CN102925530A - 一种l-蛋氨酸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种L-蛋氨酸的制备方法，属于化工合成领域，它解决了生物酶拆分法经济指标低、排污大，传统发酵法工艺收率低、成本高，化学合成法对工艺和设备要求高、投入大的问题。本发明的制备方法包括DL-蛋氨酸酰化反应生成酰化蛋氨酸；再加入普通霉菌发酵，生成L-蛋氨酸和DL-蛋氨酸的混合物；然后加盐酸离心浓缩，加液碱、转化酶浓缩、结晶得粗品；最后粗品脱色、提纯得L-蛋氨酸。本发明不仅大幅提高了产品收率，而且缩短了运行周期，也改善了原来的生产环境，提高了产品质量，降低了生产成本，非常适用于L-蛋氨酸的广泛生产。
Description
技术领域
本发明属于化工合成领域，涉及一种L-蛋氨酸的制备方法，特别是一种利用发酵法制备L-蛋氨酸的方法。
背景技术
L-蛋氨酸，又名L-甲酸氨酸或L-甲硫基丁氨酸，英文名称L-Methionine，是一种白色薄片状结晶或粉末，可溶于水、温热的稀甲醇、碱性溶液和稀无机酸，难溶于乙醇，几乎不溶于乙醚。L-蛋氨酸的分子式为C5H11NO2S，结构式为CH3-S-CH2-CH2-CH(NH2)COOH，分子量为149.21。
氨基酸分为D型、L型和DL型三种，一般的氨基酸只有L型能被人体利用，D型蛋氨酸(D-蛋氨酸)能在体内转化为L型蛋氨酸(L-蛋氨酸)-后为人体所用。
L-蛋氨酸广泛用于医药、食品、生化试剂及日常生活各个领域，例如可作为营养增补剂，也可用于肺炎、肝硬变及脂肪肝等的辅助治疗。
L-蛋氨酸的制备方法包括生物酶拆分法、微生物发酵法以及化学合成法。生物酶拆分法是将DL-蛋氨酸酰化成乙酰DL-蛋氨酸，利用米曲霉中的氨基酰化酶或者动物肾脏中的酶拆分为L-蛋氨酸。微生物发酵法是通过微生物的深层发酵合成L-蛋氨酸。化学合成法主要是以甲硫醇与丙烯醛加成后经Strecker反应得到。
生物酶拆分法经济指标低、排污大，不适用于工业批量生产。传统的发酵法工艺收率低，成本较高，因此实际应用也较少。工业上通常都是采用化学合成法。但是化学合成法对工艺和设备的要求较高，投入大。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种工艺收率高、生产成本低的发酵法制备L-蛋氨酸的方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种L-蛋氨酸的制备方法，该方法包括如下步骤：
S1、将DL-蛋氨酸用液碱溶解后，加入乙酸，调节酸碱度后加入氨基酰化酶，DL-蛋氨酸酰化反应生成酰化蛋氨酸；
S2、向上述酰化蛋氨酸溶液中加入普通霉菌，在温度为35～85℃的条件下发酵，生成L-蛋氨酸和DL-蛋氨酸的混合物；
S3、向上述混合物中加入盐酸调节酸碱度后离心，将离心液浓缩，加液碱调节酸碱度后加入转化酶；在恒温条件下转化一定时间后，浓缩、冷却、结晶，得粗品；
S4、将上述粗品溶解、脱色后，提纯得到L-蛋氨酸。
其中步骤S3中所述的转化酶是从动物内脏中提取的一种酶，如猪肾氨基酸化酶。
在上述L-蛋氨酸的制备方法中，步骤S1中所述液碱浓度为30％-35％，DL-蛋氨酸与液碱中溶质的质量比为1∶0.6-1.0。进一步的优选，所述的DL-蛋氨酸与液碱中溶质的质量的质量比为1∶0.8。
在上述L-蛋氨酸的制备方法中，步骤S1中所述乙酸含量为99％，调节后酸碱度为PH＝7.0。
在上述L-蛋氨酸的制备方法中，步骤S1中采用的氨基酰化酶为具有高活性的动物内脏提取物氨基酸酰化酶。
在上述L-蛋氨酸的制备方法中，步骤S2中发酵时间为8-15小时。发酵时采用现有普通的霉菌如米曲霉。
在上述L-蛋氨酸的制备方法中，步骤S3中中加入盐酸后的酸碱度pH＝2.0，所述离心液浓缩为糊状，加液碱后酸碱度pH＝7.0。
在上述L-蛋氨酸的制备方法中，步骤S3中恒温转化的时间为36-40小时，温度为37～39℃，浓缩后的溶液为准结晶状态；
在上述L-蛋氨酸的制备方法中，步骤S4中粗品用水溶解成溶液，粗品与水的质量比为1∶8-15，进一步优选，粗品与水的质量比为1∶10，采用活性炭进行脱色，所述的水与活性炭的质量比为100∶3-6，进一步的优选水和活性炭的质量比为100∶5。
与现有技术相比，此制备方法打破了传统的L-蛋氨酸通过化学合成、尔后消旋、拆分的工艺，相比于传统工艺，此制备方法不仅大幅提高了产品收率，而且缩短了运行周期，也改善了原来的生产环境，提高了产品质量，降低了生产成本，非常适用于L-蛋氨酸的广泛生产。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：
本发明的L-蛋氨酸的制备方法，该方法包括如下步骤：
S1.将DL-蛋氨酸用液碱溶解，加入乙酸，调酸度后加入氨基酰化酶，DL-蛋氨酸酰化反应生成酰化蛋氨酸。
上述液碱为浓度较稀的NaOH溶液，例如NaOH质量百分比为30～35％的NaOH溶液。DL-蛋氨酸与NaOH的质量比满足1∶0.6。
然后向上述溶解有DL-蛋氨酸的液碱中，加入乙酸中和NaOH溶液直至pH值为7.0，得到中性溶液。乙酸可以采用乙酸溶液，也可采用纯乙酸即含量为(或高于)99％的乙酸。
在中性溶液中加入氨基酰化酶进行反应，DL-蛋氨酸在氨基酰化酶的作用下生成酰化蛋氨酸。
S2.向上述酰化蛋氨酸溶液中加入普通霉菌，在温度35～50℃条件下发酵8-15小时，生成L-蛋氨酸和DL-蛋氨酸的混合物。
S3.向上述混合物中加入盐酸调pH值为2.0后离心。加入盐酸是为了得到强酸性的混合物，主要成分为DL-蛋氨酸的离心液。
将离心液浓缩，加NaOH溶液调pH值为7.0后加入转化酶。
将离心液浓缩至原体积的1/3不到，优选浓缩为糊状，然后向浓缩物中加液碱，使其酸碱度在6.5～7.5之间，得到中性的浓缩物。
在中性的浓缩物中加入转化酶，用来使DL-蛋氨酸拆分出L-蛋氨酸。
S4、恒温转化一定时间后，浓缩、冷却、结晶，得粗品。
上述转化过程在恒温下进行，恒温保持在37～39℃之间，使得转化酶具有最佳的活性。转化的时间36-40小时，随后将转化产物浓缩为准结晶状态，冷却后结晶，即可得到L-蛋氨酸粗品。溶解粗品，加活性炭脱色后，提纯得到L-蛋氨酸。
将上述L-蛋氨酸粗品用水溶解成溶液，粗品与水的质量比在100∶800～1200之间。加活性炭对溶液进行脱色，水和活性炭的质量比为100∶3～6。脱色后提纯，即可得到L-蛋氨酸。
实施例2：
S1、将DL-蛋氨酸用质量百分比为33％的NaOH溶液溶解，并使DL-蛋氨酸与液碱质量比为1∶0.8。然后加入含量为99％的乙酸，使得整个溶液pH＝7.0。调整酸碱度后加入氨基酰化酶，DL-蛋氨酸酰化反应生成酰化蛋氨酸。
S2、向上述酰化蛋氨酸溶液中加入普通霉菌，在37℃温度下发酵16小时，生成L-蛋氨酸和DL-蛋氨酸的混合物。
S3、向上述混合物中加入盐酸，使得混合物的酸碱度PH＝2.0，然后将调酸碱度后的混合物进行离心处理，得到成分主要为DL-蛋氨酸的离心液。
将离心液浓缩为糊状，然后向浓缩物中加液碱，使其酸碱度PH＝7.0。再向其中加入转化酶，使DL-蛋氨酸拆分出L-蛋氨酸。
转化过程在37～39℃恒温下进行40小时，随后将转化产物浓缩为准结晶状态，冷却后结晶，即可得到L-蛋氨酸粗品。
S4、将L-蛋氨酸粗品用水溶解成溶液，粗品与水的质量比为100∶1000。在水溶液中加活性炭进行脱色，水和活性炭的质量比为100∶5。脱色后提纯，即可得到L-蛋氨酸。
采用本发明的制备L-蛋氨酸的方法，属于发酵、拆分拟合进行法，加入氨基酰化酶能使DL-蛋氨酸迅速酰化反应为酰化蛋氨酸。在加入霉菌发酵过程中生成大量的L-蛋氨酸与DL-蛋氨酸的混合物，并且用普通的非线性拟合法拟合氨基酰化酶，使其在发酵过程中拆分出一部分L-蛋氨酸，并把余下的D-蛋氨酸进行酰化，使其成为N-乙酰-DL蛋氨酸。N-乙酰-DL蛋氨酸的立体选择性水解动力性表明L型有很好的脱乙酸作用，在有机溶剂中，酰基化酶对N-乙酰-DL蛋氨酸有对映体选择性合成，可使N-乙酰-DL蛋氨酸短时间内完成拆分，且从DL-蛋氨酸拆分成L-蛋氨酸乙酰物的产率在95％以上。
此制备方法打破了传统的L-蛋氨酸通过化学合成、尔后消旋、拆分的工艺，相比于传统工艺，此制备方法不仅大幅提高了产品收率，而且酶源简单，缩短了运行周期，也改善了原来的生产环境，提高了产品质量，降低了生产成本，非常适用于L-蛋氨酸的广泛生产。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了L-蛋氨酸、氨基酰化酶、转化酶等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (7)
1.一种L-蛋氨酸的制备方法，该方法包括如下步骤：
S1、将DL-蛋氨酸用液碱溶解后，加入乙酸，调节酸碱度后加入氨基酰化酶，DL-蛋氨酸酰化反应生成酰化蛋氨酸；
S2、向上述酰化蛋氨酸溶液中加入普通霉菌，在温度为35～85℃的条件下发酵，生成L-蛋氨酸和DL-蛋氨酸的混合物；
S3、向上述混合物中加入盐酸调节酸碱度后离心，将离心液浓缩，加液碱调节酸碱度后加入转化酶；在恒温条件下转化一定时间后，浓缩、冷却、结晶，得粗品；
S4、将上述粗品溶解、脱色后，提纯得到L-蛋氨酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述液碱浓度为30％-35％，DL-蛋氨酸与液碱中溶质的质量比为1∶0.6-1.0。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述乙酸浓度为99％，酸碱度pH＝7.0。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中发酵时间为8-15小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中加入盐酸后的酸碱度p H＝2.0，所述离心液浓缩为糊状，加液碱后酸碱度pH＝7.0。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，步骤S3中恒温转化的时间为36-40小时，温度为37～39℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中粗品用水溶解成溶液，粗品与水的质量比为1∶8-15，采用活性碳进行脱色，所述的水与活性碳的质量比为100∶3-6。
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