[发明专利]一种以精氨酸为原料制备L-鸟氨酸的方法

说明书

本发明涉及一种以精氨酸为原料制备L‑鸟氨酸的方法，步骤为：(1)底物的获得：将精氨酸陶瓷膜过滤液经711氨型树脂吸附，用2.0N氨水洗脱，得到精氨酸阳柱纯化液；(2)将含有精氨酸酶的菌体,用生理盐水洗涤1次,离心后收集菌体。将菌体转移到转化液中，转化液包括0.3mol/L碳酸盐缓冲液(Na₂CO₄与NaHCO₄体积比为7:3)和0.1mg/ml的Mn²⁺，加入5％的L‑精氨酸纯化液,反应24h(30℃，200r/min)；转化率可达98％。本发明以精氨酸为原料制备L‑鸟氨酸，产品纯度高，易分离，产成品成本低。

技术领域

本发明涉及一种以精氨酸为原料制备L-鸟氨酸的方法，属于生物技术领域。

背景技术

鸟氨酸是1877年，杰弗在喂养安息香酸的鸟类尿液的水解产物中发现的，因此得名。它是细菌细胞膜和多肽类抗生素的组成成分，可以作为氨基酸输液原料。能促进生长激素的分泌，以协助机体代谢过多的脂肪，与精氨酸配合使用具有很好的减肥效果。在动物体内主要参与尿酸循环，对于体内氨态氮的排出有重要作用。鸟氨酸是维持免疫系统和肝功正常不可缺少的，能解毒氨及帮助肝再生，除在医药上作为试剂与注射液外，还通常与精氨酸一起用作保肝、强身、解毒剂之类药剂的原料。在皮肤和结缔组织中含有高浓度的鸟氨酸对于愈合和修复损伤组织非常有益。鸟氨酸是由体内的精氨酸合成的，反过来，它又是瓜氨酸、脯氨酸和谷氨酸的前体。鸟氨酸能将氨转化为尿素与谷氨酰氨，因此补充鸟氨酸可为解毒途径提供酶的作用物。当身体制造尿素，精氨酸便会被新陈代谢掉，身体转为制造鸟氨酸。用动物做的实验证明鸟氨酸和精氨酸能令身体生产更多合成代谢的、促进生长的荷尔蒙，包括胰岛素和生长荷尔蒙，来促进肌肉生长。此外，鸟氨酸还用于配制恢复疲劳的发泡饮料。

在生物体内，鸟氨酸能在尿素循环(Krebs.Henseleit循环)中起作用。尿素循环分为4步，能够将生物体内天冬氨酸以及氨中的氮元素转化为尿素，因而是生物体内的主要排氨方式。动物利用新陈代谢将体内多余的氮元素转化为尿素的主要器官是肝脏，体内的精氨酸在精氨酸酶的催化作用下水解，产生尿素和鸟氨酸。精氨酸水解后产生的鸟氨酸，将会与氨甲酰磷酸反应，进而产生瓜氨酸，瓜氨酸会进一步与天冬氨酸反应而生成精氨基琥珀酸，精氨基琥珀酸最终会在酶的催化作用下进一步被分解为延胡索酸以及精氨酸等产物。由于该反应的第一步是将精氨酸转化为尿素，反应到最后又生成了精氨酸，周而复始，所以该反应称为尿素循环。由于目前全世界氨基酸产业的迅速发展，各地的科学家逐渐认识到了L-鸟氨酸的多种生物功能，其中日本最为突出，他们在20世纪40年代就开始对L-鸟氨酸有所研究，在10-20年后就有许多文章发表，且多数是以专利的形式发表的。其中包括鸟氨酸生产菌株、鸟氨酸高产菌株的选育、鸟氨酸的定量分析以及发酵法生产-鸟氨酸的发酵条件优化等，并且以专利文献的形式发表。但是此期间在国内却很少听到对于-鸟氨酸的研究。直至1998年至2000年间，才报道有张克旭、潘韵和陈宁等人曾做过关于L-鸟氨酸的菌种筛选和发酵方面的研究，有几篇论文发表。与国外的研究相比，我国L-鸟氨酸产业还处于起步阶段，所研究的面很窄，而且研究进展较慢，目前仅发展到摇瓶试验阶段，要进行工业化生产还需要我们进行大量的试验和研究。和国外相比，我国对鸟氨酸的研究有很大的差距，研究面窄，进展不大，仅限于摇瓶试验，离工业化生产还有很长的路要走。

鸟氨酸是精氨酸的衍生物，在医药、保健、食品和化工等领域具有广泛用途，市场需求逐年增长，国内外尚无大规模生产的报道。鸟氨酸生产方法主要有化学法、微生物发酵法和酶转化法。化学法工艺繁杂，环境污染严重，副产物多且不易分离；微生物发酵法由于缺乏性能优良的生产菌株和生产工艺的系统研究，限制了该方法的发展和应用。酶转化法是精氨酸在精氨酸酶的专一作用下生成鸟氨酸，产品纯度高，是最具开发潜力的鸟氨酸生产方法，优质廉价的精氨酸原料和转化酶的获得是该方法的关键。

鸟氨酸的生产方法有4种：发酵法：酶法；化学合成法和蛋白质水解提取法。