一种L-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法与流程

本发明涉及l-胱氨酸的制备领域，尤其涉及一种l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法。

背景技术：

1、l-胱氨酸，简称l-cystine，是一种分子式为c6h12n2o4s2的有机物，外观呈白色六角形板状结晶体或白色结晶性粉末状，溶于稀酸和碱溶液，极难溶于水，不溶于乙醇。l-胱氨酸是人体必需的氨基酸之一，其在作为氨基酸类药物、食品添加剂、化工原料等方面用途广泛。当前，l-胱氨酸的生产工艺主要有蛋白质水解法、化学合成法、发酵法以及酶法。而酶法因其反应条件温和，立体选择性好，产品质量好，对环境友好等优点而日益重视，并成为现今研究的热点。

2、现有的l-胱氨酸生物发酵酶催化路线，以菌种发酵分别制备l-丝氨酸发酵液与l-半胱氨酸合成酶，经过预浓缩添加巯基底物进行酶促催化反应，然后经氧化脱氢反应得到l-胱氨酸粗品，经过一系列过滤、除杂、结晶步骤得到l-胱氨酸成品。

3、一般情况下，酶促催化反应的摩尔收率低于90％，通过添加酶用量和巯基底物用量可以适当提高收率，但缺乏经济性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，在无需增加酶用量和巯基底物用量等增加原料用量的情况下，仅需增加一步脱色处理工艺，即可显著提高酶促反应收率，最高可>98％。

2、具体技术方案如下：

3、一种l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，其特征在于，包括如下步骤：

4、s1、将l-丝氨酸发酵液进行分离，得到l-丝氨酸清液a；

5、s2、将所述l-丝氨酸清液a进行脱色处理，得到脱色液b；

6、s3、将所述脱色液b与l-半胱氨酸合成酶、巯基供体、辅酶和表面活性剂混合，经酶促催化反应得到含l-半胱氨酸的料液c。

7、本发明公开了一种l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，该方法是本发明的发明人经过分析验证了l-丝氨酸染菌降解、酶菌代谢、杂质影响、标目暗活性剂因素对酶促氧化反应和收率的影响后，发现l-丝氨酸发酵液中的色素对酶促氧化反应有较大的影响的结论，从而提出了本发明。本发明在无需增加原料用量的情况下，仅需对l-丝氨酸清液增加一步脱色处理工艺，即可显著提高酶促反应收率。

8、步骤s1中：

9、所述l-丝氨酸发酵液由底物经菌种发酵后制备得到；

10、所述底物选自能生产l-丝氨酸的物质，如葡萄糖等。所述分离，选自本领域的常规技术手段，包括但不限于离心、陶瓷膜、溢流中的一种或多种；

11、得到的l-丝氨酸清液a，澄清透明、无明显固形物，湿固含量小于0.01wt％。

12、步骤s2中：

13、所述脱色处理，包括但不限于活性炭脱色和/或阴离子交换树脂脱色；

14、当所述脱色处理选自活性炭脱色时，活性炭的牌号选自zx-766、zx-767、zx-768、zx-769、zx-772、zx-878中的一种或多种；

15、优选的牌号为zx-767和/或zx-772。

16、活性炭的用量为l-丝氨酸清液a的0.1～1.0wt％；

17、当所述脱色处理选自活性炭脱色时，应在10℃及以上温度下搅拌不少于10min；优选为在10～60℃下搅拌10min以上，进一步优选为不少于30min。

18、当所述脱色处理选自活性炭脱色时，在搅拌结束后过滤除去活性炭得到所述脱色液b。

19、所述脱色处理选自阴离子交换树脂脱色时，采用的阴离子交换树脂的牌号选自d301、d354、d315、lx360中的一种或多种。

20、优选的，所述阴离子交换树脂的体积大于l-丝氨酸清液a体积的1/40。

21、所述阴离子交换树脂脱色，将l-丝氨酸清液a加至已水洗活化的阴离子交换树脂正进正出即可得到所述的脱色液b。

22、优选的，经过上述脱色处理所得脱色液b，在430nm的吸光度小于3.2abs；进一步优选为小于2.0abs；更优选为小于1.5abs。

23、随着控制脱色液b在430nm的吸光度的不断优选，最终制备的酶促反应的收率随之增加。

24、步骤s3中：

25、所述l-半胱氨酸合成酶选自保藏编号为cgmcc no.21194的大肠埃希氏菌(escherichiacoli)的湿菌体或粗酶液；所述湿菌体和粗酶液的制备参考cn 112813012 a。

26、所述巯基供体包括但不限于硫氢化钠和/或硫氢化钾；

27、所述辅酶包括但不限于磷酸吡哆醛；

28、所述表面活性剂包括但不限于吐温系列和/或曲拉通系列。

29、巯基供体与l-丝氨酸的摩尔比为1.1～1.3；

30、以所述湿菌体或粗酶液的质量计，辅酶的用量为湿菌体或粗酶液的0.1～0.5wt％，表面活性剂的用量为湿菌体或粗酶液的0.1～0.5wt％。

31、所述湿菌体或粗酶液的用量为l-丝氨酸的10～30wt％。

32、步骤s3中：

33、所述酶促反应在氮气气氛下进行，反应温度与ph值选自所述l-半胱氨酸合成酶的最优活性条件，例如反应温度为35～39℃，ph值为8～9。

34、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

35、本发明公开了一种l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，在无需增加原料用量的情况下，仅需对l-丝氨酸清液增加一步脱色处理工艺，即可显著提高酶促反应收率，采用本发明的方法获得的酶促反应收率>92％，最高>98％。

技术特征：

1.一种l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，其特征在于，步骤s1中：

3.根据权利要求1所述的l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，其特征在于，步骤s2中：

4.根据权利要求3所述的l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，其特征在于，步骤s2中：

5.根据权利要求3所述的l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，其特征在于，步骤s2中：

6.根据权利要求1所述的l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，其特征在于，步骤s3中：

7.根据权利要求6所述的l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，其特征在于，步骤s3中：

9.根据权利要求1～8任一项所述的l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，其特征在于，步骤s2中：

10.根据权利要求9所述的l-胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，其特征在于，所述脱色处理，在10～60℃下搅拌不少于30min。

技术总结
本发明公开了一种L‑胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，包括：S1、将L‑丝氨酸发酵液进行分离，得到L‑丝氨酸清液A；S2、将L‑丝氨酸清液A进行脱色处理，得到脱色液B；S3、将脱色液B与L‑半胱氨酸合成酶、巯基供体、辅酶和表面活性剂混合，经酶促催化反应得到含L‑半胱氨酸的料液C。本发明公开了一种L‑胱氨酸生物发酵酶催化路线中提高酶促反应收率的方法，在无需增加酶用量和巯基底物用量等增加原料用量的情况下，仅需增加一步脱色处理工艺，即可显著提高酶促反应收率，最高可>98％。

技术研发人员：赵德胜,路博文,孙本晶,张建宁,赵福临,张立明
受保护的技术使用者：黑龙江新和成生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11