[发明专利]一种酶法制备S-腺苷甲硫氨酸的方法

说明书

本发明公开了一种酶法制备S‑腺苷甲硫氨酸的方法，包括以下步骤：(1)利用MAT酶、ATP再生酶和AK酶在反应罐中生成SAM；(2)在反应罐中分离MAT酶、ATP再生酶和AK酶；(3)通过离子交换法将步骤(2)得到的滤出液进行分离，得产物SAM及少量ATP、ADP、AMP：(4)将步骤(3)得到的SAM制备成品。本发明具有以下优点：使用腺苷替代ATP，为工业生产节约了大量成本；优化了SAM生产的反应条件，反应速率快；ATP再生体系使反应中过量消耗的ATP得以再生，提高了转化率，降低了成本；建立了稳定的酶回收体系，节能环保；副产物直接用于循环反应，或集中收集用于生产ATP，操作简单。

技术领域

本发明涉及S-腺苷甲硫氨酸生产领域，特别涉及一种酶法制备S-腺苷甲硫氨酸的方法。

背景技术

S-腺苷甲硫氨酸(SAM)于1951年在大鼠的肝脏中被发现，随后被证实了是一种广泛存在于植物、动物、微生物体内的重要生理活性物质，分子式C₁₆H₂₂N₆O₅S，分子量为398.44。其甲硫键上活泼的硫离子使得邻近的碳原子具有亲核攻击能力，从而使SAM具有转甲基、转硫基、转氨丙基等作用。SAM在生物体内参与了多种生化反应，与核酸、蛋白质、磷脂质等的合成紧密相关，也是辅酶A、半胱氨酸、牛磺酸和谷胱甘肽等的生物活性前体。可用于治疗抑郁症、关节炎、肝炎等疾病，而且还是预防癌症、心血管疾病和抗衰老的高级保健药物，起效快、副作用小。

早在上世纪年代，欧洲就已将SAM作为治疗关节炎的处方药使用，后又被用为抗忧郁症的精神病药物。1999年，美国FDA批准SAM作为保健品上市，使它迅速成为最畅销的营养保健品之一。2000年中国开始进口，市场需求逐年增长。

目前SAM的生产方法主要有化学合成法、发酵法和酶法。化学合成法产率低、底物(S-腺苷同型半胱氨酸和甲基供体CH₃I)价格昂贵，加之从产物中分离出有活性的SAM比较困难，所以基本不使用。发酵法使用微生物发酵生产SAM，此方法生产周期长，产量偏低，且过多的副产物使下游工艺处理复杂，环境污染较大。酶法使用甲硫氨酸腺苷转移酶(MAT，EC2.5.1.6)催化底物L-甲硫氨酸(Met)和三磷酸腺苷(ATP)生成SAM，反应速度快，效率高，产物易纯化，绿色环保。但酶法工业化生产的限制因素是需要昂贵的ATP作为底物和能量供体。原理上，生成1kg SAM需要1.25kg纯ATP，而实际生产中ATP的消耗量需加倍，因此生产成本较高。

因此，现阶段如何降低ATP用量同时提高产品产率是酶法工业化生产SAM急需解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种酶法制备S-腺苷甲硫氨酸的方法，该方法不使用ATP，而是仅使用价格低廉的腺苷作为底物酶法催化L-甲硫氨酸生成SAM，其克服了现有技术的缺陷，大大降低了生产成本。

本发明原理是在原有甲硫氨酸腺苷转移酶(MAT)催化合成SAM的反应体系中添加腺苷激酶(EC 2.7.1.20，AK)和ATP再生酶，腺苷激酶可催化腺苷生成AMP，通过ATP再生酶的作用可生成ATP用于制备SAM的酶促反应。

ATP再生酶包括多聚磷酸激酶(PPK，EC 2.7.4.1)、腺苷酸激酶(ADK，EC 2.7.4.3)和多聚磷酸-腺苷酸磷酸转移酶(PAP，EC 2.7.4.-)。其中，PPK酶催化ADP与多聚磷酸或其盐反应生成ATP，ADK酶催化2分子ADP生成1分子ATP和1分子AMP，PAP酶则催化AMP与多聚磷酸或其盐反应生成ADP。PPK、ADK及PAP三种酶的合理组合均可再生ATP。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种酶法制备S-腺苷甲硫氨酸的方法，包括以下步骤：

(1)利用甲硫氨酸腺苷转移酶(MAT)、ATP再生酶和腺苷激酶(AK)在反应罐中生成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)：