[發(fā)明專利]一種L-色氨酸的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510295849.0
• 申請日: 2015-06-03
• 公開（公告）號: CN104928327B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅運(yùn)軍;劉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢輕工大學(xué)
• 主分類號: C12P13/22
• 分類號: C12P13/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明一種L?色氨酸的制備方法，其特征在于包含有以下步驟：a.細(xì)胞破碎工藝段；b.分離細(xì)胞碎片并對分離液濃縮工藝段；c.酶促轉(zhuǎn)化工藝段；d.柱分離工藝段；e.結(jié)晶工藝段。改進(jìn)后工藝改降低了后續(xù)L?色氨酸分離的難度和分離周期。可節(jié)約時間24h左右，而且減少了由于分離細(xì)胞碎片導(dǎo)致的氨基酸的損失，產(chǎn)量從每批次的50公斤變?yōu)?7公斤，大約增加7kg，同時利用廢舊的樹脂節(jié)約了膜分離的膜成本，每年膜使用成本從30多萬元降低至15萬左右。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及L-色氨酸的制備方法，尤其是快速制備L-色氨酸的方法。

背景技術(shù)

L-色氨酸即β-吲哚基丙氨酸，為白色或微黃色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，是八種必須氨基酸之一，人和動物只能從食物中攝取。L-色氨酸作為一種必須氨基酸，除在營養(yǎng)代謝中起重要作用外，目前被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品及飼料等領(lǐng)域。

色氨酸的生產(chǎn)方法主要包括如下幾種：蛋白質(zhì)水解法，以毛發(fā)、血粉等為材料通過水解的方式獲得包括色氨酸在內(nèi)的多種氨基酸，但蛋白質(zhì)水解法對環(huán)境污染大。化學(xué)合成法，即以化學(xué)合成的手段合成色氨酸，但合成步驟多，收率低且產(chǎn)物為混旋的色氨酸，需要進(jìn)一步的酶法拆分才能得到L-色氨酸。微生物前體轉(zhuǎn)化法是以葡萄糖等作為碳源培養(yǎng)微生物，同時在培養(yǎng)過程中向培養(yǎng)基中添加各種前體物質(zhì)，利用微生物體內(nèi)的色氨酸合成酶系轉(zhuǎn)化這些前體物合成L-色氨酸。由于色氨酸合成酶體系容易受到來自底物和產(chǎn)物的抑制作用，所以該方法需解除底物、產(chǎn)物對色氨酸合成途徑中相關(guān)酶的反饋抑制才能得到高濃度的色氨酸。發(fā)酵法生產(chǎn)L-色氨酸，以廉價的葡萄糖、蜜餞等物質(zhì)為原料，通過微生物菌種發(fā)酵生產(chǎn)L-色氨酸。目前報道的發(fā)酵生產(chǎn)L-色氨酸在發(fā)酵液中產(chǎn)物積累不高，一般色氨酸含量低于50g/L，后續(xù)的產(chǎn)物分離困難較大。酶促轉(zhuǎn)化生產(chǎn)L-色氨酸，即利用基因工程菌中L-色氨酸生物合成酶系的催化功能將吲哚、L-絲氨酸等酶促轉(zhuǎn)化為L-色氨酸。該方法最大優(yōu)點(diǎn)為酶促反應(yīng)體系中色氨酸積累濃度高，高達(dá)100-120g/L，因此為目前工業(yè)上生產(chǎn)色氨酸的主要方法。

酶促轉(zhuǎn)化生產(chǎn)L-色氨酸后的產(chǎn)物分離與純化一直是人們比較關(guān)注的問題。楊文革等在《酶法合成中色氨酸的分離》、武彩蓮等在《發(fā)酵液中L-色氨酸分離純化工藝研究》、司晶星在《色氨酸工廠發(fā)酵與分離工藝過程控制》、韋平和等在《膜技術(shù)在酶法生產(chǎn)L-色氨酸中去除蛋白質(zhì)和色素的應(yīng)用研究》等文獻(xiàn)資料中報道了色氨酸的分離與純化。綜合目前有關(guān)酶促轉(zhuǎn)化制備色氨酸報道，其工藝流程大致如下圖1所示，其產(chǎn)物分離與純化過程中有關(guān)菌體的分離發(fā)生在酶促轉(zhuǎn)化之后與離子柱分離之前的工藝段。雖然有關(guān)研究利用膜分離酶促反應(yīng)液中菌體在實驗室階段取得了較好的效果，但是在氨基酸工業(yè)化生產(chǎn)中還有一定的距離，而且由于酶促轉(zhuǎn)化生產(chǎn)L-色氨酸之后的混合液體積大、粘度高給后續(xù)的膜分離帶來了很大的困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是提供一種L-色氨酸的制備方法。

本發(fā)明一種L-色氨酸的制備方法，其特征在于包含有以下步驟：a.細(xì)胞破碎工藝段：將發(fā)酵所得菌28-35kg重懸于去離子水中，總體積為400L，向其中加入CTAB破細(xì)胞，CTAB加入量為總體積濃度0.05-0.2％；b.分離細(xì)胞碎片并對分離液濃縮工藝段：向破細(xì)胞后混合液體積中加入1000-1500L去離子水，并向其中加入分離輔助物后進(jìn)行分離，真空抽濾，得到分離液1200-1700L；將分離液在35-40℃真空濃縮至體積為400L；c.酶促轉(zhuǎn)化工藝段：將上述破細(xì)胞混合物泵入轉(zhuǎn)化罐中，加入去離子水至總體積為600L，轉(zhuǎn)化罐中含絲氨酸0.5-1mol/L，吲哚0.5-1mol/L，PLP 0.2-0.4mmol/L，pH值為6.0-9.0，攪拌100-150rpm，溫度35-40℃，時間為35-50h，達(dá)到酶促反應(yīng)平衡；d.柱分離工藝段：向酶促反應(yīng)平衡液中加入去離子水1000-1200L并上活化后的001×7型陽離子柱，上樣完畢后用2mol/L的氨水洗脫，得到含L-色氨酸分離液500-1200L；e.結(jié)晶工藝段：將含L-色氨酸的洗脫液在50-60℃減壓濃縮結(jié)晶得到L-色氨酸。