[發明專利]用于提純L-半胱氨酸的方法

有效

• 申請號: 201280019101.2
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN103476748A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: M·洛伊特;A·伯姆
• 申請（專利權）人: 瓦克化學股份公司
• 主分類號: C07C319/28
• 分類號: C07C319/28;C07C323/58
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 彭麗丹;過曉東

本發明涉及用于從含L-半胱氨酸的發酵肉湯中提純L-半胱氨酸的方法。

L-半胱氨酸是一種氨基酸，其由于良好的水溶解性和SH基對許多試劑，例如對氧化劑的高敏感性，在較大的難度和高費用下才能提純和分離。

US2590209描述了用于將氨基酸混合物分離成酸性、中性和堿性的氨基酸的一般方法，其中首先將酸性蛋白質水解物通過陽離子交換劑，然后通過氫氧化銨洗脫酸性和中性的氨基酸，同時保留堿性氨基酸。隨后使用碳酸鹽溶液將這些堿性氨基酸從陽離子交換劑洗出。進而通過下游的陰離子交換劑分離酸性和中性的氨基酸，在陰離子交換劑上只結合酸性氨基酸。所述方法不適于提純半胱氨酸，因為將堿用作洗脫劑，而半胱氨酸在高pH值下是特別對氧化敏感的。

EP1958933A1（對應US2008-0190854）描述了提純中的問題以及分離L-半胱氨酸的現有技術。該申請描述了一種方法，其中使包含能夠在pH值<5下氧化半胱氨酸的氧化劑的含L-半胱氨酸的發酵肉湯在pH為5-9下與離子交換劑接觸，其中發酵肉湯中出現pH<5，優選pH<2。在此，L-半胱氨酸與離子交換劑結合，并且結合的L-半胱氨酸通過洗脫劑從離子交換劑去除。隨后可通過分級結晶從洗出液中得到L-半胱氨酸單鹽酸鹽一水合物。通過加入濃HCl或通過引入HCl氣體首先結晶出無機堿金屬離子和堿土金屬離子的氯化物以及氯化銨。在過濾后，將含L-半胱氨酸的母液冷卻至-10℃，L-半胱氨酸鹽酸鹽一水合物結晶。但是，收率和純度取決于所使用的含L-半胱氨酸溶液的純度；高達>98重量%的純度要求進一步的分級結晶和/或重結晶。

例如從EP0885962B1（對應US5972663A）得知用于L-半胱氨酸的發酵制備的方法。這些方法使得可以經濟地得到含大量L-半胱氨酸的發酵肉湯。

這種含L-半胱氨酸的發酵肉湯是復雜的混合物。它不僅包含L-半胱氨酸，而且通常還包含在發酵條件下，特別是通過存在的氧氣的氧化而易于由L-半胱氨酸形成的L-胱氨酸。如EP0885962B1所述，在醛或酮的存在下，還可存在相應的L-半胱氨酸的半硫縮酮(hemithioketal)和/或噻唑烷的衍生物。發酵肉湯還可包含少量的其它氨基酸或它們的衍生物。它們通常還包含糖類、有機和無機陽離子和陰離子的鹽例如堿金屬鹽和堿土金屬鹽以及痕量的重金屬鹽（例如Fe、Cu、Mn、Zn等）、著色劑和其它雜質和添加劑，例如發酵中使用的微生物的不希望的代謝物。此外，發酵肉湯還可包含發酵中使用的原料和成分，例如常規碳源，例如葡萄糖、乳糖、淀粉等；氮源，例如氨/銨或蛋白質或蛋白質水解物等；以及硫源，例如硫化物、亞硫酸鹽、硫酸鹽、硫代硫酸鹽或連二亞硫酸鹽等。由于L-半胱氨酸是含硫的氨基酸，所以硫源例如硫化物、亞硫酸鹽、硫酸鹽、硫代硫酸鹽或連二亞硫酸鹽等通常在發酵過程中供入以提供用于形成L-半胱氨酸所需的足夠量的硫。此外，由于發酵過程中引入氧氣，溶解氧也存在于發酵肉湯中。如EP0885962B1所示，這些發酵肉湯的pH通常為7。除了發酵肉湯的組成的復雜性之外，還會出現各成分比例上的自然波動，因為肉湯是生物過程的產物。

本發明的目的是提供一種用于由含L-半胱氨酸的發酵肉湯制備提純的含L-半胱氨酸溶液的簡單、不昂貴且工業可實施的方法。

該目的通過一種方法實現，在所述方法中將含L-半胱氨酸的發酵肉湯在6-9的pH下與堿性陰離子交換劑接觸，其中L-半胱氨酸與陰離子交換劑結合，用第一洗滌溶液沖洗所述陰離子交換劑，用酸將結合的L-半胱氨酸從陰離子交換劑中去除，并將其轉移到洗出液中，將所述洗出液在≤4的pH下與酸性陽離子劑接觸，其中L-半胱氨酸與陽離子交換劑結合，用第二洗滌溶液沖洗陽離子交換劑，并用強酸將結合的L-半胱氨酸從陽離子交換劑去除。

本發明的方法總是得到均勻的溶液，而無論發酵肉湯組成的波動，這是因為L-半胱氨酸可靠并且幾乎完全地從所有伴隨的物質中分離出。如需要，然后可從溶液中得到固體形式的L-半胱氨酸、L-半胱氨酸鹽酸鹽或L-半胱氨酸鹽酸鹽一水合物。為此，優選濃縮所得溶液，直至結晶出理想的產物，優選是L-半胱氨酸鹽酸鹽一水合物。以此方式得到的L-半胱氨酸鹽酸鹽一水合物具有>98重量%的純度。不需要EP1958933A1中所述的分級結晶。

優選在已分離出細胞和固體物之后，使用本發明的方法首先通過堿性離子交換劑，然后通過酸性離子交換劑提純含L-半胱氨酸的發酵肉湯。