双酶耦合法生产鸟氨酸盐酸盐的工艺改进探讨

（宁波市镇海海德生化科技有限公司，浙江 宁波 315204）

双酶耦合法生产鸟氨酸盐酸盐的工艺改进探讨

王 雷

（宁波市镇海海德生化科技有限公司，浙江 宁波 315204）

本研究以L-精氨酸为原料制备L-鸟氨酸盐酸盐，通过设计正交实验，讨论反应pH、温度、时间等因素对产率的影响，确定各步反应中较佳的实验条件。得到双酶耦合法制备L-鸟氨酸盐酸盐的较佳工艺条件为:反应pH值9.3，反应的温度为38.5℃，反应时间15小时，产率为83.5%。

鸟氨酸盐酸盐；双酶耦合法；工艺改进；精氨酸

L-鸟氨酸是氨基酸中的一种，是在精氨酸（arginine）产生尿素时的新陈代谢过程产生，但由于L-鸟氨酸不容易从溶液中结晶和提取，因此工业中多以生产L-鸟氨酸盐酸盐（L-Orn HCl）为主，该物质是重要的医药中间体和营养补充剂，主要用于治疗肝硬化疾病的恢复以及增强体能。

本文研究了双酶耦合法制备L-Orn HCl的工艺条件，寻找精氨酸酶（Arginase）和尿酶（Urease）的催化合成L-Orn Hcl最佳工艺参数。对所制备的目标产物通过红外光谱（IR）、比旋光度测定进行结构表征，并借助电位滴定仪进行含量分析。

1.1 原料、试剂及仪器

L-Arg，Food grade，宁波市镇海海德生化科技有限公司；纯化水，通过二级反渗透系统制得；MnSO4，AR，上海化学试剂二厂；KBr，AR， 汕头市西陇化工厂；C2H5OH，AR，溧阳光源工贸；CH3COCH3，AR，溧阳光源工贸；市售黄豆、牛肝；

郑州杜甫仪器厂SHB-3循环水式多用真空泵、上海索光WZZ-2D自动旋光仪、天津拓普仪器 TJ270-30（A）双光速红外分光光度计、常州国华电器HH-2数显恒温水浴锅、上海一恒HG-9123A电热鼓风干燥箱、梅特勒T50电位滴定仪。

1.2 步骤

将L-Arg作为底物溶于纯化水中配成转化液，并控制pH（8.5～10.0）在此范围，加入Arginase、Mn2+，并放置恒温TA（33～42℃）条件下反应TA（10～40h）后；加入Urease，并控制温度TB（36～40℃）在此恒温反应TB（40～70min），再经酸化、脱色过滤、浓缩至有少量晶体析出，加入乙醇进行回流、冷却结晶，过滤收集析出的结晶，或进一步重结晶提高产品纯度，再经干燥后得成品。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验

2.1.1 反应pH对产率的影响（表1）

图1 L-鸟氨酸盐酸盐的红外光谱图

表1 反应pH对产率的影响

表2 反应温度TA 对产率的影响

由表1可知，9.3为该反应体系中酶的最适pH，pH过高或过低对酶的活性均受到一定的抑制作用，从而影响酶的活性发挥。

2.1.2 反应温度TA对产率的影响（表2）

由表2可知，反应温度TA过低，造成反应无法快速进行彻底，反应温度较高的条件下，反应比较完全，但温度过高会导致副产物的增多，从而影响产率，温度为38.5℃时，可获得较高收率。

2.1.3 反应时间TA对产率的影响（表3）

由表3可知，反应时间TA是决定反应是否完全的关键因素，时间不足，反应不能完全进行，反应时间过长会造成能源浪费，并且影响生产效率，反应时间15h为最佳。

2.2 红外光谱分析（图1）

表3 反应时间tA 对产率的影响

图1中a谱线为医药级标准品L-Orn HCl的红外光谱，b谱线为使用纯化水重结晶得到的L-Orn HCl红外光谱，c谱线为未经重结晶得到的L-Orn HCl红外光谱。可见在1680-1550cm-1 间较宽的中等强度吸收峰及在1250-1000cm-1间的弱峰均与标准品一致。

3 结论

采用双酶偶合法制备L-Orn HCl，得到最佳的酶催化合成工艺条件为：将L-Arg作为底物溶于纯化水中配成10%的转化液，控制pH9.3条件下，加入Arginase、Mn2+，并在38.5℃恒温条件下反应15h后；加入Urease，恒温反应60min，再经酸化、脱色过滤、浓缩至有少量晶体析出，加入乙醇进行回流、冷却结晶，过滤收集析出的结晶，或进一步重结晶提高产品纯度，再经干燥后得成品。在此条件下，L-Orn HCl的产率为83.5 %，熔点为245.2℃～245.6℃ ，旋光度为23.9°～24.3°（ C=4，6N HCl），含量为99.7%。

[1]L-鸟氨酸盐酸盐结晶新工艺研究[J].食品工业科技，2010（12）.

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