CN103451249A - 一种硫-稀丙基-l-半胱氨酸的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，包括如下步骤：将γ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸溶解在缓冲液中，向缓冲液中加入γ-谷氨酰转肽酶作催化剂进行反应，得到含有硫-稀丙基-L-半胱氨酸的反应液；将反应液送入层析柱进行吸附分离，用去离子水冲洗后，用浓度为0.3mol/L~1.2mol/L的氨水溶液洗脱，收集含硫-稀丙基-L-半胱氨酸的洗脱液；将洗脱液蒸发浓缩后加溶剂，在室温下静置析出晶体；用乙醇洗涤晶体，干燥后，用体积分数为60%的乙醇溶液重结晶，得到含硫-稀丙基-L-半胱氨酸的晶体。本发明的优点在于，本发明能够高收率的制备硫-烯丙基-L-半胱氨酸，避免了硫-烯丙基-L-半胱氨酸被大蒜细胞中氧化酶氧化为蒜氨酸的问题。

Description

一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法

技术领域

本发明涉及生物工程领域，具体涉及一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法。

背景技术

硫-烯丙基-L-半胱氨酸(S-allyl-l-cysteine，SAC)是大蒜中水溶性非蛋白氨基酸。

研究结果表明SAC具有抑菌、抗氧化、增强机体SOD活性、抗淀粉样蛋白，用于预防和治疗老年痴呆、心脏病、肝病等多种疾病。目前，用于医药研究的SAC主要是来源于发酵黑大蒜(Aged garlic)提取物，但黑蒜中SAC含量很低，不适合作为原料。

中国专利CN102077965A公开了一种制备黑蒜及从中提取活性物质的方法，将大蒜置于温度为60～80℃，相对湿度为70～85%环境下，制成黑蒜，再经提取、干燥制得产品，没有说明产品中SAC含量及收率；日本专利JPO349229公开了一种制备方法，将大蒜置于温度为55～80℃，湿度为70～95%环境下，经30天自发酵，制成黑大蒜，再经乙醇水溶液提取、干燥制得黑蒜提取物，SAC含量165μg/g；中国专利201210170108.6公开了一种富含S-烯丙基-L-半胱氨酸的大蒜的生物加工方法，通过将大蒜浸泡在含CaCl₂的碱性溶液中，再将其粉碎制备含S-烯丙基-L-半胱氨酸的大蒜制品，反应物含量达495.7μg/g。

从以上描述可以看出，目前SAC生产工艺存在着收率低、生产工艺复杂等问题。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术收率低，生产工艺复杂的不足，提供一种以γ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸为原料，生物合成硫-稀丙基-L-半胱氨酸的方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将结构式为

的γ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸溶解在pH值为7~10.5的缓冲液中，向缓冲液中加入γ-谷氨酰转肽酶作催化剂进行反应，得到含有结构式为

的硫-稀丙基-L-半胱氨酸的反应液；

步骤2：将反应液送入层析柱进行吸附分离，用去离子水冲洗后，用浓度为0.3mol/L~1.2mol/L的氨水溶液洗脱，收集含硫-稀丙基-L-半胱氨酸的洗脱液；

步骤3：将洗脱液蒸发浓缩后加溶剂，在室温下静置析出晶体；

步骤4：用乙醇洗涤晶体，干燥后，用体积分数为60%的乙醇溶液重结晶，得到含硫-稀丙基-L-半胱氨酸的晶体。

大蒜代谢过程中，γ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸（γ-L-Glutamyl-S- allyl-L-Cysteine，GSAC）在γ-谷氨酰转肽酶（γ-glu-tamyltranspeptidase,GTP）的催化作用下脱去谷氨酰基，生成硫-烯丙基-L-半胱氨酸，硫-烯丙基-L-半胱氨酸进一步被大蒜细胞中氧化酶氧化为蒜氨酸。刚收获的大蒜鳞茎中，GSAC含量高达0.8g/100g，随着贮藏时间的推移含量逐渐下降至0.1～0.2g/100g，蒜氨酸含量逐步上升，整个过程中未见硫-烯丙基-L-半胱氨酸积累，硫-烯丙基-L-半胱氨酸含量始终保持在很低的水平，因此很难从鲜蒜中提取获得硫-烯丙基-L-半胱氨酸。而现有技术中，采用黑蒜制备含硫-烯丙基-L-半胱氨酸的提取物，依然无法避免硫-烯丙基-L-半胱氨酸被大蒜细胞中氧化酶氧化为蒜氨酸，导致其收率低下。

基于上述新的认识，发明人直接采用γ-谷氨酰转肽酶催化γ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸得到硫-烯丙基-L-半胱氨酸，避免了硫-烯丙基-L-半胱氨酸被大蒜细胞中氧化酶氧化为蒜氨酸，极大地提高了硫-烯丙基-L-半胱氨酸的收率，且得到的硫-稀丙基-L-半胱氨酸产品纯度高。

另外，本发明制备过程简单，时间短，能够连续化生产，生产效率高。

进一步的，所述γ-谷氨酰转肽酶为非固定酶或固定酶。非固定酶是指通过向反应体系内添加的方式进行催化剂的加入；固定化酶是指用物理的或化学的方法使酶与水不溶性大分子载体结合或把酶包埋在水不溶性凝胶或半透膜的微囊体中制成的，酶固定化后稳定性增加，易从反应系统中分离，且易于控制，能反复多次使用。

进一步的，所述步骤1中，所述缓冲液的pH值为7.5~10.5。

进一步的，所述步骤2中，所述层析柱中的吸附剂为离子交换树脂。

进一步的，所述步骤3中，将洗脱液浓缩10倍，按体积比加入0.5~2倍的溶剂，将混合物置室温下静置结晶。

 

进一步的，所述步骤3中，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、乙酸乙酯中的至少一种。

综上所述，本发明的优点和有益效果在于：

1．本发明能够高收率的制备硫-烯丙基-L-半胱氨酸，避免了硫-烯丙基-L-半胱氨酸被大蒜细胞中氧化酶氧化为蒜氨酸的问题；

2．本发明制备过程简单，时间短，能够连续化生产，生产效率高；

3．γ-谷氨酰转肽酶为固定酶，稳定性高，易从反应系统中分离，且易于控制，能反复多次使用。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于本发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本发明保护的范围内。

实施例1：

一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，包括如下步骤：

取60.6gγ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸，溶于10L浓度为0.05mol/L，pH为9.5 的NH₃-NH₄Cl缓冲液中，加入γ-谷氨酰转肽酶溶液0.1L（比活500U/mL），于37℃搅拌反应60分钟，反应后测定溶液中硫-稀丙基-L-半胱氨酸浓度为2.74g/L, 硫-稀丙基-L-半胱氨酸收率为85.1%。

实施例2：

一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，包括如下步骤：

取纯化的γ-谷氨酰转肽酶包埋在壳聚糖中用戊二醛交联成型，得到固定化γ-谷氨酰转肽酶，测定其活力为53U/g；取606gγ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸溶于100L浓度为0.05mol/L，pH为10.0 的NH₃-NH₄Cl缓冲液中，向缓冲液中加入500g固定化γ-谷氨酰转肽酶，于37℃搅拌反应60分钟，得到反应液；过滤回收反应液中的固定化γ-谷氨酰转肽酶，检测剩余反应液中硫-稀丙基-L-半胱氨酸浓度为2.64g/L, 硫-稀丙基-L-半胱氨酸收率为82.0%。

实施例3：

一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，包括如下步骤：

取纯化的γ-谷氨酰转肽酶包埋在海藻酸盐中用无水丁稀二酸-乙烯交联成形，得到固定化γ-谷氨酰转肽酶，测定其活力85U/mg；取1212gγ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸溶于100L浓度为0.05mol/L，pH为9.0的NH₃-NH₄Cl缓冲液中，于37℃搅拌反应120分钟，得到反应液；过滤回收反应液中的固定化γ-谷氨酰转肽酶，检测剩余反应液中硫-稀丙基-L-半胱氨酸浓度为5.16g/L, 硫-稀丙基-L-半胱氨酸收率为80.1%。

实施例4：

一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，包括如下步骤：

取纯化的γ-谷氨酰转肽酶包埋在壳聚糖中用戊二醛交联成形，得到固定化γ-谷氨酰转肽酶，测定其活力55U/g；取5kg固定化γ-谷氨酰转肽酶珠装入夹套玻璃柱中（Φ20*200cm），形成酶柱，夹套用37℃热水循环；取12.12kgγ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸溶于2000L 浓度为0.05mol/L，pH为9.5的NH₃-NH₄Cl缓冲液中，该反应液以10L/min的流速通过酶柱，完成后用去离子水冲洗至流出液用茚三酮试剂反应不显蓝紫色。收集流出液2180L，测硫-稀丙基-L-半胱氨酸浓度为2.62g/L，收率为88.69%。

实施例5：

将实施例4中得到的流出液，通过阳离子交换树脂柱（约150kg树脂），用去离子水冲洗至流出液用茚三酮试剂反应不显蓝紫色，用0.7mol/L氨水溶液洗脱，TLC检测，收集含硫-稀丙基-L-半胱氨酸溶液600L。将该溶液浓缩至60L，加入95%乙醇60L，静置析出晶体，过滤得到晶体后，用95%乙醇洗涤，置真空干燥箱中于60℃干燥后，用100L 60%乙醇溶解，冷却后，静置结晶，过滤得到晶体后，置真空干燥箱中60℃干燥，得4.52kg白色粉末状结晶，其中，硫-稀丙基-L-半胱氨酸含量98.3%。

实施例6：

一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将结构式为

的γ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸溶解在pH值为7的缓冲液中，向缓冲液中加入固定化γ-谷氨酰转肽酶作催化剂进行反应，得到含有结构式为

的硫-稀丙基-L-半胱氨酸的反应液；

步骤2：将反应液送入离子树脂层析柱进行吸附分离，用去离子水冲洗后，用浓度为0.3mol/L的氨水溶液洗脱，收集含硫-稀丙基-L-半胱氨酸的洗脱液；

步骤3：将洗脱液蒸发浓缩10倍后加0.5倍乙醇作为溶剂，在室温下静置析出晶体；

步骤4：用乙醇洗涤晶体，干燥后，用体积分数为60%的乙醇溶液重结晶，得到含硫-稀丙基-L-半胱氨酸的晶体。其中硫-稀丙基-L-半胱氨酸的收率为66.52%，硫-稀丙基-L-半胱氨酸含量为96.07。

实施例7：

一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将结构式为

的γ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸溶解在pH值为7.5的缓冲液中，向缓冲液中加入固定化γ-谷氨酰转肽酶作催化剂进行反应，得到含有结构式为

的硫-稀丙基-L-半胱氨酸的反应液；

步骤2：将反应液送入离子树脂层析柱进行吸附分离，用去离子水冲洗后，用浓度为0.8mol/L的氨水溶液洗脱，收集含硫-稀丙基-L-半胱氨酸的洗脱液；

步骤3：将洗脱液蒸发浓缩10倍后加1.0倍乙醇作为溶剂，在室温下静置析出晶体；

步骤4：用乙醇洗涤晶体，干燥后，用体积分数为60%的乙醇溶液重结晶，得到含硫-稀丙基-L-半胱氨酸的晶体。

其中硫-稀丙基-L-半胱氨酸的收率为69.76%，硫-稀丙基-L-半胱氨酸含量为97.75%。

实施例8：

一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将结构式为

的γ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸溶解在pH值为10.5的缓冲液中，向缓冲液中加入固定化γ-谷氨酰转肽酶作催化剂进行反应，得到含有结构式为

的硫-稀丙基-L-半胱氨酸的反应液；

步骤2：将反应液送入离子树脂层析柱进行吸附分离，用去离子水冲洗后，用浓度为1.2 mol/L的氨水溶液洗脱，收集含硫-稀丙基-L-半胱氨酸的洗脱液；

步骤3：将洗脱液蒸发浓缩10倍后加2倍乙醇作为溶剂，在室温下静置析出晶体；

步骤4：用乙醇洗涤晶体，干燥后，用体积分数为60%的乙醇溶液重结晶，得到含硫-稀丙基-L-半胱氨酸的晶体。

其中硫-稀丙基-L-半胱氨酸的收率为65.54%，硫-稀丙基-L-半胱氨酸含量为98.86%。

实施例6~实施例8中，溶剂还可以为水、甲醇、乙醇、丙醇、乙酸乙酯中的至少一种。

如上所述，便可较好的实现本发明。 

Claims (6)

1.一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将结构式为

的γ-谷氨酰-硫-烯丙基-L-半胱氨酸溶解在pH值为7~10.5的缓冲液中，向缓冲液中加入γ-谷氨酰转肽酶作催化剂进行反应，得到含有结构式为

的硫-稀丙基-L-半胱氨酸的反应液；

步骤2：将反应液送入层析柱进行吸附分离，用去离子水冲洗后，用浓度为0.3mol/L~1.2mol/L的氨水溶液洗脱，收集含硫-稀丙基-L-半胱氨酸的洗脱液；

步骤3：将洗脱液蒸发浓缩后加溶剂，在室温下静置析出晶体；

步骤4：用乙醇洗涤晶体，干燥后，用体积分数为60%的乙醇溶液重结晶，得到含硫-稀丙基-L-半胱氨酸的晶体。

2.根据权利要求1所述的一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，其特征在于：

所述γ-谷氨酰转肽酶为非固定酶或固定酶。

3.根据权利要1或2所述的一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，其特征在于：

所述步骤1中，所述缓冲液的pH值为7.5~10.5。

4.根据权利要1或2所述的一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，其特征在于：

所述步骤2中，所述层析柱中的吸附剂为离子交换树脂。

5.根据权利要1或2所述的一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，其特征在于：

所述步骤3中，将洗脱液浓缩10倍，按体积比加入0.5~2倍的溶剂后，将混合物在室温下静置析出晶体。

6.根据权利要1或2所述的一种硫-稀丙基-L-半胱氨酸的制备方法，其特征在于：

所述步骤3中，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、乙酸乙酯中的至少一种。