專利名稱：：一種生物酶制備l-天門冬氨酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種通過生物酶催化一步制備L-天門冬氨酸鈉的方法。
背景技術(shù)：
：L-天門冬氨酸鈉是一種氨基酸的鮮味劑，是用量?jī)H次于谷氨酸鈉的第二大氨基酸類鮮味劑，是味精的更新?lián)Q代產(chǎn)品，可單獨(dú)使用，也可以與核酸等系列調(diào)味品并用，其具有解除人體疲勞的特殊功效，需求量大，市場(chǎng)廣闊。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)L-天門冬氨酸鈉的方法均采用化學(xué)合成法，所用原料為L(zhǎng)-天門冬氨酸和氫氧化鈉。該方法有如下缺點(diǎn)一是生產(chǎn)成本高，成品L-天門冬氨酸價(jià)格較高，對(duì)產(chǎn)品推廣普及有不利影響；二是有一定的環(huán)境污染，雖然化學(xué)合成法工藝本身污染較小，但生產(chǎn)原料L-天門冬氨酸鈉卻需要耗費(fèi)大量的液氨和硫酸，產(chǎn)生大量的高氨氮含量的廢水，每生產(chǎn)一噸L-天門冬氨酸就將產(chǎn)生十噸以上的廢水，其中的硫酸氨含量高達(dá)5%以上。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種利用生物酶工程技術(shù)制備L-天門冬氨酸鈉的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種生物酶制備L-天門冬氨酸鈉的方法，將富馬酸、氫氧化鈉及氨以1:1:11:2:2的摩爾濃度比相混合，并調(diào)制為pH8.0pH9.0的底物溶液，然后向此底物溶液中導(dǎo)入含天門冬氨酸酶的發(fā)酵液，所述的底物溶液與發(fā)酵液的體積比為16:116:3，常壓條件下于溫度37X:4(TC時(shí)反應(yīng)1220小時(shí)，經(jīng)分離得到L-天門冬氨酸鈉。本發(fā)明的反應(yīng)方程式如下天門冬氨酸酶HOOCCH=CHCOOH+NH3+Na++H20-H00CCH2CHNH2C00NaH20式中HOOCCH=CHCOOH為富馬酸，H00CCH2CHNH2C00NaH20為L(zhǎng)-天門冬氨酸鈉。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明采用的技術(shù)為生物酶工程技術(shù)，利用天門冬氨酸酶一步催化制備L-天門冬氨酸鈉，所用原料為廉價(jià)的富馬酸和氫氧化鈉，而且生產(chǎn)過程中無(wú)需用硫酸把L-天門冬氨酸鈉提取出來，由此可見，本發(fā)明生產(chǎn)成本低，且生產(chǎn)過程沒有環(huán)境污染。具體實(shí)施方式由本發(fā)明的反應(yīng)方程式可知，富馬酸、氫氧化鈉及氨的摩爾濃度比應(yīng)為1:1:1，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，為了提高富馬酸的轉(zhuǎn)化率，常增加氫氧化鈉和氨的量，但此二者的量增加太多又會(huì)造成浪費(fèi)和L-天門冬氨酸鈉分離困難，故富馬酸、氫氧化鈉及氨的摩爾濃度比控制在1:1:11:2:2，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的底物溶液中富馬酸與氫氧化鈉及氨的摩爾濃度比為9:10:10，這樣的配比可使得富馬酸的轉(zhuǎn)化率最大，而且氫氧化鈉及氨的剩余量小，不會(huì)造成浪費(fèi)，而且便于從反應(yīng)溶液中分離得到L-天門冬氨酸鈉。底物溶液的酸堿值用氨控制在pH8.0pH9.0。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，底物溶液的酸堿值為pH8.0，這樣既可以保證溶液有較為適宜的反應(yīng)條件，又不會(huì)造成氨的浪費(fèi)。向底物溶液中導(dǎo)入含天門冬氨酸酶的發(fā)酵液時(shí)，底物溶液和發(fā)酵液的體積比例控制在16:116:3。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的底物溶液與含天門冬氨酸酶的發(fā)酵液的體積比為8:1，這樣使得反應(yīng)溶液中天門冬氨酸酶的濃度較為適宜，富馬酸的轉(zhuǎn)化速度最快，從而可以加快反應(yīng)時(shí)間，增加L-天門冬氨酸鈉的產(chǎn)量。底物溶液和發(fā)酵液混合后在常壓條件下于溫度為37t:4(TC時(shí)反應(yīng)1220小時(shí)，溶液經(jīng)分離即可得到L-天門冬氨酸鈉。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，反應(yīng)溫度為37°C，天門冬氨酸酶在此溫度下保持最大的生物活性，從而使得反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化率高。天門冬氨酸酶采用大腸桿菌發(fā)酵產(chǎn)生，發(fā)酵時(shí)間為1216小時(shí)，一般情況下發(fā)酵16小時(shí)可用于本發(fā)明。所述的底物溶液中富馬酸與氫氧化鈉均可購(gòu)自成品，而市場(chǎng)上成品中富馬酸與氫氧化鈉的凈含量大不相同，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，富馬酸與氫氧化鈉的食品級(jí)含量均>99%，在這種情況下，反應(yīng)溶液中雜質(zhì)較少，從而可減少后續(xù)工序的操作，并可得到較高純度的L-天門冬氨酸鈉。以下為具體實(shí)施例方式1、于2(W的酶反應(yīng)器中裝161113的1.8M富馬酸和2.0M氫氧化鈉，并用氨調(diào)溶液pH8.0的溶液做為底物，通入2m3的天門冬氨酸酶的發(fā)酵液，在常壓下于溫度為37"C時(shí)反應(yīng)20個(gè)小時(shí)，富馬酸的平均轉(zhuǎn)化率為99.6%，轉(zhuǎn)換液中含L-天門冬氨酸鈉279g/L。2、于2(W的酶反應(yīng)器中裝16m:i的1.2M富馬酸和2.OM氫氧化鈉，并用氨調(diào)溶液pH8.0的溶液做為底物，通入2m3的天門冬氨酸酶的發(fā)酵液，在常壓下于溫度為37。C時(shí)反應(yīng)18個(gè)小時(shí)，富馬酸的平均轉(zhuǎn)化率為99.8%，轉(zhuǎn)換液中含L-天門冬氨酸鈉186g/L。反應(yīng)結(jié)束后，可采用常規(guī)方法分離轉(zhuǎn)化液，如可將轉(zhuǎn)化液加熱到8(TC，然后加入活性碳吸附轉(zhuǎn)化液中的其他物質(zhì)，剩余溶液經(jīng)板框過濾后再經(jīng)濃縮罐濃縮，即可得到L-天門冬氨酸鈉。按照上述方法實(shí)施，底物濃度的配比對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明以生物酶為工具，催化底物進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)L-天門冬氨酸鈉；而傳統(tǒng)的化學(xué)合成法，用較貴的L-天門冬氨酸鈉為原料，依據(jù)簡(jiǎn)單酸堿反應(yīng)原理生產(chǎn)L-天門冬氨酸鈉。本發(fā)明所用方法與傳統(tǒng)方法從原理、技術(shù)含量、生產(chǎn)成本及環(huán)境保護(hù)等諸多方面上都有本質(zhì)區(qū)別，詳見下述對(duì)照表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種生物酶制備L-天門冬氨酸鈉的方法，其特征在于將富馬酸、氫氧化鈉及氨以1∶1∶1～1∶2∶2的摩爾濃度比相混合，并調(diào)制為pH8.0～pH9.0的底物溶液，然后向此底物溶液中導(dǎo)入含天門冬氨酸酶的發(fā)酵液，所述的底物溶液與發(fā)酵液的體積比為16∶1～16∶3，常壓條件下于溫度37℃～40℃時(shí)反應(yīng)12～20小時(shí)，經(jīng)分離得到L-天門冬氨酸鈉。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物酶制備L-天門冬氨酸鈉的方法，其特征在于所述的底物溶液中富馬酸與氫氧化鈉及氨的摩爾濃度比為9:10:10。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物酶制備L-天門冬氨酸鈉的方法，其特征在于所述的底物溶液的酸堿值用氨調(diào)制為pH8.0。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物酶制備L-天門冬氨酸鈉的方法，其特征在于所述的底物溶液與含天門冬氨酸酶的發(fā)酵液的體積比為8:1。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物酶制備L-天門冬氨酸鈉的方法，其特征在于所述的底物溶液與發(fā)酵液混合后的反應(yīng)溫度為37°C。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物酶制備L-天門冬氨酸鈉的方法，其特征在于所述的底物溶液中富馬酸與氫氧化鈉的食品級(jí)含量均》99%。全文摘要本發(fā)明涉及一種通過生物酶催化一步制備L-天門冬氨酸鈉的方法，將富馬酸、氫氧化鈉及氨以1∶1∶1～1∶2∶2的摩爾濃度比相混合，并調(diào)制為pH8.0～pH9.0的底物溶液，然后向此底物溶液中導(dǎo)入含天門冬氨酸酶的發(fā)酵液，所述的底物溶液與發(fā)酵液的體積比為16∶1～16∶3，常壓條件下于溫度37℃～40℃時(shí)反應(yīng)12～20小時(shí)，經(jīng)分離得到L-天門冬氨酸鈉；本發(fā)明生產(chǎn)成本低，且生產(chǎn)過程沒有環(huán)境污染，有較好的應(yīng)用前景。文檔編號(hào)A23L1/227GK101130798SQ200710146109公開日2008年2月27日申請(qǐng)日期2007年8月24日優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日發(fā)明者唐思青,蔣光玉,鄭向輝,郭恒華,黃建坡申請(qǐng)人:安徽華恒生物工程有限公司