[发明专利]一株可同时生产D-阿拉伯糖醇和木糖醇的酵母菌及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及到一株可同时生产D-阿拉伯糖醇和木糖醇的酵母菌，异常毕赤酵母(Pichia anomala)TIB-X229CGMCC No5482和利用该菌生物转化生产D-阿拉伯糖醇和或木糖醇的方法。

背景技术

糖醇是天然糖类物质的氢化衍生物，由于突出的安全性和丰富的功能性使得其在食品和其他行业应用在近年来得到了迅速的发展，其重要性也被业界所重视，成为糖类产品链延伸的重要方向。随着大批具有独特功能的新型糖醇被不断地开发出来，糖醇的制备技术、功能及应用开发研究成为世界各国研究的一个热点。与国外先进的生产技术相比，我国的糖醇行业面临品种短缺、具有自主知识产权的关键生产技术研发和成果严重不足的问题，制约了产业的可持续发展。

D-阿拉伯糖醇(D-arabitol)是一种天然五碳多元醇，味甜，可用作低热量甜味剂，是重要的功能性食品添加剂。D-阿拉伯糖醇的应用较广泛。在食品领域，除用作新型高档食品甜味剂外，D-阿拉伯糖醇用做食品添加剂还可改善酒精饮料的品质、并可用做调制糖浆的基质等。在医药领域，是合成一些神经药物的中间体，是重要的医药中间体，广泛用于阿拉伯糖胞苷(cytosine arabinoside)、D-核糖、L-核糖、去氧核糖、L-阿拉伯糖等的合成原料、中间体。D-阿拉伯糖醇可以促进植物的生长、可作为运输介质以通过血-脑屏障。如D-阿拉伯糖醇的衍生物1，4-二脱氧-1，4-亚胺基-D-阿拉伯糖醇是β-葡萄糖苷酶的抑制剂，可防治艾滋病。另外，在化工方面，D-阿拉伯糖醇还是高分子发泡材料合成过程的激活剂，D-阿拉伯糖醇用做显影材料的稳定剂可以使其在高温环境长期保存，还可增强铝电容器在高温下的可靠性以及提高电解质溶液的浓度。D-阿拉伯糖醇还可以用于亲水涂层或颗粒性固体的溶解。

木糖醇(Xylitol)也是一种功能性多元醇，白色晶体，味凉。其甜度相当于蔗糖，热量相当于葡萄糖，是一种营养性甜味剂，是国际公认的食糖替代品。木糖醇在防龋齿、平衡血糖方面，显示了特别的优越性，是忌糖病人的食糖替代品，是所有食用糖醇中生理活性最好的品种。

此外，阿拉伯糖醇和木糖醇也广泛应用于高分子材料的前体，在化工中有重要应用价值，因此是重要的高附加值化学品，开发前景广阔。

目前，上述两种功能性糖醇的生产工艺主要为化学法。通过糖的催化加氢工艺生产可制备大量高纯度糖醇，但该工艺过程复杂，能耗高，污染严重，限制的功能性糖醇的大量应用。而通过生物发酵法生产阿拉伯糖醇，转化率可达到30％-40％(宋伟等：微生物学报，2011；Koganti et al：Appl Microbiol Biotechnol，2011；Toyoda and Ohtaguchi：J Ind Microbiol Biotechnol，2011；Monedero et al：Appl Microbiol Biotechnol，2010)，但仍存在发酵时间长，无菌要求高，后期分离复杂等缺点，这也限制了生物糖醇的发展。目前有研究者利用酵母菌对葡萄糖进行转化生产D-阿拉伯糖醇，转化效率可达到50％-60％(江宁等，发明专利，CN1286306A)，并且克服了化学法和发酵法的诸多缺点，对糖醇工业发展有重要意义。但目前的生物转化法往往只能对单一的葡萄糖或木糖进行转化，这就限制了对生物质类资源的充分利用。因此，进一步研究利用生物转化戊糖和己糖的混合糖生产制备功能性产物越来越具有重要意义。

发明内容

我们筛选得到一株异常毕赤酵母(Pichia anomala)，自2011年11月22日保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)，保藏中心登记编号为(CGMCC No.5482)。将上述酵母菌接种于培养基(2％木糖/葡萄糖，1％蛋白胨，0.5％酵母提取物)中，培养温度范围为25-37℃，培养时间可在12-48小时的范围内，离心收集细胞，洗涤后将细胞重悬于葡萄糖和或木糖溶液中，糖浓度范围为5％-45％，在30℃，125-250rpm条件下转化。

结果显示：以葡萄糖为底物，30℃转化54小时，葡萄糖全部转化为阿拉伯糖醇，摩尔转化率为30％-60％。以木糖为底物，转化96小时，木糖全部转化为木糖醇，摩尔转化率达到80％-90％。以混合糖为底物，转化120小时，摩尔转化率为40％-70％。

利用该酵母菌进行转化葡萄糖或木糖生产D-阿拉伯糖醇或木糖醇有如下优点：

1)生产效率高，具有多次反复使用的能力。