D-阿洛酮糖的生物转化及冷却结晶工艺优化

D-阿洛酮糖作为一种具有多重生理功能的食品添加剂,是近年来的研究热点。为完善D-阿洛酮糖上下游生产工艺,选取3种不同微生物来源的D-阿洛酮糖3-差相异构酶(D-allulose 3-epimerase,DAEase)在大肠杆菌表达宿主BL21(DE3)中进行异源表达,通过对全细胞生物转化工艺的探索和不同重组菌催化能力的分析对比,发现重组表达了来源于多尔氏菌属(Dorea sp.CAG317)的DAEase的全细胞生物转化率达到32.60%。在此基础上对反应液进行色谱分离和纯化,得到高纯度的D-阿洛酮糖料液。对D-阿洛酮糖料液采取冷却结晶法析出晶体,结果显示采用优化后的冷却结晶工艺,D-阿洛酮糖结晶率达到了77.43%,纯度达到了98.70%。该研究为工业化生产D-阿洛酮糖提供重要参考。

D-阿洛酮糖的专利技术综述

D-阿洛酮糖作为一种新型低热量功能性甜味剂,是自然界中存在量极少的稀有糖,其具有调节血糖、减少能量摄入等生理功能,广泛应用于食品、医药、化妆品、高分子等领域,近年来成为甜味剂的研究热点之一。文章主要综述了D-阿洛酮糖的全球、国内专利申请情况、专利技术发展情况以及重点申请人分析,以期为国内研发机构和相关企业在D-阿洛酮糖领域的创新研发方向、专利保护策略以及知识产权布局提供有益的参考和建议。

以D-果糖为原料利用新型异构酶转化生产D-阿洛糖

稀少糖是自然界中含量稀少、化学合成困难的一类低热量单糖。D-阿洛糖是一种重要的稀少己醛糖,其具有减少活性自由基、抑制癌细胞增殖等独特的生理学功能。因此,以微生物发酵生产D-阿洛酮糖-3-差向异构酶(DPE)和L-鼠李糖异构酶(L-RhI)转化生产D-阿洛糖,成为近几年来国际研究的热点之一。文中分别克隆了来源于解纤维梭菌Clostridium cellulolyticum H10的DPE基因以及来源于枯草芽胞杆菌Bacillussubtilis 168的L-RhI基因,并分别使其在宿主菌B.subtilis及大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中得到了表达。进一步利用镍亲和层析和阴离子交换色谱等手段对这两种酶进行了纯化,并对这两种纯化后酶的转化能力进行了分析测定。结果表明,以D-果糖为原料利用两种异构酶依次转化获得D-阿洛酮糖及D-阿洛糖,其两步转化效率分别为27.34%和34.64%。

双酶偶联转化果糖制备含有稀少糖的混合糖液

酶转化法是功能性稀少糖生产的重要途径,但单一稀少糖转化酶的转化率普遍较低。文中提出构建双酶偶联转化系统提高转化效率的思路,即利用D-阿洛酮糖3-差向异构酶(D-psicose 3-epimerase,DPE)和L-鼠李糖异构酶(L-rhamnose isomerase,L-RhI)双酶偶联反应,催化D-果糖生成D-阿洛酮糖和D-阿洛糖等功能性稀少糖。DPE和L-RhI加酶量的比例为1∶10,其中DPE的浓度为0.05 mg/mL;转化反应的最佳温度为60℃,最适pH为9.0。当D-果糖浓度为2%时,反应10 h达到平衡,此时D-阿洛酮糖和D-阿洛糖的产量分别为5.12和2.04 g/L。利用文中提出的双酶偶联系统可以将果葡糖浆等富含果糖的低附加值原料转化为含有功能性稀少糖的高附加值混合糖液。