果糖制造新方法:氧化发酵法
2006-09-17 16:57:14 来源:不详 评论:0 点击:
迄今为止,制造高浓度果糖的方法是以葡萄糖为原料利用专用的葡萄糖异构酶转化而成果糖和葡萄糖混合物以后,再用分离法分离而成果糖。这种异构酶法有下列两大无法解决的问题:1.由于葡萄糖异构酶的反应平衡点的关系,果糖收得率只有42%,最高达到55%为平衡点时反应即停止了。2.为此需利用离子交换柱法等多种不同方法分离除去葡萄糖来提高果糖浓度,生产制造的高浓度果糖成本费用很高。与之相对,利用醋酸菌的氧化发酵法制造果糖的新方法是以葡萄糖开始还原生成山梨糖醇的过程为起点,再转变成果糖的方法。研究中发现了山梨糖醇转化为果糖的原料问题,现确立了山梨糖醇的制造技术,使原料问题得以解决。
考虑到醋酸菌的山梨糖发酵过程中,山梨糖醇根据办尔托拉·哈笃逊原理氧化产生山梨糖。在此氧化发酵中,与生物催化剂PQQ成为辅助发酵的细胞质膜结合型山梨糖醇脱氢酶(S-SLDH)不同,从山梨糖醇转化生成果糖的生物催化剂是山梨糖醇脱氢酶(F-SLDH)。
在利用醋酸菌的氧化发酵法中,最常见的有醋酸发酵(生成醋酸) 和葡萄糖酸发酵(生成葡萄糖酸)两种,在此古典而又典型的微生物物质转化过程中,特征是可以在收得率接近100%的短时间内,制造得到氧化发酵产物。利用 F-SLDH的氧化发酵过程中山梨糖醇2号位碳元素被氧化,可以在理论上取得收得率为100%的果糖,F-SLDH 与山梨糖发酵过程中的生物催化剂(S-SLDH)有根本的不同。现在通过研究已经确认,从两种酶作符号标记的遗传基因、反应生成物、酶的构造与相关辅酶及反应机制的根本不同,考虑到F-SLDH的比活性极高和酶的稳定很好,果糖的新制造法比传统的异构酶法的优越性多很多。
首先,氧化发酵法是与传统使用的老方法完全不同的果糖新制造方法,它是利用试验菌的山梨糖醇脱氢酶(S LDH)的特性分成山梨糖生成酶(S-SLDH)和果糖生成酶。根据办尔托拉·哈笃逊原理,糖醇氧化酶毫无例外地以PQQ为辅酶,而山梨糖发酵根据同一原理,从山梨糖醇氧化的结果生物催化剂S-SLDH也是以PQQ为辅酶的。山梨糖发酵中使用有名的G.OxydansATCC621菌株由于完全是S-SLDH,因此不可能用于制造果糖。另一方面F-SLDH含FAD,在培养基中可取得收率为70%~80%的果糖积聚。用葡萄糖异构酶法的老方法由于有反应平衡点问题,很难得到高浓度果糖、因此用氧化酶法是优于老方法高浓度果糖制造方法。
一旦新果糖制造法的实用化成功,就完全破解了葡萄糖异构酶法生产果糖收率低和生产效率低、生产成本高的技术经济瓶颈狭路,成为生产高浓度果糖的新方法。这对于摄取热量过剩而又要预防肥胖以及发展中国家促进自给自足生产低价格天然甜味剂的两方面来说,都是具有划时代意义的革新技术,其世界性意义巨大。
经比较可以看出葡萄糖异构酶法果糖收得率约为50%,采用新方法醋酸菌氧化发酵法,果糖收得率可达到近100%。 (中国农业网
考虑到醋酸菌的山梨糖发酵过程中,山梨糖醇根据办尔托拉·哈笃逊原理氧化产生山梨糖。在此氧化发酵中,与生物催化剂PQQ成为辅助发酵的细胞质膜结合型山梨糖醇脱氢酶(S-SLDH)不同,从山梨糖醇转化生成果糖的生物催化剂是山梨糖醇脱氢酶(F-SLDH)。
在利用醋酸菌的氧化发酵法中,最常见的有醋酸发酵(生成醋酸) 和葡萄糖酸发酵(生成葡萄糖酸)两种,在此古典而又典型的微生物物质转化过程中,特征是可以在收得率接近100%的短时间内,制造得到氧化发酵产物。利用 F-SLDH的氧化发酵过程中山梨糖醇2号位碳元素被氧化,可以在理论上取得收得率为100%的果糖,F-SLDH 与山梨糖发酵过程中的生物催化剂(S-SLDH)有根本的不同。现在通过研究已经确认,从两种酶作符号标记的遗传基因、反应生成物、酶的构造与相关辅酶及反应机制的根本不同,考虑到F-SLDH的比活性极高和酶的稳定很好,果糖的新制造法比传统的异构酶法的优越性多很多。
首先,氧化发酵法是与传统使用的老方法完全不同的果糖新制造方法,它是利用试验菌的山梨糖醇脱氢酶(S LDH)的特性分成山梨糖生成酶(S-SLDH)和果糖生成酶。根据办尔托拉·哈笃逊原理,糖醇氧化酶毫无例外地以PQQ为辅酶,而山梨糖发酵根据同一原理,从山梨糖醇氧化的结果生物催化剂S-SLDH也是以PQQ为辅酶的。山梨糖发酵中使用有名的G.OxydansATCC621菌株由于完全是S-SLDH,因此不可能用于制造果糖。另一方面F-SLDH含FAD,在培养基中可取得收率为70%~80%的果糖积聚。用葡萄糖异构酶法的老方法由于有反应平衡点问题,很难得到高浓度果糖、因此用氧化酶法是优于老方法高浓度果糖制造方法。
一旦新果糖制造法的实用化成功,就完全破解了葡萄糖异构酶法生产果糖收率低和生产效率低、生产成本高的技术经济瓶颈狭路,成为生产高浓度果糖的新方法。这对于摄取热量过剩而又要预防肥胖以及发展中国家促进自给自足生产低价格天然甜味剂的两方面来说,都是具有划时代意义的革新技术,其世界性意义巨大。
经比较可以看出葡萄糖异构酶法果糖收得率约为50%,采用新方法醋酸菌氧化发酵法,果糖收得率可达到近100%。 (中国农业网
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