CN101575624A - 微生物酶消旋生产dl-丙氨酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微生物酶消旋生产DL－丙氨酸的方法，包括以下步骤：配制培养基，用氨水或硫酸调整培养基pH值到8，分装入烧瓶中，将保存在斜面上的微生物用接种环挑取一环接入上述培养基中，使用旋转震荡器，在30℃、110rpm下培养24小时，合并上述细胞培养液，加入到底物溶液中，维持反应温度30度，pH值7，反应过程每小时用旋光仪测量反应体系比旋光度，待比旋光度为零时，继续反应，并升温至，加入活性碳脱色30分钟，抽滤，用旋转薄膜蒸发器真空浓缩结晶，得Dl－丙氨酸精制品。本发明生产方法原料易得，生产过程简单，条件温和，能大幅度降低DL－丙氨酸生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产DL-丙氨酸的方法。
背景技术
目前，国内外DL-氨基丙酸的生产工艺主要有用乙醛与氰氢酸反应，生成氰醇，在与氨反应得到氨基氰，氨基氰在碱性条件下水解，生成氨基酸钠，在经离子交换制得氨基丙酸粗品，用水或乙醇重结晶得到成品。也有用乙醚、氯化铵、氰化钠等原料合成氨基丙酸。但这些合成方法都用到氰化物，有剧毒，条件困难，三废问题严重，且合成路线长，收率低。另外还可以用氯化法生产氨基丙酸，该法是利用丙酸氯化制得氯代丙酸，在氨化后得到氨基酸产品，但此法原料价格昂贵，成本高，且有氯化反应，对设备腐蚀严重，分离副产物氯化铵难，产品质量，同时存在难处理的“三废”问题。具体情况如下：
1、Strecker法
该法以氨或氯化铵与乙醛反应，经氰化，酸解，离子交换提取后得氨基丙酸，收率52-56％。
该法缺点：使用剧度化工原料氰化物，合成路线长，反应混合液含有大量氨离子、氯离子，分离精致困难，产品生产成本高，污染严重，设备条件要求高。
2、Buchere法
该法为的改进，以氰化钠和碳酸氨与乙醛反应，得中间体己内酰脲，经碱分解、离子交换提取，收率70％
该法缺点：使用剧度化工原料氰化物，合成路线长，反应混合液含有大量氨离子、钠离子，分离精致困难，产品生产成本高，产品生产成本高，污染严重，设备条件要求高。
3、a-卤代羧酸氨化法
采用丙酸在三氯化磷催化剂存在下，在105通氯气反应制得a-氯丙酸。以a-氯代丙酸原料，经氨化制得DL-氨基丙酸。目前我国均采用此法。
该法缺点：使用危险品氯气，生产过程有副产品盐酸，产物含大量氯化铵，需用离子交换方法去处，产品质量不稳定生产，生产成本高，污染严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种原料易得，生产过程简单，条件温和，能大幅度降低DL-丙氨酸生产成本的生产DL-丙氨酸方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，包括以下步骤：配制培养基，作为微生物培养基的碳源是L-乳酸、甘油、或L-丙氨酸，比例为10-50g/L，以蛋白胨或酵母提取物为氮源，比例为5-40g/L，培养基中加入玉米浆比例为5-50g/L，用氨水或硫酸调整培养基PH值到7～14，分装入烧瓶中，将保存在斜面上的微生物用接种环挑取一环接入上述培养基中，使用旋转震荡器，在20℃～40℃、90rpm～130rpm下培养12～48小时，合并上述细胞培养液，加入到底物溶液中，维持反应温度20～40度，PH值6～9，反应过程每小时用旋光仪测量反应体系比旋光度，待比旋光度为零时，继续反应0.5～2小时，升温至60℃～100℃，加入活性碳脱色30分钟，抽滤，用旋转薄膜蒸发器真空浓缩结晶，得Dl-丙氨酸精制品。
微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，所述合并上述细胞培养液后，得到得到一级种子细胞悬液，配制含蛋白胨20g/L，酵母提取物20g/L，L-乳酸20g/L，氯化钠5g/L，玉米浆干粉5g/L，硫酸镁0.2g/L，磷酸二氢钾1g/L、L-丙氨酸5g/L的发酵液10升，调整整PH值7，将培养基加到有效容积10升的发酵罐中，115℃高压灭菌15-20分钟。冷却至30℃，接入上述一级种子细胞悬液400毫升。每分钟通入无菌空气2升，培养24小时，得细胞培养液10升，加入到100升含有20公斤底物溶液中，维持反应温度40度，PH值8，反应过程每小时用旋光仪测量反应体系比旋光度，待比旋光度为零时，继续反应1小时，升温至80℃，加入300g活性碳脱色30分钟，抽滤，真空浓缩结晶，得Dl-丙氨酸精制品。
微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，所述的底物溶液为L-丙氨酸水溶液。
微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，将培养基分装入烧瓶中后，将上述培养基在121℃高压灭菌15分钟，冷却到30℃。
微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，所述的微生物为大肠杆菌，或假单胞菌，或酪酸梭状芽孢杆菌，或胚芽乳杆菌，或尿葡萄球菌，或酵母，或霉菌或丝状真菌。
微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，所述丙氨酸水溶液的浓度为10-160g/L。
微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，所述L-丙氨酸水溶液最佳PH值为8，调节PH值的物质为氢氧化钠或氨。
微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，所述的微生物为大肠杆菌。
微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，所述的使用旋转震荡器震荡后，在30℃、110rpm下培养24小时。
本发明采用微生物酶消旋生产DL-丙氨酸，无需用到氰化物，避免了氰化物的剧毒，不会产生污染，同时本发明所述的生产方法所使用的原料价格均较低，使得整体生产成本较低。本发明经过简单的脱色、过滤、重结晶就可以达到精制提纯的目的，其生产工艺简单易行，产品化学纯度高，比旋光度为0，制造成本低。
具体实施方式
实施例1：
配制含有蛋白胨20g/L，L-乳酸15g/L，氯化钠5g/L，玉米浆干粉18g/L甘油5g/L，硫酸镁0.2g/L，磷酸二氢钾1g/L的培养基1升，用氨水或硫酸调整PH值到7左右，分装入1000毫升三角烧瓶中，每瓶装液量250毫升。将上述培养基121℃高压灭菌15分钟。冷却到30℃，将保存在斜面上的大肠杆菌用φ1mm接种环挑取一环接入上述培养基中。使用旋转震荡器，在30℃、110rpm下培养24小时。
合并上述细胞培养液1升，加入到10升含有1600gL-丙氨酸的底物溶液中，维持反应温度37度，PH值8。反应过程每小时用旋光仪测量反应体系比旋光度，待比旋光度为零时，继续反应1小时。升温至80℃，加入30g活性碳脱色30分钟，抽滤。用旋转薄膜蒸发器真空浓缩结晶，得Dl-丙氨酸精制品1200g，25℃母液2升。产品比旋光度为0，化学纯度99.6％。
实施例2
配制含有蛋白胨20g/L，酵母膏20g/L，L-丙氨酸20g/L，氯化钠5g/L，玉米浆干粉18g/L，硫酸镁0.2g/L，磷酸二氢钾1g/L的一级培养基150毫升，用氨水或硫酸调整PH值到7左右，分装入500毫升三角烧瓶中，每瓶装液量150毫升。将上述培养基121℃高压灭菌15分钟。冷却到37℃，将保存在斜面上的大肠杆菌用φ1mm接种环挑去一环接入上述培养基中。使用旋转震荡器，在30，110rpm下培养16小时，得到一级种子细胞悬液400毫升。
配制含蛋白胨20g/L(折干)，酵母提取物20g/L，L-乳酸20g/L，氯化钠5g/L，玉米浆干粉5g/L，硫酸镁0.2g/L，磷酸二氢钾1g/L、L-丙氨酸5g/L的发酵液10升，调整整PH值7左右，将上述培养基加到有效容积10升的发酵罐中，115℃高压灭菌15-20分钟。冷却至30℃，接入上述一级种子细胞悬液400毫升。每分钟通入无菌空气2升，培养24小时。
上述细胞培养液10升，加入到100升含有20公斤L-丙氨酸的底物溶液中，维持反应温度40度，PH值8。反应过程每小时用旋光仪测量反应体系比旋光度，待比旋光度为零时，继续反应1小时。升温至80℃，加入300g活性碳脱色30分钟，抽滤。真空浓缩结晶，得Dl-丙氨酸精制品18公斤，25℃母液10升。产品比旋光度为0，化学纯度99.6％。
Claims (9)
1、微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，其特征在于包括以下步骤：配制培养基，作为微生物培养基的碳源是L-乳酸、甘油、或L-丙氨酸，比例为10-50g/L，以蛋白胨或酵母提取物为氮源，比例为5-40g/L，培养基中加入玉米浆比例为5-50g/L，用氨水或硫酸调整培养基PH值到7～14，分装入烧瓶中，将保存在斜面上的微生物用接种环挑取一环接入上述培养基中，使用旋转震荡器，在20℃～40℃、90rpm～130rpm下培养12～48小时，合并上述细胞培养液，加入到底物溶液中，维持反应温度20～40度，PH值6～9，反应过程每小时用旋光仪测量反应体系比旋光度，待比旋光度为零时，继续反应0.5～2小时，升温至60℃～100℃，加入活性碳脱色30分钟，抽滤，用旋转薄膜蒸发器真空浓缩结晶，得Dl-丙氨酸精制品。
2、根据权利要求1所述的微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，其特征在于所述合并上述细胞培养液后，得到一级种子细胞悬液，配制含蛋白胨20g/L，酵母提取物20g/L，L-乳酸20g/L，氯化钠5g/L，玉米浆干粉5g/L，硫酸镁0.2g/L，磷酸二氢钾1g/L、L-丙氨酸5g/L的发酵液10升，调整PH值7，将培养基加到有效容积10升的发酵罐中，115℃高压灭菌15-20分钟，冷却至30℃，接入上述一级种子细胞悬液400毫升，每分钟通入无菌空气2升，培养24小时，得细胞培养液10升，加入到100升含有20公斤底物溶液中，维持反应温度40度，PH值8，反应过程每小时用旋光仪测量反应体系比旋光度，待比旋光度为零时，继续反应1小时，升温至80℃，加入300g活性碳脱色30分钟，抽滤，真空浓缩结晶，得Dl-丙氨酸精制品。
3、根据权利要求1或2所述的微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，其特征在于所述的底物溶液为L-丙氨酸水溶液。
4、根据权利要求1所述的微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，其特征在于将培养基分装入烧瓶中后，将上述培养基121℃高压灭菌15分钟，冷却到30℃。
5、根据权利要求1所述的微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，其特征在于所述的微生物为大肠杆菌，或假单胞菌，或酪酸梭状芽孢杆菌，或胚芽乳杆菌，或尿葡萄球菌，或酵母，或霉菌或丝状真菌。
6、根据权利要求3所述的微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，其特征在于所述丙氨酸水溶液的浓度为10-160g/L。
7、根据权利要求3所述的微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，其特征在于所述丙氨酸水溶液最佳PH值为8，调节PH值的物质为氢氧化钠或氨。
8、根据权利要求5所述的微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，其特征在于所述的微生物为大肠杆菌。
9、根据权利要求1所述的微生物酶消旋生产DL-丙氨酸的方法，其特征在于所述的使用旋转震荡器震荡后，在30℃、110rpm下培养24小时。
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