[发明专利]分离色氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用模拟逆流色谱法或模拟移动床（SMB）色谱法从含水混合物（aqueous mixture of matter）、特别是已经被部分地处理的发酵液中分离色氨酸的方法，以及用于实施该方法的装置。

背景技术

色氨酸一般是通过发酵产生的，即使用微生物。这特别适用于其生物学可利用的L型。发酵后，生物质被破坏并分离出去，并对上清液进一步处理。在纯化链的终点通常包括结晶，其中通过从所述上清液（称作母液）分离而作为高纯固体获得色氨酸。上清液中含有饱和的色氨酸和其他盐、其他氨基酸和其他在发酵过程中生成的没有详细定义的有机成分。

如果在发酵后，以不可忽略的浓度存在相似的芳香族氨基酸（苯丙氨酸和酪氨酸），由于物理化学性质类似想要从母液中将其与色氨酸分离是困难的，所以必须频繁地废弃母液。

美国专利5300653描述了用阳离子交换色谱法从水溶液中分离芳香族氨基酸，而没有具体给出限定形式的方法。用其中所描述的方法不能分离两种芳族氨基酸：色氨酸和苯丙氨酸。

在Ribeiro等人的出版物Bioprocess Engineering 12(1995)95-102中描述了在pH8.0通过将色氨酸选择性吸附在各种活性炭和有机聚合物吸附剂上以将色氨酸从脂族氨基酸丝氨酸和吲哚的混合物分离。此外，其使用聚合物XAD-7（Rohm ＆ Haas公司，费城，美国）。起始原料是丝氨酸和吲哚的溶液，从该溶液使用固定化微生物生产色氨酸。该分离混合物，除了包含这三种物质，不包含任何其他氨基酸或类氨基酸的组分。此外，该混合物的组合物与产自发酵的起始介质不同，不受波动。分离间歇地进行。作为非有机的含水解吸介质，描述了NaOH溶液（0.05M）和盐酸溶液（0.1M）。其中没有提及使用纯水来解吸。色氨酸只能通过加入有机溶剂——例如甲醇或异丙醇——从另一种吸附剂（XAD-4，Rohm＆Haas公司，费城，美国）中解吸出来。

在Wu等人的出版物Industrial and Engineering Chemistry Research 37(1998)4023-4035中，描述了芳族氨基酸色氨酸和苯丙氨酸于水中的限定的双组分混合物的分离，该分离中没有温度梯度。所使用的吸附剂是PVP树脂（聚-4-乙烯基吡啶，Reillex HP聚合物，Vertellus Specialties Inc，印第安纳波利斯，美国）。所使用的解吸剂是水。分离使用一个封闭的内部液体环路以与已知的4区模拟移动床方法类似的方式进行。通过所述的限定的双组分混合物使得分离任务被显著简化，因为与通过发酵产生的起始溶液不同，其中不会发生与未限定的其他化合物的副反应。

Doulia等在Journal of Chemical Technology and Biotechnology 76(2001)83–89中另行描述了将氨基酸吸附到中性的聚合物吸附剂上。其中发现芳香族氨基酸色氨酸和苯丙氨酸最牢固地结合于两种吸附材料XAD-2和XAD-4（Rohm＆Haas公司，费城，美国）。在溶液中离子强度增加导致吸附增加。然而，没有给出解吸的细节。

EP1106602B1公开了使用模拟逆流色谱的方法从含有L-赖氨酸和其他杂质的溶液中分离碱性氨基酸（L-赖氨酸）。

串联连接的色谱柱填充有强阳离子交换剂。

但是，如果溶液还含有苯丙氨酸和/或酪氨酸则阳离子交换剂不适于分离色氨酸，因为这些物质以一种不相上下的方式与离子交换剂发生相互作用。

在US5071560中描述了将苯丙氨酸选择性吸附于中性聚合物XAD-7上并描述了使用水、醇、酮或酯将其解吸。在该方法中，待吸附的苯丙氨酸被从不与所述吸附剂发生相互作用的其他组分中分离，并通过从吸附剂中解吸而再度分离。使用发酵液，其中除了苯丙氨酸，大体上还含有盐、乳酸、及其它没有更详细限定的氨基酸。

在美国专利2985589（1961）中首次描述了SMB法的基本原理。近年来试验了多种不同的方法变型。概述可见于，例如，Guiochon等人的“Fundamentals of Preparative and Nonlinear Chromatography”(Academic Press2006,New York,USA)或Seidel-Morgenstern等人的Chemical Engineering and Technology 31(2008)826–837中。