雙酶耦合法生產(chǎn)鳥氨酸鹽酸鹽的工藝改進(jìn)探討

（寧波市鎮(zhèn)海海德生化科技有限公司，浙江 寧波 315204）

雙酶耦合法生產(chǎn)鳥氨酸鹽酸鹽的工藝改進(jìn)探討

王 雷

（寧波市鎮(zhèn)海海德生化科技有限公司，浙江 寧波 315204）

本研究以L-精氨酸為原料制備L-鳥氨酸鹽酸鹽，通過設(shè)計正交實驗，討論反應(yīng)pH、溫度、時間等因素對產(chǎn)率的影響，確定各步反應(yīng)中較佳的實驗條件。得到雙酶耦合法制備L-鳥氨酸鹽酸鹽的較佳工藝條件為:反應(yīng)pH值9.3，反應(yīng)的溫度為38.5℃，反應(yīng)時間15小時，產(chǎn)率為83.5%。

鳥氨酸鹽酸鹽；雙酶耦合法；工藝改進(jìn)；精氨酸

L-鳥氨酸是氨基酸中的一種，是在精氨酸（arginine）產(chǎn)生尿素時的新陳代謝過程產(chǎn)生，但由于L-鳥氨酸不容易從溶液中結(jié)晶和提取，因此工業(yè)中多以生產(chǎn)L-鳥氨酸鹽酸鹽（L-Orn HCl）為主，該物質(zhì)是重要的醫(yī)藥中間體和營養(yǎng)補充劑，主要用于治療肝硬化疾病的恢復(fù)以及增強體能。

本文研究了雙酶耦合法制備L-Orn HCl的工藝條件，尋找精氨酸酶（Arginase）和尿酶（Urease）的催化合成L-Orn Hcl最佳工藝參數(shù)。對所制備的目標(biāo)產(chǎn)物通過紅外光譜（IR）、比旋光度測定進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，并借助電位滴定儀進(jìn)行含量分析。

1.1 原料、試劑及儀器

L-Arg，F(xiàn)ood grade，寧波市鎮(zhèn)海海德生化科技有限公司；純化水，通過二級反滲透系統(tǒng)制得；MnSO4，AR，上?；瘜W(xué)試劑二廠；KBr，AR， 汕頭市西隴化工廠；C2H5OH，AR，溧陽光源工貿(mào)；CH3COCH3，AR，溧陽光源工貿(mào)；市售黃豆、牛肝；

鄭州杜甫儀器廠SHB-3循環(huán)水式多用真空泵、上海索光WZZ-2D自動旋光儀、天津拓普儀器 TJ270-30（A）雙光速紅外分光光度計、常州國華電器HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋、上海一恒HG-9123A電熱鼓風(fēng)干燥箱、梅特勒T50電位滴定儀。

1.2 步驟

將L-Arg作為底物溶于純化水中配成轉(zhuǎn)化液，并控制pH（8.5～10.0）在此范圍，加入Arginase、Mn2+，并放置恒溫TA（33～42℃）條件下反應(yīng)TA（10～40h）后；加入Urease，并控制溫度TB（36～40℃）在此恒溫反應(yīng)TB（40～70min），再經(jīng)酸化、脫色過濾、濃縮至有少量晶體析出，加入乙醇進(jìn)行回流、冷卻結(jié)晶，過濾收集析出的結(jié)晶，或進(jìn)一步重結(jié)晶提高產(chǎn)品純度，再經(jīng)干燥后得成品。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 反應(yīng)pH對產(chǎn)率的影響（表1）

圖1 L-鳥氨酸鹽酸鹽的紅外光譜圖

表1 反應(yīng)pH對產(chǎn)率的影響

表2 反應(yīng)溫度TA 對產(chǎn)率的影響

由表1可知，9.3為該反應(yīng)體系中酶的最適pH，pH過高或過低對酶的活性均受到一定的抑制作用，從而影響酶的活性發(fā)揮。

2.1.2 反應(yīng)溫度TA對產(chǎn)率的影響（表2）

由表2可知，反應(yīng)溫度TA過低，造成反應(yīng)無法快速進(jìn)行徹底，反應(yīng)溫度較高的條件下，反應(yīng)比較完全，但溫度過高會導(dǎo)致副產(chǎn)物的增多，從而影響產(chǎn)率，溫度為38.5℃時，可獲得較高收率。

2.1.3 反應(yīng)時間TA對產(chǎn)率的影響（表3）

由表3可知，反應(yīng)時間TA是決定反應(yīng)是否完全的關(guān)鍵因素，時間不足，反應(yīng)不能完全進(jìn)行，反應(yīng)時間過長會造成能源浪費，并且影響生產(chǎn)效率，反應(yīng)時間15h為最佳。

2.2 紅外光譜分析（圖1）

表3 反應(yīng)時間tA 對產(chǎn)率的影響

圖1中a譜線為醫(yī)藥級標(biāo)準(zhǔn)品L-Orn HCl的紅外光譜，b譜線為使用純化水重結(jié)晶得到的L-Orn HCl紅外光譜，c譜線為未經(jīng)重結(jié)晶得到的L-Orn HCl紅外光譜。可見在1680-1550cm-1 間較寬的中等強度吸收峰及在1250-1000cm-1間的弱峰均與標(biāo)準(zhǔn)品一致。

3 結(jié)論

采用雙酶偶合法制備L-Orn HCl，得到最佳的酶催化合成工藝條件為：將L-Arg作為底物溶于純化水中配成10%的轉(zhuǎn)化液，控制pH9.3條件下，加入Arginase、Mn2+，并在38.5℃恒溫條件下反應(yīng)15h后；加入Urease，恒溫反應(yīng)60min，再經(jīng)酸化、脫色過濾、濃縮至有少量晶體析出，加入乙醇進(jìn)行回流、冷卻結(jié)晶，過濾收集析出的結(jié)晶，或進(jìn)一步重結(jié)晶提高產(chǎn)品純度，再經(jīng)干燥后得成品。在此條件下，L-Orn HCl的產(chǎn)率為83.5 %，熔點為245.2℃～245.6℃ ，旋光度為23.9°～24.3°（ C=4，6N HCl），含量為99.7%。

[1]L-鳥氨酸鹽酸鹽結(jié)晶新工藝研究[J].食品工業(yè)科技，2010（12）.

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