[发明专利]一锅酶法制备DL-丝氨酸的方法

说明书

本发明公开了一锅酶法制备DL‑丝氨酸的方法。该方法包括以下步骤：(1)以甲醛、甘氨酸为底物，在辅酶存在下，重组D‑苏氨酸醛缩酶将一分子甲醛和一分子甘氨酸催化转化为D‑丝氨酸；(2)所述D‑丝氨酸在重组丙氨酸消旋酶作用下转化为DL‑丝氨酸。本发明具有操作简单、生产周期短、生产成本低、收率高、三废排放小，适合大规模的工业化生产等优点。

技术领域

本发明涉及一种DL-丝氨酸的生物制备方法，尤其涉及一锅酶法制备DL-丝氨酸的方法，属于生物技术领域。

背景技术

丝氨酸(Serine)是天然存在的20种氨基酸之一，一般是指L-丝氨酸。DL-丝氨酸(DL-Serine)包含两个等量的光学异构体，是L-丝氨酸和D-丝氨酸1:1的混合物。DL-丝氨酸是脱羧酶抑制药盐酸苄丝肼的关键中间体，同时也是合成很多有机化合物的原料，其结构式如下所示：

一般氨基酸的生产工艺无外乎四种：蛋白质水解提取法、化学合成法、生物发酵和生物酶催化法。丝氨酸虽然在某些蛋白质如丝胶蛋白中含量丰富，但以蚕茧衣水解制取丝氨酸，不但原料成本高昂，而且后续分离纯化也困难，导致总成本较高。现有DL-丝氨酸的生产工艺基本是以化学合成为主。化学合成法制备DL-丝氨酸，涉及反应步骤多，工艺复杂，反应总收率偏低；原料或中间产物具有毒性，不易分离，导致产品分离纯化困难，且对环境不友好；化学合成法制备DL-丝氨酸总成本目前还是偏高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一锅酶法制备DL-丝氨酸的方法。

为了实现上述的目的，本发明采取以下技术方案：

一锅酶法制备DL-丝氨酸的方法，该方法包括以下步骤：

(1)以甲醛、甘氨酸为底物，在辅酶存在下，重组D-苏氨酸醛缩酶将一分子甲醛和一分子甘氨酸催化转化为D-丝氨酸；

(2)所述D-丝氨酸在重组丙氨酸消旋酶作用下转化为DL-丝氨酸。

本发明的催化工艺路线如下所示：

进一步地，在上述方法中，所述的重组D-苏氨酸醛缩酶由节杆菌来源的D-苏氨酸醛缩酶、黄单胞菌来源的D-苏氨酸醛缩酶或无色杆菌来源的D-苏氨酸醛缩酶重组获得。

进一步地，在上述方法中，所述的重组丙氨酸消旋酶由假单胞菌MYb115来源的丙氨酸消旋酶、枯草芽孢杆菌来源的丙氨酸消旋酶或酵母来源的丙氨酸消旋酶重组获得。

进一步地，在上述方法中，所述步骤(1)辅酶为磷酸吡哆醛(PLP)。

进一步地，在上述方法中，所述步骤(1)催化转化的pH为6.0～9.0；优选的，pH为7.0～8.0。

进一步地，在上述方法中，所述步骤(1)催化转化温度为30℃～40℃，反应时间为10～60min，优选为30min。

进一步地，在上述方法中，所述步骤(1)中甲醛为37％的甲醛溶液，所述甘氨酸与甲醛溶液的质量比为3:0.2～0.3。

进一步地，在上述方法中，所述步骤(1)进一步添加0.01mol/L～0.03mol/L的镁盐；所述镁盐选自氯化镁、硫酸镁、硝酸镁中的任意一种或多种组合。

本发明中添加镁盐作为辅助因子，对该酶催化具体良好的促进作用。有助于酶更完全的把底物转化为产物，大大提高酶催化的速率，同时对酶的稳定性有一定的作用。

进一步地，在上述方法中，所述步骤(2)反应温度为30℃～40℃，当转化甘氨酸浓度低于2g/L，将转化温度提高至45～50℃，继续反应3～5小时。