[发明专利]产生有机酸和氨基酸的方法

说明书

发明所属技术领域

本发明涉及利用微生物(特别是微杆菌属的微生物物种)产生有机酸和氨基酸(特别是L-苹果酸和L-天冬氨酸)的方法。

发明背景

有机酸和氨基酸在药学、卫生和食品工业上有多种用途，尤其优选的是L-异构体形式的有机酸和氨基酸。

L-苹果酸作为一种有机酸，主要作为高氨血的解毒剂和氨基酸输注成分应用在药学上。苹果酸作为与柠檬酸竞争的食品(如蜜饯产品)酸化剂具有市场利润。L-苹果酸另外的用途包括作为很多食品(如不含酒精的饮料、蜜饯和罐装的水果和蔬菜)的调味剂。

L-天冬氨酸作为一种氨基酸，是食品工业上广泛使用的调味剂。

通常通过化学合成方法产生有机酸和氨基酸的。然而，化学合成的有机酸和氨基酸(例如由顺丁烯二酸酐和水化学合成苹果酸)通常是无旋光活性的混合物(DL-异构体)。这种混合物必须经分离方法从DL-混合物中分离出天然的L-异构体。

为解决和这种DL-异构体混合物相关的问题，人们求助于各种微生物合成(产生)有机酸和氨基酸。微生物的这种利用使酶促反应具有生物特异性和选择性，使底物转化成天然L-形式的有机酸或氨基酸，这在化学合成过程中通常是不可能的。这种生物特异性和选择性在产品总产量和质量等方面具有优势，同时明显减少废物处理，进而产生出天然L-形式的有机酸和/或氨基酸。

已经公开了使用各种微生物把延胡索酸酶促转化成天然L-形式苹果酸的方法。这些菌株包括短乳杆菌、德氏乳杆菌、大肠杆菌等几个物种的一些菌株(美国专利2,972,566)和类产气副大肠杆菌(美国专利3,980,520)的菌株。并且公开了各种产生延胡索酸酶的微生物用于转化延胡索酸生成苹果酸的用途，如产氨短杆菌、马棒状杆菌、黄黄色杆菌、普通变形菌和粉状毕赤酵母(美国专利3,922,195)。

利用各种微生物将延胡索酸(铵)转化成L-天冬氨酸已见报道。已公开了用于此目的的大肠杆菌、Brevibacterium metalcoligenes、沙雷氏菌属、恶臭假单胞菌的菌株。并且，美国专利4,138,292描述了利用产氨短杆菌把延胡索酸转化成L-天冬氨酸的方法。

遗憾的是，尽管利用已公开微生物的酶促反应的生物特异性和选择性，对产生天然L-形式苹果酸、天冬氨酸和/或其它有机酸和/或氨基酸具有一定优势，但仍有必要提高这些方法的功效，为此有必要鉴别和使用以前未考虑过的微生物物种。

人们已十分了解并描述了微杆菌属的微生物[见Bergey的细菌分类学手册，第2卷，第15部分，第1320-1322页(1986)]。尽管微杆菌属菌株是延胡索酸酶的产生者，但我们没有意识到利用微杆菌属的微生物产生L-苹果酸和/或L-天冬氨酸。

因此，可以看到有必要鉴别和利用其它能以工业规模高效(efficiently and effectively)地产生有机酸和/或氨基酸(如L-苹果酸和/或L-天冬氨酸)的微生物。

发明概述

本发明的一个主要目的是鉴别和提供高效地转化延胡索酸或其盐以产生有机酸和/或氨基酸(尤其是L-苹果酸和/或L-天冬氨酸)的微生物。

本发明另一个主要目的是提供高效地产生有机酸和/或氨基酸(尤其是L-苹果酸和/或L-天冬氨酸)的方法。

本发明还一个主要目的是提供利用微生物通过酶促合成(产生)的有机酸和氨基酸(尤其是L-苹果酸褐L-天冬氨酸)。

按照本发明的教导(teaching)，本文公开的已经鉴别和利用的是微杆菌属的微生物菌株，这些菌株在通过酶促转化延胡索酸及其盐产生有机酸和/或氨基酸上是有用的。

另外按照本发明的教导，本文公开了产生有机酸和/或氨基酸的方法。这种方法包括培养微杆菌属的菌株，由此在细胞内产生延胡索酸酶。如果需要，然后可以从培养基中回收培养的菌株。培养后使延胡索酸或其盐和微杆菌属的菌株反应，由此把延胡索酸或其盐酶促转化成L-有机酸或L-氨基酸。这一方法还包括回收如此产生的所述L-有机酸或L-氨基酸。

本发明优选的方法还包括在把微生物置入含有延胡索酸或其盐的转化溶液中之前，将其固定化。然而，值得注意的是本发明的方法也可以由转化溶液内以“自由”形式的微生物完成。