论文部分内容阅读
氨基酸是蛋白质的主要组成部分具有广泛的生物活性，在生物体代谢过程中起到重要作用，同时作为重要的化学试剂及医药中间体，在多肽合成以及手性药物开发等领域具有广泛的应用。传统的氨基酸的制备方法主要采用发酵生产和化学合成，本论文尝试了S-腺苷蛋氨酸(SAM)、L-鸟氨酸以及D-精氨酸的酶法制备工艺，并利用近红外光谱技术作为分析监测手段，考察了酶法转化过程中的底物或产物的变化过程，为小品种氨基酸的清洁生产以及在线控制奠定了基础。
本论文首先对以L-蛋氨酸和三磷酸腺苷(ATP)为底物利用腺苷蛋氨酸合成酶，酶法制备SAM的酶法合成条件进行优化，得到了酶法合成的最优条件:SAM合成酶400 U/L， L-蛋氨酸20 mmol/L、ATP10mmol/L，K2SO410 mmol/L，MgSO4120 mmol/L，0.5％β-巯基乙醇5 ml/L，37℃，pH8.5。在此条件下ATP的转化率达到75％以上。同时采用近红外检测技术在8965.2～5413.2 cm-1波段范围内采用偏最小二乘法建立数学模型，选择多元散射校正预处理光谱图建立近红外光谱技术模型y=0.9597x+2.1776，R2=0.9611，并对酶促反应进行了测定分析，结果表明此模型可以满足定量分析的要求。
其次，利用响应面优化设计对以L-精氨酸为底物利用精氨酸酶，酶法制备L-鸟氨酸的工艺进行了优化，建立二次响应面回归模型，回归方程的F值和模型的相关系数R2均较理想，表现出较好的拟合度。从而确定最佳反应条件为:L-精氨酸150 g/L，精氨酸酶0.5 g/L(酶活为6314.64 U/g)，反应温度为37℃，pH自然。在该条件下L-鸟氨酸的转化率为95.86％，与模型预测有较好吻合。在此基础上利用近红外光谱技术建立了L-鸟氨酸酶法转化过程的含量检测方法，结果表明:模型预测效果较好(检验集y=0.9484x+4.062，R2=0.9484，校正集y=0.9412x+4.0169，R2=0.9709)，可用于L-鸟氨酸酶法制备实时监测，为L-鸟氨酸及其他氨基酸酶法生产过程中的实施检测提供了新的研究思路。
此外，利用精氨酸酶专一催化L-精氨酸水解的原理以DL-精氨酸为底物，同时制备D-精氨酸与L-鸟氨酸盐酸盐，并得到高附加价值的产物。经反应条件优化确定的DL-精氨酸的最佳酶促反应条件为:底物质量浓度为40g/L，精氨酸酶质量浓度为0.2g/L，pH自然，37℃下反应24 h，此条件下L-精氨酸的转化率为99.5％。分离纯化后D-精氨酸的含量99.0％，L-鸟氨酸含量达到98.9％。该方法产物易于分离，操作简单，具有明显的工业化优势。