CN112300036A - 制备l-胱氨酸的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种制备L‑胱氨酸的方法和系统，所述方法包括：步骤一：向含有L‑半胱氨酸的溶液中通入含氧气体，测定溶液的电位值P；步骤二：判断所述电位值P与第一预设电位值P1的关系，当所述电位P≥P1时，停止通入含氧气体，步骤三：收集析出的L‑胱氨酸。本发明的方法和系统采用电位值检测控制反应终点，替代了传统的全程均需HPLC检测控制反应终点，方便操作，检测用时短，可以使溶液中L‑半胱氨酸充分氧化生成L‑胱氨酸，提高产品的收率和设备的利用效率，过程控制操作简便、快捷，成本低，适于规模化工业化生产。

Description

制备L-胱氨酸的方法和系统
技术领域
本发明涉及生物医药领域。具体地，本发明涉及制备L-胱氨酸的方法和系统。
背景技术
L-半胱氨酸，化学式C3H7NO2S，于1810年从膀胱结石中以胱氨酸的形式发现，化学名称是L-α-氨基-β-巯基丙酸，在蛋白质中常以其氧化型L-胱氨酸形式存在，是20种天然氨基酸中惟一一种支链中含有氢巯基的氨基酸，这些巯基团化学活性极强，生成的二硫键能够大大提高蛋白质的稳定性。L-半胱氨酸拥有广泛的特性与功能。它能够断开肽和蛋白质中的二硫键，能够充当游离基清道夫，也可以用作还原剂。
L-胱氨酸，化学式C6H12N2O4S2，是人体必需的氨基酸之一，其用途广泛。在医药上L-胱氨酸为氨基酸类药物，能促进细胞氧化还原功能，使肝脏功能旺盛，并能中和毒素、促进白细胞增生、阻止病原菌发育，主要用于各种脱发症，也用于痢疾、伤寒、流感等急性传染病、还用于气喘、神经痛、湿疹以及各种中毒疾患等，并且L-胱氨酸能维持蛋白质构型；L-胱氨酸还是一种营养增补剂，化妆品的添加剂，同时L-胱氨酸还可作为其它生物制品(如L-半胱氨酸)的原料。
L-胱氨酸的生产方式主要有两种；第一种是化学法，主要是依靠人或动物的毛发中的角蛋白经酸碱水解提取L-胱氨酸。该法收率低，能耗高，水解过程产生大量刺激性气体，废液处理困难，对环境污染严重。第二种方法是采用微生物转化法生产L-半胱氨酸，然后将L-半胱氨酸通过氧化剂中氧化生产L-胱氨酸。微生物转化法生产工艺以其反应条件温和、专一性强、对环境友好等优点而日益受到重视。
微生物转化法生产L-半胱氨酸的反应液中含有大量L-半胱氨酸及其他反应残留物料，需要通过氧化反应将溶液中的L-半胱氨酸氧化，才能最终收到胱氨酸产品。工业生产上，将L-半胱氨酸氧化L-为胱氨酸，主要采用的氧化剂有以下几种：含氧气体(空气或氧气等)、DMSO、双氧水等。采用双氧水进行氧化，优点是双氧水氧化能力强，氧化时间较短，氧化效率高，反应不产生副产物；但是其主要缺点是生产成本高，且由于双氧水氧化能力很强，如果用空控制不当，双氧水过量又容易将产物L-胱氨酸进一步氧化为磺基丙氨酸，从而导致综合收率下降。若采用DMSO氧化，虽然氧化效率和收率均不错，但主要缺点是引入了其他的有机溶剂，导致在后续精制过程中除去的工艺复杂，成本上升，另外在工业化生产中大量DMSO的使用也存在一定的安全风险。综合以上原因，工业上常通过通入含氧气体以促使L-半胱氨酸发生氧化反应；考虑到成本因素，工业上更多是采用空气氧化的方式；虽然空气与双氧水、DMSO等氧化剂相比氧化能力较弱，但是相对而言空气具有方便操作、可控性强、生产成本低等诸多特点，此外空气也不会将L-胱氨酸氧化为其他产物，因此氧化反应收率较高。
为了确保氧化过程收率较高，此步骤需要尽可能将溶液中的L-半胱氨酸氧化为L-胱氨酸，以减少母液中的物料损失。因此需要一种能用于溶液中L-半胱氨酸含量检测的方法指示氧化完成，从而提高氧化的效率，确保收率。溶液中L-半胱氨酸含量检测常见的方法有DNTB显色剂法，该方法基于巯基化合物的特异性反应特性，能快速地用于检测溶液中残留的L-半胱氨酸，该方法灵敏，准确度高；因此该方法在用于以ATC等不含有巯基为底物的酶促反应生产L-半胱氨酸的工艺中能很好的应用。但是如果酶促反应底物中含有巯基化合物，此方法就会受到干扰而不适用；茚三酮显色方法是另外一种用于检测氨基酸含量的有效方法，该方法基于α-氨基酸与茚三酮的显色反应，可以定量用于检测α-氨基酸含量，L-半胱氨酸是一种α-氨基酸，因此该方法也被应用于反应液中L-半胱氨酸含量的检测；但是如果在酶促反应液中还同时存在其他α-氨基酸时，该方法便不再适用；因此对于含有α-氨基酸酶促反应液，需要一种准确、快速的方法用检测溶液中的L-半胱氨酸含量；HPLC由于专属性好，检测结果快速、准确，常常被应用于检测氧化后溶液中L-半胱氨酸含量。该方法专属性好，在巯基化合物和其它α-氨基酸共存情况下，仍然可以准确检测L-半胱氨酸含量，尽管如此，由于HPLC仪器价格昂贵，样品很多的情况下常常导致仪器占用时间较长，另外多个样品的检测等待也造成了氧化过程的长时间等待，生产效率极低。
因此，目前需要一种快速有效的方法，来提高氧化L-半胱氨酸制备L-胱氨酸的生产效率。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题至少之一。为此，本发明提出了制备L-胱氨酸的方法和系统，该方法和系统采用电位值检测控制反应终点，替代了传统的全程均需HPLC检测控制反应终点，方便操作，检测用时短，可以使溶液中L-半胱氨酸充分氧化生成L-胱氨酸，提高产品的收率和设备的利用效率，过程控制操作简便、快捷，成本低，适于规模化工业化生产。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备L-胱氨酸的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：步骤一：向含有L-半胱氨酸的溶液中通入含氧气体，测定溶液的电位值P；步骤二：判断所述电位值P与第一预设电位值P1的关系，当所述电位值不低于第一预设电位值P1时，停止通入含氧气体，步骤三：收集析出的L-胱氨酸。
发明人通过大量数据研究发现，L-半胱氨酸氧化生成L-胱氨酸的反应溶液的电位值与溶液的L-半胱氨酸浓度存在一定的关系，在氧化开始前，溶液中L-半胱氨酸浓度较高，此时氧化还原电位值较低，而随着氧化的不断进行，L-半胱氨酸不断被氧化为L-胱氨酸，浓度不断减小，电位值不断升高。当电位值达到第一预设电位值P1时，L-半胱氨酸浓度较低，证明氧化反应完全，此时可以停止通入含氧气体，以终止反应。由于L-胱氨酸在溶液中的溶解度低，将会在溶液中析出。由此，可以通过测定电极电位值以控制反应终点，替代了传统的全程均需HPLC检测控制反应终点，方便操作，检测用时短，可以使溶液中L-半胱氨酸充分氧化生成L-胱氨酸，提高产品的收率和设备的利用效率，过程控制操作简便、快捷，成本低，适于规模化工业化生产。
根据本发明的实施例，上述制备L-胱氨酸的方法还可以具有下列附加技术特征：
根据本发明的实施例，当利用氧化还原电极电位测定仪测定反应液的电位值P，当所述电位值达到预设电位值P1(P≥P1)时，停止通入含氧气体，使所述反应液静置沉淀，过滤收集沉淀，得到L-胱氨酸粗品；
根据本发明的实施例，步骤二进一步包括如下步骤：当所述电位值P低于第二预设电位值P2(P＜P2)时，继续通入含氧气体；当所述电位值P低于所述第一预设电位值P1且高于所述第二预设电位值P2(P2＜P＜P1)时，通过液相色谱法检测溶液中L-半胱氨酸的浓度，当所述L-半胱氨酸的浓度达到预设浓度时，停止通入含氧气体。
根据本发明的实施例，所述第一预设电位值P1和第二预设电位值P2是通过以下方式得到的：向含有L-半胱氨酸的溶液中通入含氧气体，同时测定不同时段溶液的电位值和溶液中L-半胱氨酸含量，随着时间的延长，当测定的第1至m个溶液的电位值不断升高且与L-半胱氨酸浓度呈相关性、从第m至n个溶液之间的电位值与L-半胱氨酸浓度无相关性、从第n至k个溶液的电位值不断升高且与L-半胱氨酸浓度呈相关性时，第n个溶液的电位值作为第一预设电位值P1，第m个溶液的电位值作为第二预设电位值P2；m、n、k为整数，且k≥n＞m＞1。
根据本发明的实施例，使用氧化还原电极电位测定仪测定溶液的电位值。
根据本发明的实施例，所述含氧气体为空气或纯氧气。
根据本发明的实施例，步骤二包括：当测定所述溶液的电位值大于等于-300MV时，停止通入含氧气体；当测定所述溶液的电位值为小于等于-400MV时，继续通入含氧气体，直至电位值大于等于-300MV时，停止通入含氧气体；当测定所述溶液的电位值为大于-400且小于-300MV时，将所述溶液进行液相色谱检测，当所述溶液中L-半胱氨酸浓度小于等于0.5g/L时，停止通入含氧气体；当所述溶液中L-半胱氨酸浓度大于0.5g/L时，继续通入含氧气体直至电位值大于等于-300MV或半胱氨酸浓度小于等于0.5g/L时，停止通入含氧气体。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种制备L-胱氨酸的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：L-胱氨酸制备装置；供气装置，所述供气装置与所述L-胱氨酸制备装置相连，所述供气装置用于向所述L-胱氨酸制备装置内的含有L-半胱氨酸的溶液中通入含氧气体，生成L-胱氨酸；检测装置，所述检测装置与所述L-胱氨酸制备装置相连，用于检测溶液的电位值；判断装置，所述判断装置与检测装置相连，用于判断所述检测装置检测的电位值与第一预设电位值之间的关系，且当所述电位值不小于第一预设电位值时，停止通入含氧气体；收集装置，所述收集装置与所述L-胱氨酸制备装置相连，用于收集析出的L-胱氨酸。
通过测定溶液的电位值控制反应终点，决定氧化反应是否需要继续进行，替代了传统的全程均需HPLC检测控制反应终点，方便操作，检测用时短，既可以避免氧化反应未完全而导致L-胱氨酸收率低，又可以避免氧化反应完全而仍维持体系工作状态，导致能源和设备的浪费，提高产品的收率和设备的利用效率，过程控制操作简便、快捷，成本低，适于规模化工业生产。
根据本发明的实施例，所述检测装置包括氧化还原电极电位测定仪和任选的液相色谱检测设备，所述液相色谱检测设备与氧化还原电极电位测定仪相连。
根据本发明的实施例，所述L-胱氨酸制备装置上设置有进气口、进料口和出料口；所述进气口与所述供气装置相连；所述出料口分别与所述收集装置和检测装置相连。
根据本发明的实施例，所述出料口与所述收集装置的连接管路上设置有收集阀门，所述出料口和所述氧化还原电极电位测定仪的连接管路上设置有第一检测阀门，所述氧化还原电极电位测定仪与液相色谱检测设备的连接管路上设置有第二检测阀门。
根据本发明的实施例，所述系统进一步包括：控制装置，所述控制装置分别与所述判断装置、供气装置、氧化还原电极电位测定仪、液相色谱检测设备、收集阀门、第一检测阀门和第二检测阀门相连。
根据本发明的实施例，所述系统进一步包括：过滤装置，所述过滤装置与所述收集装置相连；搅拌装置，所述搅拌装置位于所述L-胱氨酸制备装置内。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的制备L-胱氨酸的系统结构示意图；
图2显示了根据本发明一个实施例的判定分析示意图；
图3显示了根据本发明一个实施例的电位值与溶液个数的曲线图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提出了制备L-胱氨酸的方法和系统，下面将分别对其进行详细描述。
制备L-胱氨酸的方法
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备L-胱氨酸的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：步骤一：向含有L-半胱氨酸的溶液中通入含氧气体，测定溶液的电位值；步骤二：判断所述电位值与第一预设电位值的关系，当所述电位值不小于第一预设电位值时，停止通入含氧气体，步骤三：收集析出的L-胱氨酸。
发明人通过大量数据研究发现，L-半胱氨酸氧化生成L-胱氨酸的反应溶液的电位值与溶液的L-半胱氨酸浓度存在一定的关系。通过测定电极电位值以控制反应终点，替代了传统的全程均需HPLC检测控制反应终点，方便操作，检测用时短，可以使溶液中L-半胱氨酸充分氧化生成L-胱氨酸，提高产品的收率和设备的利用效率，过程控制操作简便、快捷，成本低，适于规模化工业化生产。
发明人尝试采用含氧气体(空气或氧气等)、DMSO、双氧水等氧化剂氧化半胱氨酸为胱氨酸。实验结果表明：采用双氧水进行氧化，优点是双氧水氧化能力强，氧化时间较短，氧化效率高，反应不产生副产物；但是其主要缺点是生产成本高，且由于双氧水氧化能力很强，如果用空控制不当，双氧水过量又容易将产物L-胱氨酸进一步氧化为磺基丙氨酸，从而导致综合收率下降。若采用DMSO氧化，虽然氧化效率和收率均不错，但主要缺点是引入了其他的有机溶剂，导致在后续精制过程中除去的工艺复杂，成本上升，另外在工业化生产中大量DMSO的使用也存在一定的安全风险。综合以上原因，工业上常通过通入含氧气体以促使L-半胱氨酸发生氧化反应；考虑到成本因素，工业上更多是采用空气氧化的方式；虽然空气与双氧水、DMSO等氧化剂相比氧化能力较弱，但是相对而言空气具有方便操作、可控性强、生产成本低等诸多特点，此外空气也不会将L-胱氨酸氧化为其他产物，因此氧化反应收率较高。
根据本发明的实施例，参见图2，步骤二进一步包括如下步骤：达到第二预设电位值P2之前(P＜P2)，氧化反应还未完全，仍需要通入含氧气体；当达到第二预设电位值且未达到第一预设电位值(P2＜P＜P1)时，测定的电位值无法准确反应氧化反应程度，还需要进一步辅助液相色谱检测。随着通入含氧气体以使氧化反应正常进行，电位值不断升高，在达到第一预设电位值P1之后(P＞P1)，氧化反应完成，停止通入含氧气体，收集析出的L-胱氨酸。
需要说明的是，本发明对于预设浓度不做严格限定，可以根据实际需要灵活选择，例如，可以为0.1～3g/L。
根据本发明的实施例，参见图3，第一预设电位值P1和第二预设电位值P2是通过以下方式得到的：向含有L-半胱氨酸的溶液中通入含氧气体，同时测定不同时段溶液的电位值P和溶液中L-半胱氨酸含量，随着时间的延长，当测定的第1至m个溶液的电位值不断升高且与L-半胱氨酸浓度呈相关性、从第m至n个溶液之间的电位值与L-半胱氨酸浓度无明显相关性、从第n至k个溶液的电位值不断升高且与L-半胱氨酸浓度呈相关性时，第n个溶液的电位值作为第一预设电位值P1，第m个溶液的电位值作为第二预设电位值P2；m、n、k为整数，且k≥n＞m＞1。
随着氧化反应程度加大，L-半胱氨酸浓度不断降低，溶液的电位值不断升高，当达到第一预设电位值后，氧化反应已完全，可以终止反应。但是，发明人发现，在电位值不断升高至第一预设电位值P1的过程中，有一段电位值是与L-半胱氨酸浓度不呈相关性的，即第二预设电位值P2和第一预设电位值P1之间。由于酶促反应的不稳定性，不同批次的反应溶液中，底物浓度存在一定的差异，从而导致电位存在一定的差异；不同批次产品中有的批次产品在第二预设电位值P2和第一预设电位值P1之间时已达到反应终点，另一批次产品在此之间未达到反应终点。因此，无法通过电位值准确判断出第一预设电位值P1和第二预设电位值P2之间的电位值对应的溶液是否反应完全，因此，还需要辅助液相色谱测定L-半胱氨酸浓度，以便更加准确地控制反应终点。
根据本发明的实施例，使用氧化还原电极电位测定仪测定溶液的电位值。由此，可以快速、准确地测定电位值。
根据本发明的实施例，含氧气体为空气或纯氧气。由此，可以促使L-半胱氨酸氧化为L-胱氨酸。
根据本发明的实施例，步骤二包括：当测定溶液的电位值大于等于-300MV时，停止通入含氧气体；当测定溶液的电位值为小于等于-400MV时，继续通入含氧气体，直至电位值大于等于-300MV时，停止通入含氧气体；当测定溶液的电位值为大于-400且小于-300MV时，将溶液进行液相色谱检测，当溶液中L-半胱氨酸浓度小于等于0.5g/L时，停止通入含氧气体；当溶液中L-半胱氨酸浓度大于0.5g/L时，继续通入含氧气体直至电位值大于等于-300MV或半胱氨酸浓度小于等于0.5g/L时，停止通入含氧气体。
制备L-胱氨酸的系统
在本发明的又一方面，本发明提出了一种制备L-胱氨酸的系统。根据本发明的实施例，参见图1，该系统包括：L-胱氨酸生成装置100、检测装置200、供气装置400和收集装置500，供气装置400与L-胱氨酸制备装置100相连，供气装置400用于向L-胱氨酸制备装置100内的含有L-半胱氨酸的溶液中通入含氧气体，生成L-胱氨酸；检测装置200与L-胱氨酸制备装置100相连，用于检测溶液的电位值；判断装置(图中未示出)与检测装置200相连，用于判断检测装置200检测的电位值与第一预设电位值之间的关系，且当电位值不小于第一预设电位值时，停止通入含氧气体；收集装置500与L-胱氨酸制备装置100相连，用于收集析出的L-胱氨酸。
发明人通过大量数据研究发现，L-半胱氨酸氧化生成L-胱氨酸的反应溶液的电位值与溶液的L-半胱氨酸浓度存在一定的关系。通过测定电极电位值以控制反应终点，替代了传统的全程均需HPLC检测控制反应终点，方便操作，检测用时短，可以使溶液中L-半胱氨酸充分氧化生成L-胱氨酸，提高产品的收率和设备的利用效率，过程控制操作简便、快捷，成本低，适于规模化工业化生产。
需要说明的是，本发明对于判断装置不做严格限定，既可以是人工判断，也可以是计算机程序判断，具体可以根据情况灵活选择。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介(包括人工操作)间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
根据本发明的实施例，检测装置200包括氧化还原电极电位测定仪210和任选的液相色谱检测设备220，液相色谱检测设备220与氧化还原电极210相连。当利用氧化还原电极电位测定仪测定溶液的电位值在第一预设电位值P1和第二预设电位值P2之间时，无法利用氧化还原电极电位测定仪准确判断出氧化反应是否完全，需要进一步采用液相色谱进行检测，以准确判断氧化反应是否完全。
根据本发明的实施例，L-胱氨酸生成装置100上设置有进料口110、进气口120和出料口130。
进料口110用于向L-胱氨酸生成装置100中投加含有L-半胱氨酸溶液。
进气口120与供气装置400相连，由此，通过进气口向L-胱氨酸生成装置中通入含氧气体，用于促使L-半胱氨酸氧化生成L-胱氨酸。
出料口130分别与收集装置500和检测装置200相连，出料口130与收集装置500的连接管路上设置有收集阀门140，出料口130和氧化还原电极210的连接管路上设置有第一检测阀门130，氧化还原电极210与液相色谱检测设备220的连接管路上设置有第二检测阀门150。
开启第一检测阀门、关闭收集阀门和第二检测阀门，通过氧化还原电极电位测定仪测定反应液的电位值，当基于电位值判断出氧化反应完全后，可以关闭第一检测阀门、开启收集阀门，收集含L-胱氨酸的反应液。若判断出氧化反应未反应完全后，关闭第一检测阀门，继续反应。若基于电位值无法判断是否氧化完全，则开启第一检测阀门和第二检测阀门、关闭收集阀门，利用液相色谱检测设备确定是否氧化完全，若氧化完全，则关闭第一检测阀门和第二检测阀门，开启收集阀门；若氧化未完全，则关闭第一检测阀门、第二检测阀门和收集阀门。
根据本发明的实施例，该系统进一步包括：控制装置，该控制装置分别与供气装置、判断装置、氧化还原电极电位测定仪、液相色谱检测设备、收集阀门、第一检测阀门和第二检测阀门相连。由此，通过控制装置可以实现自动化生产，减少中控等待时间和人工投入，极大程度提高生产效率。具体地，L-胱氨酸生成装置中通入含L-半胱氨酸和含氧气体，反应一段时间后，控制装置控制开启第一检测阀门、氧化还原电极工作，测定反应液的电位值，并将信息反馈至控制装置中，若电位值指示氧化反应完全，则控制装置关闭第一检测阀门、停止供气装置通入含氧气体、开启收集阀门，收集反应液。若电位值指示氧化反应未完全，则控制装置关闭第一检测阀门，继续使供气装置通入含氧气体。若无法基于电位值确定氧化反应是否完全，则控制装置继续开启第二检测阀门，利用液相色谱设备检测反应液，若指示氧化反应完全，则控制装置关闭第一检测阀门、第二检测阀门、停止供气装置通入含氧气体、开启收集阀门，收集反应液；若指示氧化反应不完全，则控制装置关闭第一检测阀门、第二检测阀门，继续使供气装置通入含氧气体。
根据本发明的实施例，该系统进一步包括：过滤装置和搅拌装置，该过滤装置与收集装置相连，该搅拌装置位于L-胱氨酸生成装置内。在L-胱氨酸生成装置中L-半胱氨酸氧化生成的L-胱氨酸会发生沉淀，由此，通过将所得反应液进行静置，使得L-胱氨酸充分沉淀，在放料之前将体系循环(反应罐内含有循环装置，例如开启搅拌装置)，使得沉淀和反应液一同从出料口排出至收集装置中。然后，利用过滤装置将收集装置中的物料进行过滤，收集沉淀，即可得到L-胱氨酸粗品。
根据本发明的实施例，该系统可以实施前面所述制备L-胱氨酸的方法。本领域技术人员能够理解的是，前面针对制备L-胱氨酸的方法所描述的特征和优点，同样适用于该制备L-胱氨酸的系统，在此不再赘述。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
将含有L-半胱氨酸的酶促反应液通入反应罐中，通入空气，在氧气作用下L-半胱氨酸发生氧化反应生成L-胱氨酸。分别利用氧化还原电极电位测定仪和高效液相色谱检测不同批次的不同过程的相关数据，整理其中电位值大于-300MV的数据并汇总，数据见下表1。
表1不同批次的样品氧化过程中半胱氨酸检测数据与电位数据(P＞-300MV)对照表
Figure BDA0002743747830000091
Figure BDA0002743747830000101
通过上述大量的数据分析和比对，可以发现，当电位值P大于-300MV时，液相色谱检测相关批次中半胱氨酸浓度均小于0.5g/L，由此可以判断此时氧化反应完全，可以停止通入含氧气体，由此可以确定第一预设电位P1为-300MV。
实施例2
将含有L-半胱氨酸的酶促反应液通入反应罐中，通入空气，在氧气作用下L-半胱氨酸发生氧化反应生成L-胱氨酸。分别利用氧化还原电极电位测定仪和高效液相色谱检测不同批次的不同过程的相关数据，其中整理电位值小于-400MV的数据见下表2。
表2不同批次的样品氧化过程中半胱氨酸检测数据与电位数据(P＜-400MV)对照表
批号 半胱氨酸(g/L) 电位值(MV)
2006293 18.69 -433
2006257 1.07 -406
2006091 23.63 -485
2006256 1.60 -413
2006313 24.93 -480
2006310 15.64 -470
2006312 11.55 -452
2006297 14.58 -476
2006282 39.85 -497
2006314 37.50 -497
2006303 30.04 -498
2006301 28.74 -500
2006315 27.30 -500
2006316 25.51 -489
通过上述大量的数据分析和比对，可以发现，当电位值P小于-400MV时，液相色谱检测相关批次中半胱氨酸浓度均大于0.5g/L，由此可以判断此时氧化反应还未完成，需要继续通入含氧气体，由此可以确定第二预设电位P2为-400MV。
实施例3
将含有L-半胱氨酸的酶促反应液通入反应罐中，通入空气，在氧气作用下L-半胱氨酸发生氧化反应生成L-胱氨酸。分别利用氧化还原电极电位测定仪和高效液相色谱检测不同批次的不同过程的相关数据，其中整理电位值在-400MV和-300MV之间的数据见下表3。
表3不同批次样品中半胱氨酸浓度与电位值(-400MV＜P＜-300MV)对照表
Figure BDA0002743747830000102
Figure BDA0002743747830000111
通过上述大量的数据分析和对比可以发现，在溶液电位值在-400MV～-300MV之间时，有的批次样品的L-半胱氨酸浓度大于0.5g/L，而有的批次样品半胱氨酸浓度小于0.5g/L，可见此时仅仅通过电位值无法准确地反映氧化反应是否完全，需要辅助液相色谱检测，才能得到更准确的数据。
实施例4
将批次为200915的含有L-半胱氨酸的酶促反应液通入反应罐中，通入空气，在氧气作用下L-半胱氨酸发生氧化反应生成L-胱氨酸。分别利用氧化还原电极电位测定仪和高效液相色谱对不同时间反应液进行检测，结果如表4所示。
表4 200915批样品氧化过程中半胱氨酸HPLC检测数据与电位数据对照表
批号 时间 半胱氨酸(g/L) 电位值(MV)
200915-0 0 47.29 -530
200915-1 2 37.24 -505
200915-2 4 30.29 -467
200915-3 6 19.80 -451
200915-4 8 12.38 -418
200915-5 10 3.82 -359
200915-6 12 1.26 -325
200915-7 14 0.34 -286
从数据可以看出，随着氧化的不断进行，溶液中的半胱氨酸浓度逐渐减小，同时氧化还原电位值也随之不断增加，直至氧化结束后，半胱氨酸浓度小于0.5g/L，此时电位值为-286MV，该数据高于电位预设值(P1)-300MV。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种制备L-胱氨酸的方法，其特征在于，包括：
步骤一：向含有L-半胱氨酸的溶液中通入含氧气体，测定溶液的电位值P；
步骤二：判断所述电位值P与第一预设电位值P1的关系，当所述电位值不低于第一预设电位值P1时，停止通入含氧气体，
步骤三：收集析出的L-胱氨酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二进一步包括如下步骤：
当所述电位值P不高于第二预设电位值P2时，继续通入含氧气体；
当所述电位值P低于所述第一预设电位值P1且高于所述第二预设电位值P2时，通过液相色谱法检测溶液中L-半胱氨酸的浓度，当所述L-半胱氨酸的浓度达到预设浓度时，停止通入含氧气体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设电位值P1和第二预设电位值P2是通过以下方式得到的：
向含有L-半胱氨酸的溶液中通入含氧气体，同时测定不同时段溶液的电位值和溶液中L-半胱氨酸含量；
随着时间的延长，当测定的第1至第m个溶液的电位值不断升高且与L-半胱氨酸浓度呈相关性、从第m至n个溶液之间的电位值与L-半胱氨酸浓度无相关性、从第n至k个溶液的电位值不断升高且与L-半胱氨酸浓度呈相关性时，第n个溶液的电位值作为第一预设电位值P1，第m个溶液的电位值作为第二预设电位值P2；
m、n、k为整数，且k≥n＞m＞1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用氧化还原电极电位测定仪测定溶液的电位值；
任选地，所述含氧气体为空气或纯氧气。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤二包括：
当测定所述溶液的电位值大于等于-300MV时，停止通入含氧气体；
当测定所述溶液的电位值为小于等于-400MV时，继续通入含氧气体，直至电位值大于等于-300MV时，停止通入含氧气体；
当测定所述溶液的电位值为大于-400且小于-300MV时，将所述溶液进行液相色谱检测，当所述溶液中L-半胱氨酸浓度小于等于0.5g/L时，停止通入含氧气体；当所述溶液中L-半胱氨酸浓度大于0.5g/L时，继续通入含氧气体直至电位值大于等于-300MV或半胱氨酸浓度小于等于0.5g/L时，停止通入含氧气体。
6.一种制备L-胱氨酸的系统，其特征在于，包括：
L-胱氨酸制备装置；
供气装置，所述供气装置与所述L-胱氨酸制备装置相连，所述供气装置用于向所述L-胱氨酸制备装置内的含有L-半胱氨酸的溶液中通入含氧气体，生成L-胱氨酸；
检测装置，所述检测装置与所述L-胱氨酸制备装置相连，用于检测溶液的电位值；
判断装置，所述判断装置与检测装置相连，用于判断所述检测装置检测的电位值与第一预设电位值之间的关系，且当所述电位值不小于第一预设电位值时，停止通入含氧气体；
收集装置，所述收集装置与所述L-胱氨酸制备装置相连，用于收集析出的L-胱氨酸。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述检测装置包括氧化还原电极电位测定仪和任选的液相色谱检测设备，所述液相色谱检测设备与氧化还原电极电位测定仪相连；
任选地，所述L-胱氨酸制备装置上设置有进气口、进料口和出料口；
所述进气口与所述供气装置相连；
所述出料口分别与所述收集装置和检测装置相连。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述出料口与所述收集装置的连接管路上设置有收集阀门，所述出料口和所述氧化还原电极电位测定仪的连接管路上设置有第一检测阀门，所述氧化还原电极电位测定仪与液相色谱检测设备的连接管路上设置有第二检测阀门。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，进一步包括：
控制装置，所述控制装置分别与所述判断装置、供气装置、氧化还原电极电位测定仪、液相色谱检测设备、收集阀门、第一检测阀门和第二检测阀门相连。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，进一步包括：
过滤装置，所述过滤装置与所述收集装置相连；
搅拌装置，所述搅拌装置位于所述L-胱氨酸制备装置内。
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