发酵生产甘露醇的方法和允许进行这种发酵的微生物技术

本发明专利技术涉及发酵生产甘露醇的方法，其中包括在需氧条件下，使用微生物，特别是接合酵母发酵含有作为主要碳底物之葡萄糖、蔗糖、果糖和／或山梨醇的培养基，然后回收培养基中积聚的甘露醇。本发明专利技术还涉及用于该方法的微生物。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用特定微生物发酵生产甘露醇的方法。本专利技术还涉及能够以高生产率产生实质量甘露醇的微生物，特别是能够由葡萄糖过量产生甘露醇的酵母。甘露醇是一种六元醇，为山梨醇的异构体，可广泛用于食品和医药工业。市场购得的甘露醇差不多都是用化学手段，经催化水解甘露醇的前体物之一，即果糖或甘露糖而制得的。果糖通常是经水解蔗糖或酶促淀粉水解物的异构化而得到的。在这两种情况下，水解或异构化后得到不足50%的果糖，因而在氢化后得到不到25%的甘露醇连同高达75%的甘露醇异构体，即山梨醇。甘露糖通常是用钼酸使淀粉水解物产生化学上的差向异构得到的。在这种情况下，可得到30%的甘露糖，并且在对这种差向异构化的淀粉水解物进行酶促异构后可得到含30%甘露糖、30%果糖和40%葡萄糖的糖浆。这样，即可在水解后使用第一途径得到30%的甘露醇，而使用第二个途径约得到45%。在这两种情况下，在产生甘露醇的同时，仍伴有其山梨醇异构体(产量分别为70%和55%)，这样就带来继后分离这些异构体的特殊问题。因此，一段时间来一直在试图发展能在没有形成山梨醇的情况下生产甘露醇的方法，即是说以高产率并且由便宜的原料，如淀粉水解物，次之是蔗糖，再次是果糖来生产甘露醇。这些方法很早以前就已在科技文献或专利中描述过，它们基本上都是发酵方法，因为只有酶才能够完成立体有择氢化作用。因此，自1966年就提出由葡聚糖废水中含有的果糖来制备甘露醇，且所用的微生物是属于短乳杆菌(Lactobacillus brevis)的微生物(L.WUNSCHE，K.SATTLER and U.BEHRENS“Zeitschrift für Allgemeine Mikroniologie”，Vol，6，No.4，1966，pp.323-328)。这样，含有80g/L果糖的培养液发酵后约24小时内可提供56g/L的甘露醇，即平均生产能力为56g/L/天。AJINOMOTO使用属于肠膜状明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)的乳酸菌发酵富含葡萄糖的果糖培养基，以较高浓度达到了相似的产率(1987年10月20日公开的日本专利申请JP62-239995)。因此发酵含200g/L果糖和100g/L葡萄糖的培养液，有可能在60小时内提供195g/L的甘露醇，生产能力高达78g/L/天。在这种类型的细菌发酵中，只有果糖被转化为甘露醇;葡萄糖则用作能源并产生细菌生物量。尽管这些细菌有很高的生产能力，但在工业中绝不可能使用这些以果糖作为原料的方法来制造甘露醇，因为这种果糖原料成本太高使含有果糖的残留物得不到充分利用。因此，一直试图发展使用便宜而且容易得到的原料如葡萄糖或淀粉水解物，以及其次选用的蔗糖的发酵方法。1966年，FODA和他的同事使用产黄青霉(Penicillium chrysogenum)发酵葡萄糖溶液(50g/L)，6天内得到24g/L甘露醇，即平均生产能力为4g/L/天(J.Microbiol.U.A.R.1966，1(1)，pp.97-115)。1967年，Secretary of Agriculture of the USA(美国专利3，427，224)使用亮白曲霉(Aspergillus candidus)发酵葡萄糖溶液(180g/L)，10天内得到85g/L的甘露醇，即平均生产能力为8.5g/L/天。1968年，Noda Inst.for Scient.Research(美国专利3，622，456)使用生甘露醇球拟酵母(Torulopsis mannitofaciens)发酵葡萄糖溶液(200g/L)，10天内得到56g/L的甘露醇，即平均生产能力为5.6g/L/天。1982年，Institute de Microbiologie de 1′Academie des Sciences de Bielorussie(苏联专利证书1，033，543)使用斜卧青霉(Penicillium decumbens)发酵葡萄糖或蔗糖溶液(30g/L)得到终浓度为大约15g/L的甘露醇，即生产能力为3-5g/L/天。1984年，Kao Corp.(日本专利申请JP61-35789)使用蚕色球拟酵母(Torulopsis bombicola)从葡萄糖溶液(100g/L)制得终浓度约12g/L的甘露醇，其生产能力为2.4g/L/天。另外，1984年，National Food Research Jnstitute of Japan(日本专利申请JP62-21509)也使用球拟酵母由葡萄糖溶液(200g/L)制得终浓度约42g/L的甘露醇，其生产能力为5g/L/天。1985年，Institute de Microbiologie de 1′Academie des Sciences de Bielorussie(苏联专利证书1，325，073)使用蜜蜂生球拟酵母(Torulopsis apicola)也从葡萄糖溶液(100g/L)得到终浓度约15g/L的甘露醇，其生产能力为4g/L/天。最后，1987年，HENDRICKSEN及其同事(J.Chem.Tech.Biotechnol.1988，43，pp.223-228)使用粗糙青霉(Penicillium scabrosum)从蔗糖溶液(150g/L)得到终浓度40g/L的甘露醇，其生产能力为3.3g/L/天。然而，绝不可能使用这些以葡萄糖或蔗糖等廉价原料制备培养液的方法工业化生产甘露醇，原因在于所用的微生物的生产能力差，每天每升发酵液总是不超过10g甘露醇，而且葡萄糖转化为甘露醇的产率低，再加上发酵液中甘露醇的终浓度也很低。因此要求发展不仅能从廉价原料生产甘露醇，而且在生产能力、产率及产物浓度上均适于工业应用的方法。本专利技术的目的在于提供能够以每天每升发酵液多于10g甘露醇的生产能力、以同一级数的产率或高于化学上得到的转化率即高于所用葡萄糖45%的转化率、和以发酵液中不少于70g/L的甘露醇终浓度由葡萄糖或蔗糖产生甘露醇的微生物，以及使用这些微生物的方法。在使用碳底物，特别是葡萄糖、蔗糖、果糖和/或山梨醇发酵生产甘露醇的工业方法中可使用各种有关微生物，条件是这些微生物应具有高于每mg蛋白质高于0.8单位，较好是高于1.5单位的甘露醇脱氢酶活性，以及至少一个选自下列者的酶促系统-能够使葡萄糖转化为果糖的酶促系统(如果葡萄糖为起始产物)，-能够使山梨醇转化为果糖的酶促系统，-1-磷酸甘露醇脱氢酶。本说明书中，除特别指出者外，酶促活性都是以葡萄糖→甘露醇的反应方向给出的。并且这些活性均以单位数/mg细胞总蛋白来表示。有两种甘露醇脱氢酶，一种是依赖NAD的甘露醇脱氢酶，另一种是依赖NADP的甘露醇脱氢酶，上述定义中使用的是这些活性的总合。分类为EC.1.1.1.138的NADP依赖性甘露醇脱氢酶(参见Enzyme Nomenclature 1984，Academic Press Inc.)是一种能够进行果糖到甘露醇的可逆转化的酶。该可逆反应伴有辅因子NADP(H2)的还原或氧化，从而可使乳酸菌如短乳杆菌或肠膜状明串本文档来自技高网...

【技术保护点】
特别用于发酵生产甘露醇的微生物，其具有表现高于０．８单位／毫克蛋白质的甘露醇脱氢酶活性及至少一个选自下列者的酶促系统：一能够使葡萄糖可逆地转化为果糖在酥促系统，一能够使山梨醇可逆地转化为果糖的酶促系统，以及－１－磷酸甘露醇脱氢酶。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P劳特恩，S胡车特，MH萨尼兹，
申请(专利权)人：火箭兄弟公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]