[發明專利]一種高轉化率的β-丙氨酸生物酶合成方法及其成套裝置

在審

• 申請號: 202010591103.5
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN113832201A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 劉志成;劉洋;鄧杰勇
• 申請（專利權）人: 秦皇島華恒生物工程有限公司
• 主分類號: C12P13/06
• 分類號: C12P13/06;C12M1/40;C12M1/00
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 尹瑋

本發明涉及一種高轉化率的β?丙氨酸生物酶合成法，該方法包括下述步驟，將丙烯酸和氨水溶液在混合器(一)中均勻混合后，將制得的混合液(一)導入混合器(二)中，加入丙烯酸氨氧化酶，均勻混合后，將制得的混合液(二)導入管道反應器中進行轉化反應，制得含有β?丙氨酸的轉化液。本發明的制備方法實現了β?丙氨酸生物酶法的連續化生產，顯著降低了副反應，顯著提高反應速率和丙烯酸的有效轉化率。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，具體涉及一種高轉化率的β-丙氨酸生物酶合成方法及其成套裝置。

背景技術

β-丙氨酸為自然界中唯一存在的β型非蛋白氨基酸，并被廣泛應用于醫藥、飼料、食品等領域。

CN 108383742 A公開了一種化學法生產β-丙氨酸的方法，該方法將氨水混合物和丙烯酸分別通向管道反應器中進行連續反應，再對反應產物進行脫氨、脫水、醇析、結晶處理，制得β-丙氨酸。該方法中丙烯酸的有效轉化率能達到96％。但反應需在高溫(100～150℃)、高壓(1.0MPa)條件下進行，存在副反應多(丙烯酸自聚等)、能耗較大等缺陷。

CN1285730C公開了一種生物法合成β-丙氨酸的方法，該方法用可產生丙烯酸氨氧化酶的微生物分別在含丙烯酸的種子培養基和含丙烯酸的發酵培養基中培養出相應的氨基化酶，再將生物轉化生成的氨基化酶加入含有1％～50％(g/ml)丙烯酸的氨水溶液，在酶的作用下合成β-丙氨酸，產品純度可達98％，但其丙烯酸轉化率僅約60％。

CN109385415A公開了一種天冬氨酸酶變體將丙烯酸轉化為β-丙氨酸的方法，其中，丙烯酸的轉化率為84％以上。

CN110923272A公開了一種能將丙烯酸生物轉化為β-丙氨酸的天冬氨酸突變體，該突變體同時存在四個突變點，丙烯酸的轉化率高達99.8％。但前述轉化率并非丙烯酸轉化為β-丙氨酸的有效轉化率。

與化學合成法相比，β-丙氨酸的生物酶合成法的反應條件相對溫和，更適合用于丙烯酸加氨合成β-丙氨酸的轉化，但生物酶合成法存在轉化率低等缺陷，急需研究探索更高轉化率的生物酶合成法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高轉化率的β-丙氨酸生物酶合成法，包括如下步驟：

(1)將丙烯酸和氨水溶液在混合器(一)中均勻混合后，將制得的混合液(一)導入混合器(二)中，加入丙烯酸氨氧化酶，均勻混合后，制得混合液(二)；

(2)將制得的混合液(二)導入管道反應器中進行轉化反應，制得含有β-丙氨酸的轉化液。

本發明的優選技術方案中，所述的丙烯酸氨氧化酶為其丙烯酸氨氧化酶溶液，優選丙烯酸氨氧化酶溶液選自含有可表達丙烯酸氨氧化酶的微生物菌種經過培養基發酵培養所得的發酵液或其濃縮液的任一種或其組合。

本發明的優選技術方案中，所述濃縮選自真空濃縮、減壓濃縮、薄膜濃縮、常壓濃縮、超濾濃縮、離心濃縮的任一種或其組合。

本發明優選的技術方案，所述丙烯酸：氨水溶液：丙烯酸氨氧化酶溶液的重量體積比(w/v/v)為1：1.5～2.0：0.6～1.5，優選為1：1.6：0.7。

本發明優選的技術方案，所述丙烯酸氨氧化酶溶液的酶活力為50-2000U/mL，優選為500-1500U/ml，更優選為800-1200U/mL。

本發明優選的技術方案，所述微生物菌種為野生型菌種，優選為野生型大腸桿菌、野生型藤黃八疊球菌中的任一種。

本發明優選的技術方案，所述微生物菌種為基因工程菌種，優選為大腸桿菌的基因工程菌種、藤黃八疊球菌的基因工程菌種中的任一種。

本發明優選的技術方案，所述氨水溶液的濃度為15％-45％，優選為20％-40％，更優選為20％-30％。