文 献 综 述

糖是我们所熟悉的甜味剂，但是随着人们对于高甜度和低热量的甜味剂的追求，它正渐渐被阿斯巴甜所取代。阿斯巴甜的甜度是蔗糖的150到200倍，与食盐共用的时候，真甜度可达蔗糖的490倍，L-苯丙氨酸是制作阿斯巴甜所需要的核心材料，由于阿斯巴甜在国内拥有巨大的市场，L-苯丙氨酸的生产技术越来越受各大企业的关注。

L-苯丙氨酸的简单介绍

L-苯丙氨酸为白色斜方晶系结晶粉末。具有苦杏仁味，熔点为283摄氏度，在此温度下可分解。自然界广泛存在于卵，乳和动物蛋白中，也是人体所需要的8种氨基酸之一。人体自身无法合成。L-苯丙氨酸可溶于水，在水中的溶解度为3%，难溶于乙醇，乙醚。在51摄氏度的100ml水中可溶解4.4g。旋光度为34.5（25摄氏度）。苯丙氨酸有外消旋DL型，D型和L型，其中最重要的是L-苯丙氨酸。

L-苯丙氨酸的生物代谢途径

人体所需的L-苯丙氨酸只能由由植物和微生物合成。在植物体中L-苯丙氨酸合成的起始物为五碳糖磷酸途径的中间产物赤藓糖-4-磷酸(erythrose-4-phosphate,E4P)和糖酵解过程的中间产物磷酸烯醇式丙酮酸(phophoenolpyruvate,PEP)，二者缩合形成一个七碳酮糖开链磷酸化合物称为3-脱氧-a-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸(3-Deoxy-a-arobinoheptu-losonate-7-phosphate, DAHP), 然后DAHP转化为莽草酸(SHIK) , 然后再转化为分支酸(CHA),由分支酸合成苯丙酮酸(PPY),最后苯丙酮酸经转氨作用生成L- 苯丙氨酸。[1]

L-苯丙氨酸生产所用的方法

L-苯丙氨酸的生产技术主要有天然蛋白质水解法[2]，化学合成法，酶法和发酵法。天然蛋白质水解法为我国早期的L-苯丙氨酸的生产方法，但是它的生产工艺相对复杂，产品也不稳定，很难用于工业生产。化学合成法一般采用苯甲醛与乙酰甘氨酸缩合法，此方法一般先将甘氨酸乙酰化, 获得乙酰甘氨酸, 再与苯甲醛缩合成乙酰氨基肉桂酸内酯, 后者经水解、电解、还原、酶水解, 即得到L-苯丙氨酸。该方法合成苯丙氨酸原料易得、成本较低, 但工艺路线长、步骤多, 收率较低。[3]生物催化酶法是国内较为有潜力的生产L-苯丙氨酸的技术（主要利用肉桂酸酶和海英苯丙酮酸酶）[4]。此技术暂时缓解了国内市场对L-苯丙氨酸需求的压力,但是与国外高技术含量及低成本苯丙氨酸生产技术相比国内的生物摧化酶法在技术和规模上的劣势日趋明显到2005年酶法工艺的生产线陆续停产，而此时的发酵法国内也缺乏拥有自主知识产权的高产菌株。

直到2009年，L-苯丙氨酸在国内生产遇到的被动局面被福建师范大学工业微生物研究中心吴松刚，施巧琴两位教授领导的团队所打破。他们应用代谢工程原理在细胞整体水平上对原有发酵菌株进行改造，并首次应用分子定向协同共进化技术对L-苯丙氨酸代谢途径关键酶基因aroG和pheA进行整体改造[5]构建成突变库，其中可以筛选出具有高产酸水平的突变菌株。[6]奠定了国内用发酵法工业化生产L-苯丙氨酸的基础。

发酵法可分为一般发酵法和基因工程菌发酵法。一般发酵法采用物化方法选育的微生物菌株，由于菌株本来的代谢途径就比较复杂，发酵产品的产率低，对于发酵液中底物的利用率也不高，产品与副产物的分离成本高，所以此方法并不适合大规模的工业生产。基因工程发酵法中菌株携带的目标质粒的稳定性差会影响生产。所以成本较高。[7]