酶促产生的纤维素制造技术

本文披露了包含纤维素的组合物，该纤维素具有(i)约10至约1000的重均聚合度(DPw)，(ii)纤维素II晶体结构，并且(iii)不溶于水性组合物。进一步披露了合成这种纤维素材料的纤维糊精磷酸化酶。还披露了使用纤维素用于粘度改性或膜/涂层应用的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】酶促产生的纤维素本申请要求国际申请号PCT/CN2014/094594(2014年12月23日提交)和PCT/CN2014/094593(2014年12月23日提交)的益处，这两个国际申请以其全文通过引用结合在此。专利
本披露属于多糖领域。更具体地，本披露涉及低分子量不溶性纤维素和用于其合成的酶促反应。本披露还关于在各种应用例如粘度改性和膜生产中使用纤维素。以电子方式提交的序列表的引用该序列表的官方副本经由EFS-Web作为ASCII格式的序列表以电子方式提交，文件名为“CL6399WOPCT2_SequenceListing_ST25”，创建于2015年12月9日，且具有39.4千字节大小，并与本说明书同时提交。包括在该ASCII格式的文件中的序列表是本说明书的一部分并且以其全文通过引用结合在此。背景由使用酶促合成或微生物遗传工程寻找新的结构多糖的愿望驱使，研究人员已经发现了可生物降解的多糖，并且所述多糖可以从可再生来源的原料经济地制得。一种这样的多糖是纤维素，特征在于具有β-1，4-糖苷键的葡聚糖聚合物。微晶纤维素(MCC)是白色、无臭、无味、相对自由流动的结晶性粉末，实际上没有有机和无机污染物。它是通过使如从纤维状植物材料(例如木材)作为纸浆获得的α纤维素经受典型地用无机酸进行的水解降解而获得的纯化的、部分解聚的纤维素。MCC是高度结晶的微粒纤维素，主要由通过去除纤维素材料的无定形(纤维状纤维素)区域获得的结晶聚集体组成。MCC用于各种应用，包括食品、药品和化妆品中。尽管存在MCC的各种应用，这种纤维素类型的制备是费力且昂贵的。此外，MCC的活化需要高剪切。鉴于其在各种应用中的潜在效用，希望开发新形式的纤维素。新颖的酶促方法的开发可能是生产新型纤维素材料的有用手段。
技术实现思路
在一个实施例中，本披露涉及一种包含纤维素的组合物，其中该纤维素：(i)具有约10至约1000的重均聚合度(DPw)，(ii)具有纤维素II晶体结构，并且(iii)不溶于水性组合物。在另一个实施例中，该纤维素的DPw为约10至约100。在另一个实施例中，该纤维素是纤维糊精磷酸化酶的产物，该酶包含与SEQIDNO：2或SEQIDNo：6至少90％相同的氨基酸序列，其中用于该酶的底物包含纤维糊精和葡萄糖-1-磷酸(glucose-1-phosphate)。在另一个实施例中，通过该酶产生的纤维素未经受丝光处理或衍生化过程。在另一个实施例中，组合物是膜或涂层。在另一个实施例中，该膜或涂层具有至少约4nm的均匀厚度。在另一个实施例中，该膜或涂层对水性组合物、亲脂性组合物或气体组合物展现出低渗透性或对其是不可渗透的。在另一个实施例中，该膜或涂层是在纸上。在另一个实施例中，该组合物是水性组合物，任选地具有至少约100cps的粘度。在另一个实施例中，该水性组合物是胶态分散体。在另一个实施例中，纤维素在水性组合物中的浓度小于约10wt％。在另一个实施例中，该组合物是食物产品、个人护理产品、药物产品、家用产品或工业产品。在另一个实施例中，纤维素可溶于包含DMSO和/或DMAc的溶剂中。在另一个实施例中，本披露涉及一种用于增加水性组合物的粘度的方法。该方法包括使纤维素与水性组合物接触，其中该纤维素不溶于该水性组合物并具有(i)约10至约1000的重均聚合度(DPw)和(ii)纤维素II晶体结构。与接触步骤之前的水性组合物的粘度相比，该接触步骤导致增加水性组合物的粘度。在此方法的某些实施例中，与如在接触步骤之前存在的水性组合物的剪切稀化行为相比，水性组合物的剪切稀化行为通过纤维素而增加。在另一个实施例中，本披露涉及一种处理材料的方法。该方法包括：(a)使材料与包含纤维素的水性组合物接触，其中该纤维素不溶于该水性组合物并具有(i)约10至约1000的重均聚合度(DPw)和(ii)纤维素II晶体结构；和(b)干燥该水性组合物，其中该干燥步骤在该材料的表面上留下纤维素沉积物。附图和序列的简述图1A：原子力显微镜法(AFM)用于分析由干燥由查帕西斯瘤胃球菌(R.champanellensis)纤维糊精磷酸化酶合成的不溶性纤维素的胶体分散体制成的薄膜。片状结构的厚度为约5nm。参考实例4。图1B：AFM用于分析由干燥由红色弧菌(V.ruber)纤维糊精磷酸化酶合成的不溶性纤维素的胶体分散体制成的薄膜。片状结构的厚度为约4.8nm。参考实例4。图2：粘度对剪切速率，如对于由查帕西斯瘤胃球菌纤维糊精磷酸化酶(蓝色菱形，样品1，2.5wt％在水中)或红色弧菌纤维糊精磷酸化酶(红色方形，样品2，1.7wt％在水中)合成的不溶性纤维素材料的胶体分散体测量的。参考实例4。图3：与由查帕西斯瘤胃球菌纤维糊精磷酸化酶(2.5wt％在水中)或红色弧菌纤维糊精磷酸化酶(1.7wt％在水中)合成的不溶性纤维素材料的胶体分散体的粘度相比，各种可商购的在水中的水溶性多糖(羧甲基纤维素[CMC]和硬葡聚糖)的粘度。DPw3200和2000的CMC来自斯比凯可公司(CPKelco)，并且DPw50、360和1200的CMC是来自斯比凯可公司的FINNFIX商标CMC。硬葡聚糖来自嘉吉公司(Cargill)(ACTIGUM)。粘度测量以101/s剪切速率报告。表1.核酸和蛋白质SEQID号的总结具体实施方式所有引用的专利和非专利文献的披露内容通过引用以其全文结合在此。除非另有披露，否则本文所使用的术语“一个/一种”(a和an)旨在涵盖引用特征的一个/种或多个/种(即至少一个/种)。在存在的情况下，所有范围是包含性的和可组合的，除非另有说明。例如，当列举“1至5”的范围时，所列举的范围应解释为包括“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等范围。术语“纤维糊精磷酸化酶(cellodextrinphosphorylase)”、“纤维糊精磷酸化酶(cellodextrinphosphorylaseenzyme)”等在此可互换使用。纤维糊精磷酸化酶是酶委员会(EC)条目2.4.1.49并且属于根据CAZy(碳水化合物-活性酶)数据库的糖基水解酶家族94(GH94)。纤维糊精磷酸化酶可以可逆地催化来自α-D-葡萄糖-1-磷酸和纤维糊精(底物)的纤维素和游离磷酸根(产物)的合成。这种反应也可以写成：葡萄糖-1-磷酸+(1，4-β-D-葡糖基)n-1→(1，4-β-葡糖基)n+磷酸根，其中“(1，4-β-D-葡糖基)n-1”是指纤维糊精，并且“(1，4-β-葡糖基)n”是指纤维素。在此的某些方面中的纤维糊精磷酸化酶可以合成不溶于水性组合物的低分子量纤维素(例如10-30的DPw)。在此的某些方面中的纤维糊精磷酸化酶包含与SEQIDNO：2或6至少90％相同的氨基酸序列。术语“纤维素”是指具有β-1，4-连接的D-葡萄糖单体单元的直链的葡聚糖多糖。纤维素可以任选地表示为(1，4-β-D-葡糖基)n，其中n可以是与在此披露的低分子量纤维素的DPw值相同的值(例如，10至30)。本文中术语“葡聚糖”是指通过糖苷键(glucosidiclinkage)连接的D-葡萄糖单体的多糖，糖苷键是配糖键(glycosidiclinkage)的一种类型。术语“纤维素II结构”、“纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含纤维素的组合物，其中所述纤维素：(i)具有约10至约1000的重均聚合度(DPw)，(ii)具有纤维素II晶体结构，并且(iii)不溶于水性组合物中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.23 CN PCT/CN2014/094594;2014.12.23 CN PCT/1.一种包含纤维素的组合物，其中所述纤维素：(i)具有约10至约1000的重均聚合度(DPw)，(ii)具有纤维素II晶体结构，并且(iii)不溶于水性组合物中。2.如权利要求1所述的组合物，其中该纤维素的DPw为约10至约100。3.如权利要求1所述的组合物，其中所述纤维素是纤维糊精磷酸化酶的产物，该酶包含与SEQIDNO：2或SEQIDNO：6至少90％相同的氨基酸序列，其中用于所述酶的底物包含纤维糊精和葡萄糖-1-磷酸。4.如权利要求3所述的组合物，其中如通过该酶产生的纤维素尚未经受丝光处理或衍生化过程。5.如权利要求1所述的组合物，其中该组合物是膜或涂层。6.如权利要求5所述的组合物，其中该膜或涂层具有至少约4nm的均匀厚度。7.如权利要求5所述的组合物，其中该膜或涂层对水性组合物、亲脂性组合物或气体组合物展现出低渗透性或对其是不可渗透的。8.如权利要求5所述的组合物，其中该膜或涂层是在纸上。9.如权利要求1所述的组合物，其中该组合物是水性组合物，任选...

【专利技术属性】
技术研发人员：N贝哈布图，AJ波洛塞，虞哲勇，张正红，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国,US