亮氨酸的制備方法介紹

氨基酸的制造是從1820年水解蛋白質開始的。1908年日本人Ikeda發現谷氨酸鈉是鮮味的強化劑，開始了工業化生產氨基酸的歷史。1957年日本開始運用微生物進行谷氨酸發酵生產，從此揭開了微生物發酵方法生產氨基酸的歷史新篇章。20世紀六十年代左右，關于L一亮氨酸生物合成以及其代謝調節機制相繼闡明。這為微生物發酵法生產L一亮氨酸定向育種及酶法生產L-亮氨酸提供了理論基礎。

L一亮氨酸的生產方法主要有提取法、化學合成法、酶催化法、微生物發酵法等。

水解法

氨基酸是蛋白質的組成單位，在酸性條件下，將L一亮氨酸含量較高的蛋白質水解，得到各種氨基酸的混合物，經分離、純化、精致等工序獲得L一亮氨酸產品。

我國大部分廠家采用蛋白質水解法生產L一亮氨酸和L-胱氨酸。蛋白質水解法生產L一亮氨酸的優點是生產設備簡單，技術要求不高，并且L一亮氨酸在蛋白質中的含量較高。但是蛋白質水解法生產的缺點是費時、污染嚴重、收率低、產品質量得不到保證，大規模生產受到限制。

合成法

亮氨酸化學合成法有A.Strecker, n一鹵代酸氨解、相轉移催化等幾種方法。雖然化學合成法原理簡單，價格低廉，但操作復雜，反應條件苛刻，副產物多，產率不高，并且有的方法涉及到有毒物質。化學合成法得到亮氨酸是消旋的DL一亮氨酸，為了得到L一亮氨酸，必須進行光學異構體的拆分。因此化學合成法很少用于L一亮氨酸的生產。

酶催化法

酶催化法生產L一亮氨酸通常是利用轉氨酶轉氨給a一酮基異己酸生成L一亮氨酸和組氨酸將相關的酶和NADH共價結合在膜上，讓底物緩緩地經過膜而進行酶催化反應生成L一亮氨酸。如1981年，Wichmann er al.建立了一種用超濾膜制成的膜反應器，膜上共價結合了亮氨酸轉氨酶、甲酸轉氨酶、和NADH，當底物。一酮基異己酸通過膜反應器后，可被催化生成L一亮氨酸，其中NADH通過甲酸同步氧化成CO2實現再生。

酶法生產氨基酸的優點是轉化能力強，可避免代謝調控中的反饋抑制和反饋阻遏，并且其生物反應器緊湊，產物組分相對單一，易進行后工序加工處理，可以提高產品質量，降低成本。但酶法生產中所用到的酶需通過微生物發酵生成并提取精制，工藝過程比較復雜，且成本較高，因此目前尚未得到廣泛的應用。如果能夠低成本獲得高酶活的酶，則酶法生產L一亮氨酸是一條經濟可行的工藝路線。

微生物發酵法

發酵法

1987年德國學者Groegere采用添加前體物。一酮基異己酸生產L一亮氨酸，當培養基中添加前體物。一酮基異己酸的濃度為20g/L，谷氨酸棒桿菌ATCC 13032發酵57h，可生成16g/L L一亮氨酸，質量轉化率91-96%;而采用分批流加培養法，可流加a一酮基異己酸32 g/L，發酵23h，產L一亮氨酸24 g/L，從。一酮基異己酸到L一亮氨酸的轉化是經過轉氨酶的催化生成的。