由半胱氨酸生产胱氨酸的方法技术

由酶催化法或发酵法得到的含半胱氨酸水溶液，在二甲亚砜的存在下，通过氧化半胱氨酸以高产率来生产胱氨酸。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通过氧化由酶催化法或发酵法得到的半胱氨酸以生产胱氨酸的方法。L-半胱氨酸和L-胱氨酸是含硫的基本氨基酸，业已发现它们可用作医药，医药原料，食品添加剂以及化妆品的添加剂。尤其近年来，对这些化合物用作冷烫发液的原料之需求正稳步增长。在由发酵法、酶催化法、合成法或其它任何方法得到的含半胱氨酸反应液的半胱氨酸分离过程中(下文称的“反应液”一词应指在酶催化法、发酵法或合成法的反应完全后，所存在的溶液)，由于反应液的组合物复杂，并且半胱氨酸在水中的溶解度十分高，所以目前盛行这样一些方法，先将最初得到的半胱氨酸进行分离和提纯，然后与强酸如盐酸或对甲苯磺酸反应，而生成相应的盐。这些方法一般流程都复杂，得到的半胱氨酸的产率很低。所以要从发酵法得到复杂组合物的反应液中，分离出高纯度的半胱氨酸是困难的。特别是，由于反应液中含有由微生物引起的杂质，则由发酵法或酶催化法得到的反应液进行分离和提纯半胱氨酸，必然伴有严重的损失。由于半胱氨酸相当容易氧化，所以已提出一种方法，其包括强制反应液中的半胱氨酸氧化成胱氨酸，再分离出纯的胱氨酸，然后电解还原已分离的胱氨酸，从而得到纯的半胱氨酸。在半胱氨酸发酵肉汤培养中进行半胱氨酸二氧化，这样一些方法目前已经被公开。在日本特开昭57(1982)-7，643号说明书中所公开的方法，就采用了这样的氧化过程，即用空气或像H2O2的过氧化物并使反应的混合物保持pH值为5到10。根据该专利技术人的示踪实验，可以假定在采用H2O2或空气氧化的方法中，该反应具有游离基氧化的形式，则必然伴有反应条件控制难以及有相当大比例的产物发生分解等缺点。当反应液是发酵肉汤培养液时，而该发酵液在半胱氨酸的反应系统中含有像Fe++或Mn++的金属离子用作催化正如上文所述方法的游离基反应，则以相当高的产率得到胱氨酸。但是，该反应液中实际上不含金属离子，所以产率低。如果将所加的金属离子如Fe++和Mn++与已分离的胱氨酸混合，很可能会对胱氨酸电解还原产生反作用。为了从发酵法或酶催化法得到的半胱氨酸反应液中去除所用的微生物细胞或所用的酶，通过添加HCl或H2SO4反应液的pH值调至不大于4，再加活性炭，热处理由所用的酶或所用的微生物细胞得到的生成液，使之絮凝和吸附在活性炭上，再将生成的复合物经固一液分离，业已发现这样一种方法是十分有效的。在这种情况下，用空气或H2O2的氧化方法要求反应液的pH值保持不小于5，正如在上文提及的说明书中特别指出的那样，因此，在处理反应液后，该方法并不适合在酸性条件下氧化半胱氨酸。尤其根据该专利技术人的示踪实验，则肯定了在pH值为1左右的强酸条件下，用空气氧化实际上并不产生胱氨酸。迄今为止，归纳已有技术所知的氧化半胱氨酸的方法，有借助于用黄原酸甲酯(methyl xanthide)〔美国专利4，039，586〕氧化的方法以及借助γ射线照射的方法〔化学通讯，第826-827页，1968〕。但是这些方法不应当称之为工业可行的方法。本专利技术人致力于解决上述问题作出了刻苦的研究。具体地说，本专利技术涉及胱氨酸的生产方法，其特征在于以下步骤，在有二甲亚砜(在此用作氧化剂)的存在下，氧化由酶催化法或酵法得到含半胱酸水溶液中的半胱氨酸，然后将半胱氨酸转化成胱氨酸，以及分离生成的胱氨酸。将反应液通过本专利技术建议的氧化过程，只是必须满足这个要求，即该反应液应该是发酵法或酶催化法得到的含半胱氨酸的反应液。例如，能够采用通过用2-氨基-噻唑啉-4-(ATC)培养产生L-半胱氨酸的微生物如假单胞菌属所得到的反应液，正如前文提及的日本特开昭57(1982)7，634所描述的那样。本专利技术最好采用在生产半胱氨酸过程中能产生无机盐含量相高的反应液。本专利技术人以前曾研究并申请了一个专利，即通过用L-丝氨酸作为原料并用含硫化合物如Na2S，NaHS，或H2S作为巯基引发剂进行酶催化反应，在色氨酸合酶的存在下得到L-半胱氨酸的方法。由这种酶催化反应得到的反应液含有像NaCl和(NH4)2SO4的无机盐类。当应用本专利技术的方法于酶催化或发酵的反应液时，在二甲亚砜(下文简称“DMSO”)存在下，通过存在于氧化反应统中的盐的催化作用，估计有助于氧化过程反应度的提高，因为该氧化过程依赖于离子反应。本专利技术涉及在由酶催化法(下文称酶催化法包括发酵法)得到的反应液中，将半胱氨酸氧化成胱氨酸的方法。由于反应是在温和的反应条件下进行的，所以并不受反应液组合物的影响。因此，该反应液可以含有在半胱氨酸生产过程中生成的大量的胱氨酸，甚至可含有在培养过程中产生的所用的酶或所用的微生物细胞。例如，将在最初由酶催化反应生成的以及仍含有所用的酶或所用的微生物细胞的反应液中所含的半胱氨酸氧化成胱氨酸，即通过在该溶液中添加DMSO，并从该溶液中移去所用的酶或所用的微生物细胞，从而分离出已生产的胱氨酸。但是，正如上文已经描述的，从本专利技术的反应液中移去所用的微生物细胞，最有效的方法包括在PH值不大于4的酸性条件下，最好pH为1左右，并在吸附剂的存在下热处理反应液，从而絮凝所用的微生物细胞，产生的絮凝物吸附在活性炭上，再洗脱该吸附物。对于含有半胱氨酸的酸性水溶液是由从上述反应液中移出所用的微生物细胞所致，将DMSO作为氧化剂添加到该溶液中，从而将半胱氨酸转化成胱氨酸。在反应中，因为按本专利技术将半胱氨酸氧化成胱氨酸，反应速度提高是与溶液pH降低成比例的，胱氨酸的产率增加与溶液度增加成正比。所用的DMSO之量应足以达到，对于反应液中每含1摩尔的半胱氨酸，要添加大约0.2到2.0摩尔，最好为0.5到1.0摩尔。尽管对于本专利技术的反应所要求的温度不需严格规定，但最好还是控制在5℃100℃的范围里。本专利技术不要求压力供氧到本反应系统里。本反应能在任何常规密封式反应容器中进行，甚至也可以在N2的气氛下进行。于是通过使用DMSO起氧化作用，本专利技术具有以下优点(1)在用空气的氧化过程或用H2O2的氧化过程中，只有添加Fe++，Mn++或Cu++这样的金属离子作为催化剂到该反应系统中，才能得到适当的反应速度。而本专利技术的方法绝对没有使用催化剂。由于用空气的氧化过程或用H2O2的氧化过程是一种游离基反应，它不会因胱氨酸的产生而终止反应，但进而产生像磺基丙氨酸这样的分解产物。结果，对于回收胱氨酸就不可避免地伴有严重的损失，氧化反应就不容易控制。按照本专利技术，在有DMSO存在下进行的氧化过程中，由于氧化反应是离子反应，所以反应温和并且大量从半胱氨酸产生胱氨酸、当反应在有电解无机盐的存在下进行时，氧化的反应速度提高。当将本专利技术的方法用于L-半胱氨酸反应液时，其中所述的反应液是通过用L-丝氨酸作为底物并且在色氨酸含酶的存在下将含硫化合物进行酶反应而得到的，则这种电解无机盐存在的效果是特别突出的。(2)将半胱氨酸水溶液进行本专利技术的氧化反应，则要求其pH值尽可能地低。当由移去所用的微生物细胞所产生的半胱氨酸水溶液进行氧化反应时，其中移出所用微生物细胞的过程是用活性炭并在酸性条件下(pH4或更小)进行的，该水溶液能直接用于氧化反应中，无需调节pH值。与用空气或用H2O2进行氧化过程的传统方法相比较，本专利技术的方法依赖于用DMSO的氧化过程，则产生了许多引入注目的效果，例如尤其在强酸条件下，降低了半胱氨酸分解成磺基丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产胱氨酸的方法，包括通过酶催化法或发酵法得到含半胱氨酸水溶液而产生半胱氨酸，在氧化剂二甲亚砜的存在下经氧化，由此将所述的半胱氨酸转化成胱氨酸，再分离出胱氨酸。

【技术特征摘要】
1.生产胱氨酸的方法，包括通过酶催化法或发酵法得到含半胱氨酸水溶液而产生半胱氨酸，在氧化剂二甲亚砜的存在下经氧化，由此将所述的半胱氨酸转化成胱氨酸，再分离出胱氨酸。2.按权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫原匠一郎，上口俊昭，宫原彻，桥向匡嗣，新田一成，
申请(专利权)人：三井东化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]