專利名稱：一種l-蛋氨酸的制備方法
一種L-蛋氨酸的制備方法技術領域
本發明屬于化工合成領域，涉及一種L-蛋氨酸的制備方法，特別是一種利用發酵法制備L-蛋氨酸的方法。
背景技術：
L-蛋氨酸，又名L-甲酸氨酸或L-甲硫基丁氨酸，英文名稱L-Methionine，是一種白色薄片狀結晶或粉末，可溶于水、溫熱的稀甲醇、堿性溶液和稀無機酸，難溶于乙醇，幾乎不溶于乙醚。L-蛋氨酸的分子式為C5H11NO2S,結構式為CH3-S-CH2-CH2-CH(NH2) C00H,分子量為 149.21。
氨基酸分為D型、L型和DL型三種，一般的氨基酸只有L型能被人體利用，D型蛋氨酸(D-蛋氨酸)能在體內轉化為L型蛋氨酸(L-蛋氨酸)-后為人體所用。
L-蛋氨酸廣泛用于醫藥、食品、生化試劑及日常生活各個領域，例如可作為營養增補劑，也可用于肺炎、肝硬變及脂肪肝等的輔助治療。
L-蛋氨酸的制備方法包括生物酶拆分法、微生物發酵法以及化學合成法。生物酶拆分法是將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動物腎臟中的酶拆分為L-蛋氨酸。微生物發酵法是通過微生物的深層發酵合成L-蛋氨酸。化學合成法主要是以甲硫醇與丙烯醛加成后經Strecker反應得到。
生物酶拆分法經濟指標低、排污大，不適用于工業批量生產。傳統的發酵法工藝收率低，成本較高，因此實際應用也較少。工業上通常都是采用化學合成法。但是化學合成法對工藝和設備的要求較高，投入大。發明內容
本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種工藝收率高、生產成本低的發酵法制備L-蛋氨酸的方法。
本發明的目的可通過下列技術方案來實現一種L-蛋氨酸的制備方法，該方法包括如下步驟
SI、將DL-蛋氨酸用液堿溶解后，加入乙酸，調節酸堿度后加入氨基酰化酶，DL-蛋氨酸酰化反應生成酰化蛋氨酸；
S2、向上述酰化蛋氨酸溶液中加入普通霉菌，在溫度為35 85°C的條件下發酵， 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鹽酸調節酸堿度后離心，將離心液濃縮，加液堿調節酸堿度后加入轉化酶；在恒溫條件下轉化一定時間后，濃縮、冷卻、結晶，得粗品；
S4、將上述粗品溶解、脫色后，提純得到L-蛋氨酸。
其中步驟S3中所述的轉化酶是從動物內臟中提取的一種酶，如豬腎氨基酸化酶。
在上述L-蛋氨酸的制備方法中，步驟SI中所述液堿濃度為30% -35%，DL-蛋氨酸與液堿中溶質的質量比為I : O. 6-1.0。進一步的優選，所述的DL-蛋氨酸與液堿中溶質的質量的質量比為I : 0.8。
在上述L-蛋氨酸的制備方法中，步驟SI中所述乙酸含量為99%，調節后酸堿度為 PH = 7. O。
在上述L-蛋氨酸的制備方法中，步驟SI中采用的氨基酰化酶為具有高活性的動物內臟提取物氨基酸酰化酶。
在上述L-蛋氨酸的制備方法中，步驟S2中發酵時間為8-15小時。發酵時采用現有普通的霉菌如米曲霉。
在上述L-蛋氨酸的制備方法中，步驟S3中中加入鹽酸后的酸堿度pH = 2. 0，所述離心液濃縮為糊狀，加液堿后酸堿度pH = 7. O。
在上述L-蛋氨酸的制備方法中，步驟S3中恒溫轉化的時間為36-40小時，溫度為 37 39°C，濃縮后的溶液為準結晶狀態；
在上述L-蛋氨酸的制備方法中，步驟S4中粗品用水溶解成溶液，粗品與水的質量比為I : 8-15，進一步優選，粗品與水的質量比為I : 10，采用活性炭進行脫色，所述的水與活性炭的質量比為100 3-6，進一步的優選水和活性炭的質量比為100 5。
與現有技術相比，此制備方法打破了傳統的L-蛋氨酸通過化學合成、爾后消旋、 拆分的工藝，相比于傳統工藝，此制備方法不僅大幅提高了產品收率，而且縮短了運行周期，也改善了原來的生產環境，提高了產品質量，降低了生產成本，非常適用于L-蛋氨酸的廣泛生產。
具體實施方式
以下是本發明的具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。
實施例I :
本發明的L-蛋氨酸的制備方法，該方法包括如下步驟
SI.將DL-蛋氨酸用液堿溶解，加入乙酸，調酸度后加入氨基酰化酶，DL-蛋氨酸酰化反應生成酰化蛋氨酸。
上述液堿為濃度較稀的NaOH溶液，例如NaOH質量百分比為30 35%的NaOH溶液。DL-蛋氨酸與NaOH的質量比滿足I : 0.6。
然后向上述溶解有DL-蛋氨酸的液堿中，加入乙酸中和NaOH溶液直至pH值為 7.0，得到中性溶液。乙酸可以采用乙酸溶液，也可采用純乙酸即含量為(或高于)99%的乙酸。
在中性溶液中加入氨基酰化酶進行反應，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，在溫度35 50°C條件下發酵8_15 小時，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鹽酸調pH值為2. O后離心。加入鹽酸是為了得到強酸性的混合物，主要成分為DL-蛋氨酸的離心液。
將離心液濃縮，加NaOH溶液調pH值為7. O后加入轉化酶。
將離心液濃縮至原體積的1/3不到，優選濃縮為糊狀，然后向濃縮物中加液堿，使其酸堿度在6. 5 7. 5之間，得到中性的濃縮物。
在中性的濃縮物中加入轉化酶，用來使DL-蛋氨酸拆分出L-蛋氨酸。
S4、恒溫轉化一定時間后，濃縮、冷卻、結晶，得粗品。
上述轉化過程在恒溫下進行，恒溫保持在37 39°C之間，使得轉化酶具有最佳的活性。轉化的時間36-40小時，隨后將轉化產物濃縮為準結晶狀態，冷卻后結晶，即可得到 L-蛋氨酸粗品。溶解粗品，加活性炭脫色后，提純得到L-蛋氨酸。
將上述L-蛋氨酸粗品用水溶解成溶液，粗品與水的質量比在100 800 1200 之間。加活性炭對溶液進行脫色，水和活性炭的質量比為100 : 3 6。脫色后提純，即可得到L-蛋氨酸。
實施例2
SI、將DL-蛋氨酸用質量百分比為33%的NaOH溶液溶解，并使DL-蛋氨酸與液堿質量比為I : 0.8。然后加入含量為99%的乙酸，使得整個溶液pH = 7.0。調整酸堿度后加入氨基酰化酶，DL-蛋氨酸酰化反應生成酰化蛋氨酸。
S2、向上述酰化蛋氨酸溶液中加入普通霉菌，在37°C溫度下發酵16小時，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鹽酸，使得混合物的酸堿度PH = 2. 0，然后將調酸堿度后的混合物進行離心處理，得到成分主要為DL-蛋氨酸的離心液。
將離心液濃縮為糊狀，然后向濃縮物中加液堿，使其酸堿度PH = 7. O。再向其中加入轉化酶，使DL-蛋氨酸拆分出L-蛋氨酸。
轉化過程在37 39°C恒溫下進行40小時，隨后將轉化產物濃縮為準結晶狀態，冷卻后結晶，即可得到L-蛋氨酸粗品。
S4、將L-蛋氨酸粗品用水溶解成溶液，粗品與水的質量比為100 1000。在水溶液中加活性炭進行脫色，水和活性炭的質量比為100 5。脫色后提純，即可得到L-蛋氨酸。
采用本發明的制備L-蛋氨酸的方法，屬于發酵、拆分擬合進行法，加入氨基酰化酶能使DL-蛋氨酸迅速酰化反應為酰化蛋氨酸。在加入霉菌發酵過程中生成大量的L-蛋氨酸與DL-蛋氨酸的混合物，并且用普通的非線性擬合法擬合氨基酰化酶，使其在發酵過程中拆分出一部分L-蛋氨酸，并把余下的D-蛋氨酸進行酰化，使其成為N-乙酰-DL蛋氨酸。N-乙酰-DL蛋氨酸的立體選擇性水解動力性表明L型有很好的脫乙酸作用，在有機溶劑中，酰基化酶對N-乙酰-DL蛋氨酸有對映體選擇性合成，可使N-乙酰-DL蛋氨酸短時間內完成拆分，且從DL-蛋氨酸拆分成L-蛋氨酸乙酰物的產率在95%以上。
此制備方法打破了傳統的L-蛋氨酸通過化學合成、爾后消旋、拆分的工藝，相比于傳統工藝，此制備方法不僅大幅提高了產品收率，而且酶源簡單，縮短了運行周期，也改善了原來的生產環境，提高了產品質量，降低了生產成本，非常適用于L-蛋氨酸的廣泛生產。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
盡管本文較多地使用了 L-蛋氨酸、氨基酰化酶、轉化酶等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。
權利要求
1.一種L-蛋氨酸的制備方法，該方法包括如下步驟 51、將DL-蛋氨酸用液堿溶解后，加入乙酸，調節酸堿度后加入氨基酰化酶，DL-蛋氨酸酰化反應生成酰化蛋氨酸； 52、向上述酰化蛋氨酸溶液中加入普通霉菌，在溫度為35 85°C的條件下發酵，生成L-蛋氨酸和DL-蛋氨酸的混合物； 53、向上述混合物中加入鹽酸調節酸堿度后離心，將離心液濃縮，加液堿調節酸堿度后加入轉化酶；在恒溫條件下轉化一定時間后，濃縮、冷卻、結晶，得粗品； 54、將上述粗品溶解、脫色后，提純得到L-蛋氨酸。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟SI中所述液堿濃度為30%-35%,DL-蛋氨酸與液堿中溶質的質量比為I : O. 6-1.0。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，步驟SI中所述乙酸濃度為99%，酸堿度 pH = 7. O0
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S2中發酵時間為8-15小時。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S3中加入鹽酸后的酸堿度PH =2.0，所述離心液濃縮為糊狀，加液堿后酸堿度pH = 7. O。
6.根據權利要求I或5所述的方法，其特征在于，步驟S3中恒溫轉化的時間為36-40小時，溫度為37 39。。。
7.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S4中粗品用水溶解成溶液，粗品與水的質量比為I : 8-15，采用活性碳進行脫色，所述的水與活性碳的質量比為100 3-6。
全文摘要
本發明公開了一種L-蛋氨酸的制備方法，屬于化工合成領域，它解決了生物酶拆分法經濟指標低、排污大，傳統發酵法工藝收率低、成本高，化學合成法對工藝和設備要求高、投入大的問題。本發明的制備方法包括DL-蛋氨酸酰化反應生成酰化蛋氨酸；再加入普通霉菌發酵，生成L-蛋氨酸和DL-蛋氨酸的混合物；然后加鹽酸離心濃縮，加液堿、轉化酶濃縮、結晶得粗品；最后粗品脫色、提純得L-蛋氨酸。本發明不僅大幅提高了產品收率，而且縮短了運行周期，也改善了原來的生產環境，提高了產品質量，降低了生產成本，非常適用于L-蛋氨酸的廣泛生產。
文檔編號C12P13/12GK102925530SQ201210450279
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月4日 優先權日2012年11月4日
發明者王裕祥 申請人:寧波市遠發生物工程有限公司