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人类对氨基酸的需求极为广泛，在医药领域的应用也日益发展。D—氨基酸是对L—氨基酸有益补充，与L—氨基酸相比，它们对生命体的生存和发育有着L—氨基酸所不能起到的作用。对D—氨基酸的研究不仅集中在发现与合成上，对其功能与应用的研究也逐渐深入。
本文应用化学生物耦合法展开制备D型氨基酸的研究，该方法既利用了化学反应效率高、成本低的特点，又充分利用生物酶所具有催化专一性优点，使整个反应路线达到高效，立体专一特点，该方法与其它方法相比，具有明显的工业化优势及很好的科学研究前景，可以提高资源利用率、减少工业废物产生与排放。同时，该方法可适用于相应的其它传统化学工艺路线改造。进行了以下研究：将苯甲醛与海因经缩合反应制得亚苄基海因，而后经雷尼镍催化在表压为200KPa的压力下，加氢反应获得苄基海因；经碱水解后得到DL—苯丙氨酸，三步反应总收率为69.4％。L—氨基酸消旋反应是大规模制备D—氨基酸的重要单元反应。微波促L—氨基酸消旋反应是一种可适合于工业化生产方法，具有对环境友好优点。使用微波作为热源不仅可加速反应和节约能源，也可提高反应收率和产品纯度。本文确定了在微波辐射下，以1.0mol/L氢氧化钠水溶液替代低级脂肪酸作为反应溶剂，用0.10摩尔比的水杨醛为催化剂，L—氨基酸可以快速消旋；在此条件下，消旋反应随微波辐射功率的提高而加快，在450W功率下反应已接近最大反应速率。从实验中得出了微波促L—氨基酸消旋反应是一级不可逆反应。考察了消旋反应的影响因素，同时讨论了微波作用下L—氨基酸消旋反应机理。在DL—苯丙氨酸甲酯溶液中加入手性拆分剂N—L酰—D—苯甘氨酸，可以将L—苯丙氨酸甲酯和D—苯丙氨酸甲酯分离，过滤完复盐后，拆分母液经精制可以得到D—苯丙氨酸甲酯盐酸盐，[α]20D=+33.2°(c=2，C2H5OH)，理论收率的81.2％。
本文筛选到产苯丙氨酸脱氨酶菌株NJU110，经鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。利用其所具有的苯丙氨酸脱氨酶，可拆分DL—苯丙氨酸，获得D—苯丙氨酸。苯丙氨酸脱氨酶菌株NJU110培养基配方为(g/L)：蔗糖10、NH4Cl 20、酵母浸膏10、KCl 10、MgSO410、L—Phe 1；发酵条件为：初始pH6.5，摇床转速200r/min，接种量10％，温度32℃，培养时间24h。对NJU110菌株苯丙氨酸脱氨酶活性进行研究，并得到光学拆分DL—苯丙氨酸的最佳反应条件：pH5.8磷酸缓冲体系，反应温度40℃，转化液中添加1.5％(g/100mL)DL—苯丙氨酸、2‰(v/v)吐温—80和10-6mol/LK+，每50mL加入菌体1g。上述条件下该酶酶活1913U，反应12h后拆分完全。转化产物经JK008阳离子交换树脂柱分离精制，可以获得D—Phe，理论收率的73.2％。产品比旋光[α]20D=+34.4°(c=2，H2O)。本实验室保存产氨基酰化酶菌株刺孢小克银汉霉(Cunnighamella echinulata)NJU9980，具有较高氨基酰化酶活性可用来拆分N—乙酰—DL—苯丙氨酸。最适反应条件为：0.1 mol/L底物N—乙酰—DL—苯丙氨酸(含Co2+5×10-4mol/L)，0.02 g/mL菌体，在pH7.0，50℃条件下反应24h，拆分率可达90％以上。产物经JK008阳离子交换树脂分离。N—乙酰—D—苯丙氨酸经6mol/L HC1加热回流4h，脱乙酰得D—苯丙氨酸，理论收率的90.3％，产品比旋光[α]20D=+33.1°(c=2，H2O)。NJU9980也可用于拆分N—乙酰—DL—丙氨酸。分别研究温度、pH、底物浓度、磷酸缓冲液浓度及金属离子对菌体酶活力的影响。实验结果表明：菌体酶活力最适温度为55℃，最适pH为7.0，最佳底物浓度为0.2mol/L，加入0.01g/mL菌体。不同的缓冲液的浓度对菌体酶活力均有明显的抑制作用。以水代替磷酸缓冲液时，菌体氨基酰化酶的酶活力最高。低浓度的Co2+对酶活力有明显的激活作用。菌体酶活力最适浓度范围在10-3～10-4mol/L之间，当CO2+浓度低于10-5mol/L时几乎没有激活作用，而当浓度高于10-2mol/L，时有明显抑制作用。其它金属离子如不同浓度的Zn2+及Cu2+、Fe2+、Mn2+对拆分反应均出现不同程度的抑制作用。所以在实际拆分反应过程中，往往在底物溶液中添加5×10-4 mol/L的CO2+。用NJU9980氨基酰化酶拆分N—乙酰—DL—丙氨酸时，转化时间比米曲霉短，时间为20h，拆分率高，可达到92.8％。经脱乙酰化后得到D—丙氨酸(理论收率的87.1％)，[a]20D=-14.2°(c=2，5mol/L盐酸溶液)。L—精氨酸在无外加碱的水溶液中，用n(水杨醛)：n(L—精氨酸)=0.1：1的水杨醛为催化剂，L—精氨酸可以快速消旋为DL—精氨酸。后以DL—精氨酸为底物，利用粪肠球菌(Streptococcus faecalis)精氨酸脱亚胺酶对L—精氨酸的专一脱亚胺作用制备得D—精氨酸，理论收率的60.6％，[a]20D=-26.5°(c=2，5mol/L盐酸溶液)。