β-丙氨酸、β-丙氨酸盐以及泛酸盐的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种β‑丙氨酸的制备方法，包括：将含有富马酸和氨水的反应物在催化剂存在下制备得到β‑丙氨酸产物，其中所述催化剂包含含有天冬氨酸酶和L‑天冬氨酸‑α‑脱羧酶的催化组合物，并且在反应过程中加入富马酸，而且加入的富马酸的摩尔总量等于所述反应物中的氨水的初始摩尔量减去所述反应物中的富马酸的初始摩尔量。本发明专利技术还提供了β‑丙氨酸盐(特别是β‑丙氨酸钙、β‑丙氨酸钠、β‑丙氨酸钾)和泛酸盐(特别是泛酸钙、泛酸钠、泛酸钾)的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】β-丙氨酸、β-丙氨酸盐以及泛酸盐的制备方法
本专利技术属于生物
，具体涉及一种酶催化制备β-丙氨酸、β-丙氨酸盐(特别是β-丙氨酸钙、β-丙氨酸钠、β-丙氨酸钾)以及泛酸盐(特别是泛酸钙、泛酸钠、泛酸钾)的方法。
技术介绍
β-丙氨酸，又名β-氨基丙酸或3-氨基丙酸，是自然界中存在的β型非蛋白氨基酸。β-丙氨酸是一种多用途的有机合成原料，主要用于合成泛酸和泛酸钙、肌肽、帕米膦酸钠、巴柳氮等，在医药、饲料、食品等领域应用广泛，有着非常大的市场需求。目前β-丙氨酸的生产方法分为化学合成法和生物法两大类，因化学法合成β-丙氨酸研究较早，工艺成熟，所以仍是国内外主要采用的生产方法。化学法生产β-丙氨酸主要有两种方式，一是丙烯酸与氨在高温高压下反应制备，该方法成本低，但由于强酸性对设备腐蚀性大，对安全的要求高；二是丙烯腈与氨先在高温高压下反应制备β-氨基丙腈，然后与氢氧化钠高温条件下水解生成，该方法产率低，反应过程中生成大量无机盐存在分离问题。化学法普遍存在反应条件苛刻，设备要求高，环境污染等问题，因此随着β-丙氨酸使用量的不断增加，生物法以其反应条件温和，效率高，环境友好的优点逐渐成为研究热点。生物法生产β-丙氨酸大都是利用能产特定酶的微生物转化底物生成β-丙氨酸，例如浙江工业大学(CN1285730)利用氨基化酶将丙烯酸和氨合成β-丙氨酸，该方法反应效率高，成本低，但由于原料具有强腐蚀性和刺激性，目前未有工业化应用报道。川利洋等(JP10-42886)利用有机腈水解酶催化β-氨基丙腈合成β-丙氨酸，该方法原料价格高，反应浓度低，成本较高，难以达到工业化生产要求。另一种生物法合成β-丙氨酸是利用L-天冬氨酸-α-脱羧酶特异性地脱去L-天冬氨酸的α羧基生成β-丙氨酸。但是现有方法中存在酶活不高，酶稳定性差的问题。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供了一种β-丙氨酸的制备方法，包括：将含有富马酸和氨水的反应物在催化剂存在下制备得到β-丙氨酸产物，其中所述催化剂包含含有天冬氨酸酶和L-天冬氨酸-α-脱羧酶的催化组合物，并且在反应过程中加入富马酸，而且加入的富马酸的摩尔总量等于所述反应物中的氨水的初始摩尔量减去所述反应物中的富马酸的初始摩尔量。在某些实施方式中，所述催化组合物含有纯化的天冬氨酸酶和纯化的L-天冬氨酸-α-脱羧酶。在某些实施方式中，所述催化组合物含有表达天冬氨酸酶和L-天冬氨酸-α-脱羧酶的菌体。在某些实施方式中，所述菌体包括湿菌体、固定化菌体或菌体破碎液。在某些实施方式中，所述菌体来源于重组工程菌。在某些实施方式中，所述菌体包含单独表达天冬氨酸酶的菌体和单独表达L-天冬氨酸-α-脱羧酶的菌体。在某些实施方式中，所述单独表达天冬氨酸酶的菌体与所述反应物中的初始富马酸的重量百分比为0.5％～4％(w/w)；并且所述单独表达L-天冬氨酸-α-脱羧酶的菌体与所述反应物中的初始富马酸的重量百分比为10％～30％(w/w)。在某些实施方式中，所述菌体包含共同表达天冬氨酸酶和L-天冬氨酸-α-脱羧酶的菌体。在某些实施方式中，所述共同表达天冬氨酸酶和L-天冬氨酸-α-脱羧酶的菌体与所述反应物中的初始富马酸的重量百分比为10％～40％(w/w)。在某些实施方式中，所述天冬氨酸酶来源于Anoxybacillusflavithermus或Geobacillusthermodenitrificans；所述L-天冬氨酸-α-脱羧酶来源于Bacillusthermotolerans、Anoxybacillusflavithermus或Methanocaldococcusjannaschii。在某些实施方式中，所述天冬氨酸酶来源于AnoxybacillusflavithermusWK1或GeobacillusthermodenitrificansNG80-2；所述L-天冬氨酸-α-脱羧酶来源于Quasibacillusthermotolerans、AnoxybacillusflavithermusAK1或MethanocaldococcusjannaschiiDSM2661。在某些实施方式中，在所述反应物中，所述富马酸与所述氨水的初始摩尔比为1∶2。在某些实施方式中，在反应过程中加入的富马酸以流加的方式加入。在某些实施方式中，所述富马酸的浓度为50-400g/L，其流加速度使得反应期间的pH值控制在6.8～7.2之间。在某些实施方式中，反应温度控制在25～55℃之间。在某些实施方式中，本专利技术所述的β-丙氨酸的制备方法在催化反应结束之后进一步包括：除去所述催化组合物中的残留物。在某些实施方式中，本专利技术所述的β-丙氨酸的制备方法进一步包括对所述β-丙氨酸产物进行析晶。在某些实施方式中，在所述析晶后得到母液，并且在所述母液中无机盐的含量低于10g/L。在某些实施方式中，所述析晶后得到的母液可以循环套用。在某些实施方式中，在所述析晶后得到β-丙氨酸晶体，并且在所述晶体中无机盐的含量低于20mg/g。另一方面，本专利技术提供了一种β-丙氨酸盐的制备方法，包括以下步骤：(a)根据本专利技术所述的方法制备得到β-丙氨酸；和(b)将步骤(a)制备得到的β-丙氨酸与碱性溶液进行反应。在某些实施方式中，所述β-丙氨酸盐为β-丙氨酸碱金属盐或β-丙氨酸碱土金属盐，所述碱性溶液为含有碱金属或碱土金属阳离子的碱性溶液。在某些实施方式中，所述碱性溶液包含KOH、NaOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH)3或其组合。在某些实施方式中，所述Ca(OH)2由氧化钙和水反应得到。在某些实施方式中，所述β-丙氨酸盐为β-丙氨酸钙、β-丙氨酸钾或β-丙氨酸钠。在某些实施方式中，所述β-丙氨酸盐为β-丙氨酸钙。在某些实施方式中，本专利技术所述的β-丙氨酸盐的制备方法进一步包括对所述β-丙氨酸盐进行析晶。另一方面，本专利技术提供了一种泛酸盐的制备方法，包括以下步骤：(a)根据本专利技术所述的方法制备得到β-丙氨酸；(b)将步骤(a)制备得到的β-丙氨酸与碱性溶液进行反应，制备得到β-丙氨酸盐；和(c)将泛酰内酯或泛解酸与步骤(b)制备得到的β-丙氨酸盐进行反应。在某些实施方式中，所述泛酰内酯为D-泛酰内酯。在某些实施方式中，所述泛解酸为D-泛解酸。在某些实施方式中，在将泛酰内酯(例如D-泛酰内酯)或泛解酸(例如D-泛解酸)与步骤(b)制备得到的β-丙氨酸盐进行反应之前，先将泛酰内酯或泛解酸溶于溶剂中。在某些实施方式中，所述溶剂为甲醇或乙醇。在某些实施方式中，所述泛酸盐为泛酸钙、泛酸钠或泛酸钾。在某些实施方式中，所述泛酸盐为泛酸钙。在某些实施方式中，本专利技术所述的泛酸盐的制备方法进一步包括对所述泛酸盐进行析晶。另一方面，本专利技术提供了一种泛酸钙，其中氯离子的含量(按重量计)不高于190ppm，和/或其中钠离子的含量(按重量计)不高于2200ppm。在某些实施方式中，所述泛酸钙是根据本专利技术所述的泛酸钙的制备方法制备得到的。附图简述图1：显示了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种β-丙氨酸的制备方法，包括：/n将含有富马酸和氨水的反应物在催化剂存在下制备得到β-丙氨酸产物，/n其中所述催化剂包含含有天冬氨酸酶和L-天冬氨酸-α-脱羧酶的催化组合物，并且/n在反应过程中加入富马酸，而且加入的富马酸的摩尔总量等于所述反应物中的氨水的初始摩尔量减去所述反应物中的富马酸的初始摩尔量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190320 CN 2019102126350;20200122 CN 202010075180一种β-丙氨酸的制备方法，包括：
将含有富马酸和氨水的反应物在催化剂存在下制备得到β-丙氨酸产物，
其中所述催化剂包含含有天冬氨酸酶和L-天冬氨酸-α-脱羧酶的催化组合物，并且
在反应过程中加入富马酸，而且加入的富马酸的摩尔总量等于所述反应物中的氨水的初始摩尔量减去所述反应物中的富马酸的初始摩尔量。


根据权利要求1所述的制备方法，其中所述催化组合物含有纯化的天冬氨酸酶和纯化的L-天冬氨酸-α-脱羧酶。


根据权利要求1所述的制备方法，其中所述催化组合物含有表达天冬氨酸酶和L-天冬氨酸-α-脱羧酶的菌体。


根据权利要求3所述的制备方法，其中所述菌体包括湿菌体、固定化菌体或菌体破碎液。


根据权利要求3所述的制备方法，其中所述菌体来源于重组工程菌。


根据权利要求3-5中任一项所述的制备方法，其中所述菌体包含单独表达天冬氨酸酶的菌体和单独表达L-天冬氨酸-α-脱羧酶的菌体。


根据权利要求6所述的制备方法，其中所述单独表达天冬氨酸酶的菌体与所述反应物中的初始富马酸的重量百分比为0.5％～4％(w/w)；并且，所述单独表达L-天冬氨酸-α-脱羧酶的菌体与所述反应物中的初始富马酸的重量百分比为10％～30％(w/w)。


根据权利要求3-5中任一项所述的制备方法，其中所述菌体包含共同表达天冬氨酸酶和L-天冬氨酸-α-脱羧酶的菌体。


根据权利要求8所述的制备方法，其中所述共同表达天冬氨酸酶和L-天冬氨酸-α-脱羧酶的菌体与所述反应物中的初始富马酸的重量百分比为10％～40％(w/w)。


根据权利要求1-9中任一项所述的制备方法，其中所述天冬氨酸酶来源于Anoxybacillusflavithermus或Geobacillusthermodenitrificans；并且，所述L-天冬氨酸-α-脱羧酶来源于Bacillusthermotolerans、Anoxybacillusflavithermus或Methanocaldococcusjannaschii。


根据权利要求1-10中任一项所述的制备方法，其中在所述反应物中，所述富马酸与所述氨水的初始摩尔比为1：2。


根据权利要求1-11中任一项所述的制备方法，其中在反应过程中加入的富马酸以流加的方式加入。


根据权利要求12所述的制备方法，其中所述富马酸的浓度为50-400g/L，其流加速度使得反应期间的pH值控制在6.8～7.2之间。


根据权利要求1-13中任一项所述的制备方法，其中反应温度控制在25～55℃之间。


根据权利要求1-14中任一项所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文杰，陈彦，邱贵森，陆成梁，曾聪明，苏金环，陆伟华，
申请(专利权)人：广安摩珈生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51