[发明专利]L-半胱氨酸的生物转化方法

说明书

本发明公开了一种L‑半胱氨酸的生物转化方法，包括：以3‑氯‑丙酮酸为底物与溶剂构成反应体系，再向所述反应体系中加入生物催化剂、辅酶、添加剂和铵盐进行生物转化反应，得到含有3‑氯‑L‑丙氨酸的转化液，提纯，得到3‑氯‑L‑丙氨酸晶体，再以3‑氯‑L‑丙氨酸为底物，以L‑半胱氨酸脱巯基酶为催化剂，通过β‑取代反应生成L‑半胱氨酸。其工艺流程简单，对设备无特殊要求，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及氨基酸制备领域，具体地指一种L-半胱氨酸的生物转化方法。

背景技术

L-半胱氨酸及其复合体在医疗方面的功效，已日渐引起关注，近年来的研究认为L-半胱氨酸主要有以下几种生理功能：1.在生物体内L-半胱氨酸对许多有害物质和毒素如甲醛、乙醛、氯仿、四氯化碳、铅、镉、氯化汞、过氧化酯和河豚毒素等具有有效的解毒作用；2.用L-半胱氨酸可以有效地预防和改善放射性物质对机体的伤害；3.当发生炎症或过敏时，机体内胆碱酯酶等巯基酶的活性降低，补给L-半胱氨酸可维持巯基酶的活性，改善炎症和过敏的皮肤症状；4.由于L-半胱氨酸具有软化和溶解角质的作用，所以L-半胱氨酸对角质肥厚的皮肤病也有效；5.L-半胱氨酸在皮肤蛋白的角蛋白生成中就维持巯基酶的活性，并且可以补充巯基，维持皮肤的正常代谢；6.L-半胱氨酸还具有防止生物体衰老的功能。

L-半胱氨酸在食品工业中的应用包括如下方面：1.食品增香剂与发色剂；2.面包添加剂；3.油脂抗氧化和保鲜剂；4.防止食品褐变。除此之外，研究表明，色素细胞中所含有的L-半胱氨酸的巯基具有还原能力和化学反应活性，可调节黑色素的生成另外当人的皮肤表面由于肝功能病变产生肝斑时，L-半胱氨酸也有还原黑色素、消除已经沉着的黑色素的性能。根据这些研究，采取增加表皮最下层部分的L-半胱氨酸含量就可满足人们对美白的要求，在美白化妆品中添加L-半胱氨酸，涂于表皮的L-半胱氨酸被表皮吸收，增加了表皮最下层部分的L-半胱氨酸含量。L-半胱氨酸还应用于高级卷发液、饲料、生物电化学等多个领域。

目前国内主要工艺为毛发水解后还原法，但是，其原料来源受限，能耗高，生产过程中，产生大量刺激性气体、废酸，环境污染严重。DL-ATC代谢途径法，工艺复杂，成本高，因此，研发出一种成本低、排污少、适合工业化生产的L-半胱氨酸的转化方法显得很有意义。

发明内容

本发明所要解决的问题就是要提供一种L-半胱氨酸的生物转化方法，该方法在保证高立体选择性、高转化率和高收率的基础上，能简化生产工艺和降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明所提供的一种L-半胱氨酸的生物转化方法，包括：以3-氯-丙酮酸为底物与溶剂构成反应体系，再向所述反应体系中加入生物催化剂、辅酶、添加剂和铵盐进行生物转化反应，得到含有3-氯-L-丙氨酸的转化液，提纯，得到3-氯-L-丙氨酸晶体，再以所得的3-氯-L-丙氨酸晶体与硫氢化钠为底物，以L-半胱氨酸脱巯基酶为催化剂，通过β-取代反应生成L-半胱氨酸。

优选地，生物催化剂为来源于Saccharomyces cerevisiae的3-氯-L-丙氨酸脱氢酶、来源于Candida boidinii的甲酸脱氢酶共表达的基因工程菌全细胞；所述辅酶为NADP+，所述铵盐为甲酸铵。

进一步地，来源于Saccharomyces cerevisiae的3-氯-L-丙氨酸脱氢酶、来源于Candida boidinii的甲酸脱氢酶共表达的基因工程菌中外源3-氯-L-丙氨酸脱氢酶的编码基因是序列表中SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列；所述来源于Saccharomyces cerevisiae的3-氯-L-丙氨酸脱氢酶、来源于Candida boidinii的甲酸脱氢酶共表达的基因工程菌中外源甲酸脱氢酶的编码基因是序列表中SEQ ID NO：2所示的核苷酸序列。

进一步地，溶剂为缓冲溶液，所述缓冲溶液选自磷酸盐缓冲溶液、碳酸盐缓冲溶液、Tri-HCl缓冲溶液、硼酸盐缓冲溶液、柠檬酸盐缓冲溶液、MOPS缓冲溶液中的一种。