L-胱氨酸的生产方法

背景

胱氨酸能够很容易还原为半胱氨酸。L-胱氨酸和L-半胱氨酸都是含硫的氨基酸，并用作例如药物或其原料，或食品和化妆品的添加剂。特别值得注意的是近年来他们正被大量用于冷烫发液。

公众已知有许多方法能产生L-半胱氨酸，包括：（1）从天然物质中提取;（2）有机合成;（3）发酵;和（4）酶反应。从天然物质中提取L-半胱氨酸方法的缺点在于人们认为提供的原料不稳定，提取的产物可能含有其他不需要的氨基酸。L-半胱氨酸的有机合成则需要将其与D-半胱氨酸分离。发酵产生L-半胱氨酸的方法，效率很低。因此，这三种方法中没有一种方法适宜于工业生产。

生产方法

在带搅拌器、吹气管和排气管的200毫升分液瓶中，将10克L-胱氨酸、5.6克二甲亚砜和25毫克5′-磷酸吡哆醛进料，加入离子交换水，使其在分液瓶中组成100克溶液，再加10%的NaOH溶液，将溶液的pH值调至8.5。在分液瓶中再进料2.0克（干重）含有色氨酸合酶的大肠杆菌MT-10242（FERM    BP-20），同时溶液保持在35℃。

将瓶中的硫化氢气体的每分钟约14毫升的速率吹入分液瓶，吹气反应持续进行4小时左右，同时加NaOH溶液使反应溶液的pH值保持在8.5。吹入溶液的硫化氢摩尔数约是L-丝氨酸摩尔数的1.5倍。吹入硫化氢气体后，溶液渐呈白色，表示L-胱氨酸沉淀析出。

尽可能均匀地从反应产物中采取试样，将各个样品溶于2N的盐酸溶液。通过离心分离从中离去大肠杆菌。由L-半胱氨酸分析计算L-胱氨酸的值为9.3%。这意味着大约81%的L-丝氨酸已经变为L-胱氨酸。

将大约25毫升的35%盐酸加入反应产物，pH值调至0.5。加入1.0克活性炭后，溶液在95℃下加热大约1小时。然后立即对溶液进行热过滤，滤去其中的大肠杆菌。溶液呈现透明黄色。

将大约5毫升的40%NaOH溶液加入该溶液，调整pH值至5。冷却溶液，析出L-胱氨酸结晶。用真空吸滤过滤器收集结晶，在20毫升离子交换水中洗涤，干燥后得8.2克白色L-胱氨酸结晶。这个量相当于所用L-丝氨酸的72摩尔%。晶体的[α]20 D值为-218.7°，纯度99.1%，灰分含量0.2%。