本發(fā)明涉及氨基酸制備，特別涉及一種協同催化高穩(wěn)定l-天冬氨酸的制備方法。

背景技術：

1、l-天冬氨酸作為一種多功能的氨基酸，其應用領域廣泛，涵蓋了食品、醫(yī)藥、化工等多個行業(yè)。在食品工業(yè)中，l-天冬氨酸主要作為營養(yǎng)增補劑，用于提升食品的營養(yǎng)價值。此外，l-天冬氨酸還被用作調味增香劑，添加于各種清涼飲料中，增強食品的風味。在醫(yī)藥領域，l-天冬氨酸的應用也十分廣泛，它可用作肝功能促進劑、氨解毒劑和疲勞恢復劑等。l-天冬氨酸還被用于合成多種醫(yī)藥中間體，是合成l-丙氨酸的主要原料，對于治療心臟病等疾病具有重要作用。在化工領域，l-天冬氨酸是合成高分子材料聚天冬氨酸的主要原料。此外，l-天冬氨酸還在農業(yè)領域發(fā)揮著重要作用，作為肥料增效劑，它能夠促進作物對養(yǎng)分的吸收，提高種子的發(fā)芽率，增強作物的抗逆性，從而提高農業(yè)生產效率和降低成本。隨著農業(yè)科技的發(fā)展，l-天冬氨酸在農業(yè)領域的應用前景廣闊，為實現農業(yè)生產的高效、綠色、可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。

2、l-天冬氨酸作為一種重要的氨基酸，在多個領域有著廣泛的應用。目前，l-天冬氨酸的生產技術已經相對成熟，市場需求也在不斷增長。國內生產規(guī)模在國際上處于領先水平，但仍然存在一些挑戰(zhàn)和問題。首先，在工業(yè)生產中，l-天冬氨酸的制備主要采用化學法和酶催化法兩步生產?；瘜W法需要在高溫高壓下進行，對設備要求高，且容易造成環(huán)境污染。此外，傳統(tǒng)的生產工藝存在原料純度要求高、分離純化步驟多、能耗高和環(huán)境污染大等問題，成本和污染問題極大地限制了l-天冬氨酸的市場應用和價值的發(fā)揮。在酶催化法中，盡管專一性高，但全細胞催化富馬酸為l-天冬氨酸的菌體消耗量大，且無法發(fā)揮最大的催化效率。其次，l-天冬氨酸的生物合成過程中存在酶失衡和催化-萃取循環(huán)過程的問題。馬來酸異構酶和天冬氨酸酶的催化能力存在顯著差異，導致合成效率不高。

3、綜上所述，l-天冬氨酸的制備過程需要解決的技術問題包括提高催化效率、減少環(huán)境污染、降低生產成本等，這些挑戰(zhàn)的解決對于實現l-天冬氨酸的綠色、高效生產至關重要。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種協同催化高穩(wěn)定l-天冬氨酸的制備方法，結合組氨酸改性uio-67酶復合物和氨基酸改性zif-8/pebax-1657混合基質膜技術制備的l-天冬氨酸產率高、純度高。通過使用組氨酸改性uio-67酶復合物，可以實現富馬酸到l-天冬氨酸的高效轉化，并且通過膜濃縮技術實現反應液的循環(huán)利用，降低生產成本，提高原料利用率、減少環(huán)境污染、降低生產成本等優(yōu)勢。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種協同催化高穩(wěn)定l-天冬氨酸的制備方法。

3、為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種協同催化高穩(wěn)定l-天冬氨酸的制備方法，包括以下步驟：

4、步驟一：將組氨酸改性uio-67酶復合物加入富馬酸溶液中，在400r/min，40~45℃，反應6~20小時制得產物一，其中上述原料以質量比計，組氨酸改性uio-67酶復合物：富馬酸溶液=1：70~150；

5、步驟二：將產物一過濾，其中固體為組氨酸改性uio-67酶復合物，用超純水洗滌的液體為洗滌液一，洗滌后的組氨酸改性uio-67酶復合物與天冬氨酸酶溶液混合后，加入硫酸銨溶液，將其在冰浴條件下攪拌15min后，在室溫條件下加入戊二醛攪拌15min后，用三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽緩沖液洗滌一次，干燥后，即制得再生后的組氨酸改性uio-67酶復合物，可將其繼續(xù)用于步驟一，上述原料以質量比計，洗滌后的組氨酸改性uio-67酶復合物：天冬氨酸酶溶液：硫酸銨溶液：戊二醛=1：0.01~0.1：0.8~1.2，其中洗滌使用三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽緩沖液的質量是組氨酸改性的uio-67質量的15~35倍；

6、步驟三：將產物一的濾液加熱至75~90℃，調節(jié)ph至冷卻析出晶體，淋洗烘干后得l-天冬氨酸以及洗滌液二，將冷卻結晶后的母液、洗滌液一與洗滌液二通過氨基酸改性zif-8/pebax-1657混合基質膜進行濃縮，將濃縮后的母液調節(jié)ph，冷卻再結晶析出晶體淋洗烘干后得l-天冬氨酸以及洗滌液三，將洗滌液三與再結晶后的母液混合，加入富馬酸將其用于步驟一。

7、進一步地，所述組氨酸改性uio-67酶復合物的制備方法包括以下步驟：

8、s1:通過將?四氯化鋯溶解于二甲基甲酰胺中，轉速為600r/min攪拌15~30min，制得金屬離子溶液，上述原料以質量比計，四氯化鋯：二甲基甲酰胺=1：35~63；

9、s2：4，4聯苯二甲酸溶解于二甲基甲酰胺中，轉速為600r/min攪拌15~30min后加入組氨酸繼續(xù)攪拌30min，制得配體溶液，上述原料以質量比計，4，4聯苯二甲酸：二甲基甲酰胺：組氨酸=1：45~72：0.8~2.3；

10、s3:將配體溶液倒入燒瓶中，將燒瓶放入預熱的75~80℃油浴鍋中轉速300r/min，逐滴加入金屬離子溶液，滴加完畢后，轉速600r/min攪拌2h后，將溫度升至95~110℃，繼續(xù)攪拌5h后，將燒瓶在空氣中冷卻至室溫并過濾，用乙醇洗滌3次后，將產品在干燥箱中于70℃干燥4~8小時，制得組氨酸改性的uio-67；

11、s4：將組氨酸改性的uio-67與天冬氨酸酶溶液混合后，加入硫酸銨溶液，將其在冰浴條件下攪拌1小時后，在室溫條件下靜置1小時后，加入戊二醛攪拌30min后，用三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽緩沖液洗滌三次，干燥后，即制得組氨酸改性uio-67酶復合物，上述原料以質量比計，組氨酸改性的uio-67：天冬氨酸酶溶液：硫酸銨溶液：戊二醛=1：0.1~0.3：1.5~4，其中單次洗滌使用三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽緩沖液的質量是組氨酸改性的uio-67質量的15~35倍。

12、進一步地，所述天冬氨酸酶溶液，是將天冬氨酸酶溶于超純水中，天冬氨酸酶與超純水的質量比為1：1~5。

13、進一步地，所述富馬酸溶液，將富馬酸溶于超純水中，富馬酸與超純水的質量比為1：5~15。

14、進一步地，所述硫酸銨溶液，將硫酸銨溶于超純水中，其中硫酸銨溶液的濃度為20%~50%。

15、進一步地，所述氨基酸改性zif-8/pebax-1657混合基質膜的制備方法包括以下步驟：

16、步驟1：將zif-8納米粒子加入溶解蘇氨酸的甲醇溶液中，其質量比為zif-8納米粒子：蘇氨酸：甲醇=1:0.75~1.55:50~100在40~80℃攪拌2～4小時后，將其過濾，洗滌，干燥制得氨基酸改性zif-8納米粒子；

17、步驟2：將無水乙醇與超純水混合后，在油浴鍋中攪拌條件下將其加熱至80～85℃，之后向其中加入pebax-1657保持80～85℃攪拌4～5小時使其完全溶解，得到pebax-1657溶液，其質量比為pebax-1657：無水乙醇：超純水=1：5~20：10~25；

18、步驟3：將氨基酸改性zif-8納米粒子加入到步驟2所制的pebax-1657溶液中，超聲攪拌混合，得到含有填料的鑄膜液，其質量比為，氨基酸改性zif-8納米粒子：pebax-1657溶液=1：12~23；

19、步驟4：將步驟3得到的鑄膜液超聲脫泡處理10～30min，并靜置4～10min，之后將其倒入潔凈的聚四氟乙烯平板上，將其放入60～80℃恒溫烘箱中干燥18～24h，隨后將其放入真空烘箱中抽真空繼續(xù)除溶劑18～24h，得到氨基酸改性zif-8/pebax-1657混合基質膜。

20、進一步地，所述三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽緩沖液的制備方法，是三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽溶于超純水中，其三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽緩沖液的濃度為5%~17%。

21、本發(fā)明的有益效果如下：一種協同催化高穩(wěn)定l-天冬氨酸的制備方法，結合組氨酸改性uio-67酶復合物和氨基酸改性zif-8/pebax-1657混合基質膜技術制備l-天冬氨酸，具有協同作用優(yōu)勢。首先，組氨酸改性uio-67酶復合物的加入可以提高反應的選擇性和效率。組氨酸作為一種氨基酸，能夠通過其氨基與uio-67形成穩(wěn)定的配位，增強酶的穩(wěn)定性和活性。這種改性后的酶復合物在富馬酸轉化過程中可以更有效地催化反應，提高l-天冬氨酸的產率和純度。同時，uio-67本身具有較大的孔徑和比表面積，能夠容納更多的客體分子，從而提高反應效率。其次，利用氨基酸改性zif-8/pebax-1657混合基質膜進行濃縮，可以實現高效且環(huán)境友好的分離過程。這種混合基質膜結合了zif-8的高選擇性和pebax-1657的高滲透性，可以在保持高選擇性的同時提高分子的自擴散性，從而提高分離效率。在l-天冬氨酸的制備過程中，這種膜可以有效地從反應液中分離出l-天冬氨酸，同時去除不需要的副產品和雜質，提高產品純度，減少后續(xù)純化步驟，降低生產成本。

22、綜上所述，這種結合了組氨酸改性uio-67酶復合物和氨基酸改性zif-8/pebax-1657混合基質膜的技術，不僅提高了l-天冬氨酸的制備效率和產品質量，還減少了環(huán)境污染，實現了綠色生產和成本控制。