[發(fā)明專利]L-半胱氨酸氧化生成L-胱氨酸的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011159396.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN112300037B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙東明;曹亞杰;張靜;林添雄;歐陽(yáng)暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北遠(yuǎn)大生物技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C07C319/24
• 分類號(hào): C07C319/24;C07C323/58;G01N27/26;G01N30/02
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 劉雅婷

本發(fā)明提出了一種L?半胱氨酸氧化生成L?胱氨酸的方法和系統(tǒng)，所述方法包括：步驟一：向含有L?半胱氨酸的溶液中通入含氧氣體，測(cè)定溶液的電位值P；步驟二：判斷所述電位值P與預(yù)設(shè)電位值P1的關(guān)系，當(dāng)所述電位P≥P1時(shí)，停止通入含氧氣體，步驟三：收集析出的L?胱氨酸。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)采用電位值檢測(cè)控制反應(yīng)終點(diǎn)，替代了傳統(tǒng)的全程均需HPLC檢測(cè)控制反應(yīng)終點(diǎn)，方便操作，檢測(cè)用時(shí)短，可以使溶液中L?半胱氨酸充分氧化生成L?胱氨酸，提高產(chǎn)品的收率和設(shè)備的利用效率，過(guò)程控制操作簡(jiǎn)便、快捷，成本低，適于規(guī)模化工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)藥領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及L-半胱氨酸氧化生成L-胱氨酸的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

L-半胱氨酸，化學(xué)式C₃H₇NO₂S，于1810年從膀胱結(jié)石中以胱氨酸的形式發(fā)現(xiàn)，化學(xué)名稱是L-α-氨基-β-巰基丙酸，在蛋白質(zhì)中常以其氧化型L-胱氨酸形式存在，是20種天然氨基酸中惟一一種支鏈中含有氫巰基的氨基酸，這些巰基團(tuán)化學(xué)活性極強(qiáng)，生成的二硫鍵能夠大大提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。L-半胱氨酸擁有廣泛的特性與功能。它能夠斷開肽和蛋白質(zhì)中的二硫鍵，能夠充當(dāng)游離基清道夫，也可以用作還原劑。

L-胱氨酸，化學(xué)式C₆H₁₂N₂O₄S₂，是人體必需的氨基酸之一，其用途廣泛。在醫(yī)藥上L-胱氨酸為氨基酸類藥物，能促進(jìn)細(xì)胞氧化還原功能，使肝臟功能旺盛，并能中和毒素、促進(jìn)白細(xì)胞增生、阻止病原菌發(fā)育，主要用于各種脫發(fā)癥，也用于痢疾、傷寒、流感等急性傳染病、還用于氣喘、神經(jīng)痛、濕疹以及各種中毒疾患等，并且L-胱氨酸能維持蛋白質(zhì)構(gòu)型；L-胱氨酸還是一種營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑，化妝品的添加劑，同時(shí)L-胱氨酸還可作為其它生物制品(如L-半胱氨酸)的原料。

L-胱氨酸的生產(chǎn)方式主要有兩種；第一種是化學(xué)法，主要是依靠人或動(dòng)物的毛發(fā)中的角蛋白經(jīng)酸堿水解提取L-胱氨酸。該法收率低，能耗高，水解過(guò)程產(chǎn)生大量刺激性氣體，廢液處理困難，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。第二種方法是采用微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)L-半胱氨酸，然后將L-半胱氨酸通過(guò)氧化劑中氧化生產(chǎn)L-胱氨酸。微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)工藝以其反應(yīng)條件溫和、專一性強(qiáng)、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而日益受到重視。

微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)L-半胱氨酸的反應(yīng)液中含有大量L-半胱氨酸及其他反應(yīng)殘留物料，需要通過(guò)氧化反應(yīng)將溶液中的L-半胱氨酸氧化，才能最終收到胱氨酸產(chǎn)品。工業(yè)生產(chǎn)上，將L-半胱氨酸氧化L-為胱氨酸，主要采用的氧化劑有以下幾種：含氧氣體(空氣或氧氣等)、DMSO、雙氧水等。采用雙氧水進(jìn)行氧化，優(yōu)點(diǎn)是雙氧水氧化能力強(qiáng)，氧化時(shí)間較短，氧化效率高，反應(yīng)不產(chǎn)生副產(chǎn)物；但是其主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本高，且由于雙氧水氧化能力很強(qiáng)，如果用空控制不當(dāng)，雙氧水過(guò)量又容易將產(chǎn)物L(fēng)-胱氨酸進(jìn)一步氧化為磺基丙氨酸，從而導(dǎo)致綜合收率下降。若采用DMSO氧化，雖然氧化效率和收率均不錯(cuò)，但主要缺點(diǎn)是引入了其他的有機(jī)溶劑，導(dǎo)致在后續(xù)精制過(guò)程中除去的工藝復(fù)雜，成本上升，另外在工業(yè)化生產(chǎn)中大量DMSO的使用也存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。綜合以上原因，工業(yè)上常通過(guò)通入含氧氣體以促使L-半胱氨酸發(fā)生氧化反應(yīng)；考慮到成本因素，工業(yè)上更多是采用空氣氧化的方式；雖然空氣與雙氧水、DMSO等氧化劑相比氧化能力較弱，但是相對(duì)而言空氣具有方便操作、可控性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低等諸多特點(diǎn)，此外空氣也不會(huì)將L-胱氨酸氧化為其他產(chǎn)物，因此氧化反應(yīng)收率較高。