キシリトールそれは何から成っているか。

糖アルコールは、5炭素糖アルコール、c5 h12 05のための分子式で、スクロースに似た外観、甘さとスクロースに似た、カロリーとブドウ糖に似た無臭の白色結晶性粉末であり、水に非常に溶け、エタノールとメタノールにわずかに溶けます1]。キシリトールは、体内で代謝するのにインスリンを必要としないので、血糖値を上げることなく糖尿病患者によって消費されます。キシリトールはまた、う蝕を防ぐことができ、それは広く使用量が多いと、医療や食品の分野で使用されています2]。また、キシリトールは、製紙業、化学工業、プラスチック産業、塗料およびコーティング産業、界面活性剤産業、皮革産業、蓄電池産業などで広く使用されています。2004年8月、米国エネルギー省再生可能資源局(office のrenewable resources ののu . s . department のenergy)は、開発と利用のために優先順位が付けられている12のプラットフォーム化合物の1つに本化合物を挙げた3]。近年では、とキシリトールの需要の増加キシリトールの製造方法と応用が注目されている。

キシリトール合成技術を使って化学合成、化学生合成、全生合成が含まれます。

1化学合成法

現在、国内とキシリトールは歯産業生産諸外国法主に化学合成、すなわち、糖類トウモロコシの粒を豊富に含む果物で、この綿殻サトウキビため酵母合板など農業産業廃棄物酸(HClなど,H2 S04)で後にキシロースに加水分解浄化とキシリトールhydrogenation反応を作り出します

キシロースの化学合成法精製の過程は復雑で、酸とアルカリを消費します;水素化プロセスは、高温(115 ~ 135℃)、高圧(約6.5×106 pa)、引火性と爆発性の高圧水素とキシロス溶液純度の要件のためのニッケル触媒が非常に高い必要があり、設備投資と運用コストが高く、汚染がより深刻である4]。キシリトールの1トンの化学的生産はとうもろこしのcobの10トン、酸の3トン、アルカリの2トン、活性炭の120 ~ 150キロ、蒸気の30 ~ 50トン、水の100立方メートルからk5]を消費します。キシリトールを化学合成法で製造する過程で、高温、高圧、高価な触媒、複雑な分離精製プロセスなどの問題点を考慮して、国際社会は1970年代からキシリトールの新しい製造方法である化学生合成法を研究し始めた。

2化学生

化学生合成法の基本原理は、多糖類を含む農業廃棄物(稲わら、バガス、トウモロコシ核など)から得られるキシロースの加水分解物を酸加水分解により希釈し、微生物を用いて直接キシリトールに変換することである。このメソッドのステップを排除することができますキシロースの結晶化と精製化学合成法と比較して、水、エネルギー、キシロースの消費量を大幅に削減し、生産コストを削減します。

現在、発見され利用可能な微生物には、細菌、カビ、酵母などがあります。キシリトールを生成するのは、enterobccter lifucefc- ciens6]、myobccterium smegmctis7]、corymebccterium sp.8]などの少数の細菌のみである。泉森らは、キシロースをキシリトールに変換する能力が強く、変換率は40%にもなることを発見した7]。キシロースをキシリトールに変換できるカビには、ペニシリウム、アスペルギルス、リゾクトニア、グリオバクテリウム、rhizopusなど9]があるが、これらの細菌の変換能力は一般的に低い。キシロールをキシリトールに変換する酵母の能力は最も強く、主にcandidのspiecies10], pachysolen tannophilus11], de bcrcomyces zcnsenii12], picz guilliennoncii13]および他の種である。^ a b c d eと同様。guilliennoncii14]とc。tropicclis15]以上に変換することができます90%のキシロースがキシリトールに24z。

影響を与える主な要因化学-生物学的方法によるキシリトールの製造曝気量、キシロース濃度、発酵方法、ph値、温度などです。酸素はキシリトールの酵母発酵において最も重要な要素である。酸素はキシロースの酵母発酵によるキシリトール生産に重要な影響を与えており、nolleuらはこの方法を用いてキシリトールを変換するc . guilliennonciiを培養した。例えば、nolleuらは、この方法を用いてキシロースをキシリトールに変換するc . guilliennonciiを栽培し、変換率は80%に達する可能性がある16]。

キシロース濃度が重要であるキシリトール生産に影響を与える要因キシロースの濃度を増加させると、キシリトールの生成速度を増加させることができます。l -1から150g。^ a b c 1。tropicclisキシリトールの濃度が高い場合、キシリトールの生産速度を上げることができます。キシロースの初期濃度が100gから増加した場合。L-1 150 g。l-1、c . tropicclisは、1.78g/(l。h)から2.5g/(l。h)高い換気の下で。h) に2 .44g/(l .h)17]。発酵の方法に大きな影響キシリトールと生産率の平均収益率を記録し、ran2文化最大部門稼働率はバッチのなどに比べてはるか流量文化、細胞のフォントさらにがキシロース分解ran2文化の使用するなどの解决策を映画製作をの増加につながって率[18]。phと温度は、キシリトール発酵の重要な酵素であるキシローステダクターゼとキシリトールデヒドロゲナーゼの活性を左右する重要な因子であり、細菌の種類によって最適なphと温度が異なります。最適なphと温度は細菌の種類によって異なります。例えば、c . guilliennonciiは、菌株に応じて最適なphと温度を持つ。c . guilliennonciiはph 4.0から6.0まで最も高いキシロースレダクターゼ活性を示したが、phと温度の上昇に伴ってキシリトールデヒドロゲナーゼ活性が上昇し、ph 6.5および35℃で最も高かった。

化学キシリトールの生合成プロセスキシロースの精製が不要、高圧設備が不要、分離・精製が容易などの利点がある。しかし、この方法は、トウモロコシの種子と他の原料、例えば、原料と副原料と電力、酸とアルカリの消費、汚染などの深刻な問題からキシロースの現在の生産を解決することはできません。さらに、化学水素化装置とプロセスはすでに非常に成熟しているため、この種の代替はほとんど実用的な意味を持ちません。

3すべての生物の表は方法になります

はキシリトールの原料としてのキシロース成熟した技術と研究の化学生合成法の化学合成法は大きな進歩を遂げましたが、酸とアルカリ汚染の問題の高消費によるキシロースの加水分解調製がますます深刻になっています。また、キシリトール、フルフラール、食用真菌、燃料エタノールの生産に使用されるトウモロコシのコアの数が多いため、原料源の問題が浮き彫りになり、巨大な価格が上昇し、キシリトールの生産コストを作り、キシリトール産業のさらなる発展を制限している。近年では、低価格のデンプンやブドウ糖を原料とした全生物学的な方法のキシリトール工程を製造することに注目し、キシリトールの生産コストを下げて、世界を変えます#キシリトール生産の39の既存のパターンは、資源や環境への圧力を低減し、中国のキシリトール産業の国際競争力の向上とキシリトール産業の持続可能な発展は、遠大な社会的、経済的意義を持っています。キシリトールを生産するためにグルコースの微生物発酵の利用は常に人々であった'の夢が、直接キシリトールを生成するためにグルコースを発酵させることができない微生物は、自然界で発見されていません。

3.1グルコースの多細菌多段階変換からキシリトールを生成する 

既に1969年には、0西と鈴木がグルコースからキシリトールを調製する方法を報告しており、第一段階は高浸透圧酵母d . zcnseniiによるグルコースからキシリトールへの変換、第二段階は酵母d . zcnseniiによるグルコースからキシリトールへの変換である。zcnseniiグルコースからd-アラビニトール(d-アラビトール、d-アララ)、そしてアセトバクター亜酸化物中のd-アラビニトール-そしてd-アラビニトールはアセトバクター亜酸化物- ccnsによってd-キシルロースに酸化され、最後にd-キシルロースは酵母cによってd-キシルロースに酸化された。最後に、酵母c . guilliermonciiの作用により、d-キシルロースがキシリトールに還元された[17]。77.5 g。グルコースのl-1を3つの微生物によって3段階で発酵させた9.0 g。L-1キシリトールの211時間で11%の収率。プロセスが長く、収率が低く、用途価値がないため、この方法は長い間棚上げされてきました。

3.2 2つの細菌によるグルコースからキシリトールへの2段階変換 

d-アラビニトール、細菌のd-アラビニトールの高効率変換による第二段階キシリトールの調製18,19]。プロセスルート(図2参照)。

第2段階として処理、すなわちD-arabinitolからキシリトール過程に実際の2 enzyme-catalyzedプロセス(反応式図3に示す)初めての膜间违いD-arabinitolデヒドロゲナーゼ(膜D-Arabbitol dehy 1つ目は膜- D-Arabitol dehy - drogenase (m-ArDH)と2人目がキシリトールdehydro - genase (XDH)。この方法はシンプルで効率的でキシリトールからd-アラビニトールへの変換最大98%の率は、産業用アプリケーションの可能性と、経済kは、化学的方法の現在の使用と競合することができます。

現在、国内では、デンプンを原料とする2つの細菌を用いた2段階法でキシリトールを調製する研究が行われており、高濃度のd-アラビニトール生産株と高効率の変換に耐えることができる副産物の選択に焦点を当てているD-arabinitolキシリトール生産菌株;この方法が成功すれば、xylitol&の有効な変更である場合もある#39、高消費、低収率の状態です。この方法が成功すれば、キシリトールの消費量が多く、収率が低い状態を効果的に変えることができる。この方法が成功すれば、キシリトールの大量消費と低収率を効果的に変えることができる。完全な生物学的方法による1tキシリトールの生産は、2~2.5tのデンプンを消費し、酸とアルカリの消費量は0.1tに減少し、活性炭の消費量は2%に減少し、樹脂の消費量は1kg以下に減少した。

3.3遺伝子組み換え細菌グルコースを一段階発酵させ、キシリトールを生成する 

21世紀に入り、バイオテクノロジーの進歩に伴い、グルコースを一段階発酵させて作るキシリトール遺伝子組み換え細菌の構築が研究のホットスポットとなっている。2007年、daniscoは、bccillus subtilisの強い5炭素糖合成能力を利用し、本菌を宿主菌として、キシリトールリン酸脱水素酵素(キシリトールリン酸脱水素酵素、xpdh)の発現をクローン化した。デヒドロゲナーゼ(xpdh)遺伝子をクローニングして発現させたキシリトール合成経路元の経路に基づいて延長し(図4 a)、本株のグルコシェイクフラスコ発酵により、23gのキシリトールが生成された。また、グルコースの変換率は22%であった[20]。同年、フィンランド国立技術研究センター(vt t)とダニスコ社が共同で共同醸造所を使用した#39;s酵母(sccczcromyces cereu isice)は、宿主細菌として、kを基にしたオリジナルのペントースリン酸経路(ppp)において、キシリトールデヒドロゲナーゼ(xdh)とリン酸ホスファターゼ(糖ホスファターゼ)、キシリトールデヒドロゲナーゼ(xdh)とリン酸ホスファターゼ(糖ホスファターゼ)を宿主細菌として付加した。xdhと糖リン酸ホスファターゼ(ptase)をppp経路に加えると、xylulose-5pからキシリトール経路が延長された(図4 b)[21]。

一段階発酵法では、daniscoとits及びvt t技術研究センターが作製した2つの遺伝子操作株は、開始株の性能が悪いこと、主要酵素遺伝子の発現活性が低いこと、基質特異性が低いことなどの欠点があり、期待した目的を達成できなかった。また、kを基にしたd-アラビニトール生産株を作製すれば、グルコーキシリトール株の一段階発酵において、遺伝子工学技術を用いてd-アラビニトールの代謝経路を拡張することが可能となる。同时に、仕込みの過程を運動に分析に基づいて、数理的な道具を用いられる最適化を図ることが物理的発酵過程、良くするために投資の発酵過程を経を最適化し、组换えを達成する細菌遺伝子組み換え製品を過剰で合成対象でに基づいて同時に低高効率の発展の、分離抽出後に応える高純度キシリトールを得るために、people&#キシリトールの39の需要。今後、バイオ技術の発展に伴い、遺伝子組み換え細菌を用いてグルコースを直接発酵させ、キシリトールを生産する技術が広く利用されることが期待されています。

4展望

世界の人口と環境圧力の増加、そしてpeople&の成長に伴い#機能性食品のための39の需要は、バイオテクノロジーによるキシリトールの調製は多くの注目を集めています。の全生物学的手法によるキシリトールの製造この流れに沿っており、その発展の見通しと機会は非常に有利です。資源を乗り越えるために危険性環境との化学やキシリトールの生産chemical-biological方法でもたらさall-biologicalの発展はもっと加速させるべきキシリトールの生産方法を全面的にall-biologicalの競争力向上方法化学やchemical-biologicalに比べ方法、分子生物学全面的に利用するように、キシリトールの変換率と生産レベルを向上させるための微生物代謝工学および他の近代的なバイオ技術は、キシリトールをより広く、食品、医療、ヘルスケア事業で使用することができるように、アプリケーションの広い範囲をもたらします。分子生物学、微生物代謝工学とキシリトールの変換率と生産レベルを向上させる他の現代のバイオテクノロジー手段の利用は、キシリトールをより広く食品、医療、ヘルスケアに使用することができ、より大きな経済的、社会的利益を生み出す。

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