技术领域本发明属于生物技术领域，具体地说，是关于一种甘露糖的生产方法。
背景技术：
甘露糖，是一种葡萄糖的差向同分异构体，具有调节免疫、抵御细菌和病毒的侵染、促进体内糖蛋白的正常合成等方面的作用。近年来，甘露糖在功能食品、饲料添加剂及医药领域得到广泛应用，已被开发出甘露糖功能食品、甘露糖饲料添加剂、尿路炎和膀胱炎治疗药物、糖缺陷的糖蛋白综合症治疗药物等一系列产品。甘露糖可以从一些含甘露糖成分的木质纤维素或葡甘露聚糖水解液中分离制备。例如，葛明娟等人发明了一种以魔芋为原料通过生物降解法制备甘露糖的工艺，但工艺路线繁琐且甘露糖收率仅在15％左右(Chen,Y.,etal.,BiologicalpreparationofD-mannose,involveshydrolyzingkonjacflour,addingyeast,fermenting,decolorizingandremovingyeast,concentratingsolution,mixingwithseedcrystalofsolvent,denitrifyingandcentrifugingproduct.2011.)；中科院方真等人开展了微波辅助稀酸水解法从棕榈果实残渣中进行甘露糖生产制备的研究，甘露糖的产率最高可达到92.11％，但该方法存在需要用到大量的酸及有机溶剂(Fan,S.-P.,etal.,Highyieldproductionofsugarsfromdeproteinatedpalmkernelcakeundermicrowaveirradiationviadilutesulfuricacidhydrolysis.BioresourceTechnology,2014.153(0):p.69-78.)；Saari等人采用离子交换树脂法从木质素的稀酸水解液中进行甘露糖的分离提取，但由于甘露糖在原料成分中所占的比例较低，造成甘露糖的分离提纯成本高的问题(Saari,P.andM.Hurme,ProcessSynthesisPrinciplesintheChromatographicSeparationofSugarsfromBiomassHydrolysates.ChemicalEngineering&Technology,2011.34(2):p.282-288)。目前，由于该类型的甘露糖生产技术路线普遍存在因原料成分复杂而导致分离纯化工艺成本高，反应工艺中使用大量的稀酸及有机溶剂易造成环境污染等问题，而导致该技术路线并不适合甘露糖的大规模生产制备。甘露糖也可以从葡萄糖或果糖经异构法制备。Kockritz等人开发了一种离子交换树脂负载钼酸盐的催化剂，具有催化葡萄糖异构为甘露糖的活性，甘露糖的收率最高可达28％(Kockritz,A.,etal.,Rearrangementofglucosetomannosecatalysedbypolymer-supportedMocatalystsintheliquidphase.AppliedCatalysisa-General,2008.334(1-2):p.112-118.)。Gunther等人采用Sn-Beta分子筛催化剂与硼酸进行了葡萄糖异构化制甘露糖的研究，甘露糖的收率最高达到15％％(Gunther,W.R.,etal.,Sn-Betazeoliteswithboratesaltscatalysetheepimerizationofcarbohydratesviaanintramolecularcarbonshift.NatCommun,2012.3:p.1109.)。甘露糖除可通过化学异构法由葡萄糖或果糖制备外，也可通过甘露糖异构酶、来苏糖异构酶、纤维二糖异构酶等经酶异构法制备。例如，Park等人采用来苏糖异构酶法进行催化果糖生产甘露糖的研究，甘露糖的收率最高达到25％(Park,C.S.,etal.,MannoseproductionfromfructosebyfreeandimmobilizedD-lyxoseisomerasesfromProvidenciastuartii.BiotechnolLett,2010.32(9):p.1305-9)。然而，采用化学异构或酶异构法制取甘露糖的反应路线均受到热力学上的限制，实际中反应转化率仅在30％左右，反应终产物通常为甘露糖、葡萄糖及果糖的混合物，导致原料利用率低且甘露糖的分离难度大。针对在热力学上不利于目标产物合成的反应，通过采用耦合反应的策略改变总反应体系的热力学平衡态，是使得一些原本不易进行的单一反应不断进行的一种有效策略。在生物体的物质代谢和能量代谢途径中，也是通过采用了耦合反应的策略，使得大量在化学热力学上不易进行的生化反应得以进行，从而保证了生命的正常功能。而这些耦合反应中，辅酶扮演了重要的角色。近年来，利用辅酶参与的生物耦合反应开展化学品的生物合成研究受到广泛关注。在自然界中已发现了一种甘露醇-1-脱氢酶(EC1.1.1.255)，可在pH中性和弱碱性条件下将甘露醇转化为甘露糖，并将NAD+转化为NADH(Stoop,J.M.H.,etal.,CharacterizationofNad-DependentMannitolDehydrogenasefromCelerySuspension-Cultures.PlantPhysiology,1995.108(2):p.107-107.)。然而，尚未有以葡萄糖或果糖为原料，利用辅酶再生体系催化生产甘露糖的报道。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种甘露糖的生产方法。本发明以甲酸钠或甲酸钙中的一种或二种和葡萄糖或果糖中的一种或二种为原料；通过氧化还原酶及辅酶构成的生物催化体系，或葡萄糖异构酶、氧化还原酶及辅酶构成的生物催化体系，催化生产甘露糖；氧化还原酶为NAD(P)H依赖的甘露醇脱氢酶、NAD(P)+依赖型的甲酸脱氢酶、NAD+依赖的甘露醇脱氢酶、NADH氧化酶中的一种或二种以上。具体的，采用葡萄糖或葡萄糖、果糖混合物时，通过葡萄糖异构酶的作用，将葡萄糖转化为果糖；果糖在NAD(P)H依赖的甘露醇脱氢酶(EC1.1.1.138或EC1.1.1.67)及辅酶NADH或NADPH的作用下，生成甘露醇和NAD(P)+，产生的NAD(P)+在NAD(P)+依赖型的甲酸脱氢酶(EC1.2.1.43、EC1.2.1.2)的作用下，生成NAD(P)H，并将甲酸盐转化成二氧化碳；甘露醇随后被NAD+依赖的甘露醇脱氢酶(EC1.1.1.255)及辅酶NAD+的作用下，生成甘露糖和NADH，产生的NADH在NADH氧化酶的作用下，生成NAD+，实现辅酶的再生。本发明提供的甘露糖的生产方法，所述的葡萄糖异构酶，于水体系中用量为0-100000U/L，酶学分类号为EC5.3.1.5，选自：但不限于链霉菌属来源的葡萄糖异构酶、放线菌属来源的葡萄糖异构酶、芽孢杆菌属来源的葡萄糖异构酶中的一种或二种。所述的NAD(P)H依赖的甘露醇脱氢酶为NADH依赖的甘露醇脱氢酶或NADPH依赖的甘露醇脱氢酶，于水体系中用量100U/L-1000000U/L，酶学分类号为EC1.1.1.138和EC1.1.1.67，选自：但不限于蘑菇属来源的甘露醇脱氢酶、假丝酵母属来源的甘露醇脱氢酶、乳杆菌属来源的甘露醇脱氢酶、明串珠菌属来源的甘露醇脱氢酶、假单胞菌属来源的甘露醇脱氢酶中的一种或二种。所述的NAD(P)+依赖型的甲酸脱氢酶为NAD+依赖型的甲酸脱氢酶或NADP+依赖型的甲酸脱氢酶，于水体系中用量为100U/L-1000000U/L，酶学分类号为EC1.2.1.43、EC1.2.1.2，选自：但不限于假丝酵母属来源的甲酸脱氢酶、伯克霍尔德菌属来源的甲酸脱氢酶、假单胞菌属来源的甲酸脱氢酶、芽孢杆菌属来源的甲酸脱氢酶、梭菌属来源的甲酸脱氢酶中的一种或二种。所述的NAD+依赖的甘露醇脱氢酶，于水体系中用量为100U/L-1000000U/L，酶学分类号为EC1.1.1.255，选自：但不限于芹菜来源的甘露醇脱氢酶。所述的NADH氧化酶，于水体系中用量100U/L-1000000U/L，酶学分类号为EC1.6.3.4，选自：但不限于链球菌属NADH氧化酶、乳杆菌属NADH氧化酶、梭菌属NADH氧化酶中的一种或二种。所述辅酶为NADH或NAD+中的一种或二种，以及NADPH或NADP+中的一种或二种；体系中NADH和NAD+的量5mM-500mM，体系中NADPH和NADP+的量5mM-500mM。于水体系中，葡萄糖或果糖的终质量浓度为0.5-20％，甲酸钠或甲酸钙的终质量浓度为0.25％-2％，采用甲酸调控反应pH＝6-8，反应温度为10-60度。所述的生物催化体系可以为表达有葡萄糖异构酶、NAD(P)H依赖的甘露醇脱氢酶、NAD(P)+依赖型的甲酸脱氢酶、NAD+依赖的甘露醇脱氢酶、NADH氧化酶的一种或多种细胞，及利用细胞内NADH、NAD+、NADPH和NADP+，以及细胞自身代谢再生NAD+为NADH或NADP+为NADPH的细胞自身代谢辅酶再生系统，组成的生物催化体系；或者，所述的生物催化体系可以为不依赖活体细胞的葡萄糖异构酶、NAD(P)H依赖的甘露醇脱氢酶、NAD(P)+依赖型的甲酸脱氢酶、NAD+依赖的甘露醇脱氢酶、NADH氧化酶及NADH、NAD+、NADPH和NADP+，组成的生物催化体系。具体地，所述的以葡萄糖或果糖为原料生产甘露糖的生物催化体系为表达有葡萄糖异构酶(EC5.3.1.5，)、NAD(P)H依赖的甘露醇脱氢酶(EC1.1.1.138或EC1.1.1.67)、NAD(P)+依赖型的甲酸脱氢酶(EC1.2.1.43或EC1.2.1.2)、NAD+依赖的甘露醇脱氢酶(EC1.1.1.255)、NADH氧化酶(EC1.6.3.4)的一种或多种细胞，及利用细胞内NADH、NAD+、NADPH和NADP+，以及细胞自身代谢再生NAD+为NADH或NADP+为NADPH的细胞自身代谢辅酶再生系统，组成的生物催化体系。或者，以葡萄糖或果糖为原料生产甘露糖的所述的生物催化体系可以为不依赖活体细胞的葡萄糖异构酶、NAD(P)H依赖的甘露醇脱氢酶、NAD(P)+依赖型的甲酸脱氢酶、NAD+依赖的甘露醇脱氢酶、NADH氧化酶及NADH、NAD+、NADPH和NADP+，组成的生物催化体系。附图说明图1反应原理图。具体实施方式以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。如图1所示，本发明的甘露糖的生产方法，以葡萄糖或果糖为底物，通过由葡萄糖异构酶、NAD(P)H依赖的甘露醇脱氢酶、NAD(P)+依赖型的甲酸脱氢酶、NAD+依赖的甘露醇脱氢酶、NADH氧化酶和辅酶构成的生物催化体系催化生产甘露糖。实施例1于水体系中，葡萄糖的终质量浓度为5％，甲酸钠的终质量浓度为0.5％，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的终浓度为100mM，还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的终浓度为100mM，采用甲酸调控反应pH，反应pH为7.0，反应温度为30度，Streptomycesmurinus来源的葡萄糖异构酶的量350U/L，Agaricusbisporus来源的NADPH依赖型的甘露醇脱氢酶的量1000U/L，Burkholderiastabilis来源的NADP+依赖型的甲酸脱氢酶的量1000U/L，Streptococcuspyogenes来源的NADH氧化酶的量1000U/L，Apiumgraveolens来源的NAD+依赖的甘露醇脱氢酶的量1000U/L，反应12h，反应体系中甘露糖浓度为3.5％。实施例2果糖浓度为5％，甲酸钠浓度为0.5％，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)浓度为100mM，还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)浓度为100mM，采用甲酸调控反应pH，反应pH为7.0，反应温度为30度，Agaricusbisporus来源的NADP依赖型的甘露醇脱氢酶1000U/L，Burkholderiastabilis来源的NAD(P)+依赖型的甲酸脱氢酶1000U/L，Streptococcuspyogenes来源的NADH氧化酶1000U/L，Apiumgraveolens来源的NAD+依赖的甘露醇脱氢酶1000U/L，反应12h，反应体系中甘露糖浓度为4％。实施例3葡萄糖浓度为5％，果糖浓度为5％，甲酸钠浓度为1％，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)浓度为100mM，还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)浓度为100mM，采用甲酸调控反应pH，反应pH为7.0，反应温度为30度，Streptomycesmurinus来源的葡萄糖异构酶350U/L，Agaricusbisporus来源的NADP依赖型的甘露醇脱氢酶1000U/L，Burkholderiastabilis来源的NAD(P)+依赖型的甲酸脱氢酶1000U/L，Streptococcuspyogenes来源的NADH氧化酶1000U/L，Apiumgraveolens来源的NAD+依赖的甘露醇脱氢酶1000U/L，反应12h，反应体系中甘露糖浓度为7％。