制备含异麦芽酮糖的组合物的优化方法
【专利说明】制备含异麦芽酮糖的组合物的优化方法
[0001 ] 本发明涉及由含蔗糖的底物制备含异麦芽酮糖的组合物的方法。
[0002] 众所周知，在生物技术方法中可通过酶促异构化由蔗糖制备异麦芽酮糖（帕拉金 糖，6-0- a -D-吡喃葡萄糖基-D-果糖）。异麦芽酮糖是一种生理学有价值的糖，其作为蔗 糖替代物质在食品和相关产品中的重要性日益增长。异麦芽酮糖是非致龋的并且在与蔗糖 能量含量基本相同的情况下具有低的血糖指数。自2005以来，异麦芽酮糖已被允许用于 食品中。此外，异麦芽酮糖是用于制备糖醇 异麦芽酮糖醇 的原料，异麦芽酮糖醇是 1，6-GPS(6-0_a -D-吡喃葡萄糖基-D-山梨醇）和1，l-GPM(l-〇-a -D-吡喃葡萄糖基-D-甘 露醇）及其变体的消旋混合物，尤其是富含1，6-GPS或1，I-GPM的混合物。
[0003] 在已知的生物技术体系中，蔗糖被不完全酶促异构化为异麦芽酮糖。确切地说，其 产生其它的异构产物和副产物。一种重要的其它异构产物是海藻糖。
[0004] 作为蔗糖的另一种重要的异构体，海藻糖（1-0- a -D-吡喃葡萄糖基-D-果糖）存 在于自然界中，例如蜂蜜中，并且与异麦芽酮糖一样是非致龋的。
[0005] 这两种异构体异麦芽酮糖和海藻糖在例如EP 1 424 074 Al中作为杂二糖已知， 相较于蔗糖，其在人类和动物性取食者的小肠中具有减少的水解产物并因此是有利的食物 成分，尤其是作为改善可控地保持血糖水平的那些。
[0006] 工业上使用固定化的细菌细胞或其片段通过酶促重排来制备异麦芽酮和海藻 糖。在此，二糖的单糖单元之间的构成蔗糖的a 1-a 2-糖苷键在异麦芽酮糖的情况中 异构化成α 1-α6-键或者在海藻糖的情况中异构化成a 1-a 1-键。这种由蔗糖生成 所述两种非致龋二糖的重排在细菌酶蔗糖异构酶（EC 5. 4. 99. 11，同义词：蔗糖变位酶 (Sucrosemutase)、鹿糖变位酶（Saccharose mutase)、鹿糖异构酶、异麦芽酮糖合酶）的 催化下进行。具有蔗糖异构酶活性并能用于生物技术方法中的微生物尤其是红色精朊 杆菌（Protaminobacter rubrum)、大黄欧文氏菌（Erwinia rhapontici)、嗜中酸假单胞 菌（Pseudomonas mesoacidophila)、分散泛菌（Pantoea dispersa)和普利茅斯沙雷氏菌 (Serratia plymuthica)。根据所用的生物体和反应条件，在此反应中得到产物混合物，其 除期望的非致龋二糖异麦芽酮糖和海藻糖以外还可能以各种量比包含一定比例的可能不 希望的单糖，例如葡萄糖和/或果糖以及低聚物。
[0007] EP 0 483 755 Bl公开了制备含海藻糖和异麦芽酮糖的组合物的方法，其中为此 使用了嗜中酸假单胞菌MX-45(FERM-BP 3619)或放射形土壤杆菌MX-232(FERM-BP 3620)， 以获得主要含海藻糖的产物。
[0008] 由EP 0 794 259 Bl已知使用来自恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida)、红色栖 热菌（Thermus ruber)、粞热水生菌（Thermus aquatica)或脂肪杆菌（Pimelobacter)的酶 促活性由含蔗糖的溶液制备主要含海藻糖的组合物。
[0009] EP 0 091 063 A2和EP 0 625 578 Al公开了使用固定的细菌细胞，特别是红色精 朊杆菌（CBS 574. 77)，制备异麦芽酮糖的方法。该公开的方法由含蔗糖的溶液出发，使用固 定的细胞将其转化成主要含异麦芽酮糖、但是也含海藻糖的产物。
[0010] 该公开方法整体上的特点是蔗糖异构酶的活性有限，其中尤其对于工业生产异麦 芽酮糖、海藻糖或者这两者而言希望有改进的方法效益，特别是更快的转化速度和/或提 高的转化率和/或收率。
[0011] 因此，作为本发明的基础的技术问题是克服上述缺点，特别是提供这样的方法，其 相对于现有技术，在该方法范围内改善由蔗糖生成含异麦芽酮糖和/或海藻糖的产品的转 化。本发明的目的尤其是，提供提高的转化速度和/或提高的转化率和/或收率。
[0012] 本发明通过提供独立权利要求的教导解决了作为其基础的技术问题。
[0013] 本发明尤其提供下述教导。
[0014] 本发明尤其涉及根据本发明的由含蔗糖的底物制备含异麦芽酮糖的组合物的方 法，包括下述步骤：
[0015] a)使含蔗糖的底物与颗粒状的载体-固定化的蔗糖异构酶生物质接触，和
[0016] b)得到含异麦芽酮糖的组合物，
[0017] 其特征在于，所述颗粒状的载体-固定化的蔗糖异构酶生物质具有100至 1300 μm，特别是100至900 μm的粒径dp。
[0018] 本发明尤其涉及根据本发明的方法，其中所述颗粒状的载体-固定化的蔗糖异构 酶生物质是球状的。
[0019] 在特别优选的实施方式中，所述颗粒状的载体-固定化的蔗糖异构酶生物质可具 有立方体、板、颗粒、纤维、特别是中空纤维、球、空心球或LemiKats?的形式。
[0020] 本发明尤其涉及根据本发明的方法，其中蔗糖异构酶生物质与载体的重量比为10 至6份、优选7份蔗糖异构体生物质对6至2份、优选3份载体（各自的干重量）。
[0021] 在特别优选的实施方式中，蔗糖异构酶生物质与载体的重量比为0. 2至0. 8,特别 是0. 3至0. 7或优选0. 4至0. 6。
[0022] 本发明尤其涉及根据本发明的方法，其中所述含异麦芽酮糖的组合物包含海藻 糖。
[0023] 本发明尤其涉及根据本发明的方法，其中所述蔗糖异构酶生物质通过吸附、键合、 特别是共价键合、交联、封装或包埋固定而被载体-固定化。
[0024] 本发明尤其涉及根据本发明的方法，其中所述载体是藻酸盐-或聚乙烯醇-载体， 特别是藻酸钠-载体。
[0025] 本发明尤其涉及根据本发明的方法，其中所述蔗糖异构酶生物质是蔗糖异构酶、 具有蔗糖异构酶活性的微生物细胞或具有蔗糖异构酶活性的细胞提取物。
[0026] 本发明尤其涉及根据本发明的方法，其中所述蔗糖异构酶生物质源自下述微生 物：埃希氏菌属（Escherichia)、沙门氏菌属（Salmonella)、沙雷氏菌属（Serratia)、欧 文氏菌属（Erwinia)、肠杆菌属（Enterobacter)、克雷伯氏菌属（Klebsiella)、拉乌尔菌 属（Raoultella)、果胶杆菌属（Pectobacterium)、假单胞菌属（Pseudomonas)、固氮菌属 (Azotobacter)、泛菌属（Pantoea)、银合欢属（Leucanea)、精H元杆菌属（Protaminobacter) 或芽孢杆菌属（Bacillus sp.)。
[0027] 本发明尤其涉及根据本发明的方法，其中所述蔗糖异构酶生物质源自红色精 月元杆菌（Protaminobacter rubrum)，克雷伯氏菌属（Klebsiella sp.)，特别是菌株 LX3或菌株NK33-98-8,肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae)，特别是菌株342; 肠杆菌属（Enterobacter sp.)，特别是菌株SZ62或菌株FMBl，欧文氏杆菌（Erwinia tasmaniensis)，特别是菌株 Etl/99 ;黑腐果胶杆菌（Pectobacterium atrosepticum)， 特别是菌株SCRI 1043 ;胡萝卜果胶杆菌（Pectobacterium carovotum)，特别是巴西 亚种（Subspezies brasiliensis)，特别是菌株PBR 1692，维氏固氮菌（Azotobacter vinelandii)，白头银合欢(Leucanea Ieucocephalia)，大黄欧文氏菌(Erwinia rhapontici)，植生拉乌尔菌（Raoultella planticola)，嗜中酸假单胞菌（Pseudomonas mesoacidophila)，肠膜状明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides)，分散泛菌（Pantoea dispersa)，普利茅斯沙雷氏菌（Serratia plymuthica)，粘质沙雷菌（Serratia marcescens)或放身才形土壤杆菌（Agrobacterium radiobacter) 〇
[0028] 本发明尤其涉及根据本发明的方法，其中所述方法步骤a)和b)在固定床或搅拌 爸中进行。
[0029] 本发明尤其涉及根据本发明的方法，其中对得到的含异麦芽酮糖的组合物进行催 化氢化。
[0030] 根据本发明的方法优选连续进行，但也可以半连续或分批进行。
[0031] 本发明尤其涉及根据本发明的制备含糖醇的组合物的方法，其中进行根据本发明 的由含蔗糖的底物制备含异麦芽酮糖的组合物的方法，随后对得到的含异麦芽酮糖的组合 物进行催化氢化，得到含糖醇的组合物。
[0032] 本发明也涉及根据本发明的制备含糖醇的组合物的方法，其中所述含糖醇的组合 物是异麦芽酮糖醇或异麦芽酮糖醇变体。
[0033] 在本发明的上下文中，将"含蔗糖的底物"理解为含1至100重量％，优选1至99 重量％，优选10至95重量％，特别是20至90重量％的蔗糖的组合物（分别基于底物的干 物质的重量计）。
[0034] 在一种实施方式中，所述含蔗糖的底物可仅由蔗糖构成。
[0035] 在另一种实施方式中，所述含蔗糖的底物除蔗糖之外可含有一种、两种、三种、更 多种或许多种其它物质，其特别选自海藻糖、异松三糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、异麦芽糖、三糖 和低聚物。
[0036] 在一种特别优选的实施方式中，所述含蔗糖的底物优选具有的蔗糖含量为优选2 重量％至优选85重量％，优选3重量％至优选90重量％，优选