[發(fā)明專利]從高豐度15N同位素標(biāo)記L-精氨酸發(fā)酵液中提取高豐度L-精氨酸-15N4的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610247457.1
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105732436A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任征;侯捷;岳韓笑;侯靜華;張亮;劉占峰;雷雯;宋明鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 上海化工研究院
• 主分類號: C07C277/08
• 分類號: C07C277/08;C07C279/14
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 陳亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種從發(fā)酵法生產(chǎn)高豐度L-精氨酸-¹⁵N₄的發(fā)酵液中快速分離提取L-精氨酸-¹⁵N₄的方法。

背景技術(shù)

L-精氨酸(L-arginine)化學(xué)名為α-氨基-δ-胍基戊酸，分子式為C₆H₁₄N₄0₂，分子質(zhì)量為174.2，通常為白色斜方晶系(二水物)晶體或白色結(jié)晶性粉末，易溶于水，不溶于乙醚，微溶于乙醇。L-精氨酸是人和動物體內(nèi)的半必須氨基酸，為目前發(fā)現(xiàn)的動物細(xì)胞內(nèi)功能最多的氨基酸，它不僅作為蛋白質(zhì)合成的重要原料，同時也是機(jī)體內(nèi)肌酸、多胺和一氧化氮(NO)等多鐘活性物質(zhì)的合成前體，具有多種獨(dú)特的生理和藥理作用，是尿素循環(huán)的重要中間代謝產(chǎn)物，通過尿素循環(huán)解除氨中毒，避免由于氨過量造成的代謝紊亂。在生理活性方面，除了與生長激素、胰島素、胰高血糖素等激素誘導(dǎo)有關(guān)外，近年來又作為血管舒張而引起關(guān)注，有望成為營養(yǎng)療法的新材料，L-精氨酸還可以提高人體生長荷爾蒙(HGH)，延緩衰老，在臨床上除作為復(fù)方氨基酸輸液的主要成分之一外，精氨酸及其鹽類還廣泛用作氨中毒性肝昏迷的解毒劑和肝功能促進(jìn)劑，對病毒性肝炎療效顯著，對腸道潰瘍、血栓形成、神經(jīng)衰弱和男性無精病等癥都有治療效果，在醫(yī)療和食品工業(yè)中具有越來越廣泛的用途。L-精氨酸作為一種重要的飼料添加劑，在世界養(yǎng)殖業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。1998年，諾貝爾醫(yī)學(xué)獎授予了研究一氧化氮(NO)在細(xì)胞、組織間信使作用的三位美國科學(xué)家，引發(fā)了世界性的L-精氨酸研究熱潮。

L-精氨酸屬于發(fā)酵法生產(chǎn)L-氨基酸四大瓶頸之一，主要采用蛋白水解法和發(fā)酵法生產(chǎn)，目前，世界上發(fā)酵生產(chǎn)L-精氨酸水平較高的有日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、田邊制藥以及德國Degussa四家公司，其中日本在產(chǎn)量、品質(zhì)和工藝技術(shù)上均居于世界首位。我國自八十年代開始有發(fā)酵法生產(chǎn)精氨酸的研究報道，但至今還沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家目前大多仍以從血粉、腳蹄及豬毛水解液中提取，該法操作費(fèi)時、收率低，工藝穩(wěn)定性不好且環(huán)境污染嚴(yán)重。發(fā)酵法克服了蛋白質(zhì)水解法所存在的工藝復(fù)雜和污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景。

¹⁵N標(biāo)記的L-精氨酸是將其中的氮源(¹⁴N)用¹⁵N替代從而生產(chǎn)出¹⁵N標(biāo)記的L-精氨酸。¹⁵N標(biāo)記L-精氨酸和其它標(biāo)記的氨基酸一樣，可作為示蹤劑而廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)和生命科學(xué)等相關(guān)研究領(lǐng)域。¹⁵N標(biāo)記的L-精氨酸的示蹤作用可以用來實(shí)驗(yàn)和研究L-精氨酸在機(jī)體內(nèi)的獨(dú)特生理作用。由于毛發(fā)、血粉等天然蛋白質(zhì)中的氮源是無法用¹⁵N標(biāo)記的，因而¹⁵N標(biāo)記L-精氨酸的生產(chǎn)只能用發(fā)酵法生產(chǎn)而不能用蛋白質(zhì)水解法生產(chǎn)。

從發(fā)酵液中分離提取精氨酸常用離子交換樹脂法、電滲析法、特殊沉淀法。

申請?zhí)枮?00410089567的中國專利“¹⁵N-L-精氨酸的分離提純方法”采用的就是離子交換樹脂的方法提取L-精氨酸-¹⁵N₄。目前離子交換樹脂分離精氨酸的研究報道很多，其原理簡單，易于控制，而且提取收率較高，但提取時間冗長，如在實(shí)際操作中洗脫時間很長，得到的洗脫液中精氨酸的含量往往很低，需要大量濃縮，發(fā)酵液中常常含有10幾種氨基酸及大量色素等雜質(zhì)，常造成樹脂的交換容量下降，發(fā)酵液需要用草酸預(yù)處理以便除去大部分菌體及發(fā)酵液中的鈣離子，特別是賴氨酸和精氨酸同為堿性氨基酸，且Rf值非常接近，兩者交叉洗脫的重斑較多，不但影響了提取收率而且有可能對最終的產(chǎn)品純度產(chǎn)生影響，同時處理樹脂產(chǎn)生的大量廢酸廢堿會對環(huán)境造成影響。

電滲析法雖然原理簡單，但設(shè)備復(fù)雜，投資較大，生產(chǎn)控制有一定的難度，精氨酸回收率不高，該分離方法的應(yīng)用不廣。