酶法生产dl-天冬氨酸的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物工程领域，具体涉及一种酶法生产DL-天冬氨酸的方法。
【背景技术】
[0002]DL-天冬氨酸常用于氨基酸输液和营养增补剂，在医药、食品及化工合成领域具有广泛的应用前景。DL-天冬氨酸作为K+和Mg2+的载体，能够向心肌输送电解质，从而改善心肌收缩功能，同时还能降低氧消耗，在冠状动脉循环障碍缺氧时，对心肌有保护作用，因此可以用于合成DL-天冬氨酸镁钾盐(脉安定)，可用于治疗心律失常、心动过速、心力衰竭、心肌梗塞、心绞痛、肝炎及肝硬化等疾病。DL-天冬氨酸的氨基取代衍生物在医药和饲料上有。重要作用，如N-甲基-DL-天冬氨酸(NMA)是一种新型的饲料添加剂，能显著提高猪的生长性能，促进饲料养分的吸收。DL-天冬氨酸的另一重要用途是通过L-天冬氨酸-β-脱羧酶来生产D-天冬氨酸。D-天冬氨酸是一种重要的药物前体、中间体，同时也是一种功能性保健品。
[0003]目前，DL-天冬氨酸的生产方法主要有三种:顺丁烯二酸酐氨化法、阿斯巴甜母液提取法和L-天冬氨酸物理化学消旋法。
[0004]顺丁烯二酸酐氨化法用顺丁烯二酸酐(马来酸酐)和氨化剂在较高的压力和温度下直接进行加成反应合成出DL-天冬氨酸，是目前DL-天冬氨酸的主要生产工艺。该方法原料廉价易得，工艺简单，收率高，缺点是反应过程需要高温高压，原料具有腐蚀性，对设备的要求较高，反应中有副产物天冬酰氨，分离精制困难。专利文献主要有:
PL133691 Method of manufacture of DL-aspartic acid；
JPH07247251 Preparat1n of DL-aspartic acid；
US5756839 Process for preparing DjL-Aspartic acid from ammonium salts ofthe maleic acido
[0005]阿斯巴甜母液提取法的原料是生产阿斯巴甜的副产母液，母液成份复杂，造成产品中杂质较多，含量较低，不适宜作为食品和医药的原料。专利文献有:
CN101284796母液回收制备DL-苯丙氨酸和DL-天冬氨酸的方法；
CN103113248 一种从生产阿斯巴甜废水中回收DL-天门冬氨酸的方法。
[0006]L-天冬氨酸物理化学消旋法是L-天冬氨酸在物理或化学条件下消旋而得DL-天冬氨酸，反应温度较高，对设备要求较高，产物在反应中易分解。专利文献有:
US3213106 Process of racemizing optically active alpha acids。
[0007]天冬氨酸消旋酶广泛存在于大肠杆菌(Escherichia.coli)、乳酸杆菌(Lactobacillus)、链球菌(Streptococcus)、嗜热球菌(Pyrococcus)等多种细菌中，可由上述细菌发酵培养而获得天冬氨酸消旋酶，再通过本领域公知的方法对酶和细胞进行处理，从而获得本发明中所需的纯酶、固定化细胞或固定化酶。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种原料易得，生产工艺简单，反应条件温和，能降低DL-天冬氨酸的生产成本的生产方法。
[0009]本发明是通过以下技术方案实现的:
酶法生产DL-天冬氨酸的方法，利用天冬氨酸消旋酶使L-天冬氨酸消旋从而生产DL-天冬氨酸，包括如下步骤:
1)L_天冬氨酸加入碱性物质溶解配成L-天冬氨酸盐水溶液作为酶促反应的底物；
2)向底物溶液中加入天冬氨酸消旋酶，控制反应温度进行酶促反应；
3)反应完成后，过滤，升温加入活性炭脱色，冷却后向清液中加入硫酸调节pH，使DL-天冬氨酸从溶液中结晶析出，冷却后经抽虑、洗涤、干燥可得DL-天冬氨酸产品。
[0010]酶法生产DL-天冬氨酸的方法，所述的天冬氨酸消旋酶是经分离纯化后的纯酶，含酶的全细胞，附着于载体之上的酶或细胞中的任何一种形态。
[0011]酶法生产DL-天冬氨酸的方法，所述的天冬氨酸消旋酶的添加量为不少于12U/g(以L-天冬氨酸计算)。
[0012]酶法生产DL-天冬氨酸的方法，所述的溶解L-天冬氨酸的碱性物质是氨水、NaOH、Na2CO3、NaHCO3或者KOH，优选氨水、NaOH，最优氨水。
[0013]酶法生产DL-天冬氨酸的方法，所述的底物浓度为50?260g/L(以L-天冬氨酸计算)，优选150?230g/L。
[0014]酶法生产DL-天冬氨酸的方法，所述的酶促反应的温度为25?60°C，优选35?50°C，最优 40°C。
[0015]酶法生产DL-天冬氨酸的方法，所述的酶促反应的pH为6.5?9.5，优选7.5?9.0，最优8.0。
[0016]本发明采用酶法生产DL-天冬氨酸，常压反应无需高温高压，对设备的要求低，生物酶催化反应专一性强，产物单一没副产物，同时本发明所述的生产方法所使用的原料廉价易得，使得整体生产成本较低。本发明经过简单的过滤、脱色、结晶就可以拿到合格的产品，无需精制提纯，其生产工艺简单易行，产品化学纯度高，比旋光度为O，制造成本低。
【具体实施方式】
[0017]天冬氨酸消旋酶的活性按如下进行测定。
[0018]将被检测物加入到L-天冬氨酸铵(180g/L、pH8.0)的水溶液中，40°C下孵化60分钟，用高效液相色谱定量测定反应液中的L-天冬氨酸。将I分钟内消耗Ιμπιο?的L-天冬氨酸的活性，以I单位(U)表示。
[0019]下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅限于此。
[0020]实施例1
向150gL-天冬氨酸加入NaOH溶解并调节ρΗ8.5，配制成IL的L-天冬氨酸钠水溶液，向上述溶液中加入0.2g纯化的天冬氨酸消旋酶(总活力3200U)，保持温度37°C搅拌反应，不断取样用旋光仪测定反应体系中的旋光度，14h后旋光度为零，反应完毕。用微滤膜过滤，除去反应液中的酶，升温到80°C加入Ig活性炭脱色，保温Ih后抽滤，滤液冷却到40°C后加入硫酸调节pH2.8(过程中温度不断升高)，缓慢搅拌下用冷却水降温到30°C以下抽率，用2倍体积的水洗涤物料，烘干后得到白色的DL-天冬氨酸131.2g。产品旋光度为零，含量99.5%。
[0021 ] 实施例2 向900gL-天冬氨酸加入氨水溶解并调节pH8.0，配制成5L的L-天冬氨酸铵水溶液，向上述溶液中加入75g含天冬氨酸消旋酶的大肠杆菌细胞(总活力15500U)，保持温度40°C搅拌反应，不断取样用旋光仪测定反应体系中的旋光度，7h后旋光度为零，反应完毕。用微滤膜过滤，除去反应液中的细胞，升温到80°C加入15g活性炭脱色，保温Ih后抽滤，滤液冷却到401后加入硫酸调节pH2.8，缓慢搅拌下用冷却水降温到30°C以下抽率，用2倍体积的水洗涤物料，烘干后得到白色的DL-天冬氨酸782.8g。产品旋光度为零，含量99.6%。
[0022]实施例3
向2000gL-天冬氨酸加入氨水溶解并调节pH8.0，配制成1L的L-天冬氨酸铵水溶液，向上述溶液中加入105g卡拉胶固定的大肠杆菌细胞(含天冬氨酸消旋酶总活力26800U)，保持温度45°C搅拌反应，不断取样用旋光仪测定反应体系中的旋光度，12h后旋光度为零，反应完毕。用滤纸过滤，除去反应液中的固定化细胞，升温到80°C加入30g活性炭脱色，保温Ih后抽滤，滤液冷却到40°C后加入硫酸调节pH2.8，缓慢搅拌下用冷却水降温到30°C以下抽率，用2倍体积的水洗涤物料，烘干后得到白色的DL-天冬氨酸1778.5g。产品旋光度为零，含量99.4%ο
【主权项】
1.酶法生产DL-天冬氨酸的方法，其特征在于利用天冬氨酸消旋酶使L-天冬氨酸消旋从而生产DL-天冬氨酸，包括如下步骤:.1)L_天冬氨酸加入碱性物质溶解配成L-天冬氨酸盐水溶液作为酶促反应的底物； .2)向底物溶液中加入天冬氨酸消旋酶，控制反应温度进行酶促反应； .3)反应完成后，过滤，升温加入活性炭脱色，冷却后向清液中加入硫酸调节pH，使DL-天冬氨酸从溶液中结晶析出，冷却后经抽虑、洗涤、干燥可得DL-天冬氨酸产品。2.根据权利要求1所述的酶法生产DL-天冬氨酸的方法，其特征在于所用的天冬氨酸消旋酶是经分离纯化后的纯酶，含酶的全细胞，附着于载体之上的酶或细胞中的任何一种形??τ.3.根据权利要求1所述的酶法生产DL-天冬氨酸的方法，其特征在于天冬氨酸消旋酶的添加量为不少于12U/g(以L-天冬氨酸计算)。4.根据权利要求1所述的酶法生产DL-天冬氨酸的方法，其特征在于溶解L-天冬氨酸的碱性物质是氨水、NaOH、Na2C03、NaHC03或者KOH，优选氨水、NaOH，最优氨水。5.根据权利要求1所述的酶法生产DL-天冬氨酸的方法，其特征在于底物浓度为50?.260g/L(以L-天冬氨酸计算)，优选150?230g/L。6.根据权利要求1所述的酶法生产DL-天冬氨酸的方法，其特征在于酶促反应的温度为.25 ?60°C，优选 35 ?50°C，最优 40°C。7.根据权利要求1所述的酶法生产DL-天冬氨酸的方法，其特征在于酶促反应的pH为.6.5?9.5，优选7.5?9.0，最优8.0。
【专利摘要】本发明公开了一种酶法生产DL-天冬氨酸的方法，属于生物工程领域，该方法利用天冬氨酸消旋酶使L-天冬氨酸消旋从而生产DL-天冬氨酸，包括如下步骤：L-天冬氨酸加入碱性物质溶解配成L-天冬氨酸盐水溶液作为酶促反应的底物；向底物溶液中加入天冬氨酸消旋酶，控制反应温度进行酶促反应；反应完成后，过滤，升温加入活性炭脱色，冷却后向清液中加入硫酸调节pH，使DL-天冬氨酸从溶液中结晶析出，冷却后抽虑、洗涤、干燥可得DL-天冬氨酸产品。本发明生产方法原料易得，生产工艺简单，反应条件温和，降低了DL-天冬氨酸的生产成本。
【IPC分类】C12P13/20
【公开号】CN105506016
【申请号】CN201610092960
【发明人】蒋光玉
【申请人】蒋光玉
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年2月20日