[发明专利]制备L-胱氨酸的方法和系统

说明书

本发明提出了一种制备L‑胱氨酸的方法和系统，所述方法包括：步骤一：向含有L‑半胱氨酸的溶液中通入含氧气体，测定溶液的电位值P；步骤二：判断所述电位值P与第一预设电位值P1的关系，当所述电位P≥P1时，停止通入含氧气体，步骤三：收集析出的L‑胱氨酸。本发明的方法和系统采用电位值检测控制反应终点，替代了传统的全程均需HPLC检测控制反应终点，方便操作，检测用时短，可以使溶液中L‑半胱氨酸充分氧化生成L‑胱氨酸，提高产品的收率和设备的利用效率，过程控制操作简便、快捷，成本低，适于规模化工业化生产。

技术领域

本发明涉及生物医药领域。具体地，本发明涉及制备L-胱氨酸的方法和系统。

背景技术

L-半胱氨酸，化学式C₃H₇NO₂S，于1810年从膀胱结石中以胱氨酸的形式发现，化学名称是L-α-氨基-β-巯基丙酸，在蛋白质中常以其氧化型L-胱氨酸形式存在，是20种天然氨基酸中惟一一种支链中含有氢巯基的氨基酸，这些巯基团化学活性极强，生成的二硫键能够大大提高蛋白质的稳定性。L-半胱氨酸拥有广泛的特性与功能。它能够断开肽和蛋白质中的二硫键，能够充当游离基清道夫，也可以用作还原剂。

L-胱氨酸，化学式C₆H₁₂N₂O₄S₂，是人体必需的氨基酸之一，其用途广泛。在医药上L-胱氨酸为氨基酸类药物，能促进细胞氧化还原功能，使肝脏功能旺盛，并能中和毒素、促进白细胞增生、阻止病原菌发育，主要用于各种脱发症，也用于痢疾、伤寒、流感等急性传染病、还用于气喘、神经痛、湿疹以及各种中毒疾患等，并且L-胱氨酸能维持蛋白质构型；L-胱氨酸还是一种营养增补剂，化妆品的添加剂，同时L-胱氨酸还可作为其它生物制品(如L-半胱氨酸)的原料。

L-胱氨酸的生产方式主要有两种；第一种是化学法，主要是依靠人或动物的毛发中的角蛋白经酸碱水解提取L-胱氨酸。该法收率低，能耗高，水解过程产生大量刺激性气体，废液处理困难，对环境污染严重。第二种方法是采用微生物转化法生产L-半胱氨酸，然后将L-半胱氨酸通过氧化剂中氧化生产L-胱氨酸。微生物转化法生产工艺以其反应条件温和、专一性强、对环境友好等优点而日益受到重视。

微生物转化法生产L-半胱氨酸的反应液中含有大量L-半胱氨酸及其他反应残留物料，需要通过氧化反应将溶液中的L-半胱氨酸氧化，才能最终收到胱氨酸产品。工业生产上，将L-半胱氨酸氧化L-为胱氨酸，主要采用的氧化剂有以下几种：含氧气体(空气或氧气等)、DMSO、双氧水等。采用双氧水进行氧化，优点是双氧水氧化能力强，氧化时间较短，氧化效率高，反应不产生副产物；但是其主要缺点是生产成本高，且由于双氧水氧化能力很强，如果用空控制不当，双氧水过量又容易将产物L-胱氨酸进一步氧化为磺基丙氨酸，从而导致综合收率下降。若采用DMSO氧化，虽然氧化效率和收率均不错，但主要缺点是引入了其他的有机溶剂，导致在后续精制过程中除去的工艺复杂，成本上升，另外在工业化生产中大量DMSO的使用也存在一定的安全风险。综合以上原因，工业上常通过通入含氧气体以促使L-半胱氨酸发生氧化反应；考虑到成本因素，工业上更多是采用空气氧化的方式；虽然空气与双氧水、DMSO等氧化剂相比氧化能力较弱，但是相对而言空气具有方便操作、可控性强、生产成本低等诸多特点，此外空气也不会将L-胱氨酸氧化为其他产物，因此氧化反应收率较高。