[发明专利]D-甘露糖异构酶固定化酶及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种D‑甘露糖异构酶(简称MIase)固定化酶，包括酶载体和MIase。本申请还提供一种MIase固定化酶的制备方法和应用，本申请所述MIase固定化酶采用大孔树脂作为载体，MIase与大孔树脂通过共价键或离子吸附的方式结合在一起，所述MIase固定化酶具有良好稳定性和酶催化活性，在流速0.4BV/h、底物浓度750g/L条件下，45℃时连续转化90天，转化液中D‑甘露糖浓度稳定在200g/L以上、转化率稳定在27％以上。此外，所述MIase固定化酶的制备工艺简单、工艺过程中不添加任何有毒性的有机溶剂，属于环境友好型的绿色制造工艺。

技术领域

本申请涉及生化工程技术领域，具体涉及一种D-甘露糖异构酶(简称MIase)固定化酶及其制备方法和应用。

背景技术

D-甘露糖是D-果糖的醛糖异构体，同时也是D-葡萄糖的C-2位差向异构体。其甜度约为蔗糖的57％～72％，每克产生的热量约为葡糖糖的一半。在自然界中，D-甘露糖常以甘露聚糖或其他聚合物的形式存在于植物组织中。

在人体内，D-甘露糖分布在体液与组织当中，且不易代谢，它参与人体的免疫调节和糖蛋白的合成。因为D-甘露糖具有多种生理效应，如促进伤口的愈合、抑制癌细胞的存活和肿瘤的增长、防止尿道系统细菌感染、促进免疫系统调节、抗炎作用等，所以对人体的健康具有重要的作用。

目前，关于D-甘露糖的应用报道颇为广泛。在食品工业上，D-甘露糖常被作为甜味添加剂用于保健品以及饮料中；医药上，D-甘露糖可作为原料合成价值更高的免疫刺激剂和抗肿瘤相关药物；养殖业上，D-甘露糖可用于饲料中防止肉用仔鸡被沙门氏菌感染以提高产蛋量；化学合成上，D-甘露糖可用作原料合成各种衍生物，如三氟甘露糖以及L-核糖等。其广泛的应用使得D-甘露糖具有良好的经济价值和市场前景。

D-甘露糖的制备方法主要有提取法、化学合成法和酶转化法。提取法通常以富含D-甘露糖的聚糖如棕榈籽、寡糖、甘露聚糖等为原料，经水解、分离提纯获得D-甘露糖；化学合成法通过D-葡萄糖在六价钼酸盐的化学催化剂作用下，经差向异构化形成D-甘露糖，或由D-阿拉伯糖增长碳链等方法来获得D-甘露糖，也可由D-甘露醇(海带制碘工业的副产品)在亚铁离子存在下，用过氧化氢氧化合成；酶转化法通过微生物来源的异构酶，将葡萄糖或果糖转化为D-甘露糖，也有报道，通过构建多酶级联的反应体系，可以将甲醛、甘油、麦芽糊精、蔗糖等转化为D-甘露糖。酶转化法具有反应条件温和、原料来源广泛、工艺步骤简单等优点，极具开发价值和应用潜力。

目前文献报道，主要有四种微生物酶可以转化产生D-甘露糖，包括D-来苏糖异构酶(LIase,EC 5.3.1.15)、D-甘露糖异构酶(MIase,EC5.3.1.7)、纤维二糖2-异构酶(CEase,EC 5.1.3.11)和D-甘露糖2-异构酶(MEase,EC 5.1.3.-)。

酶转化法又分为自由酶(包括整体细胞、粗酶或提纯酶)转化法和固定化酶转化法。自由酶转化法采用批次转化方式，酶只能利用一次，酶的利用率极低；固定化酶转化法，通常采用连续转化方式，也可采用底物定期更新的循环转化方式，可有效提高酶的利用率、大幅降低酶的使用成本。