天冬氨酸生产工艺的研究进展

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1、天冬氨酸生产工艺的研究进展发酵科技通讯第41卷天冬氨酸生产工艺的研究进展冯志彬殷日彩米阳孙雨(鲁东大学生命科学学院烟台264025)摘要:天冬氨酸是20种蛋白质氨基酸Z—，和谷氨酸同属酸性氨基酸，常用于氨基酸输液和营养增补剂，又是甜味剂天冬甜素的合成原料，在医药，食品及化工合成领域具有广泛的应用前景.本文概述了天冬氨酸的研究概况,主要对天冬氨酸的生产方法7L_v_艺进展进行了综述.关键词:天冬氨酸酶法合成生物拆分天冬氨酸(Asparticacid)又称氨基丁二酸，是构成机体蛋白质的主要氨基酸之一•结构式为：HOO

2、C—CH2一CH(NH2)—COOH,分子量133.10.它有两种旋光异构体:D型和L型.通常所说的天冬氨酸是指等塑的D型和L型的混合物,为无色单斜棱柱形结晶，溶于水,微溶于75%(质量分数)乙醇，不溶于乙讎，熔点278°C-280°C;L型为无色菱形片状结晶，溶于水，微溶于醇，熔点269qC〜271°C;D型溶于水，盐酸，不溶于乙醇及乙瞇，熔点251OC.1天冬氨酸的功能与应用天冬氨酸含有1个氨基和2个竣基，是生命体中合成赖氨酸,苏氨酸，蛋氨酸,异亮氨酸等氨基酸及卩票吟，喀噪碱基的前体，其残基广泛存在于各种生命

3、体中，能够传递大脑兴奋信号，调节脑和神经的代谢功能.L一天冬氨酸参与乌氨酸循环，促进氨和二氧化碳生成尿素，降低血液中氨和二氧化碳的含量，增强肝功能，因此广泛用做氨解毒剂,肝机能促进剂，疲劳恢复剂等医药用品和各种清凉饮料的添加剂IIJ.天冬氨酸与L一苯丙氨酸(L—Phenylalanine)^成的二肽甜味剂阿斯巴甜(Aspar—tame),甜度高，热量低，适于糖尿病，高血压等患者，安全可靠;以L一天冬氨酸为原料合成的新型强力甜味剂纽甜［21,不仅适用于包括儿童，孕妇，哺乳期妇女以及肥胖，心血管病和糖尿病患者在内的

4、所冇人群，还适用于不能食用阿斯巴甜的苯酮尿症患者.天冬氨酸的外消旋体DL一天冬氨酸(DL—Asp)作为和Mg的载体，能够向心肌输送电解质，从而改善心肌收缩功能,同吋还能降低氧消耗，在冠状动脉循环障碍缺氧时，对心肌有保护作用，因此可用于合成DL一天冬氨酸钾镁盐(脉安定)，可用于治疗心律失常，心动过速，心力衰竭,心肌梗塞，心绞痛,肝炎和肝硬化等疾病［31.DL-天冬氨酸还可作为合成多肽的原料，它的氨基酸的取代衍生物(NMDLA)可以作为治疗神经类疾病和大脑疾病的药物【4］,如天冬氨酸的衍生物N—甲基一D一天冬氨酸(N

5、MDA)〜明显增强视神经单元放电单元的兴奋作用，可作为哺乳动物中枢神经系统中重要的兴奋神经递质受体之一嘲.目前,D—天冬氨酸作为一种手性药物,日益受到人们的重视.它在药物合成中主要用作药物合成的前体，屮间体.田边制药公司(TanabesciyakuCo.Ltd)把它作为一种重要的中问体来合成阿扑西林(Aspoxicillin,ASPC)m-7］.阿扑西林是临床上使用的第一个氨基酸型青霉素注射药.Vila等［8］以D一天冬氨酸为前体合成D一天冬氨酸一p一拜胺(DAH).DAH是一种治疗病毒感染的药物，尤其是对一些逆

6、转录病毒具有抗性，可用来治疗AIDS,肿瘤等疑难病症.D—天冬氨酸还参与合成些抗生素的侧链，作为B一内酰胺抗生素的侧链能提高抗生素的抗菌活性.第41卷第2期2012年4月发酵科技通讯2主要合成方法：2.1化学合成法化学法主要用于生产天冬氨酸的外消旋体DL一天冬氨酸.近年来，波兰，日本，德国用经顺丁烯二酸軒(马来酸軒)和氨化剂直接进行加成反应合成出天冬氨酸.这种方法具有原料易得,过程简单,反应条件温和及产物易分离等特点，更适合于大规模生产.波兰的MachowskiS等人用顺丁烯二酸酊•和过量氨水与NHCI反应，反应

7、在一间歇反应釜中，于140〜C,0.4MPa下反应2.5h.将得到的混合物冷却至7Occ后用盐酸酸化至pH2.5,再冷却至室温，此时天冬氨酸沉淀析出，将沉淀过滤,4°C下水洗后得到产品,产率为55%.日本的FujiiG等将母液冋收,反应产品的收率可达86%.徳国的Basf公司则用管式反应器实现了连续反应，前苏联的Gas—paryanEEtol提出了反应的机理,并认为NHCHO3是最佳的氨化剂.美国的RadhakrishnAS,,l报道了种用邻一（2,4—二硝基苯）疑胺氨化丁二酸酯的方法,收率为61%;成都有机化学

8、研究所的邓润华等（七）采用微波法合成的收率为61.4%.该方法采用苯亚甲氨基乙酸乙酯为原料，在相转移催化剂（TEBA）催化下进行卤化反应，经水解生成天冬氨酸外消旋体.2002年,浙江大学的邢亚军等『13在一钛材高压釜中，对顺丁烯二酸肝）进行氮化反应合成了DL一天冬氨酸.通过实验研究对原有合成工艺作出了改进，使产品收率提高到70%以上,并且对产品的分离提纯采用顺丁烯二酸（马