[发明专利]纯化L－半胱氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从包含L-半胱氨酸的发酵液中纯化L-半胱氨酸的方法。

背景技术

由于具有极好的水溶性及SH基对许多试剂(例如对氧化剂)的高 度敏感性，L-半胱氨酸是仅能非常困难并且成本高昂地纯化和分离的氨 基酸。相比之下，即使从复杂的物质的混合物，如蛋白质水解产物或者 包含L-胱氨酸的发酵液中氨基酸L-胱氨酸也可以容易地纯化和分离，而 且具有极高的纯度，这是由于L-胱氨酸极低的水溶性和对如氧化剂的较 高稳定性。例如，DE10040176A1描述了从包含细胞的悬浮液或者发酵 液中分离L-胱氨酸的非常简单的方法。

因此，L-半胱氨酸在工业上是由复杂的物质的混合物例如蛋白质水 解产物(例如来源于人类的毛发或者动物来源(如羽毛或鬃毛))或者适 当的发酵液通过首先分离出纯化态的微溶的L-胱氨酸而生产的。可能存 在于这种复杂的物质的混合物中的L-半胱氨酸或者其他L-半胱氨酸衍生 物特别地并且尽可能完全地通过例如氧化的方法转变成L-胱氨酸。然后 L-胱氨酸通过后续的还原(如通过电解)得到L-半胱氨酸。然而，因为 L-半胱氨酸必须通过中间体L-胱氨酸通过复杂的两步方法制备，因此这 个方法存在弊端。

EP0250987B1描述了从包含L-半胱氨酸、L-胱氨酸、L-丝氨酸和无 机盐的溶液中直接分离L-半胱氨酸的方法。首先，L-胱氨酸和无机盐在 至少20℃下通过加入氯化氢结晶并通过过滤去除。然后从剩下的仍然包 含L-半胱氨酸和L-丝氨酸的溶液中将L-半胱氨酸盐酸盐一水合物在不 高于10℃下以高纯度结晶并分离。然而该方法仅限于包含L-半胱氨酸、 L-胱氨酸、L-丝氨酸和无机盐的溶液，而不能从复杂的物质的混合物如 蛋白质水解产物或者发酵液中得到高产率和高纯度的L-半胱氨酸。

EP1645623A1、EP1298200B1、US20050221453A1、EP1234874A1 和EP1571223A2描述了通过离子交换、结晶以及其他公知方法的组合从 发酵液中分离L-半胱氨酸。然而没有给出关于具体步骤以及得到的产率 和纯度的信息。

EP1650296A1描述了通过离心或者膜过滤分离去除固体，而后通过 离子交换、浓缩和结晶分离和纯化L-半胱氨酸而从发酵液分离L-半胱氨 酸的方法。此处同样没有给出关于具体步骤以及得到的产率和纯度的信 息。

因此，如何直接并经济地从复杂的物质的混合物例如包含L-半胱氨 酸的微生物发酵液中纯化和生产L-半胱氨酸的问题仍没有得到解决。目 前仍没有公开适用于工业规模、并且可以从包含L-半胱氨酸的发酵液中 以经济、直接并无需衍生化(例如通过氧化得到L-胱氨酸，随后还原得 到L-半胱氨酸)的方式而得到高纯度和/或高产率的L-半胱氨酸的方法。

EP0885962B1、EP0858510B1和EP1220940B1描述了用于L-半胱氨 酸的发酵生产的方法。这些方法能以经济的方式获得包含大量L-半胱氨 酸的发酵液。这种包含L-半胱氨酸的发酵液是极复杂的物质的混合物。 除了L-半胱氨酸以外，该发酵液通常还包含容易在发酵的条件下，特别 是由于有效氧的氧化作用由L-半胱氨酸形成的L-胱氨酸。此外，如例如 EP0885962B1所述，在醛类或者酮类的存在下，可能存在L-半胱氨酸的 相应的半酮缩硫醇(hemithioketal)和/或噻唑烷衍生物。发酵液也可能 包含少量其他的氨基酸及其衍生物。它们还通常包含碳水化合物、有机 和无机的阳离子和阴离子的盐类，例如碱金属盐和碱土金属盐，痕量的 重金属盐(如Fe、Cu、Mn、Zn等)，染料和其他杂质和添加剂，如发酵 中使用的微生物的不合需要的代谢产物。如例如EP0885962B1、 EP0858510B1和EP1220940B1所述，发酵液还可以包含发酵中所使用的 原料和成分，例如常用的碳源，如葡萄糖、乳糖、淀粉等，氮源，如氨/ 铵或蛋白质或蛋白质水解产物等，以及硫源，例如硫化物、亚硫酸盐、 硫酸盐、硫代硫酸盐或连二亚硫酸盐等。由于L-半胱氨酸是含硫氨基酸， 因此硫源，例如硫化物、亚硫酸盐、硫酸盐、硫代硫酸盐或连二亚硫酸 盐，经常在发酵过程中饲入，以提供形成L-半胱氨酸所需的足量的硫。 由于在发酵过程中引进了氧气，因此该发酵液还包含溶解氧。如例如 EP0885962B1所述，所述发酵液的pH通常为7。