我国L-天冬氨酸生产方法分析

　　导读：我国L-天冬氨酸生产方法分析，首先利用少根 根霉(RhizopusarrhizusA.Fisch)发酵产生反丁烯二酸，再接种普通变形杆菌(ProteusvulgarisHauser)发酵生 产L-天冬氨酸。发酵法是早期工业化生产L-天冬氨酸的主要方法，其生产周期长，副产物多，生产成本较高且技术风险大，限制了当时的L-天冬氨酸产品仅应 用于医药领域。

　　L-天冬氨酸生产始于20世纪60年代，日本田边制药公司利用反丁烯二酸发酵技术率先实现了工业化生产，之后，又在固定化技术的基础上研发出固定化大肠杆菌细胞法连续生产L-天冬氨酸。1973年，Chibata等从大肠杆菌中提取天门冬氨酸酶，包埋在交联聚丙烯酰胺中制成固定化酶，催化富马酸和氨合成L-天冬氨酸。1985年，日本三菱石油化学公司利用黄色短杆菌(BrevibacteriumflavumOkumuraetal.)游离细胞将富马酸转化为L-天冬氨酸。

　　20世纪80年代初，我国开始研制生产L-天冬氨酸，80年代中期采用固定化细胞法进行了生产中试，随后进行了工业化生产。由于固定化细胞法工艺设备投入多，技术要求高，产品的生产成本相对较高。随着市场竞争的日趋激烈，2000年，王雪根等研制出游离整体细胞法替代固定化细胞法工业化生产L-天冬氨酸，简化了工艺流程，降低了生产成本，而且减少了对环境的污染。

　　到目前为止，工业化生产L-天冬氨酸的主要方法包括:传统发酵法、固定化酶或固定化细胞法和游离整体细胞法。另外，以马来酸(顺丁烯二酸)与氨水为原料可生产DL-天冬氨酸，由于目前仍未发现DL-天冬氨酸的有效拆分方法，因此该方法未用于L-天冬氨酸的工业化生产。现将L-天冬氨酸的主要生产方法总结如下。

　　1传统发酵法

　　传统发酵法以葡萄糖为碳源，利用微生物发酵生产L-天冬氨酸，主要有单菌种发酵和双菌种发酵两种方法。单菌种发酵法以葡萄糖为碳源，利用黄色短杆菌(B.flavum)或弗氏链霉菌(Streptomycefra-diaeWaksmanandHenrici)作为生产菌株，发酵生产L-天冬氨酸;双菌种发酵法同样以葡萄糖为碳源，首先利用少根根霉(RhizopusarrhizusA.Fisch)发酵产生反丁烯二酸，再接种普通变形杆菌(ProteusvulgarisHauser)发酵生产L-天冬氨酸。发酵法是早期工业化生产L-天冬氨酸的主要方法，其生产周期长，副产物多，生产成本较高且技术风险大，限制了当时的L-天冬氨酸产品仅应用于医药领域。

　　2固定化酶或固定化细胞法

　　固定化酶技术是20世纪60年代开始发展起来的一项技术。酶制剂经物理或化学方法包埋、吸附或交联处理，使酶在固相发挥催化作用。以富马酸和氨为原料，通过固定化L-天冬氨酸酶(E.C.4.3.1.1)催化，可以连续生产L-天冬氨酸。L-天冬氨酸酶的生产菌株主要包括普通变形杆菌(P.vulgaris)和大肠杆菌(EscherichiacoliCastellaniandChalmers)。固定化酶法需要进行酶的分离，固定化后酶的稳定性降低。为了简化操作，减少酶的活性损失，在其基础上研发了固定化细胞法。固定化细胞法具有利用率高，产物易于纯化等优点，但是其缺点同样明显，如细胞半衰期较短，固定化操作较复杂，对设备要求高。

　　3游离整体细胞法

　　固定化法生产L-天冬氨酸由于其工艺上的限制，进一步技术改进几乎不可能。与之相比，游离整体细胞法由于其简洁的工艺流程、较少的设备投资引起了研究者的关注。游离整体细胞法生产L-天冬氨酸是以富马酸和氨为原料，利用产生L-天冬氨酸酶的菌种，将原料直接转化生产L-天冬氨酸。目前较为先进的方法是采用遗传育种技术，经过筛选和遗传稳定性实验，选育活力高、产酶快的优良生产菌株，直接高效生物转化富马酸生产L-天冬氨酸。我国研发使用的游离整体细胞法生产L-天冬氨酸工艺路线成熟，运行稳定，生产效率高，产品平均收得率可达99%，产品品质优良，具有较强的市场竞争力。

　　相关分析报告：中国蛋氨酸市场专项调研及盈利空间预测报告（2013-2017）