CN102260722A - 一种l-色氨酸的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种L-色氨酸的生产方法，该方法生产的产品是人体的第二必需氨基酸，广泛应用于医药、食品和饲料等方面。本发明是利用酶法来生产L-色氨酸，该制备方法采用吲哚和含有L-丝氨酸的混合氨基酸作为底料，将具有高活力L-色氨酸合成酶与含有L-丝氨酸的混合氨基酸转化液混合，在35～48℃下进行酶促反应，然后用等电点结晶法分离转化产物，得到高纯度L-色氨酸。生产该产品使用的原料有：吲哚、丙二醇、L-丝氨酸的混合氨基酸转化液、高活力L-色氨酸合成酶、含量为10％氢氧化钠水溶液、稀盐酸、65％与95％乙醇。

Description

一种L-色氨酸的生产方法

所属技术领域：

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种利用L-丝氨酸为底料，通过酶法转化制备L-色胺酸的方法。 

背景技术：

L-色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，为白色或略带黄色叶片状结晶或粉末，水中溶解度1.14g(25℃)，溶于稀酸或稀碱，在碱液中较稳定，强酸中分解。微溶于乙醇，不溶于氯仿、乙醚。它是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要的作用，被称为第二必需氨基酸，广泛应用于医药、食品和饲料等方面。在医药上，L-色氨酸在人体内可合成羟基色胺等激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质，可预防和治疗糙皮病。作为芳香族氨基酸，L-色氨酸具有衍生出其他生物学活性物质的的特点，作为神经递质和激素的前体，参于动物的神经生理活动的调节，L-色氨酸的衍生物5-羟色胺是中枢神经递质，在调控动物的行为(采食，疲乏，焦虑)中起重要作用，松果体分泌的褪黑激素(由5-羟色胺衍生而成)调节动物的昼夜节奏，褪黑激素被认为和启动睡眠的功能相关，所以具有消除精神紧张、调节精神节律、改善睡眠效果等功效。由于在胃肠道也存在5-羟色胺的受体，临床上有使用L-色氨酸改善胃肠道健康的报道，在给患有胃酸返流、胃炎和十二指肠溃疡的病人服用L-色氨酸后，病人的肠胃功能得到恢复。L-色氨酸代谢失凋会引起糖尿病和神经错乱，因此在医学上常用L-色氨酸为主要原料制造的氨基酸注射液或复合氨基酸制剂作为糖尿病、神经错乱、烟酸缺乏症的治疗药。在食品和饲料方面，L-色胺酸可作为人的营养增补剂、孕妇 营养补剂、乳幼儿特殊奶粉和抗氧化剂来使用。另外，由于L-色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸，用它强化食品和做饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用，它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸，作为饲料添加剂，对动物有促进采食、削弱应激反应、改善动物睡眠，还可以增加胎儿和幼仔的抗体、提高乳畜泌乳，降低日粮优质蛋白用量，节约饲料成本等作用。L-色氨酸的生产最早主要依靠化学合成法和蛋白质水解法，但是随着科学技术的不断进步，微生物法生产L-色氨酸已经走向实用并且处于主导地位。微生物法大体上可以分为直接发酵法、微生物转化法和酶法。直接发酵法是以葡萄糖、甘蔗糖蜜等廉价原料为碳源，利用优良的色氨酸生产菌种来生产L-色氨酸；微生物转化法亦称前体发酵法，这种方法使用葡萄糖作为碳源，同时添加合成色氨酸所需的前体物如邻氨基苯甲酸、吲哚等，利用微生物的色氨酸合成酶系来合成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产L-色氨酸。这些酶包括色氨酸酶、色氨酸合成酶、丝氨酸消旋酶等。根据提供这些酶的微生物种类数，可以分为双酶菌法和单酶菌法两种类型。该法既可以直接加入细胞壁溶解酶使细胞破壁后再使用，也可以将所需的酶固定化后再使用，一般由酶源菌体的培养、菌体的分离洗涤、固定化和反应几个阶段组成。例如利用大肠杆菌的色氨酸合成酶和恶臭假单孢菌的丝氨酸消旋酶，以吲哚和L-丝氨酸为底物来生产L-色氨酸。酶法生产L-色氨酸具有产物浓度高、收率高、纯度高、副产物少、精制操作容易的优点，是一种成本较低的生产L-色氨酸的工业化生产方法。本发明是酶法的一种，是以吲哚和L-丝氨酸为底料通过酶法转化制备L-色胺酸。该制备方法采用吲哚和含有L-丝氨酸的混合氨基酸作为底料，将具有高活力L-色氨酸合成 酶或L-色氨酸酶的基因工程菌与含有L-丝氨酸的混合氨基酸转化液混合，在35～48℃下进行酶促反应，然后用等电点结晶法或等电点结晶与离子交换树脂相结合的方法分离转化产物，得到高纯度L-色氨酸。该方法解决了混合氨基酸中L-丝氨酸的分离及综合开发难题，得到了应用更为广泛、附加值较高的L-色氨酸产品，具有原料来源广、操作简便，转化时间短，生产成本低等优点。 

发明内容：

为了克服化学合成法、蛋白质水解法工艺复杂、生产成本高、转化时间长等的缺陷，本发明提供了一种利用L-丝氨酸为底料生产L-色氨酸的生产工艺，该工艺效率高，成本低，转化时间短，能生产出合格的L-色氨酸产品。生产该L-色氨酸使用的原料有：吲哚、丙二醇、L-丝氨酸的混合氨基酸转化液、高活力L-色氨酸合成酶、含量为10％氢氧化钠水溶液、稀盐酸、65％与95％乙醇。 

本发明可以通过以下技术方案来实现： 

1：将吲哚和丙二醇按2∶8的比例混合后制得吲哚溶液，把吲哚溶液：L-丝氨酸的混合氨基酸转化液：高活力L-色氨酸合成酶按1∶6∶3的比例滤去杂质后送入反应罐中，搅拌均匀，调温度在36～48℃之间，反应24小时以上。 

2：把反应液降温至常温，用等电点结晶法分离转化产物(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，正离子和负离子数量相等且浓度都很低，而偶极浓度最高，此时电解以偶极离子形式存在，氨基酸不移动，这时溶液的pH值便是该氨基酸的等电点。各种氨基酸在其等电点时，溶解度最小，将结晶为固体，由于各种氨基酸的等电点不一样， 因而用调节等电点也就是调pH值的方法，可以使某一种氨基酸结晶，而其他氨基酸仍处于液态来达到分离氨基酸的目的，L-色氨酸的等电点pH值是5.9。)用10％稀氢氧化钠水溶液或稀盐酸调节pH值在5.9左右，静置12小时后L-色氨酸基本全部结晶，此时滤去液体后得到L-色氨酸粗品。 

3：用65％与95％乙醇先后洗涤L-色氨酸结晶体，(因L-色氨酸基本不溶于乙醇)洗去杂质后送入真空干燥机真空干燥8小时，得L-色氨酸成品。 

上述步骤1中所述的L-丝氨酸的混合氨基酸转化液中含L-丝氨酸为40％以上，其他氨基酸10％。 

上述步骤3中真空干燥机的干燥温度为60℃。 

本发明的有益效果是：提供了一种酶法生产L-色氨酸的生产工艺，该工艺具有工艺简单、原料来源广、操作简便，生产成本低等优点。 

具体实施方式

实施例1： 

将吲哚和丙二醇按2∶8的比例混合后制得吲哚溶液，把吲哚溶液：L-丝氨酸的混合氨基酸转化液：高活力L-色氨酸合成酶按1∶6∶3的比例滤去杂质后送入反应罐中，搅拌均匀，调温度在36℃，反应24小时以上。把反应液降温至常温，用10％稀氢氧化钠水溶液或稀盐酸调节pH值在5.9左右，静置12小时后L-色氨酸基本全部结晶，此时滤去液体后得到L-色氨酸粗品。用65％与95％乙醇先后洗涤L-色氨酸结晶体，洗去杂质后送入真空干燥机真空干燥8小时，得L-色氨酸成品 

实施例2： 

将吲哚和丙二醇按2.5∶7.5的比例混合后制得吲哚溶液，把吲哚溶液： L-丝氨酸的混合氨基酸转化液：高活力L-色氨酸合成酶按1∶6∶3的比例滤去杂质后送入反应罐中，搅拌均匀，调温度在42℃，反应24小时以上。把反应液降温至常温，用10％稀氢氧化钠水溶液或稀盐酸调节pH值在5.9左右，静置12小时后L-色氨酸基本全部结晶，此时滤去液体后得到L-色氨酸粗品。用65％与95％乙醇先后洗涤L-色氨酸结晶体，洗去杂质后送入真空干燥机真空干燥8小时，得L-色氨酸成品 

实施例3： 

将吲哚和丙二醇按3∶7的比例混合后制得吲哚溶液，把吲哚溶液：L-丝氨酸的混合氨基酸转化液：高活力L-色氨酸合成酶按1∶6∶3的比例滤去杂质后送入反应罐中，搅拌均匀，调温度在48℃，反应24小时以上。把反应液降温至常温，用10％稀氢氧化钠水溶液或稀盐酸调节pH值在5.9左右，静置12小时后L-色氨酸基本全部结晶，此时滤去液体后得到L-色氨酸粗品。用65％与95％乙醇先后洗涤L-色氨酸结晶体，洗去杂质后送入真空干燥机真空干燥8小时，得L-色氨酸成品。 

Claims (4)

1.一种L-色氨酸的生产方法，其特征是：吲哚、丙二醇、L-丝氨酸的混合氨基酸转化液、高活力L-色氨酸合成酶、含量为10％氢氧化钠水溶液、稀盐酸、65％与95％乙醇为原料，通过以下步骤来得到成品。

2.根据权利要求1所述的一种L-色氨酸的生产方法，其第一步的特征是：将吲哚和丙二醇按2∶8的比例混合后制得吲哚溶液，把吲哚溶液∶L-丝氨酸的混合氨基酸转化液∶高活力L-色氨酸合成酶＝1∶6∶3的比例滤去杂质后送入反应罐中，搅拌均匀，调温度在36～48℃之间，保温反应24小时以上。

3.根据权利要求1所述的一种L-色氨酸的生产方法，其第二步的特征是：把反应液降温至常温，用10％稀氢氧化钠水溶液或稀盐酸调节pH值至5.9左右，静置12小时后L-色氨酸基本全部结晶，此时滤去液体后得到L-色氨酸粗品。

4.根据权利要求1所述的一种L-色氨酸的生产方法，其第三步的特征是：用65％与95％乙醇先后洗涤L-色氨酸粗品，(因L-色氨酸基本不溶于乙醇)洗去杂质后，得到L-色氨酸精品，直接送入真空干燥机真空干燥8小时，得L-色氨酸成品。

上述步骤2中所述的L-丝氨酸的混合氨基酸转化液中含L-丝氨酸为40％以上，其他氨基酸10％。

上述步骤4中真空干燥机的干燥温度为60℃。