[发明专利]使用高产率的半乳糖异构化来制造塔格糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用高产率的半乳糖异构化来制造塔格糖的方法， 更特别涉及一种通过在最佳条件下向反应溶液中加入特定结合到塔格 糖，即酮式糖，上的硼酸盐来显著提高异构化转换率的方法以及使用该 方法来制造塔格糖的方法。

背景技术

最近，已经通过化学合成由半乳糖来制造塔格糖。根据化学合成的 常规方法，半乳糖在无机盐存在下异构化，经金属氢氧化物作为催化剂 进行媒接，从而形成金属氢氧化物-塔格糖复合物的中间体。该中间体经 酸中和来制造塔格糖。然而，该化学合成的常规方法，即使它是成本低 且能高产率的制造该产品，但是其工艺非常复杂且效率低下，并产生工 艺废料。

制造塔格糖的另一方法是酶媒接转化法，其中醛糖或醛糖衍生物转 化为酮糖或酮糖衍生物，接着使用酶将半乳糖转化为塔格糖。已知的是， 已用于L-阿拉伯糖转化为L-核酮糖的阿拉伯糖异构酶通过使用半乳糖作 为活体外酶底物能够产生塔格糖。因此，已经报道了许多具有不同来源 的阿拉伯糖异构酶以及使用半乳糖来制造塔格糖的方法。

半乳糖向塔格糖的异构化是一种可逆反应，表明反应物的浓度与产 物的浓度达到平衡。该酶反应的特征在于热力学上随着反应温度的增加 转化率成正比增加。因此，研制在高温稳定的新型酶以及使用它异构化 的方法是使用异构酶来制造塔格糖的酶媒接转化的主要因素。

当在30℃进行异构化24小时时，源自大肠杆菌的常规阿拉伯糖异 构酶具有较低的从半乳糖向塔格糖的为25％的转化率。经报道，源自嗜 热微生物嗜热脂肪土芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)的阿拉 伯糖异构酶在稳定反应条件60℃下具有46％的转化率。当源自海栖热袍 菌(thermotoga maritime)的超嗜热的阿拉伯糖异构酶在70℃和80℃下的 异构化反应时，半乳糖向塔格糖的转化率分别为50％和56％(Oh，D.K.， Kim，H.J.，Ryu，SA，Kim，P.，2001.“用于生产工业用塔格糖的1-阿拉伯 糖异构酶的固定化方法”(Development of an immobilization method of l-arabinose isomerase for industrial production of tagatose.)Biotechnol. Lett.23，1859-1862.；Kim，H.J.，Oh，D.K.，2005.“用于生产d-塔格糖，来 自于嗜热脱氮土壤芽孢杆菌L-阿拉伯糖异构酶的纯化及特征” (Purification and characterization of an L-arabinose isomerase from an isolated strain of Geobacillus thermodenitrificans producing d-tagatose.)，J. Biotech.Nov 4；120(2)：162-73.Epub 2005 Aug 9.；Lee，D.W.，Jang，H.J.， Choe，EA，Kim，B.C.，Lee，S.J.，Kim，S.B.，Hong.Y.H.，Pyun.Y.R.，2004. “一种热稳定，来自于超嗜热海栖热胞菌的1-阿拉伯糖(d-半乳糖)异 构酶的特征”(Characterization of a thermostable l-arabinose(d-galactose) isomerase from the hyperthermophilic eubacterium Thermotoga maritima.) Appl.Environ.Microbiol.70，1397-1404.)。

嗜热酶的应用和高温下的反应能够逐渐增加半乳糖向塔格糖的转化 率。然而，通常，在70℃或以上的反应温度，糖溶液的褐色程度成正比 地随着温度的上升显著增加。此外，这种高温反应产生的副产物对最终 产物的纯度和提纯成本有不利影响。因此，反应温度的上升是有限的。 所以，最适用的反应温度似乎是70℃，且在此温度下异构化的最大转化 率为56％。到现在为止，还没有获得更高的转化率。

发明内容

因此，本发明人通过证实使用半乳糖的异构化制造塔格糖的方法比常 规方法产生了更高的产率而实现了本发明，该方法包括添加特定结合到 塔格糖上的硼酸盐的步骤。