵从葡萄糖生产D-阿拉伯糖醇，用弱氧化醋杆菌转化D-阿拉伯糖以得到D-木酮糖，和用季氏假丝酵母Soya变种转化D-木酮糖成木糖醇。

EP-A-403392(申请人：Roquette Freres)和EP-A-421882(申请者：Roquette Freres)均公开了一种方法，包括用耐渗透压酵母菌发酵生产D-阿拉伯糖醇，用醋杆菌属，葡糖杆菌属和克雷伯氏菌属的微生物转化D-阿拉伯糖醇生产D-木酮糖，用葡萄糖(木糖)异构酶处理所得的木酮糖以生产木糖和木酮糖的混合物，并且用氢化的方法转化前面形成的木糖／木酮糖以得到木糖醇。这些出版物也公开了在木糖／木酮糖混合物中初步富集木糖和用氢化的方法转化富集的木糖成木糖醇的方法。

上面所述用D-阿拉伯糖醇作为原材料生产木糖醇的方法能使木糖醇高产量。然而，其缺点在于要求多重反应步骤使工艺复杂化。因此，此方法在经济上不能令人满意。

为解决这些问题，本发明人公开了有能力直接将D-阿拉伯糖醇转化为木糖醇的微生物和发展了生产木糖醇的方法，其特征是让微生物作用D-阿拉伯糖醇以生产木糖醇和收集它(日本专利申请号9-285455和10-9598)。这个方法的优点在于它能由发酵的方法在简单的一步工艺中有效地将D-阿拉伯糖醇转化为木糖醇。然而，需进一步改进的是反应的稳定性和木糖醇的产量。

发明公开

本发明的目标是提供用D-阿拉伯糖醇做原材料生产木糖醇的方法且由一个简单过程就完成的方法。

本发明人分析过有能力直接将D-阿拉伯糖醇转化为木糖醇的微生物以阐明转化反应，包括D-阿拉伯糖醇掊氢酶活性和D-木酮糖还原酶(木糖醇脱氢酶)活性和创立在将D-阿拉伯糖醇转化为木糖醇的反应中容许有高稳定和高产的木糖醇生产的额外碳源和NADH(一种还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)，从而完成本发明。

即，本发明涉及生产木糖醇的方法包含将具有把D-阿拉伯糖醇转化成木糖醇能力的微生物，与D-阿拉伯糖醇反应以生产木糖醇的步骤其中碳源或NADH被加入到反应系统中。

上述的方法更具体的方法是当微生物是微生物细胞时，碳源就加入到反应系统中和当微生物是细胞制剂产品时，NADH就加入到反应系统中。微生物包括那些有D-阿拉伯糖醇脱氢酶活性和D-木酮糖还原酶活性(木糖醇脱氢酶)的。具体地说，微生物包括那些有能力代谢碳源以生产NADH且更具体地是那些属于葡糖杆菌属和醋杆菌属的，且特别是氧化葡糖杆菌和木质醋杆菌。

碳源包括糖，糖衍生物，醇，醛，有机酸和其混合物。更具体地说，碳源包括葡萄糖，果糖、蔗糖、半乳糖、山梨糖醇，甘油，葡糖，甲醇，乙醇、丙醇、异丙醇、1，4-丁二醇，2，3-丁二醇，甲醛、乙醛、丙醛、异丁醛、甘油醛、甲酸、乙酸、柠檬酸、延胡索酸、苹果酸和其混合物。

根据本发明，木糖醇可以通过简单过程由D-阿拉伯糖醇作原材料以高产率生产。

在下文中，将详细描述本发明。<1>有能力将D-阿拉伯糖醇转化为木糖醇的微生物