[发明专利]一种生物酶制备L－天门冬氨酸钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过生物酶催化一步制备L-天门冬氨酸钠的方法。

背景技术

L-天门冬氨酸钠是一种氨基酸的鲜味剂，是用量仅次于谷氨酸钠的第二大氨基酸类鲜味剂，是味精的更新换代产品，可单独使用，也可以与核酸等系列调味品并用，其具有解除人体疲劳的特殊功效，需求量大，市场广阔。

目前国内外生产L-天门冬氨酸钠的方法均采用化学合成法，所用原料为L-天门冬氨酸和氢氧化钠。该方法有如下缺点：一是生产成本高，成品L-天门冬氨酸价格较高，对产品推广普及有不利影响；二是有一定的环境污染，虽然化学合成法工艺本身污染较小，但生产原料L-天门冬氨酸钠却需要耗费大量的液氨和硫酸，产生大量的高氨氮含量的废水，每生产一吨L-天门冬氨酸就将产生十吨以上的废水，其中的硫酸氨含量高达5％以上。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用生物酶工程技术制备L-天门冬氨酸钠的方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种生物酶制备L-天门冬氨酸钠的方法，将富马酸、氢氧化钠及氨以1∶1∶1～1∶2∶2的摩尔浓度比相混合，并调制为pH8.0～pH9.0的底物溶液，然后向此底物溶液中导入含天门冬氨酸酶的发酵液，所述的底物溶液与发酵液的体积比为16∶1～16∶3，常压条件下于温度37℃～40℃时反应12～20小时，经分离得到L-天门冬氨酸钠。

本发明的反应方程式如下：

式中HOOCCH＝CHCOOH为富马酸，HOOCCH₂CHNH₂COONa·H₂O为L-天门冬氨酸钠。

由上述技术方案可知，本发明采用的技术为生物酶工程技术，利用天门冬氨酸酶一步催化制备L-天门冬氨酸钠，所用原料为廉价的富马酸和氢氧化钠，而且生产过程中无需用硫酸把L-天门冬氨酸钠提取出来，由此可见，本发明生产成本低，且生产过程没有环境污染。

具体实施方式

由本发明的反应方程式可知，富马酸、氢氧化钠及氨的摩尔浓度比应为1∶1∶1，但在实际生产过程中，为了提高富马酸的转化率，常增加氢氧化钠和氨的量，但此二者的量增加太多又会造成浪费和L-天门冬氨酸钠分离困难，故富马酸、氢氧化钠及氨的摩尔浓度比控制在1∶1∶1～1∶2∶2，作为本发明的优选方案，所述的底物溶液中富马酸与氢氧化钠及氨的摩尔浓度比为9∶10∶10，这样的配比可使得富马酸的转化率最大，而且氢氧化钠及氨的剩余量小，不会造成浪费，而且便于从反应溶液中分离得到L-天门冬氨酸钠。

底物溶液的酸碱值用氨控制在pH8.0～pH9.0。作为本发明的优选方案，底物溶液的酸碱值为pH8.0，这样既可以保证溶液有较为适宜的反应条件，又不会造成氨的浪费。

向底物溶液中导入含天门冬氨酸酶的发酵液时，底物溶液和发酵液的体积比例控制在16∶1～16∶3。作为本发明的优选方案，所述的底物溶液与含天门冬氨酸酶的发酵液的体积比为8∶1，这样使得反应溶液中天门冬氨酸酶的浓度较为适宜，富马酸的转化速度最快，从而可以加快反应时间，增加L-天门冬氨酸钠的产量。

底物溶液和发酵液混合后在常压条件下于温度为37℃～40℃时反应12～20小时，溶液经分离即可得到L-天门冬氨酸钠。作为本发明的优选方案，反应温度为37℃，天门冬氨酸酶在此温度下保持最大的生物活性，从而使得反应速度快，转化率高。

天门冬氨酸酶采用大肠杆菌发酵产生，发酵时间为12～16小时，一般情况下发酵16小时可用于本发明。

所述的底物溶液中富马酸与氢氧化钠均可购自成品，而市场上成品中富马酸与氢氧化钠的净含量大不相同，作为本发明的优选方案，富马酸与氢氧化钠的食品级含量均≥99％，在这种情况下，反应溶液中杂质较少，从而可减少后续工序的操作，并可得到较高纯度的L-天门冬氨酸钠。

以下为本发明的实施例：

1、于20m³的酶反应器中装16m³的1.8M富马酸和2.0M氢氧化钠，并用氨调溶液pH8.0的溶液做为底物，通入2m³的天门冬氨酸酶的发酵液，在常压下于温度为37℃时反应20个小时，富马酸的平均转化率为99.6％，转换液中含L-天门冬氨酸钠279g/L。