L-酪氨酸早期的生產(chǎn)主要依靠蛋白質(zhì)水解法。但是蛋白質(zhì)水解法存在著材料來(lái)源有限、工藝與產(chǎn)品復(fù)雜、周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，因而已經(jīng)被淘汰。L-酪氨酸主要由酶法、微生物發(fā)酵法、提取法和化學(xué)法等四種方法來(lái)生產(chǎn)。
酶法也稱(chēng)為微生物轉(zhuǎn)化法，主要是利用微生物細(xì)胞內(nèi)酪氨酸酚裂解酶（tyrosine phenol-lyase，TPL，EC 4.1.99.2）將苯酚、丙酮酸和氨或者苯酚、L-絲氨酸轉(zhuǎn)化為 L-酪氨酸。研究較多的、具有較高酶活的 TPL 主要來(lái)自于微生物草生歐文氏菌(Erwinia herbicola) 、中間檸檬酸菌( Citrobacter intermedius) 、弗氏檸檬酸菌( Citrobacter freundii) 以及嗜熱菌( Symbiobacterium toebii) 等。Genex 公司的 Lee 和 Hsiao于 1986 年較早利用產(chǎn)氣克雷伯氏菌(Klebsiellaaerogenes) 絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶和 Erwinia herbicola ATCC 21434 酪氨酸酚裂解酶，將以甘氨酸為底物合成 L-絲氨酸的反應(yīng)和以 L-絲氨酸為底物合成 L-酪氨酸的反應(yīng)相偶聯(lián)。在 500mL 反應(yīng)體系中加入 0.32%苯酚、0.25 M 甘氨酸、0.5 mM 5-磷酸吡哆醛、0.056Mβ-巰基乙醇、1.7mM 四氫葉酸。在 pH 為 7.0、37℃條件下以 37%甲醛啟動(dòng)反應(yīng)，16 h 后可產(chǎn)生 L-酪氨酸 26.3 g /L，甘氨酸轉(zhuǎn)化率達(dá)到61.4%。但該工藝穩(wěn)定性較差而且甘氨酸對(duì) TPL 活性有很強(qiáng)的抑制作用?？紤]反應(yīng)過(guò)程中酶活性和穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，近年來(lái)利用 DNA 改組技術(shù)提高TPL 穩(wěn)定性也受到關(guān)注。韓國(guó) KRIBB 的 Eugene 等人通過(guò)對(duì) Symbiobacteriumtoebii 中的 TPL 進(jìn)行隨機(jī)突變篩選和交錯(cuò)延伸 DNA shuffling 得到了催化活性提高三倍，同時(shí)半失活溫度提高了 11.2℃的 AS6 突變體。測(cè)序結(jié)果顯示在催化活性區(qū)域其存在 T129I 或者 T451A 突變，而包含 A13V, E83K 和 T407A 在內(nèi)的三個(gè)突變則對(duì)提高熱穩(wěn)定性有極大幫助。而此課題組的 Kim 等人在 E. coliBL21(DE3)中過(guò)表達(dá)此催化活性和熱穩(wěn)定提高的 TPL，并制備成催化粗提液。在2.5 L 的流加式反應(yīng)器系統(tǒng)中通過(guò)分批補(bǔ)加 2.2 M 的苯酚、2.4M 的丙酮酸鈉、0.4 mM 5-磷酸吡哆醛和 4 M 的氯化銨并在反應(yīng)罐上方充滿(mǎn)氮?dú)庖越档偷孜锏难趸饔茫?40℃反應(yīng) 30 h 后可積累 130 g/L 的 L-酪氨酸，苯酚的轉(zhuǎn)化率較高可達(dá) 94%。
微生物發(fā)酵法通常以甘油、葡萄糖等生物質(zhì)碳源為原料，通過(guò)優(yōu)良的微生物菌種在合適的條件下發(fā)酵來(lái)累積 L-酪氨酸。早期研究常通過(guò)人工誘變來(lái)選育 L-酪氨酸高產(chǎn)菌株，如篩選 L-苯丙氨酸或 L-色氨酸缺陷或抗反饋抑制的菌株等。然而大多數(shù)微生物積累芳香氨基酸的能力很低，且其代謝途徑的調(diào)控機(jī)制十分復(fù)雜，傳統(tǒng)的誘變育種方法往往只能對(duì)局部代謝途徑或者關(guān)鍵酶作用，難以對(duì)全局的 L-酪氨酸代謝流造成很大的影響。近年來(lái)隨著代謝工程和各種先進(jìn)生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，重新合理設(shè)計(jì)微生物的代謝途徑來(lái)更好地實(shí)現(xiàn) L-酪氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)逐漸成為研究熱點(diǎn)。研究較多的 L-酪氨酸代謝工程菌主要有大腸桿菌（Escherichia coli）、谷氨酸棒桿菌（Corynebacterium glutamicum）、黃色短桿菌（Brevibacterium flavum）和枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）等。其中以大腸桿菌和谷氨酸幫桿菌中 L-酪氨酸的合成途徑和調(diào)控機(jī)制研究的較多并闡釋的較為清楚。
L-酪氨酸生物合成途徑屬于芳香族氨基酸合成途徑。其合成的前體物 4-磷酸赤蘚糖（Erythrose-4-phosphate, E4P）和磷酸烯醇式丙酮酸（Phosphoenol pyruvate, PEP）在 DAHP 合成酶（DS）的催化下縮合生成 3-脫氧-D-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸（DAHP），該反應(yīng)也是 L-酪氨酸生物合成途徑的第一個(gè)限速步驟。在大腸桿菌中 DAHP 合成酶包含 AroG、AroF 和 AroH 三個(gè)同工酶，其表達(dá)和酶活分別受產(chǎn)物 L-苯丙氨酸、L-酪氨酸和 L-色氨酸的反饋?zhàn)瓒艉头答佉种?。?DAHP 到分支酸的 7 步反應(yīng)對(duì)于所有芳香氨基酸是共同途徑。而分支酸是芳香族氨基酸合成途徑的分支點(diǎn)，一個(gè)分支途徑用于合成 L-色氨酸，另一部分則在分支酸變位酶（Chorism mutase, CM）和預(yù)苯酸脫水酶（Prephenatedehydratase, PD）雙功能酶 TyrA 的作用下生成對(duì)羥基苯丙酮酸（4HPP），后者通過(guò)與 L-谷氨酸的轉(zhuǎn)氨作用生成 L-酪氨酸，而 TyrA 的表達(dá)和酶活同樣受到產(chǎn)物L(fēng)-酪氨酸的反饋?zhàn)瓒艉头答佉种啤?/div>
提取法
提取法在1820年首先由Braconnot發(fā)明,他將甘氨酸和亮氨酸從明膠羊色和肌肉水解液中提取得到,那之后,Bopp等人義逐漸在蛋白質(zhì)中將酪氨酸和絲氨酸水解出來(lái)。較古老的氨基酸生產(chǎn)的工芝,即進(jìn)白質(zhì)水解提取法。蛋白質(zhì)可W進(jìn)行酶、酸或巧的水解,其產(chǎn)物較終為氨基酸。常用6M鹽酸在110°C水解進(jìn)行12—24h,去掉多余的酸后,提取出各種氨基酸的混合物。最后使用溶度差法或離子交換樹(shù)脂的方法提取,得到相對(duì)純度的氨基酸至20世紀(jì)
三四十年代,使用提取法己經(jīng)可以獲得20多種氨基酸,較著名的氨基酸產(chǎn)業(yè)就是味精,發(fā)展到今天,雖然氨基酸大部分都可從各種資源中提取,但由于資源成本高、低收率、污染環(huán)境等方面原因,并不適合繼續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)。提取法生產(chǎn)心酪氨酸,一般是利用天然蛋白資源為原料,將其進(jìn)行水解、濃縮、結(jié)晶、脫色等步驟的處理,分離提取心酪氨酸。但因?yàn)樘崛∷卯a(chǎn)品中L-酪氨度的含量較低,實(shí)際上提取法的收率較低,所以并不適合大規(guī)模生產(chǎn)。
化學(xué)合成法
雖然19世紀(jì)化學(xué)合成法就己經(jīng)開(kāi)始用來(lái)合成氨基酸,但直到本世紀(jì)50年代才將化學(xué)法合成氨基酸,這種方法是利用有機(jī)合成和化學(xué)工程結(jié)合的技術(shù),生產(chǎn)氨基酸。其較大的優(yōu)勢(shì)是不受氨基酸品種上限制,在制備天然気基酸外,還可生產(chǎn)非天然安基酸,包括一些非常特殊結(jié)構(gòu)的氨基酸,并且可以大規(guī)模生產(chǎn)。但化學(xué)方法也有缺點(diǎn),主要問(wèn)題是工藝較復(fù)雜,只能合成氨基酸的D、L-型外消旋體,只有經(jīng)過(guò)了光學(xué)拆分,才可獲得具有光學(xué)活性的氨基酸。至今,多種氨基酸仍用化學(xué)合成法生產(chǎn),特別是在飼料中用量很大的D、L-蛋氨酸,生產(chǎn)方法僅有化學(xué)合成法,其產(chǎn)量約為幾十萬(wàn)噸/年。另外,藥用和食用甘氨酸,其大規(guī)模的生產(chǎn)方法也是采用化學(xué)合成法。
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