塔格糖的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種由果糖生產(chǎn)塔格糖的方法，更確切地說(shuō)，涉及一種通過(guò)果糖在碳4 位置處的差向異構(gòu)生產(chǎn)塔格糖的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 塔格糖具有與蔗糖幾乎無(wú)法區(qū)別的天然甜味并且具有與蔗糖類似的物理特性。然 而，攝入的塔格糖并未在小腸中很好地吸收并且因此對(duì)血糖水平的影響最小。另外，塔格糖 是具有約30%蔗糖熱量的低熱量甜味劑。另外，塔格糖具有通過(guò)由腸道微生物菌群發(fā)酵而 促進(jìn)有益乳酸菌生長(zhǎng)的益生元效應(yīng)（prebiotic effect)。
[0003] 僅約20%的攝入塔格糖在小腸中被吸收，剩余80%部分的塔格糖到達(dá)腸道微生 物菌群生長(zhǎng)的大腸并且選擇性促進(jìn)乳酸菌生產(chǎn)，由此產(chǎn)生短鏈脂肪酸。確切地說(shuō)，塔格糖具 有能夠產(chǎn)生大量可以預(yù)防結(jié)腸癌的丁酸酯（butyrate)(高達(dá)總短鏈脂肪酸的50% )的益 生元（prebiotic)特性。此外，塔格糖是具有1.5kcal/g的低熱量值的天然糖并且根據(jù)美 國(guó)FDA已達(dá)到普遍認(rèn)為安全（Generally Recognized As Safe，GRAS)狀態(tài)，由此允許用作 食品、飲料、健康食品、膳食添加劑等中的功能性甜味劑。
[0004] 然而，塔格糖在自然界中并不常見(jiàn)并且是僅少量存在于乳制品和一些植物中的稀 有糖。為了將塔格糖用作低熱量和功能性甜味劑，必需開發(fā)一種由便宜原材料大量生產(chǎn)塔 格糖的方法。
[0005] 塔格糖已經(jīng)常規(guī)上通過(guò)半乳糖異構(gòu)化而生產(chǎn)。為了經(jīng)濟(jì)地得到半乳糖，已經(jīng)進(jìn)行 研究以開發(fā)含有半乳糖的各種原材料、獲得半乳糖的方法以及使用所述原材料生產(chǎn)塔格糖 的方法。乳糖已經(jīng)用作最具代表性的塔格糖原料。然而，乳糖或含乳糖產(chǎn)品的價(jià)格由于如 根據(jù)天氣產(chǎn)生的原料乳的量、對(duì)奶粉的需求、發(fā)展中國(guó)家消耗的乳糖量的變化等各種因素 而顯示反復(fù)下降和上升的獨(dú)特價(jià)格型態(tài)。原料乳市場(chǎng)中的這類價(jià)格波動(dòng)使得難以穩(wěn)定供應(yīng) 用于生產(chǎn)塔格糖的原材料。因此，需要一種新的使用常見(jiàn)原材料（葡萄糖、蔗糖、果糖等） 生產(chǎn)塔格糖的方法。
[0006] 韓國(guó)未審查專利公開案第10-2009-0125004號(hào)公開一種通過(guò)葡萄糖的差向異構(gòu) 生產(chǎn)半乳糖的方法。韓國(guó)未審查專利公開案第10-2006-0125971號(hào)公開己酮糖的C3-差向 異構(gòu)。然而，兩個(gè)文獻(xiàn)都未能公開一種通過(guò)果糖的C4-差向異構(gòu)生產(chǎn)塔格糖的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術(shù)問(wèn)題
[0008] 在過(guò)去，塔格糖是由從乳糖或含乳糖產(chǎn)品分解的半乳糖和含有半乳糖的各種其它 生物資源生產(chǎn)。然而，到目前為止，經(jīng)評(píng)估能夠商業(yè)生產(chǎn)或在穩(wěn)定供應(yīng)原材料和投資效率方 面接近商業(yè)化的原材料是乳糖或含乳糖產(chǎn)品（乳清等）。然而，乳糖或含乳糖產(chǎn)品經(jīng)歷極端 價(jià)格變化并且由于近來(lái)乳糖消耗上升和價(jià)格上升而具有無(wú)法確保穩(wěn)定供應(yīng)塔格糖的問(wèn)題。
[0009] 另外，將乳糖轉(zhuǎn)化成半乳糖的常規(guī)化學(xué)方法具有差向異構(gòu)限制并且常規(guī)酶促方法 也由于半乳糖的使用而具有限制。
[0010]因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種塔格糖的生產(chǎn)方法，其與用于生產(chǎn)塔格糖的 典型方法相比，更加穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)，同時(shí)確保較高生產(chǎn)效率。
[0011] 技術(shù)解決方案
[0012] 本發(fā)明的實(shí)施例提供一種塔格糖的生產(chǎn)方法，包含：使用己糖醛酸酯C4-差向異 構(gòu)酶（hexuronate C4_epimerase)進(jìn)行果糖的差向異構(gòu)以獲得包含塔格糖的差向異構(gòu)化產(chǎn) 物；純化所述差向異構(gòu)化產(chǎn)物；以及結(jié)晶經(jīng)純化的差向異構(gòu)化產(chǎn)物。
[0013] 有益效果
[0014] 本發(fā)明可以提供一種使用常見(jiàn)原料果糖代替價(jià)格劇烈波動(dòng)的乳糖生產(chǎn)塔格糖的 方法，其經(jīng)濟(jì)并且具有高產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本。
[0015] 一般來(lái)說(shuō)，由于果糖可以由葡萄糖或蔗糖工業(yè)生產(chǎn)是所屬領(lǐng)域中眾所周知的，所 以在本發(fā)明中提出的原材料不僅涵蓋果糖，而且涵蓋完全或部分含有果糖的原材料，以便 可以確保更加經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)。即，本發(fā)明涵蓋通過(guò)淀粉、粗制糖或蔗糖的酶促轉(zhuǎn)化生產(chǎn)塔格 糖。
[0016] 另外，本發(fā)明可以由果糖生產(chǎn)塔格糖，其確保作為重要食品材料引起關(guān)注的塔格 糖的高效大量生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例生產(chǎn)塔格糖的工藝流程圖。
[0018] 圖2到圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例生產(chǎn)塔格糖的工藝流程圖。
[0019] 圖6是描繪使用果糖作為底物通過(guò)C4-差向異構(gòu)生產(chǎn)塔格糖的HPLC圖形。
[0020] 圖7是描繪取決于反應(yīng)溫度的C4-差向異構(gòu)酶活性的圖形。
[0021] 圖8是描繪取決于pH的C4-差向異構(gòu)酶活性的圖形。
[0022] 圖9是描繪取決于金屬鹽種類的C4-差向異構(gòu)酶活性的圖形。
[0023] 圖10是描繪取決于作為底物的果糖的濃度的從果糖到塔格糖的轉(zhuǎn)化率的圖形。
[0024] 圖11示出描繪果糖和塔格糖的轉(zhuǎn)化率與回收產(chǎn)率之間的關(guān)系的圖形。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 在下文中，將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。本文中將省略對(duì)在此技術(shù)領(lǐng)域或相關(guān)領(lǐng)域中 具有通常知識(shí)的所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所顯而易知的細(xì)節(jié)的描述。
[0026] 如本文所用，術(shù)語(yǔ)"碳η位置"是指根據(jù)IUPAC命名法規(guī)定的碳編號(hào)所確定的碳位 置Cn，其中η是1或大于1的整數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，"在碳4位置處的差向異構(gòu)"是由"C4-差向 異構(gòu)"表不。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種塔格糖的生產(chǎn)方法包含a)使用己糖醛酸酯C4-差 向異構(gòu)酶（hexuronate C4_epimerase)進(jìn)行果糖的差向異構(gòu)以獲得包含塔格糖的差向異構(gòu) 化產(chǎn)物；b)純化所述差向異構(gòu)化產(chǎn)物；以及c)結(jié)晶經(jīng)純化的差向異構(gòu)化產(chǎn)物。
[0028] 一般來(lái)說(shuō)，單糖可以分類為己醛醣（aldohexose)和己酮糖（ketohexose)。己醛醣 是指具有六個(gè)碳原子和在其一端的醛基的醛糖。己醛醣的實(shí)例包含葡萄糖（glucose)、半乳 糖（galactose)、阿洛糖（allose)、古洛糖（gulose)、阿卓糖（altrose)、甘露糖（mannose)、 塔羅糖（talose)以及艾杜糖（idose)，但不限于此。另外，如本文所用的己酮糖是指具有六 個(gè)碳原子和酮基的單糖。己酮糖的實(shí)例包含果糖（fructose)、塔格糖（tagatose)、阿洛酮 糖（psicose)以及山梨糖（sorbose)，但不限于此。優(yōu)選地，將果糖用作己酮糖。如本文所 用，除非另外規(guī)定，否則果糖和塔格糖都指代D-果糖和D-塔格糖。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，果糖是從蔗糖或葡萄糖獲得。因此，本發(fā)明提供一種 使用常見(jiàn)并且便宜的原材料（如葡萄糖、果糖、蔗糖等）以高產(chǎn)率生產(chǎn)塔格糖的方法，從而 使得塔格糖能夠大量生產(chǎn)。
[0030] 因此，所述方法可以還包含在步驟a)之前進(jìn)行蔗糖水解以獲得果糖。水解所用 的酶可以包含由以下所構(gòu)成的群組中選出的至少一個(gè)：β-D-果糖苷酶，如β -呋喃果糖苷 酶、轉(zhuǎn)化酶以及蔗糖酶；蔗糖酶、α-葡糖苷酶以及α-D-葡糖水解酶，但不限于此。
[0031] 另外，所述方法可以還包含在步驟a)之前進(jìn)行葡萄糖異構(gòu)化以獲得果糖。異構(gòu)化 所用的酶可以包含葡萄糖異構(gòu)酶或磷酸葡萄糖異構(gòu)酶，但不限于此。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的己糖醛酸酯C4-差向異構(gòu)酶（hexuronate C4_epimerase)可以包 含源于棲熱袍菌屬（Thermotoga sp.)的酶或其變體。具體來(lái)說(shuō)，己糖醛酸酯C4差向異 構(gòu)酶可以包含源于海棲熱袍菌（Thermotoga maritima)、新阿波羅棲熱袍菌（Thermotoga neapolitana)或溫泉棲熱袍菌（Thermotoga thermarum)的酶或其變體。
[0033] 另外，己糖醛酸酯C4-差向異構(gòu)酶可以例如通過(guò)用由序列編號(hào)第1到3號(hào)表示的 基因組DNA(genomic DNA)使如大腸桿菌（E.coli)的菌株轉(zhuǎn)型，培養(yǎng)經(jīng)轉(zhuǎn)型菌株以獲得培 養(yǎng)團(tuán)塊，粉碎培養(yǎng)團(tuán)塊并且通過(guò)色譜柱等純化粉碎的團(tuán)塊來(lái)獲得。用于轉(zhuǎn)型的菌株可以包 含大腸桿菌（Escherichia, coli)、谷氨酸棒狀桿菌（Corynebacterum glutamicum)、米曲 霉（Aspergillus oryzae)或枯草芽抱桿菌（Bacillus subtilis)等。大腸桿菌（Ε· coli) 轉(zhuǎn)型菌株的實(shí)例包含大腸桿菌BL21 (DE3)pET21a-TM (保藏編號(hào)：KCCM11542P)、大腸桿菌 BL21(DE3)pET21a-TN(保藏編號(hào)：KCCM11543P)或大腸桿菌 BL21(DE3)pET28a-TN(m)菌株 (保藏編號(hào)：KCCM11544P)等。菌株大腸桿菌BL21(DE3)pET21a-TM