[发明专利]高产L-天冬氨酸酶的大肠埃希氏菌及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物转化技术领域，尤其是涉及一株高产L-天冬氨酸酶的大肠埃希氏杆菌及其应用。 

背景技术

L-天冬氨酸是一种在食品行业、化工产品中间体和医药行业中应用广泛的氨基酸。 

(1)用于合成甜味剂 

L-天冬氨酸是合成阿斯巴甜的主要原料。 

阿斯巴甜是一种新型的甜味剂，由L-苯丙氨酸先与甲醇酯化后再和L-天冬氨酸缩合酰胺化产生。传统的糖类热量高，易引起心血管病、肥胖症等危害人类健康的疾病，随着人们对糖类物质危害性影响认识的加深，人们把研究的重点放在了寻找新型甜味剂上，阿斯巴甜成为一种被广为推崇的新型健康型甜味剂。阿斯巴甜口味纯正清爽，甜味强烈，类似蔗糖，但甜度约为蔗糖的200倍，没有人造甜味剂常有的苦味，化学味或金属味，对许多食品、饮料风味有明显的增效作用。阿斯巴甜不仅甜度高，口味好，而且热量低，且有很高的安全性。阿斯巴甜要达到与蔗糖相同的甜度，其热量仅为蔗糖的1/200。联合国粮农组织和世界卫生组织对其评价为安全可靠，联合国食品添加剂联席委员会确定其为A(I)级甜味剂，目前已有130多个国家和地区获准使用，广泛应用于9000多种食品、饮料及医药等产品中。国外生产阿斯巴甜的厂家主要是日本的味之素和美国的纽特公司。国内的阿斯巴甜生产厂家主要有溧阳维多生物工程有限公司、南通市常海食品添加剂有限公司、江苏汉光生物工程有限公司。我国人口众多，据统计，目前每年需消耗蔗糖760万吨，糖精35万吨。如果全部用阿斯巴甜代替，则我国每年需用阿斯巴甜约4万吨，需求量特别大。近几年我国阿斯巴甜需求量与生产量成倍增长，作为其主要的合成原材料——L-天冬氨酸的需求也成倍增长。 

(2)用于合成L-丙氨酸 

L-丙氨酸是以L-天冬氨酸为底物经L-天冬氨酸-β-脱羧酶催化合成的。L-丙氨酸是一种添加剂，也是生产维生素B6和氨基丙醇的重要原料。另外L-丙氨酸在食品中也有广泛应用，如增加化学调味品的调味效果、改善人工甜味剂口感、改善有机酸的酸味、缩短腌制品腌制时间等都取得良好效果。 

(3)合成聚天冬氨酸 

以L-天冬氨酸为主要原料可以合成聚天冬氨酸(PASP)，属于生物高分子材料，热聚合成聚天冬氨酸的反应方程式为： 

聚天冬氨酸主要用于水处理和表面活性剂。它是一种安全、无毒、环保的高分子有机聚合物。美国试验表明，在特定条件下容易被生物降解，此降解范围达到国际最高标准。因此，聚天冬氨酸获得“总统绿色化学挑战奖”的殊荣。它可以用于工业防腐、阻垢、水处理分散剂、石油回收、清洁剂、香波、个人护理、化妆品、医药原料、高级吸收剂、粘合剂、纸业加工和肥料增效剂、土壤调理剂。近几年随着对全球对环保要求的不断提高，聚天门冬氨酸在各个领域的需求每年呈番翻的增长趋势。 

(4)用于合成新药和临床治疗 

L-天冬氨酸衍生物已广泛用作抗肿瘤药物，如N-磷酸乙酰-L-天门冬氨酸是一个天冬氨酸转氨甲酚基酶的的过度状况抑制剂，利用这个抑制剂可中断嘧啶核苷酸的合成途径达到抗肿瘤的目的。 

以亮氨酸和酯化的天冬氨酸共聚而成的仿天然皮肤的层状伤口裹敷物，包扎伤口后可以不必再解开而成为皮肤的一部分。 

(5)作为合成其他产品的中间体 

L-天冬氨酸还可作为中间体合成天冬酰胺、天冬氨酸镁、天冬氨酸钠等系列产品。 

天冬氨酸镁，作为新型饲料添加剂，具有改善家禽肉质的功效。 

L-天冬氨酸钠是一种氨基酸鲜味剂，是全球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。能单独使用，也可以与核酸等系列调味品并用。L-天冬氨酸钠是一种无害的安全性调味剂，且具有解除人体疲劳的特殊功效，在发达国家和地区(如日本)正逐步替代味精。据调研，天冬氨酸盐类在饲料领域应用除家禽饲养外，已开发用于宠物食品和生产养殖，市场需求旺盛。 

另外，在化工方面，L-天冬氨酸可以作为制造合成树脂的原料。 

L-天冬氨酸生产技术主要有化学合成、发酵合成、固定化酶或固定化细胞合成和游离细 胞生物转化等方法。 

(1)化学合成 

应用光学纯的化合物作为起始物合成左旋单体。1986年，法国化学家Kagan HB等首先报道了L-天冬氨酸的不对称合成，此法用光学纯的氨基醇作为起始物，通过光学活性的不饱和环状中间体的氢化，可得到L-天冬氨酸的甲酯，产物的纯度达到98％。其反应机理相当复杂。 

(2)发酵合成