[发明专利]一种利用枯草芽孢杆菌发酵羽毛生产L－苯丙氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种苯丙氨酸的制备方法，尤其涉及一种利用枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)发酵羽毛生产L-苯丙氨酸的方法，属于氨基酸发酵制备领域。

背景技术

L-苯丙氨酸又名L-苯基-α-氨基丙酸，英文名称L-Phenylalanine，分子式为C₉H₁₁NO₂，分子量为165.19，白色结晶粉末，略有特殊气味，味苦，熔点283℃(分解)，水中溶解度为3％，微溶于乙醇，不溶于醚。苯丙氨酸有外消旋DL-型、L-型和D-型，其中最重要的是L-苯丙氨酸，在自然界中主要存在于卵、乳和动物蛋白中，含量5％-6％，植物性蛋白质中约含1％。

L-苯丙氨酸是人体所需8种必需氨基酸之一，人和动物自身不能合成，必须从外界摄取，也是生物体内合成酪氨酸的重要原料，在人体的代谢过程中具有重要作用。精制药典级L-苯丙氨酸可用于配制复合氨基酸输液，还可用于氨基酸类抗癌药物、营养保健品开发应用，目前我国医药行业每年需消耗L-苯丙氨酸500吨左右。

L-苯丙氨酸最主要的一个用途是合成甜味剂阿斯巴甜(Aspartame，简称APM)。阿斯巴甜又称天冬甜素、蛋白糖，化学名为N-L-α-天冬氨酰基-L-苯丙氨酸-1-甲脂，是一种由L-天门冬氨酸与L-苯丙氨酸(人体必须的营养物质)合成的二肽，可完全被人体吸收代谢，无毒无害，安全可靠，口味纯正清凉爽口酷似蔗糖，但甜度为蔗糖的200倍，热量仅为蔗糖1/200，常食不产生龉齿，不影响血糖，不引起肥胖、高血压、冠心病。阿斯巴甜进入人体后快速分解成天门冬氨酸和苯丙氨酸，不会积存于人体组织中，因此被世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)确定为A(1)级甜味剂，已经在世界上130多个国家地区批准使用，广泛添加在各种食品、副食品及各种软硬饮料中，目前使用阿斯巴甜的品种已达4000余种。阿斯巴甜国际市场需求量以年均15％～20％的速度增长，远远高于其他人工甜味剂年均5％的增长速度。

当前，全球L-苯丙氨酸的需求量在1.8万t以上，主要生产企业有美国孟山都、日本味之素、韩国大象公司等。美国是世界上L-苯丙氨酸的主要消费国，消费量约占世界需求量的一半，其次是西欧和日本。西欧的L-苯丙氨酸主要供Euro-Aspartame公司生产阿斯巴甜。

2005年我国L-苯丙氨酸的生产能力约为400t/a，主要企业有浙江亚美生物化工股份有限公司、南昌化工有限责任公司、安徽科苑股份有限公司、平顶山易元制药有限公司、新疆伊宁复祥生化公司、江苏武进市牛塘化工厂等。2005年我国L-苯丙氨酸的需求量约为3500t，其中医药行业约需500t，合成阿斯巴甜约需3000t，绝大部分依赖进口。

L-苯丙氨酸工业化生产工艺有两种：酶法和直接发酵法。酶法工艺相对简单，但酶活性易受影响，需要特殊的氨基酸做氨基供体，并需要添加前体化学物，生产成本较高，这些因素限制了产酸率的提高和大规模工业化生产，国外从20世纪80年代中期逐步淘汰了酶法生产，而改用直接发酵法。直接发酵法就是用特殊微生物发酵葡萄糖等碳源，在微生物体内代谢合成L-苯丙氨酸并分泌到发酵液中。复旦大学采用诱变育种和基因工程技术相结合的方法选育获得了高产苯丙氨酸菌种；中国科学院成都生化所研究出了用红酵母转化肉桂酸制备L-苯丙氨酸的工艺；华东理工大学研究了直接发酵法生产工艺；南京工业大学开发了海因酶法工艺。直接发酵法省略了酶法生产中的酶促反应工艺，节省设备和原料投资，便于大规模工业化生产。然而，经检索在现有的直接发酵法制备L-苯丙氨酸的方法中，目前国内外还没有利用枯草芽孢杆菌发酵家禽羽毛大规模生产L-苯丙氨酸的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种利用枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)发酵家禽羽毛大规模生产L-苯丙氨酸的方法。

概括地说，本发明制备L-苯丙氨酸的方法是利用枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)YYW-1发酵家禽羽毛，通过一系列代谢过程，合成L-苯丙氨酸，然后通过732铵型树脂吸附和洗脱而制得L-苯丙氨酸。

具体地说，本发明利用枯草芽孢杆菌发酵羽毛生产L-苯丙氨酸的方法，步骤顺序如下：

(1)菌种选择：选用枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)YYW-1CGMCC NO.2396；