[发明专利]732树脂连续循环辅助固定化细胞制备γ-氨基丁酸的方法

摘要

本发明涉及一种以732树脂连续循环辅助固定化细胞制备γ‑氨基丁酸的方法，属于绿色生物制造技术领域；本发明分别以并联排列的732阳离子交换树脂柱Ⅰ和Ⅱ通过阀门控制交替作为辅助反应柱与固定化屎肠球菌细胞柱相偶联，并与其他辅助设施或设备连接形成循环反应系统，通过底物在732树脂辅助反应柱和固定化屎肠球菌细胞反应柱之间循环而进行高效催化反应，提高γ‑氨基丁酸产率；在一根732树脂柱辅助转化反应的同时，对另一根732树脂柱进行洗脱、再生和平衡，从而实现固定化屎肠球菌细胞柱在732树脂柱辅助下进行连续生产。与仅采用固定化细胞的单柱反应法相比，本发明提供的方法在相同反应时间和同等固定化屎肠球菌的条件下，单批循环的GABA产量提高178.83%。

主权项

一种以732树脂连续循环辅助固定化细胞制备γ‑氨基丁酸的方法，其特征在于，分别以并联排列的732阳离子交换树脂柱Ⅰ和732阳离子交换树脂柱Ⅱ通过阀门控制交替作为辅助反应柱与固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱相偶联，并与其他辅助设施或设备连接形成循环反应系统，通过反应底物在732阳离子交换树脂柱和固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱之间循环而进行高效催化反应，提高γ‑氨基丁酸产率；在一根732阳离子交换树脂柱辅助转化反应的同时，对另一根732阳离子交换树脂柱进行洗脱、再生和平衡，从而实现固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱在732阳离子交换树脂柱辅助下进行连续生产，所述方法包括以下步骤：① 将固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞以pH 4.2、0.2 mol/L 乙酸‑乙酸钠缓冲液进行装柱制备成固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱；② 将已再生或预处理的732阳离子交换树脂以pH 4.2、0.2 mol/L 乙酸‑乙酸钠缓冲液进行装柱制备成732阳离子交换树脂柱，732阳离子交换树脂柱设置2根，即732阳离子交换树脂柱Ⅰ和Ⅱ；③ 将固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱和732阳离子交换树脂柱Ⅰ和Ⅱ与调配罐、转化液贮罐、泵、循环贮罐、泵、高位罐、平衡贮罐、洗脱液贮罐、管路及阀门等连接成循环双柱反应体系，732阳离子交换树脂柱Ⅰ和Ⅱ采用并联安装，分别通过阀门控制，交替与固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱形成循环双柱反应系统；④ 在平衡贮罐中加入3倍732阳离子交换树脂柱柱床体积的0.2 mol/L底物溶液，对辅助反应柱Ⅰ的732阳离子交换树脂进行平衡，备用；采用同样方法对辅助反应柱Ⅱ的732阳离子交换树脂进行平衡；⑤ 将5倍固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱柱床体积的0.2 mol/L 的底物溶液用泵输送到高位罐，经高位罐流入固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱，于40℃柱温下转化反应，通过监测转化液流出液的pH控制流速，使流出液pH值不大于4.6，流出的转化液贮存于转化液贮罐；⑥ 将转化液贮罐内的转化液用泵输送至732阳离子交换树脂柱Ⅰ，对产物GABA进行离子交换，减少转化液中的游离GABA浓度，732阳离子交换树脂柱Ⅰ流出液通入循环贮罐，采用3 mol/L HCl调节pH为4.2；⑦ 将循环贮罐的溶液再用泵输入固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱于40℃柱温进行反应；⑧ 按⑥和⑦进行循环反应，通过检测转化液流出液的底物浓度，以底物的摩尔转化率大于85%作为循环转化反应的终点；⑨ 第一次循环反应结束后，将732阳离子交换树脂柱Ⅰ与固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱管路连通的阀门关闭，而将732阳离子交换树脂柱Ⅱ与固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱管路连通的阀门打开形成新的双柱循环系统；参照第一次循环反应的操作，采用5倍固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱柱床体积的0.2 mol/L 底物溶液在屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱和732阳离子交换树脂柱Ⅱ之间进行新的循环反应；⑩ 在第二次循环反应生产期间，开通洗脱系统，将0.15 mol/L Na2CO3溶液通过泵输送到732阳离子交换树脂柱Ⅰ，对辅助反应柱Ⅰ732阳离子交换树脂交换的GABA进行洗脱，合并或分别收集洗脱液和转化反应液经732阳离子交换树脂柱的流出液，即可获得纯度不同的GABA母液；接着通过洗脱系统，按照732阳离子交换树脂说明书的再生方法和步骤④所述的平衡方法，先后更换为NaOH、HCl、软水和0.2 mol/L 底物溶液，对辅助反应柱Ⅰ的732阳离子交换树脂进行再生和平衡，备用；按照④～⑩所述的方法，交替使用732阳离子交换树脂柱Ⅰ和Ⅱ即可实现固定化屎肠球菌GDMCC 60203细胞反应柱的连续生产；所述底物为L‑谷氨酸或L‑谷氨酸一钠；所述底物溶液为L‑谷氨酸或L‑谷氨酸一钠溶于0.2 mol/L 乙酸‑乙酸钠缓冲液，pH 为4.2。