天门冬氨酸生产工艺小总

1、天冬氨酸生产工艺的研究进展一、天冬氨酸简介天冬氨酸又称氨基丁二酸，是构成机体蛋白质的主要氨基酸之一。结构式为：一一一，分子量。它有两种旋光异构体：型和型。通常所说的天冬氨酸是指等量的型和型的混合物,为无色单斜棱柱形结晶，溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，熔点CC；型为无色菱形片状结晶溶于水，微溶于醇，熔点CC；型溶于水、盐酸，不溶于乙醇及乙醚，熔点C。二、合成方法2。化它学合成法化学法主要用于生产天冬氨酸的外消旋体天冬氨酸。顺丁烯二酸酐和过量氨水与反应，反应在一间歇反应釜中，于C、下反应。将得到的混合物冷却至C后用盐酸酸化至，再冷却至室温，此时天冬氨酸沉淀析出，将沉淀过滤，C下水洗后得到产品，产

2、率为。成都有机化学研究所的邓润华等采用微波法合成的收率为它。该%方法采用苯亚甲氨基乙酸乙酯为原料，在相转移催化剂（）催化下进行卤化反应,经水解生成天冬氨酸外消旋体。，有有年，浙江大学的邢亚军等在一钛材高压釜中，对顺丁烯二酸酐，进行氨化反应合成了天冬氨酸。通过实验研究对原有合成工艺作出了改进，使产品收率提高到有以%上，并且对产品的分离提纯采用顺丁烯二酸（马来酸，代替盐酸进行酸化结晶从而提高了反应物的利用和减少反应剩余物的污染。，有有年3天津大学的王亚权等提出了一种简便的、不使用任何催化剂的化学合成法。实验在聚四氟衬里的高压釜中进行。实验步骤如下：将顺丁烯二酸酐分析纯溶于水中，加入氨水分析纯至，充

3、氮气，然后在电磁搅拌下加热至，反应，反应后冷却至室温，过滤后得无色晶体，收率，熔点C。产物的红外光谱与天冬氨酸的标准谱图吻合，容量分析表明天冬氨酸含量鼻。，。生，物酶法生物酶法法（固定化细胞法或固定化酶法）年，等将大肠杆菌中提纯的天冬氨酸酶，包埋在交联聚丙烯酰胺中制成固定化酶，富马酸和氨水由固定化天冬氨酸酶催化合成天冬氨酸。年，等进一步将高天门冬氨酸酶活力的大肠杆菌直接用聚丙烯酰胺包埋，制成固定化细胞。提高了酶的稳定性，避免了酶提取的复杂过程，首次实现了由富马酸转化为天冬氨酸的工业化生产，转化率达到，开创了细胞固定化应用于工业生产的先例。年，等对固定化细胞的方法进行了改进，用天然产物K角叉菜胶

4、代替聚丙烯酰胺包埋大肠杆菌细胞，并用戊二醛、戊二醛及环己二胺处理固定化细胞，以可溶性天冬氨酸酶为对照，研究了这三种固定化细胞中酶的性质。三种固定化细胞的酶促反应的最适为，而可溶性天冬氨酸酶的最适反应为。固定化酶的最适温度比可溶性天冬氨酸酶高C有。固定化细胞的表观值大约为可溶性天门冬氨酸酶的值的倍。细胞经固定化后，热稳定性得到提高。固定化细胞柱在时比在天冬氨酸酶反应最适下操作稳定性高。年年居乃琥等利用大肠杆菌菌株，制备固定化大肠杆菌细胞，用于连续生产天冬氨酸，小试每湿细胞的天冬氨酸的产量最高可达（天）。中试每湿细胞的天冬氨酸产量为（天）。该法所用的戊二醛的浓度和添加量，比一般方法的低。由于戊二醛

5、用量少，交联不充分，所以固定化细胞酶活力的回收率高，成本低，但稳定性较差，使用寿命短，所以要适当增加戊二醛的用量。年胡永红，欧阳平凯建立了固定化细胞分离一苹果酸生产中残留富马酸并将其转化成天门冬氨酸的新方法。对生成天门冬氨酸的工艺条件进行优化结果表明当苹果酸反应液调至天门冬氨酸添加量为碳酸铵加量为+等二价阳离子加量为时固定化细胞可将一苹果酸反应液中残留的左右的富马酸几乎全部转化成天门冬氨酸且一苹果酸含量的损失小于。199年6张波采用三种不同发酵培养基，经过不同发酵时间取样测定酶活、生物量，确定选用培养基A经不同底物浓度、不同金属离子对固定化细胞转化率的影响的实验，确定使用较高浓度底物及含的底物

6、为佳，经实验测得固定化细胞的使用寿命为3个月，即3个月之内能保持转化率在以上，固定化细胞的转化时间为。199年7石屹峰等的设1计了用于固定游离细胞生物转化的反冲式膜反应器（图1），利用膜将游离细胞阻挡于反应器内，同样达到固定化目的而又不损伤细胞酶。菌种采用研究者自己选育的含高活力天冬氨酸酶的培养基为反丁烯二酸胺玉米浆蛋白胨OC摇床培养。细胞离心、收集用生理盐水洗次。选择微滤膜，最佳细胞浓度为。图搅捲应冲式膜应应器Fi即ISchematicdiaf；rimofmembraneinflirtedbackfhislic|erarioiiI-底枷2-调节阀；4-过滤悅沽-反应Si:6-微褲展-憑力攬f

7、T汕-恒谥憎沙-JQ-产剧张今等围绕天冬氨酸酶的活性部位、末端缺失突变、蛋白质工程菌的固定化等方面进行了研究。将突变菌株用琼脂凝胶包埋法进行固定，固定菌量为95，表观酶活力为单位，半衰期。实验表明，固定化细胞，每约得天冬氨酸，日本三菱石化公司已用黄色短杆菌发酵法生产天门冬氨酸。以往常用的细菌是大肠杆菌因它的细胞壁脆弱要循环使用必须将菌固定化于载体上,而该公司所用黄色短杆菌有坚韧的细胞壁,故无需用昂贵的固定化方法,经离心分离反复可供反应使用。所以,用这种制造方法生产成本下降。法（游离细胞法或游离酶法）199年6，南京化工大学徐虹等使用发酵培养基：富马酸2%，,玉米浆用氨水调节至培养温度为，培养时

8、间为左右。以大肠杆菌培养液作酶源，采用游离酶法由富马酸转氨生成天冬氨酸。取培养左右的培养液，7酶反应，可转化富马酸。年,王雪根、徐虹等又实现了游离整体细胞法工业化生产天冬氨酸，发酵培养基:富马酸铵0.4富%马,酸钠2.0蛋%白,胨0.9牛%肉,膏0.4玉%米,浆泡敌。发酵工艺：在摇床上培养种子接种于气升式发酵罐。发酵条件初始风量温度C装液量5天冬氨酸的生产流程见下图。游TOC o 1-5 h z离整体细胞可以在较短的时间内转化为较多的富马酸，且转化较为彻底，转化率平均在以上，有的接近。aooLSat（丸升式他反应产粉解脱包抽品tI摇和种子底物橹液干燥tI料面种子反丁烯二酸咸品图1游离整体细胞法

9、生产卜天冬孰酸的工艺流程年北京化工大学唐芳等利用较为便宜的水解棉籽蛋白代替蛋白胨作为氮源，用葡萄糖部分代替富马酸作为复合碳源，培养产天冬氨酸酶的大肠杆菌。结果表明，改变培养基配比后，对菌体的总体酶活力（即对底物转化能力）影响不大，转化率可达99以%上，通过上罐发酵初步估算可以节约培养基碳氮源成本大约6,%2.生3物拆分法生物拆分法主要用来合成天冬氨酸利用S脱羧酶进行拆分自然界中含高活性S脱羧酶的微生物较多。该酶能专一催化脱除0位羧基生成丙氨酸，因此可以利用该酶把中的转化成，而获得。利用P脱羧酶进行的拆分是目前研究较为成熟的一种方法。年韩铭海等提出了一种利用天冬氨酸P脱羧酶生物转化拆分天冬氨酸得到天冬氨酸的方法。当牛肉膏浓度为、玉米浆为、蛋白胨为时，发酵液酶活力可以达到最高。转化过程最适值为7转化过程最适温度5、C，浓度6.、以玉上的丙氨酸能显著提高转化过程中酶的热稳定性。利用天冬氨酸和丙氨酸的等电点的差