[发明专利]米曲霉菌固定化制备氨基酰化酶的方法及拆分混旋氨基酸的装置

说明书

本发明涉及一种米曲霉菌固定化制备氨基酰化酶的方法及拆分混旋氨基酸的装置，它属于酶法制备光活性氨基酸技术。

光活性氨基酸是构成生命蛋白质的基本组分，是与人体生命健康密切相关的基础物质。研究开发制备光活性氨基酸具有重大意义。目前生产光活性氨基酸的方法大体有三种：发酵法、化学合成法和酶法。由于酶法具有反应专一性强、制备的产品纯度高的特点，成为目前世界上公认的生产某些稀缺的光活性氨基酸和非天然氨基酸的最佳方法。采用氨基酰化酶生产L-氨基酸的反应表达式如下：

采用米曲霉菌提取氨基酰化酶的技术已有不少的报道，但多数是采用固相培养，然后破碎分离提取氨基酰化酶，再制备载体将酶固定其上。这种固定化酶的方法，它的不足之处是：工艺路线长，酶的利用率低。

另外，目前用于固定化酶拆分氨基酸的装置多数由于酶被污染或酶脱落等原因，造成酶反应器运行周期短，操作运行复杂，不利于生产成本的降低。

本发明的目的，在于提供一种米曲霉菌的固定化制备氨基酰化酶的方法及拆分混旋氨基酸的装置。本发明所提出的固定化制备氨基酰化酶的方法具有工艺简单、酶活保留率高的特点。所提出的拆分装置具有拆分效率高、操作简单、生产周期长的特点。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的。选用米曲霉菌(如3042或No.9)作为酶源，经在琼脂斜面上培养后，用无菌水制成浓度约为10⁸孢子/ml的菌悬液，然后将该菌悬液接种在液相培养基中，搅拌发酵培养成直径为1-3毫米的米曲霉菌球，将米曲霉菌球与培养液分离后，立即放在液相固定液中进行交联固定，可得菌体酶活为200-1400U/g，酶活保留率达50-80％的固定化氨基酰化酶，培养液的组分重量体积比为：黄豆汁8-15％、葡萄糖1.5-4.5％、酵母膏0.2-0.5％、KH2PO4 0.3-0.4％、MgSO4 0.05-0.2％、其余为无菌水；操作控制培养条件为：温度28-30℃、PH值6-7.5、发酵时间30-46小时；固定液的组分重量体积比为：明胶0.8-1.2％、乙二胺1.8-3.0％、戊二醛0.8-1.5％、其余为无菌水；控制固定化条件为：温度20-60℃、反应时间0.5-2小时、PH值4-7、菌体与固定液体积比为1∶10。

上述的培养液或者采用如下组分重量体积比为：土豆汁15-25％、酵母膏0.15-0.5％、蔗糖1.5-2.5％、KH2PO4 0.2-0.4％、MgSO4 0.1-0.3％、其余均为无菌水。

采用按上述方法制备的固定化氨基酰化酶催化剂，装在酶反应器中，进行氨基酸消旋体的拆分反应所采用的装置主要包括料液输送器、料液贮罐、酶反应器、产品贮罐，在酶反应器的进出口处串联耦合切割分子量为4万-7万的超滤膜分离反应器。

上述的膜分离反应器采用的膜组件是中空纤维膜。

上述的膜分离反应器采用的膜组件是平板膜。

下面结合附图及实施例对本发明的拆分过程加以说明。

图1为本发明采用固定化氨基酰化酶拆分混旋氨基酸的反应流程示意图。

由图1所示，将欲拆分的反应底物配制成一定浓度的溶液后，放在料液贮罐2中，由氮气瓶1中释放的氮气将贮罐2中底物溶液压送至前置膜分离器3，分离后的溶液由下至上通入装有固定化氨基酰化酶的酶反应器4进行拆分反应，由顶部溢出的拆分反应液流入后置膜分离反应器5，继续进行拆分反应，反应后的产品经膜分离后流入产品贮罐6中，酶被截留在膜反应器中。

例1：拆分N-乙酰-D、L-丙氨酸