[发明专利]生物固相酶催化合成L-茶氨酸的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物固相酶催化合成L-茶氨酸的生产工艺，属于生物合成技术领域。

背景技术

通用名称：L-茶氨酸，英文名：L-Theanine；

中文化学名：(S)-2-氨基-4-(N-乙级甲酰基)丁酸；

英文化学名：(S)-2-amino-4-(N-ethylcarbamoyl)butanoic acid；

CA物质代号：CAS:3081-61-6；

结构式：                                               

分子式：C₇H₁₄N₂O₃ ；                                                                                  

 分子量：174.20；

性状：本品为白色结晶性粉末，无嗅味鲜微甜。

茶氨酸L-Theanine是茶叶中特有的游离氨基酸，茶氨酸是谷氨酸γ-乙基酰胺，有甜味。茶氨酸含量因茶的品种、部位而变动。茶氨酸在干茶中占重量的1-2%。茶氨酸在化学构造上与脑内活性物质谷酰胺、谷氨酸相似，是茶叶中生津润甜的主要成份。茶氨酸含量约为新茶的1-2%左右，其含量随发酵过程减少。

L-茶氨酸L-Theanine是一种不参与蛋白质组成的特殊氨基酸,是天然茶叶中的重要风味物质。茶氨酸有抑制苦味物质,改善产品风味的作用,可作为添加剂广泛应用于各种食品中,各类点心、糖果、果冻、饮料及口香糖等几乎所有的食品中都有添加。茶氨酸还有降血压 、增强抗癌药物的疗效、提高免疫力、松弛神经紧张等作用,有广泛的应用价值和较好的实用前景。     茶氨酸生产工艺概述：

1.茶叶直接提取法：低挡茶叶提取儿茶素后的废弃液，采用离子交换法提取；天然茶叶茶氨酸含量低，直接提取需大量耗用树脂、酸、碱、盐，步骤繁多，效率低；产品纯度低，通常含量只有50-80%，能耗成本高，无市场竞争力。

2. 化学合成法：L-谷氨酸脱水形成焦谷氨酸或采用L-吡咯烷酮酸，加乙胺合成；也有将谷氨酸酯化，氨基保护，再加入乙胺脱去保护合成。由于原料需要采用氨基酸及保护试剂、反应步骤多、反应时间长、操作复杂、尤其需光学拆分和环境污染等问题；环境污染、成本高。

3. 微生物发酵法：构建微生物菌种表达谷氨酰胺、谷氨酰胺合成酶及γ-谷氨酰胺转肽酶等，用谷氨酸及乙胺等原料发酵合成；需要获得能够高水平表达有关酶的菌种，并具备细胞能量再生系统；研究较多，但尚未见有工业化生产。

4. 愈伤组织细胞培养提取法：用茶树茎尖等作外植体培养产生愈伤组织，提高组织中茶氨酸含量，再用离子交换法提取纯化；培养基成分复杂，需特别添加硝酸盐及乙胺，存在不易解决的微生物污染问题；茶树愈伤组织培养周期长，生产过程缓慢，成本高。

5. 酶及固相酶生物合成法：利用基因工程及高通量筛选技术，开发出具有L-谷氨酸合成酶表达的耐热稳定工程菌，经生物技术分离纯化得到L-谷氨酸合成蛋白酶，与载体交联后得固相合成酶，同時应用腺嘌呤核苷酸循環使用新技术以大幅度降低生产成本。整个反应过程可以在常温、高效和重复再用的条件下大量生产，转化率接近100%，收率约90%；产品纯度高，纯化简单；对比前四种生产工艺，将大幅降低成本，缩短生产周期，提高产品纯度及质量。其中固相酶因可多次使用较酶一次使用合成法具有更大优势，其成本也更低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的L-茶氨酸的生产工艺。该工艺反应专一、产率高、纯度好、周期短、能耗低、适合工业化生产。

简单的说，本发明提供一种改进的L-茶氨酸的生产工艺，包括以下步骤：

（1）将底物与固相酶催化合成生成L-茶氨酸，再通过离心分离生物固相酶与反应液；

（2）反应液经过阳离子交换树脂，除去反应液中的阴阳离子，生成纯化L-茶氨酸；

（3）L-茶氨酸水溶液活性炭脱色后，真空薄膜浓缩得L-茶氨酸浓溶液；

（4）L-茶氨酸浓溶液加入95%酒精，析出L-茶氨酸白色沉淀结晶，离心分离，真空干燥得白色L-茶氨酸粉末。