[发明专利]一种胍基丁胺硫酸盐的生物制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物催化技术领域，涉及一种胍基丁胺硫酸盐的生物制备方法。

背景技术

在生物体内，胍基丁胺(agmatine)是由左旋精氨酸脱羧酶(L-arginine decarboxylase，L-ADC)作用于精氨酸脱除羧基形成的产物。胍基丁胺作为一个维持运动营养的补充剂，其功能上的很多方面要优于精氨酸，可以帮助使用者提高运动过程中的机体耐力，加快运动后的身体恢复，提高全身构成，包括提高肌肉量和减少肥胖油脂。胍基丁胺还有多种药理学活性，是一种极具开发价值的戒毒类药物。特别是以硫酸盐的形式广泛应用于医药和保健品市场。其结构式如下。

近年来，国内外陆续有一些制备胍基丁胺硫酸盐的报道，以采用化学法为主。中国专利CN 103755598A公布了以1,4-丁二胺为原料，以单氰胺水溶液作为胍基化试剂，通过加成反应获得胍基丁胺，再用硫酸成盐。中国专利CN101717352A公布了在反应溶剂中以1,4-丁二胺和O-甲基异脲硫酸盐为原料在-20～100℃的条件下进行缩合反应可得到胍基丁胺硫酸盐。中国专利CN1834085A和CN 101121677均用1,4-丁二胺和S-甲基异脲硫酸反应，得到胍基丁胺硫酸盐。但采用以上方法制备胍基丁胺硫酸盐易对环境造成较大的污染且收率较低，不利于企业的节能减排。

目前，利用生物法制备胍基丁胺硫酸盐实现工业化的报道并不多见。因此，利用酶催化技术建立一个低成本、高效，且制备工艺简单，有利于工业化生产的工艺将具有更加广泛的应用前景。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供了一种胍基丁胺硫酸盐的生物制备方法，并将所述方法放大到工业制备水平，同时还克服现有化学合成技术存在的上述诸多缺陷。

为达到上述的发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种胍基丁胺硫酸盐的生物制备方法，该方法L-精氨酸硫酸盐溶液为底物原料，在生物催化剂和辅酶的存在下发生脱羧反应得到胍基丁胺硫酸盐并排出气体CO₂，所述的生物催化剂采用L-精氨酸脱羧酶，所述的辅酶选用磷酸吡哆醛，该制备方法的反应式如下：

。

作为优选，所述的底物L-精氨酸硫酸盐溶液浓度为100～300g/L。

作为优选，所述的生物催化剂重组L-精氨酸脱羧酶浓度为5～100g/L、所述的辅酶浓度为0.01～0.2g/L。

作为优选，所述的生物催化剂采用通过E.coli克隆表达得到的重组L-精氨酸脱羧酶。当然本发明也可以采用常规的L-精氨酸脱羧酶。

作为再优选，所述的重组L-精氨酸脱羧酶的制备方法为：将含有L-精氨酸脱羧酶基因的重组大肠杆菌甘油管或斜面试管转接涂布至含有卡那霉素抗性的LB琼脂培养基中，35～37℃活化培养12～16h；将生长良好的斜面种子加入无菌水或生理盐水制成菌悬液，以1%的接种量扩大到含有卡那霉素抗性的TB培养液中，35～37℃摇床培养至OD₆₀₀达到3～5时加入诱导剂，降温至25～30℃继续培养12～16h，离心收集湿菌体，加入三倍质量的纯化水制成菌悬液后超声破壁得到所需的粗酶液或反复冻融湿菌体两次，备用。

作为优选，所述的诱导剂为无菌乳糖溶液或无菌异丙基-β-D-硫代半乳糖苷溶液。

作为优选，所述的反应时间为5～25h、反应温度为25～50℃、反应pH为4.0～8.0，反应过程的pH用20～50%（V/V）的硫酸溶液进行调节。

作为优选，所述的反应需避光、通入空气并充分搅拌。

本发明以L-精氨酸硫酸盐溶液为底物，与L-精氨酸脱羧酶、辅酶（磷酸吡哆醛）搅拌混合，在一定条件下进行脱羧反应得到胍基丁胺硫酸盐。实现转化率≥98%，连续生产时收率可达90%。本发明技术路线具有制备工艺简单、生产效率高、成本低等优点，重组L-精氨酸脱羧酶的发酵和转化工艺可达到工业制备水平，从根本上解决了化学合成制备成本高、收率低、环境隐患大等问题。

附图说明

图1 为本发明一个小试制备过程中精氨酸含量与胍基丁胺硫酸盐含量随时间的变化曲线图。