4. Біотехнологія одержання l-амінокислот із рацемічних сумішей
Із багатьох хімічних і біохімічних методів розділення рацемічної суміші найбільш цінним являється метод на основі використання пліснявої аміноацилази. Фермент вибірково здійснює гідроліз лише ацил-L-амінокислоти, і приводить до утворення відповідної L-амінокислоти, ацил-D-амінокислота залишається нерозщепленою. Утворена суміш з L-амінокислот і ацил-D-амінокислоти легко розділяється. З ацил-D-амінокислоти одержують рацемічну суміш ацил-D- і ацил-L-амінокислот (дією t0С, світла, УФ, рацемаз) з якої за допомогою аміноцилази знову одержують L-амінокислоту і D, L-форму ацил-амінокислот і весь процес знову повторюється.
Аміноацилаза
Ацил-D, L-амінокислота L-амінокислота Ацил-D, L-амінокислота
Так як аміноацилаза характеризується слабкою специфічністю до будови бокового ланцюга амінокислот вона може бути використана для розділення багатьох кислот.
Технологія одержання L-амінокислот з використанням розчинної аміноацилази вперше застосовано в Японії. У 1969 р. вона вперше ввела в дію великомасштабне виробництво L-метіоніну із застосуванням іммобілізованої на ДЕАЕ-сефадексі (диетил-аміноетил-целюлоза) аміноацилази в реакторі з нерухомим шаром.
Комерційні препарати аміноацилази імобілізовані методом адсорбції на ДЕАЕ-сефадексі за рахунок іонних взаємодій (Японія) і шляхом включення ферменту в волокна триацетатцеллюлози (ТАЦ) (Італія) поступають на світовий ринок.
Іммобілізовану аміноацилазу виготовляють наступним чином. На протязі 10 годин 100 л ДЕАЕ-сефадексу перемішують з 1100 – 1700 л водного розчину аміноацилази при t 35 С і при рН 7. Суміш фільтрують, іммобілізований препарат промивають водою.
Активність ферменту після іммобілізації – 50 – 60%. Після 30 днів роботи зберігає 60% активності, а час напівактивації при t 50 С і при рН 7 65 діб.
Концентрація ацил-D, L-метіоніну на вході 0,2 моль/л, розчин поступає в реактор зверху вниз із швидкістю 200 л/год. Вихід 91% від теоретичного.
Ацил-D-метіонін, що залишився рацемізують при 60 С в суміші з оцтовим ангідридом. Його повертають для гідролізу і виділення L-метіоніну.
ДЕАЕ-сефадекс дуже стійкий. Він може використовуватись в установці більше 8 років, а регенерація каталізатора здійснюється шляхом добавок свіжого розчину аміноацилази, яка адсорбується на матриці (1 раз на кілька місяців).
Італійська компанія використала цю ж принципову схему (Яп.) для розділення рацемічної суміші другої критичної амінокислоти – ацил-D-L-триптофану. Аміноацилаза була іммобілізована включенням у волокна триацетатцелюлози.
Третю з незамінних критичних амінокислот – L-лізин можна одержати також гідролізом D, 2--аміно--капролактаму, який являється побічним продуктом нейлонового виробництва. У процесі утворення L-лізину беруть участь два ферменти. У результаті гідролітичної дії 2--аміно--капролактамгідролази з D, L--аміно--капролактаму утворюється L-лізин і D--аміно--капролактам, який під дією другого фермента D --аміно--капролактамрацемази перетворюється в D, L-форму:
D, L--аміно-
-капролактам
Технологія одержання L-лізину із застосуванням обох ферментів, іммобілізованих методом адсорбції в іонообмінному полісахариді розроблена в 1974 р. в Японії.