專利名稱：一種l-色氨酸的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用L-絲氨酸為底料，通過酶法轉(zhuǎn)化制備L-色胺酸的方法。
背景技術(shù)：
L-色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，為白色或略帶黃色葉片狀結(jié)晶或粉末，水中溶解度1. 14g(25°C )，溶于稀酸或稀堿，在堿液中較穩(wěn)定，強(qiáng)酸中分解。微溶于乙醇，不溶于氯仿、乙醚。它是人體和動物生命活動中必需的氨基酸之一，對人和動物的生長發(fā)育、新陳代謝起著重要的作用，被稱為第二必需氨基酸，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和飼料等方面。在醫(yī)藥上，L-色氨酸在人體內(nèi)可合成羥基色胺等激素以及色素、生物堿、輔酶、植物激素等生理活性物質(zhì)，可預(yù)防和治療糙皮病。作為芳香族氨基酸，L-色氨酸具有衍生出其他生物學(xué)活性物質(zhì)的的特點，作為神經(jīng)遞質(zhì)和激素的前體，參于動物的神經(jīng)生理活動的調(diào)節(jié)，L-色氨酸的衍生物5-羥色胺是中樞神經(jīng)遞質(zhì)，在調(diào)控動物的行為(采食，疲乏，焦慮) 中起重要作用，松果體分泌的褪黑激素(由5-羥色胺衍生而成)調(diào)節(jié)動物的晝夜節(jié)奏，褪黑激素被認(rèn)為和啟動睡眠的功能相關(guān)，所以具有消除精神緊張、調(diào)節(jié)精神節(jié)律、改善睡眠效果等功效。由于在胃腸道也存在5-羥色胺的受體，臨床上有使用L-色氨酸改善胃腸道健康的報道，在給患有胃酸返流、胃炎和十二指腸潰瘍的病人服用L-色氨酸后，病人的腸胃功能得到恢復(fù)。L-色氨酸代謝失凋會引起糖尿病和神經(jīng)錯亂，因此在醫(yī)學(xué)上常用L-色氨酸為主要原料制造的氨基酸注射液或復(fù)合氨基酸制劑作為糖尿病、神經(jīng)錯亂、煙酸缺乏癥的治療藥。在食品和飼料方面，L-色胺酸可作為人的營養(yǎng)增補(bǔ)劑、孕婦營養(yǎng)補(bǔ)劑、乳幼兒特殊奶粉和抗氧化劑來使用。另外，由于L-色氨酸是一些植物蛋白中比較缺乏的氨基酸， 用它強(qiáng)化食品和做飼料添加劑對提高植物蛋白質(zhì)的利用率具有重要的作用，它是繼蛋氨酸和賴氨酸之后的第三大飼料添加氨基酸，作為飼料添加劑，對動物有促進(jìn)采食、削弱應(yīng)激反應(yīng)、改善動物睡眠，還可以增加胎兒和幼仔的抗體、提高乳畜泌乳，降低日糧優(yōu)質(zhì)蛋白用量， 節(jié)約飼料成本等作用。L-色氨酸的生產(chǎn)最早主要依靠化學(xué)合成法和蛋白質(zhì)水解法，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，微生物法生產(chǎn)L-色氨酸已經(jīng)走向?qū)嵱貌⑶姨幱谥鲗?dǎo)地位。微生物法大體上可以分為直接發(fā)酵法、微生物轉(zhuǎn)化法和酶法。直接發(fā)酵法是以葡萄糖、甘蔗糖蜜等廉價原料為碳源，利用優(yōu)良的色氨酸生產(chǎn)菌種來生產(chǎn)L-色氨酸；微生物轉(zhuǎn)化法亦稱前體發(fā)酵法，這種方法使用葡萄糖作為碳源，同時添加合成色氨酸所需的前體物如鄰氨基苯甲酸、 吲哚等，利用微生物的色氨酸合成酶系來合成L-色氨酸；酶法是利用微生物中色氨酸生物合成酶系的催化功能生產(chǎn)L-色氨酸。這些酶包括色氨酸酶、色氨酸合成酶、絲氨酸消旋酶等。根據(jù)提供這些酶的微生物種類數(shù)，可以分為雙酶菌法和單酶菌法兩種類型。該法既可以直接加入細(xì)胞壁溶解酶使細(xì)胞破壁后再使用，也可以將所需的酶固定化后再使用，一般由酶源菌體的培養(yǎng)、菌體的分離洗滌、固定化和反應(yīng)幾個階段組成。例如利用大腸桿菌的色氨酸合成酶和惡臭假單孢菌的絲氨酸消旋酶，以吲哚和L-絲氨酸為底物來生產(chǎn)L-色氨酸。 酶法生產(chǎn)L-色氨酸具有產(chǎn)物濃度高、收率高、純度高、副產(chǎn)物少、精制操作容易的優(yōu)點，是一種成本較低的生產(chǎn)L-色氨酸的工業(yè)化生產(chǎn)方法。本發(fā)明是酶法的一種，是以吲哚和L-絲氨酸為底料通過酶法轉(zhuǎn)化制備L-色胺酸。該制備方法采用吲哚和含有L-絲氨酸的混合氨基酸作為底料，將具有高活力L-色氨酸合成酶或L-色氨酸酶的基因工程菌與含有L-絲氨酸的混合氨基酸轉(zhuǎn)化液混合，在35 48°C下進(jìn)行酶促反應(yīng)，然后用等電點結(jié)晶法或等電點結(jié)晶與離子交換樹脂相結(jié)合的方法分離轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，得到高純度L-色氨酸。該方法解決了混合氨基酸中L-絲氨酸的分離及綜合開發(fā)難題，得到了應(yīng)用更為廣泛、附加值較高的L-色氨酸產(chǎn)品，具有原料來源廣、操作簡便，轉(zhuǎn)化時間短，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服化學(xué)合成法、蛋白質(zhì)水解法工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、轉(zhuǎn)化時間長等的缺陷，本發(fā)明提供了一種利用L-絲氨酸為底料生產(chǎn)L-色氨酸的生產(chǎn)工藝，該工藝效率高，成本低，轉(zhuǎn)化時間短，能生產(chǎn)出合格的L-色氨酸產(chǎn)品。生產(chǎn)該L-色氨酸使用的原料有噴哚、 丙二醇、L-絲氨酸的混合氨基酸轉(zhuǎn)化液、高活力L-色氨酸合成酶、含量為10%氫氧化鈉水溶液、稀鹽酸、65%與95%乙醇。本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)1 將吲哚和丙二醇按2 8的比例混合后制得吲哚溶液，把吲哚溶液L_絲氨酸的混合氨基酸轉(zhuǎn)化液高活力L-色氨酸合成酶按1 6 3的比例濾去雜質(zhì)后送入反應(yīng)罐中，攪拌均勻，調(diào)溫度在36 48°C之間，反應(yīng)M小時以上。2 把反應(yīng)液降溫至常溫，用等電點結(jié)晶法分離轉(zhuǎn)化產(chǎn)物(其原理是在氨基酸溶液中存在如下平衡，在一定的PH值溶液中，正離子和負(fù)離子數(shù)量相等且濃度都很低，而偶極濃度最高，此時電解以偶極離子形式存在，氨基酸不移動，這時溶液的PH值便是該氨基酸的等電點。各種氨基酸在其等電點時，溶解度最小，將結(jié)晶為固體，由于各種氨基酸的等電點不一樣，因而用調(diào)節(jié)等電點也就是調(diào)PH值的方法，可以使某一種氨基酸結(jié)晶，而其他氨基酸仍處于液態(tài)來達(dá)到分離氨基酸的目的，L-色氨酸的等電點pH值是5.9。)用10%稀氫氧化鈉水溶液或稀鹽酸調(diào)節(jié)PH值在5. 9左右，靜置12小時后L-色氨酸基本全部結(jié)晶， 此時濾去液體后得到L-色氨酸粗品。3:用65%與95%乙醇先后洗滌L-色氨酸結(jié)晶體，(因L-色氨酸基本不溶于乙醇)洗去雜質(zhì)后送入真空干燥機(jī)真空干燥8小時，得L-色氨酸成品。上述步驟1中所述的L-絲氨酸的混合氨基酸轉(zhuǎn)化液中含L-絲氨酸為40%以上， 其他氨基酸10%。上述步驟3中真空干燥機(jī)的干燥溫度為60°C。本發(fā)明的有益效果是提供了一種酶法生產(chǎn)L-色氨酸的生產(chǎn)工藝，該工藝具有工藝簡單、原料來源廣、操作簡便，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。
具體實施例方式實施例1:將吲哚和丙二醇按2 8的比例混合后制得吲哚溶液，把吲哚溶液L_絲氨酸的混合氨基酸轉(zhuǎn)化液高活力L-色氨酸合成酶按1 6 3的比例濾去雜質(zhì)后送入反應(yīng)罐中，攪拌均勻，調(diào)溫度在36°C，反應(yīng)M小時以上。把反應(yīng)液降溫至常溫，用10%稀氫氧化鈉水溶液或稀鹽酸調(diào)節(jié)PH值在5. 9左右，靜置12小時后L-色氨酸基本全部結(jié)晶，此時濾去液體后得到L-色氨酸粗品。用65%與95%乙醇先后洗滌L-色氨酸結(jié)晶體，洗去雜質(zhì)后送入真空干燥機(jī)真空干燥8小時，得L-色氨酸成品實施例2:將吲哚和丙二醇按2. 5 7. 5的比例混合后制得吲哚溶液，把吲哚溶液L-絲氨酸的混合氨基酸轉(zhuǎn)化液高活力L-色氨酸合成酶按1 6 3的比例濾去雜質(zhì)后送入反應(yīng)罐中，攪拌均勻，調(diào)溫度在42°C，反應(yīng)M小時以上。把反應(yīng)液降溫至常溫，用10%稀氫氧化鈉水溶液或稀鹽酸調(diào)節(jié)PH值在5. 9左右，靜置12小時后L-色氨酸基本全部結(jié)晶，此時濾去液體后得到L-色氨酸粗品。用65%與95%乙醇先后洗滌L-色氨酸結(jié)晶體，洗去雜質(zhì)后送入真空干燥機(jī)真空干燥8小時，得L-色氨酸成品實施例3:將吲哚和丙二醇按3 7的比例混合后制得吲哚溶液，把吲哚溶液L_絲氨酸的混合氨基酸轉(zhuǎn)化液高活力L-色氨酸合成酶按1 6 3的比例濾去雜質(zhì)后送入反應(yīng)罐中，攪拌均勻，調(diào)溫度在48°C，反應(yīng)M小時以上。把反應(yīng)液降溫至常溫，用10%稀氫氧化鈉水溶液或稀鹽酸調(diào)節(jié)PH值在5. 9左右，靜置12小時后L-色氨酸基本全部結(jié)晶，此時濾去液體后得到L-色氨酸粗品。用65%與95%乙醇先后洗滌L-色氨酸結(jié)晶體，洗去雜質(zhì)后送入真空干燥機(jī)真空干燥8小時，得L-色氨酸成品。
權(quán)利要求
1.一種L-色氨酸的生產(chǎn)方法，其特征是吲哚、丙二醇、L-絲氨酸的混合氨基酸轉(zhuǎn)化液、高活力L-色氨酸合成酶、含量為10%氫氧化鈉水溶液、稀鹽酸、65%與95%乙醇為原料，通過以下步驟來得到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種L-色氨酸的生產(chǎn)方法，其第一步的特征是將吲哚和丙二醇按2 8的比例混合后制得吲哚溶液，把吲哚溶液L-絲氨酸的混合氨基酸轉(zhuǎn)化液 高活力L-色氨酸合成酶=1 6 3的比例濾去雜質(zhì)后送入反應(yīng)罐中，攪拌均勻，調(diào)溫度在36 48°C之間，保溫反應(yīng)M小時以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種L-色氨酸的生產(chǎn)方法，其第二步的特征是把反應(yīng)液降溫至常溫，用10%稀氫氧化鈉水溶液或稀鹽酸調(diào)節(jié)PH值至5. 9左右，靜置12小時后L-色氨酸基本全部結(jié)晶，此時濾去液體后得到L-色氨酸粗品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種L-色氨酸的生產(chǎn)方法，其第三步的特征是用65%與 95%乙醇先后洗滌L-色氨酸粗品，(因L-色氨酸基本不溶于乙醇)洗去雜質(zhì)后，得到L-色氨酸精品，直接送入真空干燥機(jī)真空干燥8小時，得L-色氨酸成品。上述步驟2中所述的L-絲氨酸的混合氨基酸轉(zhuǎn)化液中含L-絲氨酸為40%以上，其他氨基酸10%。上述步驟4中真空干燥機(jī)的干燥溫度為60°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種L-色氨酸的生產(chǎn)方法，該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品是人體的第二必需氨基酸，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和飼料等方面。本發(fā)明是利用酶法來生產(chǎn)L-色氨酸，該制備方法采用吲哚和含有L-絲氨酸的混合氨基酸作為底料，將具有高活力L-色氨酸合成酶與含有L-絲氨酸的混合氨基酸轉(zhuǎn)化液混合，在35～48℃下進(jìn)行酶促反應(yīng)，然后用等電點結(jié)晶法分離轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，得到高純度L-色氨酸。生產(chǎn)該產(chǎn)品使用的原料有吲哚、丙二醇、L-絲氨酸的混合氨基酸轉(zhuǎn)化液、高活力L-色氨酸合成酶、含量為10％氫氧化鈉水溶液、稀鹽酸、65％與95％乙醇。
文檔編號C12P13/22GK102260722SQ201010183329
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者陳士安 申請人:陳士安