[发明专利]一种酶催化制备氨基葡萄糖的方法

说明书

本发明是一种酶催化制备氨基葡萄糖的方法，属于生物工程技术领域。该方法包括：采用葡萄糖异构酶催化，将D‑葡萄糖转化为D‑果糖；以及采用转氨酶、氨基供体化合物和弱氧化剂化合物将D‑果糖转化为氨基葡萄糖；所述的葡萄糖异构酶来源于树枝状黄杆菌，GenBank编号OAZ44030；所述的转氨酶来源于贝莱斯芽孢杆菌，GenBank编号AFZ92582。本发明利用生物酶通过体外催化D‑葡萄糖实现制备氨基葡萄糖的方法，初始原料为D‑葡萄糖或D‑果糖所需的葡萄糖异构酶和转氨酶可通过构建大肠杆菌基因工程表达菌，采用“一锅法”催化直接得到终产物氨基葡萄糖，方法具有原料廉价、生产成本低、环境友好等优点。

技术领域

本发明涉及一种氨基葡萄糖的酶催化制备方法，尤其涉及体外采用生物酶催化制备氨基葡萄糖的方法，属于生物工程技术领域。

背景技术

氨基葡萄糖是D-葡萄糖分子中2位羟基被氨基取代后的化合物，化学名称为2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，易溶于水及亲水性溶剂，是一种重要的功能性单糖。氨基葡萄糖几乎存在于所有有机体包括细菌、真菌、植物以及动物体中，是糖蛋白和蛋白聚糖的主要组成成分，同时也是壳聚糖和甲壳素的主要组成成分。

氨基葡萄糖及其衍生物应用十分广泛，在医药、食品、化妆品等领域均具有重要用途。在医药工业方面，氨基葡萄糖硫酸盐能通过刺激软骨蛋白聚糖的生物合成从而作为治疗抗风湿性关节炎的原料药；在食品工业方面，氨基葡萄糖具有吸收体内自由基、抗衰老、促进减肥、抑菌及调节人体内分泌等多种生理功能，被用于食品添加剂和保健食品的生产中；在化妆品工业方面，乙酰氨基葡萄糖是透明质酸的单体，是高档化妆品中不可缺少的一种物质。

目前，主要有两种生产氨基葡萄糖的方法：

（1）甲壳素水解法，包括甲壳素酸水解法和甲壳素酶水解法。其中，甲壳素酸水解法是最常用的氨基葡萄糖生产方法，该方法首先用高浓度盐酸水解几丁质得到乙酰氨基葡萄糖，然后将乙酰氨基葡萄糖脱乙酰基得到氨基葡萄糖。然而该生产方法易受原料供应的影响，酸处理产生的废水也会对环境造成污染，此外一些对虾蟹原料过敏的人群在食用该方法制备的氨基葡萄糖后会出现过敏反应。甲壳素酶水解法以甲壳素为原料，在甲壳素酶的作用下水解反应生成氨基葡萄糖单体，该方法虽然对环境污染较小，但同样受到原料供应、生产效率、致过敏反应等因素的限制。

（2）微生物发酵法，该方法通过代谢工程手段改造获得大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等基因工程菌株，以葡萄糖、淀粉等为原料生产氨基葡萄糖。该方法虽然具不受原料来源限制、生产效率较高、环境污染较小等优点，但也存在微生物代谢途径改造难度较高、工程菌遗传稳定性难以控制、易产生代谢副产物等缺点。

由此，急切需要开发低成本、低污染、高效率生产制备氨基葡萄糖的新方法。

发明内容

本发明的目的即为解决现有生产制备氨基葡萄糖方法的不足，提供一种新的利用生物酶通过体外催化达到生产制备氨基葡萄糖的方法。该方法具有原料廉价、生产成本低、生产效率较高、环境友好、对人体安全等优点。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现：

本发明提供了一种酶催化制备氨基葡萄糖的方法，该方法以D-葡萄糖为原料利用生物酶通过体外催化来制备氨基葡萄糖，包括：采用葡萄糖异构酶（glucose isomerase，GI）或称木糖异构酶（xylose isomerase，XI）催化，将D-葡萄糖转化为D-果糖；以及采用转氨酶（transaminase，TA）、氨基供体化合物和弱氧化剂化合物将D-果糖转化为氨基葡萄糖。

本发明制备方法的路线如下：