Trong quá trình tổng hợp hoá học hay lên men (sinh tổng hợp) để sản xuất các axit amin, nhƣợc điểm lớn nhất của phƣơng pháp này cho ra các sản phẩm raxemic, tức là hỗn hợp của 2 dạng đồng phân quang học D và L trong đó chỉ có dạng L mới có hoạt tính sinh học cao, có ý nghĩa trong khoa học hoá sinh. Nếu sử dụng phƣơng pháp hoá học hay kết hợp với sinh tổng hợp (lên men 2 pha) sẽ rất tốn kém, không khả thi.
Hình 5.11: Sơ đồ công nghệ sản xuất L axit amin của hãng TANABE SEIZAKY.
Từ năm 1969 hãng Tanabe Seizaku (Nhật Bản) sử dụng enzyme cố định aminoacylase (AACD: enzyme đồng phân hoá chuyển từ dạng D sang dạng L của axit amin) để chuyển hoá hỗn hợp D, L axit amin. Trong đó enzyme aminoacylase đƣợc cố định trên DEAE - Sephadex bằng liên kết ion với thời gian bán huỷ là 65 ngày ở 500C.
- Phƣơng pháp cố định: 1000-1700 lít dịch enzyme lắc đều với DEAE - Sephadex trong lọ ở 350C, pH = 7,0, sau đó lọc và rửa sạch. Enzyme sau khi gắn vào chất mang có hoạt tính 50 - 60% hoạt tính enzyme tự do. Chế phẩm enzyme cố định sau đó đƣợc nhồi vào cột phản ứng (bioreactor) sau 65 ngày làm việc sẽ đƣợc tái sinh với dịch enzyme mới, cứ nhƣ vậy sau 8 năm mới phải thay chất mang mới.
Phản ứng trongbioreactor xảy ra ở pH=7.0, t=500C, bổ sung 5.10-4 M Co2+. Vận tốc dòng chảy 2000 lít /h với dung tích của bioreactor là 1000 lit.
Trang 145
TS. BÙI XUÂN ĐÔNG –TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
metionin là 0,2mol. Sau khi chạy qua cột phản ứng thu đƣợc 2000 lit dung dịch. Sau khi cho bay hơi và kết tinh thu đƣợc 27 kg L - metionin (hiệu suất thu hồi 91%). Dịch acetyl D metionin đƣợc xử lý ở 600C với axetaldehyt (raxemet hoá), điều chỉnh pH = 1,8 để chuyển về hỗn hợp D, L-metionin.
Bảng 5.1- Một số loại axit amin sản xuất bởi enzyme cố định aminvacylase trên PEAE-Sephadex (cột dung tích 1m3) của hãng TANABE SEIZAKU.
Axit amin Vận tốc nạp 1000
lit/h Sản phẩm axit amin/24h-Kg
L-Alanin L-metionin L-phenylalanin L-triptofan L-valin 1,0 2,0 1,5 0,9 1,8 214 715 594 441 505
Hiện nay hãng này sản xuất 700-1000 kg axit amin/ngày với chi phí 60% so với qui trình cũ sử dụng enzyme hoà tan.
Qui trình tƣơng tự đƣợc hãng SNAM-Progetti (Italy) ứng dụng trên cơ sở cố định enzyme aminoacylase trong sợi triaxetat xenluloza. Chế phẩm hoạt động liên tục 50 ngày chỉ mất tối đa 30% hoạt tính. Cứ 1 kg enzyme cố định cho phép sản xuất đƣợc 400 kg L- triptofan.