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瓜氨酸是一种非蛋白质氨基酸,在尿素循环中起重要作用。近年来国外的众多研究表明,瓜氨酸具有很多重要的生理功能,如清除自由基、异体排斥效应指示剂、血管舒张作用、稳定血压以及诊断类风湿关节炎、抗氧化等,瓜氨酸正越来越多地被运用到食品、化妆品和药物上。目前,瓜氨酸的生产方法主要有酶法,发酵法和化学法。酶法,即利用精氨酸脱亚氨基酶催化L-精氨酸转化合成L-瓜氨酸,是一种最重要的方法。本文研究了酶法生产瓜氨酸的整个工艺流程,包括菌种选育、发酵、转化及分离纯化,试图找到一条产量高,成本低,生产简便,产品质量高的路线,为今后工业化生产瓜氨酸奠定基础。本文首先通过对从西瓜地附近土壤中菌种的初筛、复筛、诱变,得到了一株酶活力较高的菌株,将其编号为BT-13,且确定为整个工艺的生产菌种。作者考察了发酵过程中各种因素对瓜氨酸产量的影响,得到了最佳的发酵条件:即菌龄15h,接种量2%,装液量100mL/250ml,pH6.5,转速170rpm,温度37℃。在此发酵条件下,转化10h后100g/L底物精氨酸可以得到82.16g/1瓜氨酸。转化过程是整个工艺的关键。本课题运用粪链球菌中精氨酸脱亚胺基酶作为催化剂催化L-精氨酸制备L-瓜氨酸。此反应采用一步酶促反应,避免了瓜氨酸全合成途径中复杂的反馈调节作用,使瓜氨酸可以积累到较高的浓度。考察了pH、温度、转速、表面活性剂等多种因素对L-瓜氨酸产量的影响。最佳条件如下::反应体系0.4mol/L醋酸缓冲液,起始pH6.0,转化温度37℃,转速120r/min,CTAB浓度0.3g/L,0.4g菌体,反应时间30h,精氨酸浓度100g/L,装液量60ml/250ml,最终底物转化率达98%。在发酵罐中,转化25h后,转化液中L-瓜氨酸浓度可达92.72g/l,转化率达92.19%;二次转化,25h时,L-瓜氨酸浓度为87.53g/l,转化率为87.03%。本文还探索了瓜氨酸的分离纯化工艺。确定了离子交换法纯化瓜氨酸的条件。选择D-201型强碱性阴离子交换树脂,上柱温度为25℃,上柱液的pH值为10,洗脱液为1.0mol/L NaCl,洗脱率为90.69%。45℃下旋转蒸发,浓缩后,用无水乙醇结晶,烘干。最终所得瓜氨酸的纯度为95.34%。整个工艺的收率为79.71%。