使用甲硫醇和二甲硫醚的混合物增加蛋氨酸产率的方法技术

本发明专利技术涉及提高Ｌ－蛋氨酸产率和有机酸产率的方法。更具体地，本发明专利技术涉及方法，其包括以合适的比向Ｏ－乙酰高丝氨酸或Ｏ－琥珀酰高丝氨酸以及向具有将蛋氨酸前体转化为Ｌ－蛋氨酸活性的酶添加包含甲硫醇和二甲硫醚的混合物以便进行酶反应，由此提高得自所述Ｌ－蛋氨酸前体的Ｌ－蛋氨酸和有机酸的转化率，从而与常规方法相比增加了Ｌ－蛋氨酸收率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景专利
本专利技术涉及提高L-蛋氨酸和有机酸的产率的方法。相关技术描述蛋氨酸是人体必需的氨基酸之一并广泛用作动物饲料和食物添加剂以及用于医药产品的药物水性溶液和其它原材料的组分。蛋氨酸充当胆碱(卵磷脂)和肌酸的前体， 并还用作合成半胱氨酸和牛磺酸的原材料。此外，其充当硫供体。S-腺苷-蛋氨酸衍生自 L-蛋氨酸并充当身体内的甲基供体，并且其与大脑中各种神经递质的合成有关。还发现蛋氨酸和/或S-腺苷-L-蛋氨酸(SAM)能预防肝脏和动脉中的类脂积聚并且有效地治疗抑郁症、炎症、肝疾病和肌肉疼痛(Jeon BR等人，JH印atol.，2001年三月；34(3) :395-401)。为了化学合成蛋氨酸，通过5_(β -甲基巯乙基)-乙内酰脲的水解制备L-蛋氨酸。然而，不利地是化学合成的蛋氨酸以L-型和D-型的混合物形式存在。因此，本专利技术者开发了选择性合成L-蛋氨酸的生物方法并已申请专利(W0 2008/103432)。所述方法简称为“两步法”，其包括发酵制备L-蛋氨酸前体和将L-蛋氨酸前体酶转化为L-蛋氨酸。L-蛋氨酸前体优选包含0-乙酰高丝氨酸和0-琥珀酰高丝氨酸。根据克服常规方法所遭受的问题来评价两步法，所述问题诸如硫化物毒性、蛋氨酸和SAMe的菌株反馈调节以及胱硫醚Y 合酶、0-琥珀酰高丝氨酸硫化氢解酶和0-乙酰高丝氨酸硫化氢解酶的中间体降解。另外， 与制备D-蛋氨酸和L-蛋氨酸的常规化学合成方法相比，两步法具有仅对L-蛋氨酸有选择性和伴随产生有机酸的优点，更具体地，伴随产生作为有用副产物的琥珀酸和乙酸。将琥珀酸用作涂料、化妆品或医药产品的原材料，且乙酸在工业领域是非常有用的，包括制备乙酸乙烯基酯、染色剂、诸如阿司匹林的医药产品和摄影定影液。在两步法的酶转化反应中，使用具有胱硫醚Y合酶、0-琥珀酰高丝氨酸硫化氢解酶和0-乙酰高丝氨酸硫化氢解酶活性的酶，并将作为L-蛋氨酸前体的0-乙酰高丝氨酸或 0-琥珀酰高丝氨酸与甲硫醇混合以通过酶反应制备L-蛋氨酸和有机酸。甲硫醇在室温下以气体形式存在并微溶于水，且在碱性溶液中具有高溶解度。 L-蛋氨酸制备的酶转化反应在水溶液中发生。因此，如果甲硫醇在水溶液中具有较高的溶解度，则有希望显著提高蛋氨酸产率。鉴于上述问题，本专利技术者尝试增加甲硫醇在酶转化反应中的溶解度以使L-蛋氨酸制备最大化。因此，其发现以合适的比混合的甲硫醇和二甲硫醚混合物能提高L-蛋氨酸前体至L-蛋氨酸和有机酸的转化率，因此与常规方法相比能以高收率制备L-蛋氨酸，由此完成本专利技术。专利技术概述本专利技术的目的是提供通过使用混合物来提高将L-蛋氨酸前体、0-乙酰高丝氨酸或O-琥珀酰高丝氨酸转化为L-蛋氨酸的转化率的方法，所述混合物为硫化合物、二甲硫醚和甲硫醇的混合物，其为用作酶转化反应底物的另一硫化合物。3专利技术效果与在转化反应过程中单独使用甲硫醇相比，通过使用本专利技术的方法能提高L-蛋氨酸和有机酸的生产率和纯度。此外，通过提高蛋氨酸产率能获得节约反应设备成本的经济效益。附图简述附图说明图1是pH变化的曲线图，其表示在IL间歇反应器中根据供给甲硫醇溶液或供给甲硫醇和二甲硫醚溶液混合物的酶转化反应率；图2为表示随着甲硫醇溶液(SMM)和二甲硫醚(DMS)的混合比而不同的相对活性的曲线图。优选实施方案的详细描述为实现上述目的，本专利技术一方面提供了制备蛋氨酸的方法，其包括1)制备反应溶液，其包含为0-乙酰高丝氨酸或0-琥珀酰高丝氨酸的蛋氨酸前体、 具有将蛋氨酸前体转化为蛋氨酸活性的酶以及甲硫醇和二甲硫醚的混合物；以及2)在搅拌所述反应溶液时进行酶转化反应。本文使用的术语“两步法”是指WO 2008/013432公开的制备L-蛋氨酸的方法，其包括使用根据所述方法制备的发酵菌株通过葡萄糖发酵制备0-乙酰高丝氨酸或0-琥珀酰高丝氨酸的步骤；以及通过酶转化将0-乙酰高丝氨酸或0-琥珀酰高丝氨酸连同甲硫醇转化为蛋氨酸，由此制备L-蛋氨酸。 在下文中，将详细描述本专利技术。本专利技术一方面提供了制备蛋氨酸的方法，其包括1)制备反应溶液，其包含为0-乙酰高丝氨酸或0-琥珀酰高丝氨酸的蛋氨酸前体、 具有将蛋氨酸前体转化为蛋氨酸活性的酶以及甲硫醇和二甲硫醚的混合物；以及2)在搅拌所述反应溶液时进行酶转化反应。可在 500rpm 至 lOOOrpm，优选在 600rpm 至 900rpm 且更优选在 700rpm 至 800rpm 下进行步骤幻的搅拌。本专利技术的方法还可包括终止酶转化反应，并且在本专利技术的特定实施方案中，使用 2N HCl终止反应。此外，本专利技术的方法还可包括纯化反应溶液中存在的蛋氨酸。特别地，蛋氨酸的纯化步骤可包括1)从所述酶转化反应溶液中分离微生物；2)将去除微生物的反应溶液脱色和过滤；以及3)从所述滤液中结晶。可使用高速离心机或膜过滤器进行分离微生物的步骤。可使用活性炭进行将去除微生物的溶液脱色和过滤的步骤，但不局限于此。在制备蛋氨酸的两步法中，使用O-乙酰高丝氨酸或O-琥珀酰高丝氨酸作为L-蛋氨酸前体以及使用甲硫醇(CH3SH)作为底物通过酶转化反应制备蛋氨酸(W02008/013432)。 对此，将甲硫醇用作能与底物、O-乙酰高丝氨酸或O-琥珀酰高丝氨酸反应的硫来源以制备蛋氨酸，从而通过甲硫醇的反应性可显著影响蛋氨酸的生产效率。然而，甲硫醇在中性水溶液具有非常低的溶解度并为挥发性的，从而从溶液中迅速蒸发。因此，如果开发能够提高甲硫醇反应性的方法，则在甲硫醇蒸发之前能够尽可能使最大量的甲硫醇反应，从而提高蛋氨酸的制备产率。因此，本专利技术者意图通过向包含甲硫醇的反应溶液添加另外的物质来提高甲硫醇反应性。因此，其发现当将二甲硫醚(DMS)作为另一物质与甲硫醇混合来引发反应时，能提高转化率。在本专利技术的特定实例中，当单独使用二甲硫醚时转化反应不发生。然而，当使用甲硫醇与二甲硫醚的混合物时，与单独使用甲硫醇相比转化率增加(参见表1和4以及图2)。 此外，根据由乙酸导致的PH下降率，酶的反应速率高于单独使用甲硫醇的反应速率，所述乙酸为与二甲硫醚混合制备的副产物(参见图1)。此外，当进行混合物的连续供应时(参见表幻或进行大规模的培养时(参见表幻，与单独使用甲硫醇相比转化率也提高。因此， 本专利技术的方法能有效用于提高0-乙酰高丝氨酸或0-琥珀酰高丝氨酸转化至L-蛋氨酸的转化率。在下列反应方案中示出使用具有转化为蛋氨酸的活性的酶将蛋氨酸前体转化为蛋氨酸的转化反应。曱硫醇(CH3SH)+ O-琥珀酰-L-高丝氨酸η琥珀酸酯+L-蛋氨酸曱硫醇(CH3SH)+ O-乙酰-L-高丝氨酸η乙酸酯+L-蛋氨酸在上述反应方案中，使用0-琥珀酰高丝氨酸或0-乙酰高丝氨酸的琥珀酸酯或乙酸酯残基取代甲硫醇的CH3S-残基以制备蛋氨酸。基于所述反应，可以各种形式添加甲硫醇(CH3SH)。优选地，可以甲硫醇气体的形式添加甲硫醇，或还可以将甲硫醇钠溶液用作液体类型，因为甲硫醇钠溶液和甲硫醇气体在水性反应溶液中显示相同的反应性质。因此，可直接或以通过将其溶解在氢氧化钠溶液中的甲硫醇钠溶液的形式使用甲硫醇。然而，由于甲硫醇在室温下以气体形式存在，因此优选使用通过将甲硫醇溶解在氢氧化钠溶液中制备的甲硫醇钠溶液。在本专利技术中，具有转化为蛋氨酸的活性的酶可包含选自胱硫醚Y合酶、本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．制备蛋氨酸的方法，其包括：１）制备反应溶液，其包含为Ｏ－乙酰高丝氨酸或Ｏ－琥珀酰高丝氨酸的蛋氨酸前体、具有将所述蛋氨酸前体转化为蛋氨酸的活性的酶以及甲硫醇和二甲硫醚的混合物；以及２）在搅拌所述反应溶液的同时进行酶转化反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泰影，
申请(专利权)人：CJ第一制糖株式会社，
类型：发明
国别省市：KR