[其他]产生L-胱氨酸的方法

说明书

本发明涉及通过酶反应产生L-胱氨酸的方法。

胱氨酸能够很容易还原为半胱氨酸。L-胱氨酸和L-半胱氨酸都是含硫的氨基酸，并用作例如药物或其原料，或食品和化妆品的添加剂。特别值得注意的是近年来他们正被大量用于冷烫发液。

公众已知有许多方法能产生L-半胱氨酸，包括：（1）从天然物质中提取;（2）有机合成;（3）发酵;和（4）酶反应。从天然物质中提取L-半胱氨酸方法的缺点在于人们认为提供的原料不稳定，提取的产物可能含有其他不需要的氨基酸。L-半胱氨酸的有机合成则需要将其与D-半胱氨酸分离。发酵产生L-半胱氨酸的方法，效率很低。因此，这三种方法中没有一种方法适宜于工业生产。

人们已知有许多用酶产生L-半胱氨酸的方法，包括（1）通过使用半胱氨酸合酶或脱巯基酶，由L-丝氨酸和硫化氢合成L-半胱氨酸;（2）通过使用半胱氨酸脱巯基酶，例如从取代β-丙氨酸和金属硫化物合成L-半胱氨酸;和（3）通过L-ATC-水化酶、ATC-消旋酶或S-氨基甲酰-L-半胱氨酸水化酶，从2-氨基-噻唑啉-4-羧酸（ATC）合成L-半胱氨酸。由本发明的受让与人提交的日本专利申请84545/1985号公开了产生L-半胱氨酸的方法，即在色氨酸合酶存在的情况下，通过L-丝氨酸与具有巯基的化合物如金属氢硫化物的作用产生。

无论哪种方法都可采用，但是当反应产物混杂在组合物中以及半胱胺酸大量溶于水中时，将半胱氨酸直接从反应产物分离则是非常困难的。为此，通常是将半胱氨酸氧化为胱氨酸并将其从反应产物中分离出来，通过电解还原等方法回收精制的半胱氨酸。

将半胱氨酸氧化为胱氨酸的许多方法都是众所周知的。例如，日本专利公开物7634/1982号介绍的方法是用空气或过氧化物如H₂O₂将半胱氨酸氧化为含水的发酵产物，同时保持其pH值为5～10。

但是这个方法有许多不足之处。直到用酶反应产生半胱氨酸之后，才能开始例如由L-丝氨酸产生胱氨酸。用空气或H₂O₂氧化半胱氨酸时，要是不严格控制氧化条件，则除了胱氨酸外还将大量产生分解产物。

对L-丝氨酸的酶反应而言，将硫化氢（H₂S）直接用作含硫氢基化合物，因其反应速度快和费用低，显然更好些。但是H₂S气体难溶于水，通常不直接用它，而是用水溶性盐，例如以氢硫化钠作为H₂S源。

在这种情况下，本发明的目的在于提供一个改进方法，即通过酶反应，从L-丝氨酸产生L-胱氨酸的方法。

根据本发明的特征，用二甲亚砜（DMSO）氧化由L-丝氨酸与硫化氢或与碱金属氢硫化物或碱金属硫化物进行酶反应得到的含水反应产物中的L-半胱氨酸。将二甲亚砜用于发生酶反应的系统中，使产生的半胱氨酸可以成功地转化为胱氨酸。使用二甲亚砜的优点还在于，当其促使硫化氢溶解在酶反应的水介质中时，使硫化氢获得令人满意的使用。

此外，二甲亚砜不仅不阻滞酶反应，而且还成功地将L-半胱氨酸氧化为L-胱氨酸，因此有利于急剧加速酶反应。对此，本发明能够避免L-半胱氨酸分解生成任何副产品，并且能以高产率从L-丝氨酸产生L-胱氨酸。

根据本发明，凡是能使L-丝氨酸与硫化氢或碱金属氢硫化物或碱金属硫化物进行酶反应的任何酶都能使用。任何已知的酶，例如半胱氨酸合酶或脱巯基酶都能使用。在上述提及的专利申请中所建议的色氨酸合酶也能使用。

使用色氨酸合酶特别有效和合乎需要，如在日本专利申请84545/1985号中公开的各种微生物都可用于产生酶，包括：大肠杆菌MT-10242（FERM    BP-20）。使用从大肠杆菌得到的色氨酸合酶则特别有利。

酶不一定需要纯的提取产物。能使用任何这类微生物的培养产物、通过离心从中收集活的微生物、其冷冻冻干产物、通过超声处理得到的微生物等。

关于底物L-丝氨酸在反应液中的浓度并没有特殊限制，但通常所用溶液可取的浓度为1～25%（重量）。加入溶液的酶量视各种因素而定，如底物的浓度和酶的活性。一般不能给出详尽的规定，而应根据实际情况选用。如用色氨酸合酶时，加入很少量的5′-磷酸吡哆醛作为辅酶则更为理想。溶液可以含有例如0.1～50ppm的酸。

含有用于酶反应的硫氢基化合物可选自碱金属氢硫化物，如NaHS和KHS，或金属硫化物，如Na₂S和K₂S。另外，直接将硫化氢气体引入反应系统也是可能的。在这种情况下，较为可取的是每摩尔L-丝氨酸至少用1摩尔硫化氢。