專利名稱：微生物酶消旋生產(chǎn)dl-丙氨酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法。
技術(shù)背景目前，國內(nèi)外DL-氨基丙酸的生產(chǎn)工藝主要有用乙醛與氰氫酸反應，生成 氰醇，在與氨反應得到氨基氰，氨基氰在堿性條件下水解，生成氨基酸鈉，在經(jīng) 離子交換制得氨基丙酸粗品，用水或乙醇重結(jié)晶得到成品。也有用乙醚、氯化銨、 氰化鈉等原料合成氨基丙酸。但這些合成方法都用到氰化物，有劇毒，條件困難， 三廢問題嚴重，且合成路線長，收率低。另外還可以用氯化法生產(chǎn)氨基丙酸，該 法是利用丙酸氯化制得氯代丙酸，在氨化后得到氨基酸產(chǎn)品，但此法原料價格昂 貴，成本高，且有氯化反應，對設備腐蝕嚴重，分離副產(chǎn)物氯化銨難，產(chǎn)品質(zhì)量，同時存在難處理的"三廢"問題。具體情況如下1、 Strecker法該法以氨或氯化銨與乙醛反應，經(jīng)氰化，酸解，離子交換提取后得氨基丙酸， 收率52-56%。該法缺點使用劇度化工原料氰化物，合成路線長，反應混合液含有大量氨離子、氯離子，分離精致困難，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，污染嚴重，設備條件要求高。2、 Buchere法該法為的改進，以氰化鈉和碳酸氨與乙醛反應，得中間體己內(nèi)酰脲，經(jīng)堿分 解、離子交換提取，收率70%該法缺點使用劇度化工原料氰化物，合成路線長，反應混合液含有大量氨 離子、鈉離子，分離精致困難，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，污染嚴重， 設備條件要求高。3、 a-^f代羧酸氨化法采用丙酸在三氯化磷催化劑存在下，在105通氯氣反應制得a-氯丙酸。以a-氯代丙酸原料，經(jīng)氨化制得DL-氨基丙酸。目前我國均采用此法。該法缺點使用危險品氯氣，生產(chǎn)過程有副產(chǎn)品鹽酸，產(chǎn)物含大量氯化銨， 需用離子交換方法去處，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定生產(chǎn)，生產(chǎn)成本高，污染嚴重。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種原料易得，生產(chǎn)過程簡單，條件溫和，能大幅度降 低DL-丙氨酸生產(chǎn)成本的生產(chǎn)DL-丙氨酸方法。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，包括以下步驟配制培養(yǎng)基，作為微 生物培養(yǎng)基的碳源是L-乳酸、甘油、或L-丙氨酸，比例為10-50g/L，以蛋白胨 或酵母提取物為氮源，比例為5-40g/L,培養(yǎng)基中加入玉米漿比例為5-50g/L， 用氨水或硫酸調(diào)整培養(yǎng)基PH值到7 14，分裝入燒瓶中，將保存在斜面上的微 生物用接種環(huán)挑取一環(huán)接入上述培養(yǎng)基中，使用旋轉(zhuǎn)震蕩器，在2(TC 4(TC、 90rpm 130rpm下培養(yǎng)12 48小時，合并上述細胞培養(yǎng)液，加入到底物溶液中， 維持反應溫度20 40度，F(xiàn)fl值6 9，反應過程每小時用旋光儀測量反應體系比 旋光度，待比旋光度為零時，繼續(xù)反應0.5 2小時，升溫至6(TC 10(TC，加 入活性碳脫色30分鐘，抽濾，用旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器真空濃縮結(jié)晶，得Dl-丙氨酸精制品。微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，所述合并上述細胞培養(yǎng)液后，得到得 到一級種子細胞懸液，配制含蛋白胨20g/L，酵母提取物20g/L， L-乳酸20g/L， 氯化鈉5g/L ，玉米漿干粉5g/L ，硫酸鎂0. 2g/L，磷酸二氫鉀lg/L、 L-丙氨酸 5g/L的發(fā)酵液io升，調(diào)整整ra值7,將培養(yǎng)基加到有效容積10升的發(fā)酵罐中， 115'C高壓滅菌15-20分鐘。冷卻至30°C，接入上述一級種子細胞懸液400毫升。 每分鐘通入無菌空氣2升，培養(yǎng)24小時，得細胞培養(yǎng)液10升，加入到100升含 有20公斤底物溶液中，維持反應溫度40度，PH值8，反應過程每小時用旋光儀 測量反應體系比旋光度，待比旋光度為零時，繼續(xù)反應1小時，升溫至8(TC， 加入300g活性碳脫色30分鐘，抽濾，真空濃縮結(jié)晶，得Dl-丙氨酸精制品。微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，所述的底物溶液為L-丙氨酸水溶液。 微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，將培養(yǎng)基分裝入燒瓶中后，將上述培養(yǎng)基在121。C高壓滅菌15分鐘，冷卻到30°C。微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，所述的微生物為大腸桿菌，或假單胞菌，或酪酸梭狀芽孢桿菌，或胚芽乳桿菌，或尿葡萄球菌，或酵母，或霉菌或絲狀真菌。微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，所述丙氨酸水溶液的濃度為 10-160g/L。微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，所述L-丙氨酸水溶液最佳PH值為8， 調(diào)節(jié)PH值的物質(zhì)為氫氧化鈉或氨。微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，所述的微生物為大腸桿菌。微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，所述的使用旋轉(zhuǎn)震蕩器震蕩后，在30 °C、 110rpm下培養(yǎng)24小時。本發(fā)明采用微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸，無需用到氰化物，避免了氰化物 的劇毒，不會產(chǎn)生污染，同時本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法所使用的原料價格均較低， 使得整體生產(chǎn)成本較低。本發(fā)明經(jīng)過簡單的脫色、過濾、重結(jié)晶就可以達到精制 提純的目的，其生產(chǎn)工藝簡單易行，產(chǎn)品化學純度高，比旋光度為0，制造成本 低。
具體實施方式
實施例1:配制含有蛋白胨20g/L， L-乳酸15g/L，氯化鈉5g/L ，玉米漿干粉18g/L甘 油5g/L ，硫酸鎂0. 2g/L，磷酸二氫鉀lg/L的培養(yǎng)基1升，用氨水或硫酸調(diào)整 PH值到7左右，分裝入1000毫升三角燒瓶中，每瓶裝液量250毫升。將上述培 養(yǎng)基121。C高壓滅菌15分鐘。冷卻到3CTC，將保存在斜面上的大腸桿菌用d) lmm 接種環(huán)挑取一環(huán)接入上述培養(yǎng)基中。使用旋轉(zhuǎn)震蕩器，在30。C、 llOrpm下培養(yǎng) 24小時。合并上述細胞培養(yǎng)液1升，加入到10升含有1600gL-丙氨酸的底物溶液中， 維持反應溫度37度，PH值8。反應過程每小時用旋光儀測量反應體系比旋光度， 待比旋光度為零時，繼續(xù)反應1小時。升溫至8Q。C，加入30g活性碳脫色30分鐘，抽濾。用旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器真空濃縮結(jié)晶，得D1-丙氨酸精制品1200g，25'C母 液2升。產(chǎn)品比旋光度為0，化學純度99. 6%。 實施例2配制含有蛋白胨20g/L，酵母膏20g/L ， L-丙氨酸20g/L，氯化鈉5g/L ， 玉米漿干粉18g/L ，硫酸鎂0. 2g/L，磷酸二氫鉀lg/L的一級培養(yǎng)基150毫升， 用氨水或硫酸調(diào)整PH值到7左右，分裝入500毫升三角燒瓶中，每瓶裝液量150 毫升。將上述培養(yǎng)基12rC高壓滅菌15分鐘。冷卻到37。C，將保存在斜面上的 大腸桿菌用(i)lmin接種環(huán)挑去一環(huán)接入上述培養(yǎng)基中。使用旋轉(zhuǎn)震蕩器，在30， 110rpm下培養(yǎng)16小時，得到一級種子細胞懸液400毫升。配制含蛋白胨20g/L (折干)，酵母提取物20g/L， L-乳酸20g/L,氯化鈉 5g/L ，玉米漿干粉5g/L ，硫酸鎂0. 2g/L，磷酸二氫鉀lg/L、 L-丙氨酸5g/L的發(fā)酵液io升，調(diào)整整ra值7左右，將上述培養(yǎng)基加到有效容積10升的發(fā)酵罐 中，115。C高壓滅菌15-20分鐘。冷卻至30。C，接入上述一級種子細胞懸液400 毫升。每分鐘通入無菌空氣2升，培養(yǎng)24小時。上述細胞培養(yǎng)液10升，加入到100升含有20公斤L-丙氨酸的底物溶液中， 維持反應溫度40度，PH值8。反應過程每小時用旋光儀測量反應體系比旋光度， 待比旋光度為零時，繼續(xù)反應l小時。升溫至8(TC，加入300g活性碳脫色30 分鐘，抽濾。真空濃縮結(jié)晶，得D1-丙氨酸精制品18公斤，25。C母液10升。產(chǎn) 品比旋光度為0，化學純度99. 6%。
權(quán)利要求
1、微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，其特征在于包括以下步驟配制培養(yǎng)基，作為微生物培養(yǎng)基的碳源是L-乳酸、甘油、或L-丙氨酸，比例為10-50g/L，以蛋白胨或酵母提取物為氮源，比例為5-40g/L，培養(yǎng)基中加入玉米漿比例為5-50g/L，用氨水或硫酸調(diào)整培養(yǎng)基PH值到7～14，分裝入燒瓶中，將保存在斜面上的微生物用接種環(huán)挑取一環(huán)接入上述培養(yǎng)基中，使用旋轉(zhuǎn)震蕩器，在20℃～40℃、90rpm～130rpm下培養(yǎng)12～48小時，合并上述細胞培養(yǎng)液，加入到底物溶液中，維持反應溫度20～40度，PH值6～9，反應過程每小時用旋光儀測量反應體系比旋光度，待比旋光度為零時，繼續(xù)反應0.5～2小時，升溫至60℃～100℃，加入活性碳脫色30分鐘，抽濾，用旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器真空濃縮結(jié)晶，得Dl-丙氨酸精制品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，其特征在于所 述合并上述細胞培養(yǎng)液后，得到一級種子細胞懸液，配制含蛋白胨20g/L，酵母 提取物20g/L， L-乳酸20g/L，氯化鈉5g/L ，玉米漿干粉5g/L ，硫酸鎂0. 2g/L， 磷酸二氫鉀lg/L、 L-丙氨酸5g/L的發(fā)酵液10升，調(diào)整ra值7，將培養(yǎng)基加到 有效容積IO升的發(fā)酵罐中，115'C高壓滅菌15-20分鐘，冷卻至30。C，接入上 述一級種子細胞懸液400毫升，每分鐘通入無菌空氣2升，培養(yǎng)24小時，得細 胞培養(yǎng)液10升，加入到100升含有20公斤底物溶液中，維持反應溫度40度， PH值8，反應過程每小時用旋光儀測量反應體系比旋光度，待比旋光度為零時， 繼續(xù)反應l小時，升溫至8(TC，加入300g活性碳脫色30分鐘，抽濾，真空濃 縮結(jié)晶，得Dl-丙氨酸精制品。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微生物酶消埤生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，其特征在 于所述的底物溶液為L-丙氨酸水溶液。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，其特征在于將 培養(yǎng)基分裝入燒瓶中后，將上述培養(yǎng)基12rC高壓滅菌15分鐘，冷卻到3(TC。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，其特征在于所 述的微生物為大腸桿菌，或假單胞菌，或酪酸梭狀芽孢桿菌，或胚芽乳桿菌， 或尿葡萄球菌，或酵母，或霉菌或絲狀真菌。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，其特征在于所述丙氨酸水溶液的濃度為10_160g/L。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，其特征在于所 述丙氨酸水溶液最佳PH值為8，調(diào)節(jié)PH值的物質(zhì)為氫氧化鈉或氨。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，其特征在于所 述的微生物為大腸桿菌。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法,其特征在于所 述的使用旋轉(zhuǎn)震蕩器震蕩后，在3(TC、 110rpm下培養(yǎng)24小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及微生物酶消旋生產(chǎn)DL-丙氨酸的方法，包括以下步驟配制培養(yǎng)基，用氨水或硫酸調(diào)整培養(yǎng)基pH值到8，分裝入燒瓶中，將保存在斜面上的微生物用接種環(huán)挑取一環(huán)接入上述培養(yǎng)基中，使用旋轉(zhuǎn)震蕩器，在30℃、110rpm下培養(yǎng)24小時，合并上述細胞培養(yǎng)液，加入到底物溶液中，維持反應溫度30度，pH值7，反應過程每小時用旋光儀測量反應體系比旋光度，待比旋光度為零時，繼續(xù)反應，并升溫至，加入活性碳脫色30分鐘，抽濾，用旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器真空濃縮結(jié)晶，得Dl-丙氨酸精制品。本發(fā)明生產(chǎn)方法原料易得，生產(chǎn)過程簡單，條件溫和，能大幅度降低DL-丙氨酸生產(chǎn)成本。
文檔編號C12R1/38GK101575624SQ200910117008
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者尹若春, 勇 黃, 黃建坡 申請人:淮北新旗氨基酸有限公司