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CN106480120B - L-甲硫氨酸和相关产物的生产方法 - Google Patents

L-甲硫氨酸和相关产物的生产方法 Download PDF

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CN106480120B CN201610801257.6A CN201610801257A CN106480120B CN 106480120 B CN106480120 B CN 106480120B CN 201610801257 A CN201610801257 A CN 201610801257A CN 106480120 B CN106480120 B CN 106480120B
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Abstract

方法包括：(a)酶催处理O‑乙酰高丝氨酸(OAHS)发酵液以产生L‑甲硫氨酸和乙酸根源；(b)使至少部分所述L‑甲硫氨酸与至少部分所述乙酸根源分离以形成分离的L‑甲硫氨酸和包含乙酸根源的残留液；以及(c)从所述残留液中回收至少部分所述乙酸根源作为回收的乙酸根。

Description

L-甲硫氨酸和相关产物的生产方法
技术领域
本发明涉及由甲硫氨酸的前体生产甲硫氨酸及其副产物的方法。
背景技术
甲硫氨酸和半胱氨酸是含硫的蛋白氨基酸。甲硫氨酸是单胃动物的必需氨基酸，并其在食品和医药行业中具有各种应用。例如，甲硫氨酸用作动物饲料和食品中的添加剂以及用作肠胃外营养液和药物的成分。
在生理学方面，甲硫氨酸可以是胆碱(卵磷脂)和肌酸的前体并用作合成半胱氨酸和牛磺酸的起始材料。通常，化学合成的DL-甲硫氨酸在市场上用作动物饲料的添加剂。
L-甲硫氨酸可通过直接发酵进行生产。然而，L-甲硫氨酸的低溶解性可能导致在直接发酵的过程中生产L-甲硫氨酸以形成晶体。这些晶体使得难以搅动培养基并可能降低发酵产率。通过直接发酵生产L-甲硫氨酸所需的硫还可能对细菌生长产生不良的影响。
WO 2008/013432描述了用于生产L-甲硫氨酸的两步工艺，其包括L-甲硫氨酸前体(例如O-乙酰高丝氨酸(OAHS)或O-琥珀酰高丝氨酸(OSHS))的发酵性生产，之后是前体到L-甲硫氨酸的酶催转化。
当该前体是OAHS时，甲硫醇(CH3SH)和OAHS反应以产生乙酸根(acetate)和甲硫氨酸。当该前体是OSHS时，CH3SH和OSHS反应以产生琥珀酸根(succinate)和甲硫氨酸。
甲硫醇的CH3S-残基被OSHS或OAHS的琥珀酸根或乙酸根残基取代以产生甲硫氨酸。在反应过程中可以以不同的形式加入甲硫醇(CH3SH)。
发明内容
技术问题
本发明的一个宽泛的方面涉及工业规模的由诸如O-乙酰高丝氨酸(OAHS)或O-琥珀酰高丝氨酸(OSHS)的甲硫氨酸前体生产L-甲硫氨酸。
技术方案
本发明的一些实施方案的一个方面涉及碳和/或氮的回收。这种回收可以发生在生产工艺过程中的一个或多个阶段。
在本发明的一些示例性实施方案中，一起回收碳和氮，例如作为乙酸铵。任选地，回收的碳和/或氮可以再循环到发酵器或另一上游生产方法。
本发明的一些实施方案的一个方面涉及L-甲硫氨酸从酶催处理发酵液中的回收。
在本发明的一些示例性实施方案中，通过结晶，任选地以两轮进行回收。本专利说明书和随附的权利要求中使用的术语“发酵液”表示被用作发酵底物并从其中除去细胞的培养基。
在本发明的一些实施方案中，这种液体含有L-甲硫氨酸前体。任选地，在结晶之前将液体用活性炭处理和/或进行过滤和/或通过蒸发浓缩。在本发明的一些示例性实施方案中，通过蒸发和/或向液体中加入有机溶剂来诱导结晶。根据本发明的各个示例性实施方案，溶剂包括醇，诸如甲醇或乙醇。
如本专利说明书和随附的权利要求中所用，术语“母液”表示进行过一轮甲硫氨酸去除(例如通过结晶)的酶催处理发酵液。
在本发明的一些示例性实施方案中，对母液进行第二轮去除(例如结晶)以产生第二次收获(crop)的甲硫氨酸晶体和“净化的母液”。
如本专利说明书和随附的权利要求中所用，术语“净化的母液”表示进行了又一轮甲硫氨酸结晶并与得到的晶体分离的母液。
在本发明的一些示例性实施方案中，这种第二轮的结晶依赖于蒸馏，任选地之后进行冷却。任选地，蒸馏从母液和/或净化的母液中回收有机溶剂(例如甲醇)。在本发明的一些示例性实施方案中，回收的有机溶剂被应用于第一次收获的甲硫氨酸晶体的结晶。
本发明的一些实施方案的另一方面涉及包括通过上面所述的回收工艺生产的L-甲硫氨酸的组合物。
在本发明的一些示例性实施方案中，L-甲硫氨酸的特征在于碳-14与碳-12的比率为至少2.0×10-13。在本发明的一些示例性实施方案中，L-甲硫氨酸与D-甲硫氨酸的比率为至少9:1，任选9.5:1，任选9.9:1，以及任选9.99:1。任选地，L-甲硫氨酸是基本上对映体纯(enantiomerically)的。
在本发明的一些示例性实施方案中，组合物包括结晶的L-甲硫氨酸。根据本发明的各个示例性实施方案，特征性杂质可以用于确认L-甲硫氨酸是由上述方法生产的。特征性杂质包括但不限于非甲硫氨酸的氨基酸、维生素、矿物质、氨、乙酸、琥珀酸、甲硫醇、酶和OAHS或OSHS。根据所涉及的具体组合物和具体杂质，低至5000PPM、任选1000PPM、任选100PPM、任选50PPM、任选20PPM、任选10PPM、任选5PPM、任选1PPM、任选500PPB、任选100PPB、任选50PPB、任选20PPB、任选10PPB、任选5PPB、任选1PPB的浓度或中间浓度或更低的浓度可以足以确认无论是以纯形式还是以作为组合物的一部分提供的L-甲硫氨酸是由上面所述的工艺生产的。
在本发明的一些示例性实施方案中，组合物作为可食用产品提供，举例来说，诸如营养食品、食物产品、动物饲料；或者作为这种可食用产品的成分提供。
在本发明的其它示例性实施方案中，组合物作为包括重金属的复合物提供。
本发明的一些实施方案的另一方面涉及第二次收获的L-甲硫氨酸晶体的溶解和所得甲硫氨酸溶液向后面批次的酶催处理发酵液中的添加。
在本发明的一些示例性实施方案中，通过活性炭处理和/或过滤和/或与后面批次的酶催处理培养液一起或者在这种添加之前重结晶来对溶解的第二次收获的甲硫氨酸进行一定程度的纯化。
本发明的一些实施方案的另一方面涉及残留液的酸化之后用包括有机溶剂的萃取剂萃取以回收乙酸。
根据本发明的各个示例性实施方案，术语“母液”和/或“净化的母液”可以充当被酸化的残留液。任选地，进行两轮酸化。
在本发明的一些示例性实施方案中，有机溶剂包括乙酸酯。任选地，溶剂包括乙酸异丁酯(IBA)。根据这些实施方案，萃取形成含乙酸的有机相，其也被称为萃取物。
在本发明的一些示例性实施方案中，酸化包括加入强无机酸(例如硫酸)。
在本发明的其它示例性实施方案中，酸化包括加入羧酸。
在本发明的其它示例性实施方案中，酸化包括与加压下的CO2气体接触以及与酸性阳离子交换剂接触。
根据本发明的各个示例性实施方案，对萃取物进行处理使萃取剂再生并产生期望的乙酸根产物。
在本发明的其它示例性实施方案中，处理包括用水反萃取，以及使萃取剂再生同时形成乙酸水溶液。
在本发明的其它示例性实施方案中，处理包括用醇处理并产生相对应的乙酸酯。例如，用乙醇处理产生乙酸乙酯，用甲醇处理产生乙酸甲酯。
在本发明的其它示例性实施方案中，采用蒸馏初始萃取物而非反萃取作为回收萃取剂和/或游离乙酸的方式。
本发明的一些实施方案的另一方面涉及残留液(例如母液或净化的母液)的石灰处理。任选地，石灰包括氧化钙和/或氢氧化钙。根据本发明的各个示例性实施方案，用石灰处理的液体可以是如上文定义的“母液”或“净化的母液”。任选地，在酸化之前进行石灰处理。根据本发明的这些示例性实施方案，石灰与液体中的乙酸铵反应以产生游离氨和乙酸钙。
在本发明的一些示例性实施方案中，释放的氨与甲硫醇反应以产生铵-甲硫醇(ammonium-methyl mercaptan)。任选地，铵-甲硫醇可以用作OAHS的酶催处理中的硫源。
在本发明的一些示例性实施方案中，如上所述对石灰处理的液流进行酸化。根据本发明的各个示例性实施方案，这种酸化根据所应用的具体酸产生钙盐。例如用硫酸酸化产生硫酸钙，用磷酸酸化产生磷酸钙，以及用硝酸酸化产生硝酸钙。
在本发明的一些示例性实施例中，应用产生不溶性钙盐的酸，例如硫酸或磷酸。任选地，不溶性盐由于产生沉淀而更易获得。
在本发明的一些示例性实施方案中，将得到的酸化液用包括有机溶剂的萃取剂进行萃取，之后对如上所述得到的萃取物进行处理。
本发明的一些实施方案的另一方面涉及回收硫酸铵作为纯化的晶体、作为硫酸铵结晶母液和/或在处理结束时作为残留液体的部分。任选地，这些材料中的任一种或者它们的组合可以被用作肥料。
可以理解上面所述的各个方面涉及与改进使用发酵性工艺生产甲硫氨酸和/或赖氨酸中的物料平衡有关的技术问题的解决方案。
可选地或者另外地，可以理解上面所述的各个方面涉及与从使用发酵性方法的甲硫氨酸生产中生产有用的副产品有关的技术问题的解决方案。
在本专利说明书全文中描述的和/或在附随的权利要求中提到的各种液体含有一种或多种杂质。这些杂质可以包括但不限于氨基酸、维生素、矿物质、氨、乙酸、琥珀酸、甲硫醇、酶、L-甲硫氨酸前体和它们的组合。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了方法，该方法包括：
(a)酶催处理O-乙酰高丝氨酸(OAHS)发酵液以产生L-甲硫氨酸和乙酸根源；
(b)使至少部分L-甲硫氨酸与至少部分乙酸根源分离以形成分离的L-甲硫氨酸和包含乙酸根源的残留液；以及
(c)从残留液中回收至少部分乙酸根源作为回收的乙酸根。
任选地，该方法包括使用回收的乙酸根作为试剂。
任选地，使用包括应用于OAHS发酵液的处理。
任选地，使用包括加入该试剂作为发酵培养基中的成分。
任选地，使用包括应用于发酵产品的生产。
任选地，发酵产品选自羧酸和氨基酸。
任选地，氨基酸选自赖氨酸、缬氨酸、苏氨酸、色氨酸、精氨酸和甲硫氨酸。
任选地，该方法包括在纯化工艺过程中例如在酶催处理和分离之间实施选自水去除、活性炭处理、加入溶质、pH调节、离子交换、膜过滤和与至少一种水溶性有机溶剂接触中的至少一种工艺。
任选地，残留液包括无机酸的盐。
任选地，无机酸的盐包括铵盐。
任选地，残留液包括至少1PPM OAHS。
任选地，分离的L-甲硫氨酸包括至少1PPB OAHS。
任选地，分离包括结晶。
任选地，结晶包括接触至少一种选自C1-C4醇中的醇。
任选地，使L-甲硫氨酸从所述结晶料液中结晶包括使用晶体习性改变剂和L-甲硫氨酸种晶中的至少一种。
任选地，由结晶得到的结晶的L-甲硫氨酸的特征在于选自以下的至少一种特征：
(i)纯度大于95％；
(ii)含有少于1％的乙酸根源；
(iii)OAHS含量大于1PPM；
(iv)至少一种特殊杂质的含量大于10PPM；
(v)D-甲硫氨酸少于2％；
(vi)碳-14与碳-12的比率为至少2.0×10-13。
任选地，分离包括至少两个结晶步骤。
任选地，由第二次结晶得到的结晶的L-甲硫氨酸的特征在于以下的至少一种特征：
(i)纯度大于75％，任选大于80％；
(ii)含有小于0.1％的乙酸根源；以及
(iii)含有至少1PPM的OAHS。
任选地，残留液的特征在于以下的一种或多种特征：
(i)甲硫氨酸的浓度为至少15g/L，任选为至少20g/L，通常为约25g/L或更大；
(ii)乙酸根的浓度为至少100g/L；任选为至少125g/L；通常为约150g/L或更大；
(iii)总固体为至少20％，任选为至少22％，通常为约25％或更大；
(iv)比重在1.05至1.25的范围内，任选为约1.15；以及
(v)硫酸铵浓度为至少60g/L，任选为至少100g/L，任选为约150g/L或更大。
任选地，在酶催处理和分离之间加入由第二次结晶得到的结晶的L-甲硫氨酸作为溶质。
任选地，回收包括形成包含游离乙酸的残留液和分离游离乙酸。
任选地，形成包含游离乙酸的残留液包括与强酸接触。
任选地，形成包含游离乙酸的残留液包括在压力下与CO2接触以及与至少部分为游离酸形式的阳离子交换剂接触中的至少一种。
任选地，形成包含游离乙酸的残留液和分离游离乙酸是同时进行的。
任选地，回收包括从残留液中蒸馏游离乙酸。
任选地，方法包括使包含游离乙酸的液体与萃取剂接触以形成含乙酸的萃取物和乙酸贫化的残留液。
任选地，方法包括从含乙酸的萃取物中回收乙酸根以形成回收的乙酸根。
任选地，方法包括使含乙酸的萃取物与碱接触以形成回收的该碱的乙酸盐。
任选地，方法包括具有水溶性小于5％wt的强无机酸的盐的残留液。
任选地，残留液进一步包括铵源，将其从残留液中回收作为回收的铵。
任选地，方法包括使残留液与钙碱接触以形成游离碱氨和钙盐，以及分离游离碱氨以形成回收的铵和分离的包含钙盐的氨贫化的残留液。
任选地，方法包括使铵盐从残留液中结晶以形成结晶的铵盐和分离的氨贫化的残留液。
任选地，方法包括从残留液中蒸馏氨和乙酸以形成氨贫化的残留液。
任选地，方法包括在发酵产品的生产中使用至少部分回收的铵盐。
任选地，方法包括使残留液接触加压CO2。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了用于生产L-甲硫氨酸产品的方法，该方法包括：
(a)提供包含L-甲硫氨酸前体和至少一种杂质的发酵液，该L-甲硫氨酸前体选自O-乙酰高丝氨酸和O-琥珀酰高丝氨酸；
(b)酶催处理前体以产生包含L-甲硫氨酸、有机酸和至少一种杂质的反应液，该有机酸选自乙酸和琥珀酸；
(c)对反应液进行改性以形成结晶料液；以及
(d)使L-甲硫氨酸在结晶料液中结晶以形成结晶的L-甲硫氨酸和L-甲硫氨酸贫化的母液；
其中结晶的L-甲硫氨酸的特征在于选自以下的至少一种特征：
(i)纯度大于95％纯度；
(ii)含有少于1％的有机酸；
(iii)L-甲硫氨酸前体的含量大于1PPM；
(iv)至少一种特殊杂质的含量大于10PPM；
(v)D-甲硫氨酸少于2％；以及
(vi)碳-14与碳-12的比率为至少2.0×10-13。
任选地，改性包括将反应液与含L-甲硫氨酸的再循环流合并。
任选地，使反应液中至少85％的L-甲硫氨酸的量结晶成结晶的L-甲硫氨酸。
任选地，方法包括从母液中分离L-甲硫氨酸以形成含L-甲硫氨酸-的再循环流和净化的母液流的步骤。
任选地，从母液中分离L-甲硫氨酸包括结晶以形成第二次结晶的L-甲硫氨酸和从净化的母液中分离第二次结晶的L-甲硫氨酸。
任选地，使L-甲硫氨酸从结晶料液中结晶包括使用晶体习性改变剂和L-甲硫氨酸种晶中的至少一种。
任选地，一种或多种杂质选自氨基酸、维生素、矿物质、氨、乙酸、琥珀酸、甲硫醇、酶、L-甲硫氨酸前体和它们的组合。
任选地，方法包括从母液回收至少部分的有机酸作为回收的有机酸。
任选地，方法包括从净化的母液中回收至少部分的有机酸作为回收的有机酸。
任选地，酶催处理包括与阴离子交换剂接触，其中至少部分的有机酸被吸附到阴离子交换剂上。
任选地，L-甲硫氨酸前体是O-琥珀酰高丝氨酸，其中有机酸是琥珀酸并且其中处理是在钙离子的存在下进行的。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含L-甲硫氨酸的组合物，其特征在于选自以下的至少一种特征：
(i)含有少于1％的有机酸；
(ii)L-甲硫氨酸前体的含量大于1PPM，其中前体选自OAHS和OSHS；
(iii)至少一种特殊杂质的含量大于10PPM；以及
(iv)碳-14与碳-12的比率为至少2.0×10-13。
任选地，组合物的特征在于L-甲硫氨酸的纯度大于95％。
任选地，组合物的特征在于L-甲硫氨酸含有少于2％的D-甲硫氨酸。
任选地，L-甲硫氨酸包括结晶的L-甲硫氨酸。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含如上面所述的组合物和重金属的复合物。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含如上面所述的组合物或复合物的饲料或食品。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含L-甲硫氨酸的组合物，其特征在于选自以下的至少一种特征：
(i)除了甲硫氨酸以外的氨基酸的浓度为至少0.05％，任选为至少0.1％，任选地约0.3％或更大；
(ii)羧酸的浓度为至少0.01％，任选为至少0.03％，任选为至少0.05％；
(iii)硫酸根的浓度为至少0.2％，任选为至少0.03％；
(iv)OAHS的浓度为至少1PPB；以及
甲硫氨酸的纯度为至少60％，任选为至少75％。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含L-甲硫氨酸的组合物，其特征在于选自以下的至少一种特征：
(i)甲硫氨酸的浓度为至少15g/L，任选为至少20g/L，任选为约25g/L或更大；
(ii)乙酸根的浓度为至少100g/L；任选为至少125g/L；任选为约150g/L或更大；
(iii)总固体为至少20％，任选为约25％或更大；以及
(iv)比重在1.05和1.25之间的范围内，任选为约1.15；以及
(iv)硫酸铵的浓度为至少100g/L，任选为至少125g/L，任选为约150g/L或更大。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含L-甲硫氨酸的组合物，其特征在于选自以下的至少一种特征：
(i)甲硫氨酸的浓度为至少100g/L；
(ii)OAHS的浓度小于0.1g/L；
(iii)可检测量的选自谷氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸中的至少一种氨基酸；
(iv)无机酸的含量为至少30g/L；
(v)乙酸的含量为至少30g/L；以及
(vi)除了乙酸以外的羧酸的浓度为至少0.05g/L，任选为至少0.1g/L；以及
(vii)甲醇的浓度为至少10重量％。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了一种组合物，其包含：
(i)至少30％的乙酸铵；
(ii)至少1PPM的硫酸铵；以及
(iii)至少1PPM的选自异丁醇、乙酸异丁酯、乙酰胺和甲硫氨酸的化合物。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含如上面所述的组合物的发酵液的成分。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了组合物，该组合物包含至少10％、任选至少12％、任选至少20％、任选至少30％、通常15％或更多的硫酸铵；至少10PPM的选自乙酸铵、异丁醇、乙酸异丁酯、乙酰胺和甲硫氨酸的化合物。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含如上面描述的组合物的肥料的成分。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含至少90％的乙酸异丁酯、异丁醇以及乙酰胺和乙酸二者中的至少一种的组合物。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了方法，该方法包括：
(a)酶催处理包含L-甲硫氨酸前体的发酵液以产生L-甲硫氨酸和有机酸源，其中L-甲硫氨酸前体选自O-乙酰高丝氨酸和O-琥珀酰高丝氨酸，有机酸选自乙酸和琥珀酸；
(b)使至少部分L-甲硫氨酸与至少部分有机酸源分离以形成分离的L-甲硫氨酸和包含有机酸源的残留液；
(c)从残留液中回收至少部分的有机酸源作为回收的有机酸。
任选地，方法包括使用回收的有机酸作为试剂。
任选地，使用包括将发酵产物应用于生产。任选地，发酵产物选自羧酸和氨基酸。
任选地，氨基酸选自赖氨酸、缬氨酸、苏氨酸、色氨酸、精氨酸和甲硫氨酸。
任选地，使用包括将发酵液应用于处理。
任选地，使用包括加入试剂作为发酵培养基中的成分。
任选地，L-甲硫氨酸前体是O-琥珀酰高丝氨酸，其中有机酸是琥珀酸，并且其中回收包括形成包含游离琥珀酸的残留液和分离游离琥珀酸。
任选地，游离琥珀酸的分离包括使游离琥珀酸结晶。
任选地，回收包括使琥珀酸钙结晶。
除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。虽然在下面描述了适宜的方法和材料，但是在本发明的实践中可以使用与本文所述的相似的或等同的方法和材料。在有矛盾的情况下，以本专利说明书(包括定义)为准。所有的材料、方法和实施例仅是示例性的，而不意图是限制性的。
如本文中所用，术语“包含”和“包括”或其语法上的变形被认为是指包括所述的部件、整数、步骤或组分且不排除一种或多种其它部件、整数、步骤、组分或它们的组的加入。
术语“方法”是指为实现给定任务的方式、手段、技术和程序，包括但不限于建筑学和/或计算机学的从业者已知的方式、手段、技术和步骤或很容易由已知的方式、手段、技术和步骤开发的那些方式、手段、技术和步骤。
除非另有说明，通常作为粉末或晶体(例如甲硫氨酸和硫酸铵晶体)提供的化学物质的百分比(％)是w/w(重量/重量)。除非另有说明，通常作为液体(例如乙醇和/或甲醇和/或乙酸铵)提供的化学物质的百分比(％)为w/w(重量/重量)。
有益效果
本发明的方法可以有效地用于由甲硫氨酸的前体生产甲硫氨酸及其副产物。
附图说明
为了理解本发明以及了解在实践中可以如何实施本发明，参照附图只通过非限制性实施例描述实施方案。在附图中，在多于一个以上的附图中出现的相同和相似的结构、元件或其部分通常在其出现的附图中用相同或相似的标号进行标记。主要出于方便和清楚的表示的目的选择附图中所示的组件和部件的尺寸并且不必按比例绘制。所附的附图为：
图1是根据本发明的一些示例性实施方案的用于在甲硫氨酸纯化过程中回收乙酸根的工艺的示意图；
图2、图3和图4提供根据本发明的各种示例性实施方案的用于生产L-甲硫氨酸的工艺的示意图；
图5是根据本发明的一些示例性实施方案的用于回收乙酸和/或乙酸根的工艺的示意性表示；
图6是根据本发明的一些示例性实施方案的用于回收乙酸铵的工艺的示意性表示；
图7是根据本发明的一些示例性实施方案的用于回收钙盐和乙酸盐的工艺的示意性表示；
图8是根据本发明的一些示例性实施方案的用于回收乙酸铵的工艺的示意性表示；
图9是根据本发明的一些示例性实施方案的用于生产L-甲硫氨酸的工艺的示意图；以及
图10是根据本发明的一些示例性实施方案的用于在甲硫氨酸纯化过程中回收有机酸的工艺的示意图。
最佳实施方式
本发明的一些示例性实施方案涉及由含有甲硫氨酸前体的发酵液生产L-甲硫氨酸的方法。其它实施方案涉及通过这样的方法生产的L-甲硫氨酸以及含有这样的L-甲硫氨酸的产品。本发明的其它实施方案涉及用于生产或回收非甲硫氨酸的副产物的方法。
具体地说，本发明的一些实施方案可以用于获得可以用作培养基中的成分的化学物质(例如盐和/或酯)。
参照附图和附随的描述可以更好地理解根据本发明的一些示例性实施方案的方法和/或组合物和/或产品的原理和操作。
在详细说明本发明的至少一个实施方案之前，可以理解本发明的应用不限于在下面的描述中阐述的或通过实施例例示的具体情况。本发明能够具有其它实施方案或者能够以各种方式进行或实施。而且，可以理解本文中所用的措辞和术语是为了描述的目的，不应当被认为是限制性的。
示例性乙酸根回收方法
图1是总体上表示为1000的用于乙酸根回收的方法的简化流程图。所述的示例性方法1000包括酶催处理120含有O-乙酰高丝氨酸(OAHS)的发酵液1002以产生包含L-甲硫氨酸1022和乙酸根源1024的处理液1020。
酶催处理可以是例如如WO 2008/013432 A1中所述的，将该申请通过引用的方式全部并入本文。
所述的示例性方法1000包括使至少部分L-甲硫氨酸1022与至少部分乙酸根源1024分离1030以形成分离的L-甲硫氨酸1032和包含乙酸根源1024的残留液以及从如液体1020中回收1050至少部分乙酸根源1024作为回收的乙酸根1052。根据本发明的各个示例性实施方案，回收的乙酸根1052可以是各种形式的。
所述的示例性方法1000可以更一般地描述为酶催处理120O-乙酰高丝氨酸(OAHS)发酵液1002以产生L-甲硫氨酸1022和乙酸根源1024。所述的方法包括分离1030至少部分的L-甲硫氨酸1032以及回收1050至少部分的乙酸根源1024作为回收的乙酸根1052。
根据本发明的各个示例性实施方案，可以以任何可行的顺序和/或同时进行处理120、回收1050和分离1030。
在本发明的一个示例性实施方案中，液体1002中的OAHS浓度为约180至200g/L并且在酶催处理120之前被稀释(例如至约70至110g/L)。在处理120之后，OAHS浓度显著降低，例如至约≤0.1％w/w，即约≤0.5g/L。
甲硫氨酸的溶解度小于OAHS，L-甲硫氨酸在水中的溶解度为53.7(20℃)g/L，而OAHS在水(25℃)中的溶解度为～200g/L(参见http://www.chemspider.com/Chemical- Structure.513.html)。在本发明的一些示例性实施方案中，这种稀释有助于减少甲硫氨酸的不期望的沉淀。
根据本发明的各种示例性实施方案，通过在处理120之前向液体1002加入水和/或试剂溶液来实现这种稀释。
在本发明的一些示例性实施方案中，处理液1020中的甲硫氨酸1022的浓度为65至75g/L，任选为73至75g/L。在一些实施方案中，通过将溶液保存在40、45、50、55或60℃的温度或中间温度或更高的温度下而使甲硫氨酸以高浓度保留在溶液中。可选地或者另外地，其它溶质可以有助于增加甲硫氨酸的溶解度。
任选地，在处理120之前对液体1002进行pH调节、提供甲硫醇、提供碱、提供细胞的酶、培养、额外的pH改变和细胞分离中的一种或多种。
根据本发明的各个示例性实施方案，在酶催处理120中使用的甲硫醇的盐可以是新鲜的和/或再循环利用的。在本发明的一些示例性实施方案中，作为铵盐提供甲硫醇。可选地或者另外地，单独供应酸形式的甲硫醇和氨。任选地，甲硫醇/OAHS的比率为1.01(摩尔/摩尔)。在本发明的一些示例性实施方案中，再循环包括去除残留的甲硫醇并吸附到氨溶液以及再循环至酶催处理120。
根据本发明的各个示例性实施方案，乙酸根源1024包括乙酸和/或乙酸盐(任选为乙酸铵)和/或乙酸酯。
在本发明的一些示例性实施方案中，分离1030在回收1050之前发生。
在本发明的其它示例性实施方案中，在分离1030(例如在阴离子交换剂上)之前回收1050乙酸根源1024。
例如，在本发明的一些示例性实施方案中，以其游离酸形式(CH3SH)引入甲硫醇以及以其游离酸形式生成乙酸(在本发明的其它示例性实施方案中为琥珀酸)。在一些实施方案中，反应在游离碱阴离子交换剂的存在下进行，对游离碱阴离子交换剂进行选择以使其在形成时吸附酸，从而使pH保持在所需的水平。根据可选的实施方案，当吸附到阴离子交换剂时提供甲硫醇并且在处理过程中交换为乙酸(在本发明的其它示例性实施方案中为琥珀酸)。根据这些实施方案，在酸型负载树脂的分离之后，使甲硫氨酸从反应溶液中结晶，该反应溶液现具有低无机盐。在此阶段，可以对酸型负载阴离子交换剂进行处理以再生并用于回收酸或其产物。在本发明的一些示例性实施方案中，阴离子交换剂是热稳定的(例如Reilex型)，并且通过蒸馏(任选浓缩的或纯的)或者通过与醇(例如乙醇)反应以形成对应的酯(乙酸乙酯)以从其中回收乙酸(或琥珀酸)。
在本发明的一些示例性实施方案中，通过结晶分离1030甲硫氨酸1032。在该情况中，处理液1020变成如上面所定义的母液。
根据本发明的各种示例性实施方案，回收的乙酸根1052中的“乙酸根”可以是不同于乙酸根源1024中的“乙酸根”。在本发明的一些示例性实施方案中，乙酸根源1024包含(一种或多种)乙酸盐，而回收的乙酸根1052是游离乙酸或乙酸酯或者不同的乙酸盐。
根据本发明的各个示例性实施方案，乙酸根源1024包括乙酸和/或乙酸盐(例如乙酸铵)和/或乙酸酯。乙酸根源1024的乙酰基基团可以来自于OAHS和/或来自加入到处理120中的乙酸。在本发明的一些示例性实施方案中，氨甲硫醇用作氨源，并且乙酸根源1024包括乙酸铵。
任选地，在约5.5和7之间的范围内的pH下、任选在6.2至6.5的pH下进行酶催处理120。
任选地，从母液去除另外的L-甲硫氨酸以形成净化的母液(图3)。
在本发明的一些示例性实施方案中，对母液或净化的母液进行酸化以产生酸化液(AL)。任选地，酸化包括向相关液体中加入强无机酸或羧酸。在本发明的一些示例性实施方案中，强无机酸包括硫酸和/或磷酸和/或硝酸。任选地，羧酸包括乙酸。
可选地或另外地，酸化包括与加压下的CO2气体接触以及与酸性阳离子交换剂接触。
在本发明的一些示例性实施方案中，方法1000包括使用回收的乙酸根1052作为试剂(例如其它试剂124；图2)。任选地，回收的乙酸根1052用作酶催处理120中的试剂。
可选地或另外地，可以通过加入其作为发酵培养基中的成分来使用回收的乙酸根1052。
本文使用的发酵培养基表示用于发酵的碳(以及其它成分)源，而“发酵液”是包含在碳源的这种发酵中形成的包含发酵产物的溶液。
可选地或另外地，回收的乙酸根1052可以用于生产发酵产物。任选地，回收的乙酸根1052可以用于直接生产产物(例如赖氨酸)或用于生产待进一步转化成这种产物的前体(例如待经酶催处理成L-甲硫氨酸的OAHS的生产)。
可选地或另外地，回收的乙酸根1052可以用于酶催处理120和/或细胞分离(例如过滤)过程中的pH调节和/或用于下游处理(例如用于pH调节或用于洗脱吸附到树脂上的化合物)。
任选地，发酵产物包括羧酸和/或氨基酸(例如赖氨酸和/或缬氨酸和/或苏氨酸和/或色氨酸和/或精氨酸和/或甲硫氨酸)。任选地，回收的乙酸根1052包括乙酸，其用于调节酶催处理120和/或细胞分离的pH和/或在分离之前用于纯化。任选地，在4.5和5.5之间的范围内的pH下、任选在约5的pH下进行细胞分离112(图2)和/或纯化(例如活性炭处理130；图2)。可选地或另外地，在4.5和5.5之间的范围内的pH下、任选在约5的pH下进行分离1030。
在一些实施方案(未给出图示)中，酶催处理120利用微生物生产相关酶。
根据这些实施方案中的一些实施方案，可以在细胞分离112之前在培养物110中进行处理120(例如如果培养物110包括用于生产OAHS的微生物和将OAHS处理成L-甲硫氨酸的微生物，或者如果培养物110包括生产OAHS且还将OAHS处理成L-甲硫氨酸的微生物)。
根据这种类型中的其它实施方案，处理120可以包括采用将OAHS处理成L-甲硫氨酸的微生物的另一轮的培养110，之后进行另一轮的分离112。
根据这种类型中的又一些其它实施方案，单独地培养生产相关酶的微生物并且由这种分离培养获得粗酶制剂。任选地，该粗酶制剂由所用的培养基和/或由培养的细胞(即，培养物上清液和/或细胞提取物)制备。
在本发明的一些示例性实施方案中，可以对残留液(例如母液和/或净化的母液)进行处理以除去杂质。任选地，这种处理包括酸化。根据本发明的各个示例性实施方案，酸化可以包括加入硫酸和/或磷酸和/或硝酸和/或乙酸。
现参照图2和图3，示例性方法1000可以作为延伸工艺的一部分进行。在图2和图3中示意性地描述示例性延伸方法，在总体上分别表示为100和201。
所述的实施方案100开始于从OAHS培养物110中首先分离112细胞114以形成液体1002，对液体1002进行酶催处理120以形成如上所述的处理液1020。分离112可以例如通过离心和/或过滤进行。
OAHS到甲硫氨酸的酶催处理120释放出乙酰基基团。根据本发明的各个示例性实施方案，考虑到回收总体非甲硫氨酸产物、尤其是在下游处理过程中的乙酰基产物的可能性，对酶催处理120过程中提供的其它试剂124进行选择。可选地或另外地，在本发明的一些示例性实施方案中，其它试剂124将氨和/或硫酸根加入到液体1020。
处理液1020含有由培养物110中的细胞降解产生的各种成分和/或生产培养基的成分的代谢产物。由于组成的复杂性，任选进行非特异性纯化以减少总杂质水平而不考虑液体中的任何特殊杂质的浓度或者甚至是否存在。在所述的方法100中，这种非特异性纯化包括活性炭处理和/或过滤130。这种过滤可以包括例如膜过滤。任选地，在该阶段进行水去除(例如蒸发140)以在结晶150之前增加L-甲硫氨酸的浓度。
任选地，方法100包括在酶催处理120和分离1030之间对液体1020进行以下其它步骤中的一种或多种：加入溶质(例如溶解的二次晶体250)；pH调节；离子交换；膜过滤以及与至少一种水溶性有机溶剂(例如甲醇212)接触。
在应用活性炭处理的那些实施方案中，这种处理过程中的pH任选地在4.5至6.0的范围内，在一些情况中为约5.0。
在本发明的一些示例性实施方案中，通过分离1030形成的残留液(描述为母液200)包括无机酸的盐。在本发明的一些示例性实施方案中，无机酸的盐包括铵盐，任选硫酸铵。
任选地，残留液(例如母液200)包含OAHS。根据本发明的各个示例性实施方案，母液200中的OAHS的浓度为至少1、5、10、20、50或100PPM或者中间浓度或更大的浓度。
可选地或另外地，分离的L-甲硫氨酸1032(或在图2中为180)包含OAHS。根据本发明的各个示例性实施方案，分离的L-甲硫氨酸1032(或在图2中为180)中的OAHS的浓度为至少1、5、10、20、50或100PPM或者中间浓度或更大的浓度。
在本发明的一些示例性实施方案中，分离1030包括结晶150。在本发明的一些示例性实施方案中，结晶150产生第一或初次L-甲硫氨酸晶体180。任选地，在结晶150过程中去除额外的水。
在本发明的一些示例性实施方案中，结晶150包括与至少一种C1-C4醇接触。任选地，出于该目的应用甲醇和/或乙醇。甲醇212在图2中描述。任选地，以15％、20％、25％、30％或35％或中间百分比或更大的百分比的比率(w/w)将甲醇212加入到用于结晶150的料液中。
在本发明的一些示例性实施方案中，90％、95％、98.5％、99％、99.5％或中间百分比或更大百分比的这种甲醇被回收和用于再利用。
任选地，回收在蒸发140和/或结晶150过程中去除的水并将其再利用于如虚线箭头所示的上游工艺(例如细胞分离112和/或酶催处理120)。在一些实施方案中，对由结晶150得到的晶体180进行干燥。
根据本发明的各个示例性实施方案，在该阶段第一次收获的L-甲硫氨酸晶体180的收率大于85％、90％或者甚至大于95％。基于酶催处理120形成的甲硫氨酸1022的量计算这种收率。在一些实施方案中，循环地进行这种工艺，并且处理液1020中约25％、30％或35％的甲硫氨酸在分离1030期间进入母液200中。这种材料的大多数被回收作为溶解的二次晶体250。
任选地，第一次收获的结晶的L-甲硫氨酸180的特征在于纯度大于95％、96％、97％、98.5％、99％或者甚至大于99.5％。
可选地或另外地，第一次收获的结晶的L-甲硫氨酸180的特征在于含有少于1wt％、0.5wt％、0.25wt％或者甚至少于0.1wt％的乙酸根源。
可选地或另外地，第一次收获的结晶的L-甲硫氨酸180的特征在于OAHS的含量大于1、10、20、50或者甚至大于100PPM或者中间浓度或更大的浓度。
可选地或另外地，第一次收获的结晶的L-甲硫氨酸180的特征在于至少一种特殊杂质的含量大于1、10、20、50或者甚至大于100PPM或者中间浓度或更大的浓度。
可选地或另外地，第一次收获的结晶的L-甲硫氨酸180的特征在于D-甲硫氨酸的含量小于2％、1.5％、1％、0.5％或甚至小于0.1％或者中间浓度。任选地，晶体是基本上对映体纯的。
可选地或另外地，第一次收获的结晶的L-甲硫氨酸180的特征在于碳-14与碳-12的比率为至少2.0×10-13。
可选地或另外地，第一次收获的结晶的L-甲硫氨酸180的特征在于有机酸的浓度小于0.8％、0.6％、04％、0.2％或甚至小于0.1％或中间浓度或更低的浓度。
在本发明的一些示例性实施方案中，晶体180的特征在于这些特征中的2种或更多种。
在本发明的一些示例性实施方案中，晶体180的特征在于这些特征中的3种或更多种。
在本发明的一些示例性实施方案中，晶体180的特征在于这些特征中的4种或更多种。
在本发明的一些示例性实施方案中，晶体180的特征在于这些特征中的5种或更多种。
在本发明的一些示例性实施方案中，分离1030包括至少两种工艺。任选地，这两种工艺中的至少一种是结晶150。可选地或另外地，这两种工艺中的至少一种是离子交换。
在本发明的一些示例性实施方案中，分离1030包括至少两次结晶。已描述了形成第一次收获物(crop)180的结晶150。在图3中描述了产生第二次收获的甲硫氨酸晶体232的第二次结晶220。
任选地，在这两次结晶中都使用溶剂(例如甲醇和/或乙醇)。
在本发明的一些示例性实施方案中，甲硫氨酸在两种结晶料液中的浓度是相似的。在本发明的一些示例性实施方案中，母液200的蒸馏210有助于增加甲硫氨酸在用于第二次结晶220的料液流中的浓度。
在一些实施方案中，结晶料液流中的甲硫氨酸浓度为至少约150g/L。
在本发明的一些示例性实施方案中，第二次收获物232是第一次收获物180的15％、20％、25％、27％、30％、32％或甚至35％或者更多。在本发明的一些示例性实施方案中，对第二次收获物232进行溶解240以形成溶解的二次晶体250，在130之前将其再引入到图2中的流中。
在本发明的一些示例性实施方案中，在分离1030之后，约25％的可用于结晶150的甲硫氨酸(即，甲硫氨酸1022加上溶解的二次晶体250(如果加入的话))保留在母液200中。根据本发明的各个示例性实施方案，在二次分离230之后母液200中约3％、5％、10％、13％、15％或20％的甲硫氨酸保留在净化液300中。在本发明的一些示例性实施方案中，在其它下游操作中回收保留在净化的母液中的甲硫氨酸。任选地，对净化液300自身实施其它的下游操作。在本发明的其它示例性实施方案中，在进一步处理净化液300(例如通过去除铵和/或乙酸盐和/或硫酸盐)之后对净化液300进行其它下游操作。
任选地，总晶体收率(即232加上180)为通过酶催处理120产生的甲硫氨酸1022的约90％。晶体180的纯度可以是90％、95％、98％、99％、99.5％或者基本上100％或中间百分比。
在一些实施方案中，L-甲硫氨酸晶体232的特征在于纯度大于70％、75％、80％、85％或者甚至大于90％。
在一些实施方案中，结晶150过程中的pH在4.5至5.5的范围内，任选为约5.0。可选地或另外地，在一些实施方案中，结晶220过程中的pH在5.0至6.0的范围内，任选为约5.5。
可选地或另外地，在一些实施方案中，L-甲硫氨酸晶体232的特征在于含有少于0.1％的乙酸根源。在一些实施方案中，总乙酸回收率为90％、93％或甚至96％或更多。
在一些实施方案中，L-甲硫氨酸晶体232的特征在于OAHS的含量小于1％、0.5％、0.25％或0.1％或更少的浓度或中间浓度。
可选地或另外地，在一些实施方案中，L-甲硫氨酸晶体232的特征在于OAHS的含量为至少1、5、10、20、50或甚至至少100PPM的OAHS。
在一些实施方案中，在酶催处理120和分离1030之间加入晶体232(任选地以溶解形式250)作为溶质。
分离230之后剩余的液体为残留液，表示为净化的母液300(PML)。任选地，这种残留液具有约23％的可溶性固体含量和/或约1.14的比重。溶解的固体任选地包括甲硫氨酸(例如在约15至35g/L下，任选在约25至35g/L下，任选为约30g/L)和/或乙酸根(例如在约140-200g/L下，任选为162g/L)。
可选地或另外地，在一些实施方案中，通过本文所述的方法形成的残留液的特征在于以下的至少一种：甲硫氨酸浓度为至少25、28、31、33或甚至35g/L或者更多；乙酸根浓度为至少100、120、130、140、150、160、170或甚至180g/L或者更多；总固体为至少20％、23％、25％、23％、27％、30％或甚至33％或者更多；比重在1.05至1.25的范围内，任选在1.1至1.2的范围内，任选为约1.15；以及硫酸铵浓度为至少60、70、80、90、100、110、120、120、130、140或者甚至至少150g/L。
根据本发明的各个示例性实施方案，结晶150和220在温度和/或甲硫氨酸浓度和/或从中使L-甲硫氨酸结晶的溶液的组成的方面可以是不同的。
例如，在结晶150中经常使用有机溶剂(例如甲醇212)但在结晶220中不一定使用。
可选地或另外地，结晶150任选地包括从55℃冷却至25℃。
可选地或另外地，结晶220任选地包括从55℃冷却至35℃。
可选地或另外地，结晶220和/或结晶150通常使用强制循环蒸发结晶器。
可选地或另外地，结晶150和结晶220可以各自独立地应用过滤(例如真空过滤)和/或离心以分离得到的晶体。
任选地，将晶体习性改变剂和/或L-甲硫氨酸种晶加入到结晶150和/或220。示例性晶体习性改变剂是聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯(作为吐温20商购得到)。
在一些实施方案中，在有机溶剂(例如甲醇和/或乙醇)的存在下进行结晶220。
在一些实施方案中，在第二次结晶220之前对母液200进行浓缩，任选地浓缩至甲硫氨酸浓度为约150g/L。在一些实施方案中，在这种浓度的甲硫氨酸下溶液不是澄清的。
在一些实施方案中，在溶剂(例如甲醇212)的存在下进行结晶150，在结晶220之前对母液200进行蒸发(例如蒸馏210)以回收溶剂(甲醇212)。任选地，在结晶150中再利用回收的溶剂。
在一些实施方案中，在结晶150之前将第二次收获晶体232溶解240以形成溶液250并与处理液1020合并。任选地，在合并之前对处理液1020进行处理。任选地，作为处理的一部分例如通过过滤和/或活性炭处理130去除处理液1020中的杂质。
图3是总体上表示为201的从母液200中回收另外的L-甲硫氨酸的方法的示意性表示。根据所述的示例性方法201，对母液200进行蒸馏210以回收甲醇212，任选地将甲醇212再循环用于方法100的结晶150。方法100和201合起来是方法1000的示例性实施方案。
在所述的示例性实施方案中，蒸馏210增加L-甲硫氨酸在液体中的浓度以便进行L-甲硫氨酸的二次结晶220。任选地，二次结晶220过程中的冷却有助于结晶过程。
二次分离230(例如通过离心和/或过滤)产生第二次收获的L-甲硫氨酸晶体232和“净化的母液”300。在一些实施方案中，液体300用作残留液。
在一些实施方案中，形成包含游离乙酸的残留液包括与强酸(例如硫酸)接触。
在一些实施方案中，形成包含游离乙酸的残留液包括以下的至少一种：在压力下与CO2接触以及与至少部分地为游离酸形式的阳离子交换剂接触。
任选地，将晶体232溶解240以产生溶解的二次晶体250。在本发明的一些示例性实施方案中，在活性炭处理和/或过滤130之前将溶解的二次晶体250加入到处理液1020。
图4是总体上表示为301的用于从残留液中回收副产物的示例性方法的示意性表示。在所述的示例性实施方案中，净化的母液300用作残留液。在所述的示例性方法中，用包括有机溶剂的萃取剂萃取310净化的母液300以产生含有溶剂的萃取物312和水相314。
在一些实施方案中，将萃取物312和/或净化的母液300的pH调节到≤4.5；≤4.3；≤4.1或者甚至≤3.9。任选地，用硫酸进行这种调节。
可选地或另外地，在一些实施方案中，将硫酸铵的浓度和/或酸化液620(图6)的温度调节以避免在萃取过程中出现硫酸铵结晶。在一些实施方案中，考虑到水与乙酸共萃取进行这种调节。任选地，酸化液620中的硫酸铵浓度在12wt％和25wt％之间的范围内，和/或萃取温度在约30和70℃之间；任选在40和60℃之间；任选在45和55℃之间。
根据本发明的各个示例性实施方案，以各种方式处理萃取物312以回收乙酸根。在所述的实施方案中，处理包括用氨322反萃取320以在溶液中产生乙酸铵360。反萃取320也使萃取剂再生，其可以再循环用于萃取310。在本发明的一些示例性实施方案中，溶剂包括乙酸异丁酯(IBA)。
在一些实施方案中，将包含溶剂408(图5)的萃取剂从先前的操作(例如反萃取320)中再循环利用。任选地，这种再循环包括在再利用萃取410(图5)之前用水和/或水溶液(例如碱性溶液)进行一次或多次洗涤。
可选地或另外地，在一些实施方案中，在对流模式下进行萃取410。任选地，萃取具有1、2、3、4或甚至5个或者更多个阶段。
在所述的实施方案中，水相314包含硫酸铵。任选地，结晶330使部分硫酸铵沉淀为晶体340，可以使晶体340与剩余的液体硫酸铵肥料350分离。可选地或另外地，硫酸铵晶体340可以用作肥料成分。
在一些实施方案中，硫酸铵晶体340的收率为至少40％、45％、50％、55％或甚至60％或更多。
在一些实施方案中，乙酸铵360的收率为至少85％、90％、93％或甚至96％或更多。
在一些实施方案中，硫酸铵晶体340的纯度为至少85％、87％、89％或甚至92％或更多。
在一些实施方案中，乙酸铵360的纯度为至少95％、96％、97％或甚至98％或更多。
在一些实施方案中，硫酸铵结晶330包括加热。任选地，这种加热导致汽相中的剩余乙酸的分离。任选地，例如通过反渗透冷凝和浓缩这种剩余的乙酸。可选地或另外地，加热导致溶解的/携带的溶剂蒸发。
现参照图5，在一些实施方案中，回收1050(图1)包括形成包含游离乙酸的残留液(此处表示为净化的母液300)以及分离游离乙酸。在所述的示例性实施方案中，分离通过采用包括有机溶剂408的萃取剂的萃取410而完成以形成具有游离乙酸440的萃取物430。
任选地，采用氨422的反萃取320可以在溶液中产生乙酸铵460(乙酸根1052的实例)并使包含有机溶剂408的萃取剂再生。
现参照图6，在本发明的一些示例性实施方案中，形成游离乙酸包括使液体(描述了净化的母液300)与强酸610(例如硫酸)接触以形成酸化液620。强酸可以是pKa＝4的任何无机酸或有机酸。
在一些实施方案中，酸610是浓硫酸，加入到液体300产生热。任选地，酸化液的温度接近萃取650的期望温度，或甚至达到期望温度。
在一些实施方案中，酸化液620的pH为3至5；任选为3.5至4.5，任选为约4.0。任选地，以相对于液体300中铵的量的化学计量等量或更大的量加入酸610。任选地，化学计量过量大于1％、3％、5％、8％或甚至10％或更多。如果液体300包含缓冲剂，可能需要甚至更大量的酸610以达到期望的pH。
在本发明的一些示例性实施方案中，使待被酸化的残留液(例如300)与酸性阳离子交换剂接触以将液体中的阳离子交换为质子(未描述)。根据这些实施方案，这种接触有助于溶液的酸化。
可选地，使酸性阳离子交换剂与待被酸化的残留液(例如200)接触，从而吸附铵离子。诸如通过萃取或吸附在热稳定的游离碱阴离子上对酸化的残留液进行处理以除去酸(乙酸或琥珀酸)。在分离酸之后，使甲硫氨酸结晶出来，将其溶解并再次结晶，并且用硫酸使携带铵的阳离子交换剂再生以形成硫酸铵浓溶液。
可选地或另外地，使甲硫氨酸从基本上不含盐的溶液中结晶。在本发明的一些示例性实施方案中，在结晶之前较低的溶质水平有助于增加收率。在本发明的一些示例性实施方案中，以相当浓且纯的形式形成硫酸铵溶液。可能地，可以像这样使用而不需要结晶。
任选地，形成包含游离乙酸的残留液包括与压力下的CO2接触。根据本发明的各个示例性实施方案，二氧化碳的压力可以是3、5、7或10巴(bar)或中间压力或更大的压力。
任选地，同时进行形成包含游离乙酸的残留液和分离游离乙酸。例如，在一些实施方案中，同时进行用强酸或加压CO2酸化以及与萃取剂接触。可选地或另外地，在一些实施方案中，首先进行部分酸化，然后进行萃取，并且在萃取过程中加入更多的酸。
对于分离游离乙酸，其表示当实施分离手段(例如蒸馏和/或萃取)时其是游离乙酸，但是例如当在游离乙酸的萃取时以及在萃取剂中将游离酸转化成产物时，回收的乙酸根是游离乙酸则不是必须的。
任选地，分离游离乙酸涉及多个步骤，例如，蒸馏游离乙酸以形成含有游离乙酸的蒸汽，冷凝蒸汽以形成含有乙酸的溶液，以及任选地，进一步处理该溶液，例如将乙酸从中萃取出来。
在本发明的一些示例性实施方案中，回收包括从残留液中蒸馏游离乙酸。任选地，蒸馏形成包含游离乙酸的冷凝物。
在一些示例性实施方案中，酸化的母液具有在3.5和4.5之间的pH值，任选地具有pH 4.0。
在一些示例性实施方案中，蒸馏的冷凝物具有10％、12％、14％、16％或甚至18％或更多的乙酸根含量。
示例性酸化方法
图6是总体上表示为600的示例性液体酸化方法的简化流程图。在所述的示例性方法600中，使用酸610(例如硫酸)来酸化残留液(净化的母液300为描述的一个实例)以形成酸化的残留液620。在本发明的其它示例性实施方案中，母液200可以用作残留液。在一些实施方案中，对母液200实施方法600接着实施方法201以产生晶体232。
在所述的实施方案中，酸化液620包括铵盐622和游离乙酸640。在所述的示例性实施方案中，在采用氨322的反萃取320之后进行IBA(乙酸异丁酯)萃取650。这种反萃取将游离乙酸640转化成回收的乙酸铵660。
任选地，方法600包括使至少部分酸610的盐从液体620(未在附图中描述)中结晶。例如，如果酸610是硫酸，铵盐622是硫酸铵。硫酸铵的结晶描述在图4的内容中。
再次参照图5，在一些实施方案中，方法包括使萃取物430与水接触。任选地，这种接触将乙酸440萃取到水中并使含有有机溶剂408的萃取剂再生。任选地，通过除去水增加乙酸浓度。水去除可以是例如通过蒸馏、蒸发和/或反渗透。
在本发明的一些示例性实施方案中，方法包括使萃取物430与反溶剂接触以及蒸发。
在本发明的一些示例性实施方案中，方法包括使包含游离乙酸的液体(描述为酸化的净化母液620)与萃取剂接触(描述为IBA萃取650)以形成含乙酸的萃取物和乙酸贫化的残留液。
根据本发明的各个示例性实施方案，“包含游离乙酸的液体”可以是包含游离乙酸的残留液或者是包含游离乙酸的冷凝液。
任选地，方法包括从液体中分离萃取物以形成分离的萃取物和分离的乙酸贫化的残留液。
在一些实施方案中，与萃取剂接触导致选择性萃取。任选地，乙酸/强酸选择性为至少50、至少100、至少200或甚至至少500。
示例性乙酸回收
在一些实施方案中，使用包含至少一种有机溶剂的萃取剂从液体中萃取乙酸。用于这种萃取剂中的适合的有机溶剂包括但不限于醇、醛、酮、酯(例如C4-C8酯)和胺(例如C≥20个原子)。在一些实施方案中，乙酸酯包括C4酯，例如乙酸丁酯和/或乙酸异丁酯。
在一些实施方案中，用一种或更多种乙酸酯进行萃取。任选地，酯包括乙酸丁酯、任选乙酸异丁酯(IBA)。在一些实施方案中，IBA包括由部分水解得到的异丁醇。
再次参照图4，在一些实施方案中，萃取310在从净化的母液300中萃取乙酸的效率大于90％、92％、94％、96％或甚至大于98％(即，小于10％的可用乙酸根保留在水相314中)。
在一些实施方案中，以对流模式任选地使用一种或多种装置进行萃取310。适合的装置包括但不限于混合沉降器、柱、脉冲柱和离心接触器。
任选地，萃取310分3至15个、任选4-14个阶段进行。
在一些实施方案中，对于每重量单位(含水的)净化的母液，萃取310使用2、3、4、5或甚至6或更多个重量单位的萃取剂。
可选地或另外地，萃取物430中乙酸440(图5)与水的比率在15和40之间、任选在20和30之间。
可选地或另外地，萃取剂中的溶剂408(图5)的乙酸/琥珀酸选择性为50、任选为100、任选为200、任选为500或更多。
可选地或另外地，萃取剂中的溶剂408的乙酸/水选择性为至少10、任选至少20、任选至少30、任选至少40。
用于萃取剂中的示例性溶剂
在本发明的一些示例性实施方案中，使用IBA作为萃取剂中的溶剂408或者溶剂混合物的一部分。在一些实施方案中，将萃取剂与酸性溶液(例如酸化的净化母液；APML)接触。
这种酸度和高于环境的温度均有助于IBA的水解。在萃取条件下的试验表明在可接受的水平下发生水解。水解形成乙酸，其与萃取的乙酸合并并连同异丁醇(IB)随其一起从萃取物中分离。由于一些损失被补充的IBA平衡和/或与萃取的乙酸反应以再形成IBA，IB的浓度在萃取剂中达到稳态水平。
在一些实施方案中，再循环利用的萃取剂包含稳态水平的IB。根据一些实施例，IB的水平为0.1％至20％，任选为0.2-15％，任选为0.3％至10％。萃取物浓度可以随着酸化的净化母液的pH和/或萃取温度和/或硫酸铵浓度和/或其它参数而变化。在一些实施方案中，IBA中的IB含量增大萃取效率。
在一些实施方案中，乙酸根1052(图1)的回收1050包括从含乙酸的萃取物中回收乙酸根以形成回收的乙酸根。
图6描述了这种策略的一个实例。用于生产乙酸铵660的IBA萃取650是回收1050的一个实例。虽然描述的是PML 300，这可以对任何残留液进行。
根据本发明的各个示例性实施方案，回收的乙酸根可以包括乙酸和/或乙酸的盐和/或乙酸的酯。
可选地或另外地，回收可以包括使分离的萃取物与水接触以形成反萃取的乙酸和/或使萃取物与碱溶液(例如氨322)接触以形成乙酸和该碱的盐(例如乙酸铵660)和/或使萃取物与反溶剂接触以形成乙酸溶液和/或蒸发萃取物或其部分以形成乙酸溶液(其中萃取剂比乙酸更易挥发)和/或从萃取物中蒸发出乙酸(其中萃取剂比乙酸更不易挥发)；和/或使萃取物接触醇并诱导醇和萃取的乙酸之间的反应以形成对应的酯，之后从萃取剂中分离酯。
根据本发明的各个示例性实施方案，可以用包括碱的碱、碱土金属的碱和氨的碱中的一种或多种碱的碱进行反萃取320。在这种情况中，术语“碱”包括氧化物、氢氧化物、碳酸氢盐和碳酸盐。
在一些实施方案中，在接触装置中发生萃取650。示例性接触装置包括混合沉降器、柱、脉冲柱和离心接触器。任选地，与水或水溶液接触。
任选地，这种接触以多阶段对流模式发生。在一些实施方案中，用于这种接触的水/萃取物的比率w/w是一个重量单位的萃取物比2至6个重量单位的水。可选地或另外地，这种接触分3至15、任选4至14个阶段进行。可选地或另外地，反萃取320的收率为至少90％、至少93％、至少95％、至少97％、或甚至99％或更多。可选地或另外地，形成的乙酸水溶液的浓度为至少10％、任选至少12％、任选至少14％、任选至少18％。
在一些实施方案中，接触是与碱溶液接触的单阶段接触。任选地，这种接触在混合沉降器或离心接触器中发生。
在一些实施方案中，反萃取320采用反溶剂。如本专利说明书和附随的权利要求中所用，术语“反溶剂”是一种对于萃取剂为良溶剂且对于乙酸440为不良溶剂的溶剂。
在一些实施方案中，在反萃取320中使用反溶剂产生反溶剂的萃取剂溶液和含有分离的乙酸440的分离水相。为了使含有有机溶剂408的萃取剂再生，必须使反溶剂与溶剂408分离。任选地，这种分离涉及更易挥发组分的蒸馏。
根据本发明的各种示例性实施方案，反溶剂被选择为比包括溶剂408的萃取剂更疏水，例如通过Log P的溶解度参数测定的。根据一个实施方案，当比萃取剂更疏水时，反溶剂的极性比辛烷更大。
本发明的一些实施方案包括使含乙酸的萃取物430与碱(例如氨422)接触(反萃取320；图5)以形成该碱的回收的乙酸盐(乙酸铵460)。
任选地，反萃取320试剂中的氨浓度为15％至25％，任选为19％至23％，任选为约21％。在一些实施方案中，反萃取320中的乙酸铵的重量百分比为40％、42％、46％或甚至48％或更多。任选地，溶液460包含70％、75％或甚至80％或更多的乙酸铵。可选地或另外地，在浓缩乙酸铵之后，溶液460包含860g/L或更多的乙酸铵。乙酸铵浓度在浓缩前任选为约520g/L。
根据本发明的各个示例性实施方案，可以作为溶液、气体或它们的组合供应氨422。
在本发明的一些示例性实施方案中，反萃取320采用碱(例如氨422或上文所列出的另一种碱)。根据本发明的各个示例性实施方案，碱是固体(例如石灰)、气体(例如氨422)或者以水溶液的形式。
根据本发明的各个示例性实施方案，在萃取物430中每当量乙酸选择碱的量为0.97和1.2当量之间，任选在0.98和1.15当量之间，任选在0.99和1.1当量之间以及任选在1和1.05当量之间。
在一些实施方案中，与氨水溶液进行接触，对氨水溶液的浓度进行调节以使乙酸铵在溶液460中的浓度为至少30％、任选40％、任选50％w/w或更多。
可选地，在一些实施方案中，与包含氨和乙酸铵的溶液进行接触。任选地，该溶液的特征在于NH3/乙酸铵的比率为0.02至50、任选为0.04至25、任选为0.05至10、任选为0.08至5、任选为0.1至2。根据这些实施方案，乙酸铵的加入使得反萃取在较低的pH下进行并因而使萃取剂降解最小化。通过上面的化学计量学要求测定氨的量，并且调节NH3和乙酸铵的浓度以达到期望的乙酸铵浓度。
在一些实施方案中，将反萃取的含水产物分成至少两个流。一个流是回收的乙酸，第二流是与氨合并以再形成再循环用于反萃取的乙酸铵/NH3溶液。任选地，反萃取的含水产物的浓度如上面所定义的。可选地或另外地，反萃取的含水产物的pH在6至9、任选7至8的范围内。
根据一个实施方案，反萃取溶液中的氨的量是过量的以使形成的乙酸铵包含游离氨。根据一个实施方案，将该游离氨从溶液中蒸馏出去(并再利用于反萃取)。
根据一个实施方案，反萃取形成的乙酸铵溶液被进一步浓缩成>40％、>50％、>60％、>70％或更多。根据一个实施方案，溶液具有过量的氨并且该过量的氨在该浓缩过程中被除去。
根据一个实施方案，乙酸铵溶液具有一些来自萃取剂的溶解的或携带的IBA和/或IB。根据一个实施方案，在乙酸铵溶液的浓缩过程中至少部分地将该溶剂蒸馏。
再次参照图5：通过具有如上面所述的乙酸铵溶液的氨溶液422或氨的引入萃取物430(任选来自萃取的温的)的温度或者通过在反萃取中生成的一些热量来测定反萃取320发生时的温度。通常，不需要进行调节，但是可能需要一些冷却以便将温度限定为环境温度左右。
在一些实施方案中，在乙酸的反萃取320之前用含有少量碱的水溶液洗涤萃取物430以便除去杂质。由于萃取剂的选择性，在基本上不损失乙酸的情况下除去杂质。
任选地，通过用与萃取物中的硫酸的量等量的碱洗涤来除去萃取物430中共萃取的硫酸。
在一些实施方案中，工艺包括从乙酸铵溶液460中回收乙酸和/或氨。任选地，这种回收包括热处理。
现参照图6，在萃取650中使用的IBA可以在反萃取320的条件下发生少量的反应。在这样的反应中，形成异丁醇(IB)和/或乙酰胺。
在一些实施方案中，保持反萃取320的条件以便使IBA的反应最小化。例如，温度任选保持不过高于环境温度，但通常不需要在低于环境温度的温度下工作。可选地或另外地，采用NH3+乙酸铵溶液(如上面所述)的反萃取而保持该溶液在小于11、任选小于10.5、任选小于10的pH下可以有助于减少IBA反应。
反萃取320的试验表明在这些条件中溶剂降解是较小的(参见实施例5)。
在一些实施方案中，在反萃取320降解过程中形成的IB与萃取过程中水解所形成的IB合并并一起达到如上面所述的稳态水平。
在降解过程中形成乙酰胺的那些实施方案中，将乙酰胺洗脱到乙酸铵溶液660中。
在一些实施方案中，残留液包括水溶性小于5％wt的强无机酸的盐。根据本发明的各个示例性实施方案，水溶性≤5％的盐是硫酸钙或磷酸钙。
根据本发明的各个示例性实施方案，作为钙盐或镁盐或者作为游离酸将甲硫醇引入到酶催处理120中，并通过钙碱或镁碱调节pH。任选地，将得到的溶液(含有甲硫氨酸和乙酸根源)酸化至pH 5进行细胞分离、碳处理或这两者。任选地，采用乙酸而非硫酸进行该pH调节。
在用乙酸进行pH调节的那些情况中，在甲硫氨酸结晶220之后形成的PML 300主要含有乙酸钙作为乙酸根源。根据一个实施方案，然后用硫酸(或磷酸)至少部分地使该PML酸化(参见610)，藉此形成石膏(或磷酸钙)。根据一个实施方案，分离这些低溶解性的盐(例如通过过滤和/或离心)，留下包含游离酸形式的乙酸的溶液(具有游离乙酸640的酸化液620)。任选地，然后根据先前所述的方法中的任意一种分离游离乙酸640。
根据一个实施方案，如下面所述，作为通过钙碱回收氨的结果形成低溶解性的盐。
在一些实施方案中，残留液包括铵源，并且该方法包括从残留液中回收至少部分铵源作为回收的铵。
任选地，残留液包含乙酸铵。根据本发明的各个示例性实施方案，铵源和回收的铵中的铵各自独立地选自铵盐和游离碱氨。
现参照图7，在一些实施方案中，方法包括使残留液(例如净化的母液1210)与钙碱(例如石灰1220)接触以形成游离碱氨和钙盐(例如乙酸钙1222)并分离游离碱氨以形成回收的铵1224和分离的包括钙盐的氨贫化的残留液。
在一些实施方案中，这种方法进一步包括将强酸1230加入到分离的氨贫化的残留液以形成酸的钙盐1232和包含游离乙酸1230的残留液，以及任选地分离(例如通过蒸发)至少部分的乙酸以形成氨和乙酸贫化的残留液。根据各个实施方案，游离乙酸的分离使用如上所述的方法，包括蒸发和溶剂萃取。
在所述的示例性实施方案中，乙酸1230的生产是乙酸根1052的回收1050的一个实例。虽然在许多实施方案中工艺包括采用溶液1230中的游离乙酸，但是描述转化1240成乙酸根1250用于强调这点。
在一些实施方案中，残留液包含乙酸铵并且回收至少部分氨包括从残留液中蒸馏氨和任选的一部分的乙酸以形成分离的铵(回收的铵)和氨贫化的残留液。
任选地，残留液包含乙酸铵并且所述回收至少部分的铵包括使残留液与加压CO2和/或与萃取剂接触。根据本发明的各个示例性实施方案，与加压CO2和/或萃取剂接触导致碳酸铵和/或碳酸氢铵以及负载乙酸的萃取物的形成。根据一个实施方案，含有碳酸铵/碳酸氢铵的水溶液用作回收的铵。在其它实施方案中，使碳酸铵/碳酸氢铵结晶并且将该晶体用作铵源。
在形成的石膏具有足够高的品质应用于诸如石膏板(或水泥中)的那些实施方案中，考虑到碱之间价格的差异和肥料价格的波动，其可以是比硫酸铵更具吸引力的共产物。石膏质量可以类似于在柠檬酸和乳酸的生产中形成的石膏质量。
可选地或另外地，将在石膏和乙酸的分离之后的净化经济地用于废水处理是可行的。任选地，在一些预处理和杂质的净化之后，在石膏和乙酸的分离之后的净化可以用于稀释酶反应系统，因而节省蒸发成本。
用于与石灰1220接触的料液中的铵离子浓度随着净化的母液1210中的乙酸铵的浓度而变化。
根据本发明的各个示例性实施方案，与石灰1220接触包括接触氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙和碳酸氢钙中的一种或多种。
在一些实施方案中，在接触1220时使用的石灰的量在摩尔基准上等于PML 1210中的铵的量或者高1％、2％、55或10％。
在一些实施方案中，游离氨1224用作回收的铵。在一些实施方案中，冷凝游离氨1224以形成氨溶液，将其用作回收的铵。
在一些实施方案中，至少部分回收的铵中被用于发酵产品的生产。根据本发明的各个示例性实施方案，回收的铵在发酵中提供氮源。任选地，发酵产生氨基酸(例如赖氨酸或苏氨酸或缬氨酸)或氨基酸前体(例如OAHS或OSHS)。
可选地或另外地，回收的铵中的至少部分被用于氨甲硫醇的制备和/或用于中和酶反应(120)的培养基或者用于pH调节。
在一些实施方案中，方法包括：使铵盐从残留液中结晶以形成结晶的铵盐和分离的氨贫化的残留液。任选地，铵盐包括乙酸铵、碳酸铵和碳酸氢铵中的一种或多种。
其它示例性方法
图9是总体上表示为方法2000的用于生产甲硫氨酸的方法的简化流程图。所述的示例性方法2000在许多方面类似于方法100(图2)，并且用参考标号2NNN表示的项目对应于图2中的参考标号NNN所表示的项目。
所述的示例性方法2000包括提供包含选自O-乙酰高丝氨酸和O-琥珀酰高丝氨酸的L-甲硫氨酸前体的发酵液，在所述的实施方案中提供包括从甲硫氨酸前体培养物2110中分离2112细胞2114。
任选地，发酵液包括至少一种杂质。根据本发明的各个示例性实施方案，至少一种杂质包括氨基酸和/或维生素和/或矿物质和/或氨和/或乙酸和/或琥珀酸和/或甲硫醇和/或酶。
所述示例性方法2000包括酶催处理2120前体以产生包含L-甲硫氨酸和选自乙酸和琥珀酸的有机酸的处理液2122。任选地，至少一种杂质的至少部分保留在液体2122中。
所述示例性方法2000包括使处理液2122改性以形成结晶料液并使L-甲硫氨酸从结晶料液中结晶2150以形成结晶的L-甲硫氨酸2180和L-甲硫氨酸贫化的母液2200。
根据本发明的各个示例性实施方案，改性包括水去除(例如蒸发2140)、活性炭处理2130、加入溶质(例如溶解的晶体2250)、pH调节、离子交换、膜过滤2130和与至少一种水溶性有机溶剂(例如甲醇2212)接触中的一种或多种。任选地，水溶性有机溶剂选自C1-C4醇及它们的组合。在一些实施方案中，水溶性有机溶剂包括甲醇和/或乙醇。
在一些实施方案中，方法2000包括从母液2200中分离2160结晶的L-甲硫氨酸2180。
根据本发明的各个示例性实施方案，结晶的L-甲硫氨酸2180的特征在于纯度大于95％、96％、97％、98.5％或甚至大于99％。
可选地或另外地，结晶的L-甲硫氨酸2180的特征在于含有小于1wt％、0.5wt％、0.25wt％或甚至小于0.1wt％的乙酸根源或琥珀根源。
可选地或另外地，结晶的L-甲硫氨酸2180的特征在于OAHS或OSHS的含量大于1、10、20、50或甚至100PPM或者中间浓度或更大的浓度。
可选地或另外地，结晶的L-甲硫氨酸2180的特征在于至少一种特殊杂质的含量大于1、10、20、50或甚至100PPM或者中间浓度或更大的浓度。
可选地或另外地，结晶的L-甲硫氨酸2180的特征在于D-甲硫氨酸的含量少于2％、1.5％、1％、0.5％或甚至0.1％或中间浓度或更低的浓度。任选地，晶体是基本上对映体纯的。
可选地或另外地，结晶的L-甲硫氨酸2180的特征在于碳-14与碳-12的比率为至少2.0×10-13。
可选地或另外地，结晶的L-甲硫氨酸2180的特征在于有机酸的浓度小于0.8％、0.6％、04％、0.2％或甚至0.1％或中间浓度或更低的浓度。
在本发明的一些示例性实施方案中，结晶的L-甲硫氨酸2180的特征在于这些特征中的2种或更多种。
在本发明的一些示例性实施方案中，结晶的L-甲硫氨酸2180的特征在于这些特征中的3种或更多种。
在本发明的一些示例性实施方案中，结晶的L-甲硫氨酸2180的特征在于这些特征中的4种或更多种。
在本发明的一些示例性实施方案中，结晶的L-甲硫氨酸2180的特征在于这些特征中的5种或更多种。
除非另有说明，有机酸表示游离酸形式和/或盐形式。
在本发明的一些示例性实施方案中，改性包括将反应产物流与含L-甲硫氨酸的再循环流2250合并。
在一些实施方案中，使反应液2122中的L-甲硫氨酸的量的至少85％结晶成结晶的L-甲硫氨酸2180。
在一些实施方案中，方法包括从母液2200中分离L-甲硫氨酸以形成含L-甲硫氨酸的再循环流(溶解的二次晶体2250)和净化的母液流。在一些实施方案中，从母液2200中分离L-甲硫氨酸包括结晶以形成第二次结晶的L-甲硫氨酸和从净化的母液中分离第二次结晶的L-甲硫氨酸。这种方法与上文在图3的情况中描述的方法类似。
在本发明的一些示例性实施方案中，结晶料液包含浓度为至少1、任选至少5、任选至少10PPM的L-甲硫氨酸前体。
任选地，从母液中结晶包括蒸发性结晶。
根据本发明的各个示例性实施方案，两次结晶的结晶条件和第二次结晶的L-甲硫氨酸的组成如上文所述。
在一些实施方案中，使L-甲硫氨酸从结晶料流中结晶包括使用晶体习性改变剂和/或L-甲硫氨酸种晶中的至少一种。任选地，晶体习性改变剂是聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯(作为吐温20商购得到)。
在一些实施方案中，方法包括从所述母液中回收至少部分有机酸作为回收的有机酸。任选地，方法包括从净化的母液中回收至少部分有机酸作为回收的有机酸。
在本发明的一些示例性实施方案中，处理包括与阴离子交换剂接触并且至少部分有机酸被吸附到阴离子交换剂上。任选地，阴离子交换剂任选地是以游离碱的形式和/或携带甲硫醇阴离子。
在本发明的一些示例性实施方案中，以其游离酸形式(CH3SH)引入甲硫醇，并且以其游离酸形式生成乙酸或琥珀酸。使用游离酸形式的甲硫醇引起酸释放，该酸可以将pH降低至与酶催处理2120不相容的水平。在一些实施方案中，在阴离子交换剂的存在下进行处理2120，该阴离子交换剂结合释放的酸从而缓和对pH的影响。在一些实施方案中，以其游离酸形式的甲硫醇与含OSHS的前体培养物2110一起使用。在这种情况中，释放的酸是琥珀酸，其在水中具有相对低的溶解度。任选地，琥珀酸的沉淀限制pH降低。
任选地，在酸型负载树脂的分离之后，使甲硫氨酸从当前具有低无机盐的反应溶液中结晶。
可选地或另外地，对酸型负载阴离子交换剂进行处理用于再生和回收酸或其产物。
任选地，阴离子交换剂是热稳定的(例如Reilex型)，并且通过整理或者通过与醇(例如乙醇)反应以形成对应的酯(乙酸乙酯)从阴离子交换剂中回收乙酸。
在本发明的一些示例性实施方案中，这种策略有助于减少氨和/或硫酸的消耗。于是与硫酸铵的生产(水蒸馏、结晶和干燥)相关的任何成本降低至相应的程度。
可选地或另外地，使甲硫氨酸从具有低得多的总溶质的溶液中结晶。在本发明的一些示例性实施方案中，在结晶之前较低的溶质水平有助于增加收率和/或提高纯度和/或减少分配用于生产第二次收获的甲硫氨酸晶体的资源。
在本发明的一些示例性实施方案中，甲硫氨酸前体是O-琥珀酰高丝氨酸，并且有机酸是琥珀酸。根据这些实施方案，在钙离子的存在下进行处理。琥珀酸和钙离子的反应可以导致琥珀酸钙沉淀。
在一些实施方案中，将甲硫醇以其钙盐形式引入到采用OSHS的酶反应中。释放的琥珀酸作为琥珀酸钙沉淀出来，从而保持期望的pH。
在反应结束时，在甲硫氨酸的结晶之前可以分离琥珀酸盐。任选地，然后从其盐中释放出琥珀酸。释放例如通过用硫酸酸化进行。
在本发明的一些示例性实施方案中，消耗石灰而不是氨，并且形成石膏而不是硫酸铵。
在一些实施方案中，使甲硫氨酸从具有低得多的总溶质的溶液中结晶。在本发明的一些示例性实施方案中，结晶之前较低的溶质水平有助于增加收率和/或改进纯度和/或减少分配用于生产第二次收获的甲硫氨酸晶体的资源。
其它示例性方法
图10是总体上描述为3000的用于在甲硫氨酸生产过程中回收有机酸的示意性表示。所述的示例性方法3000包括酶催处理3120包含L-甲硫氨酸前体的发酵液3002。根据本发明的各个示例性实施方案，前体包括O-乙酰高丝氨酸(OAHS)和/或O-琥珀酰高丝氨酸(OSHS)。处理3120生产L-甲硫氨酸3022和有机酸源3024。根据液体3002中的前体，源3024可以包括乙酸和/或琥珀酸。
所述示例性方法包括使至少部分L-甲硫氨酸3022与至少部分有机酸源3024分离3030以形成分离的L-甲硫氨酸3032和包含有机酸源3024的残留液以及从残留液中回收3050至少部分有机酸源作为回收的有机酸3052。可以依次(以任意顺序)或同时实施回收3050和分离3030。
在一些实施方案中，方法3000包括使用回收的有机酸3052作为试剂。在一些实施方案中，回收的有机酸3052用于生产发酵产品。任选地，发酵产品选自羧酸和氨基酸。任选地，氨基酸包括赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、精氨酸、缬氨酸和甲硫氨酸中的一种或多种。
在一些实施方案中，回收的有机酸3052用于处理发酵液。
在一些实施方案中，回收的有机酸3052用作发酵培养基中的成分。
在本发明的一些示例性实施方案中，L-甲硫氨酸前体是O-琥珀酰高丝氨酸并且有机酸是琥珀酸。根据这些实施方案中的许多实施方案，回收3050包括形成包括游离琥珀酸的残留液以及分离游离琥珀酸(作为回收的有机酸3052)。
包含它们的物质和产品的示例性组成
在一些实施方案中，提供了包含L-甲硫氨酸的组合物，其特征在于选自以下的至少一种特征：
(i)含有小于1％、0.5％、0.25％或甚至小于0.1％的乙酸根源；
(ii)OAHS和/或OSHS的含量大于1、10、20、50、75或甚至大于100PPM；
(iii)至少一种特殊杂质的含量大于1、5或甚至大于10PPM；以及
(iv)碳-14与碳-12的比率为至少2.0×10-13。
在一些实施方案中，组合物包括小于1.0％、0.8％、0.6％、04％、0.2％或甚至小于0.1％或更少的量或中间量的有机酸。
任选地，组合物的特征在于这些特征中的2种、3种、4种或甚至全部5种。
可选地或另外地，甲硫氨酸的纯度大于95％、96％、97％、98.5％或甚至99％或中间百分比或更高的百分比。
可选地或另外地，甲硫氨酸包括少于2％、1.5％、1％、0.5％、0.3％或甚至小于0.1％的D-甲硫氨酸。在本发明的一些示例性实施方案中，甲硫氨酸是基本上对映体纯的。
任选地，L-甲硫氨酸包括结晶的L-甲硫氨酸。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含如上所述的组合物和重金属的复合物。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含如上所述的组合物的饲料或食品组合物。根据本发明的各个示例性实施方案，这可以作为营养食品、食物产品或动物饲料提供。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含L-甲硫氨酸的组合物，其特征在于选自以下的至少一种特征：
(i)除L-甲硫氨酸以外的氨基酸的浓度为至少0.05％、0.08％、0.1％、0.15％或甚至0.2％或更多；
(ii)羧酸的浓度为至少0.05％、0.08％、0.1％、0.15％或甚至0.2％或更多；
(iii)硫酸根的浓度为至少0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.7％或甚至1％或更多；
(iv)OAHS的浓度为至少1、5、10、20、50或甚至100PPM或更多；以及
(v)纯度为至少60％、65％、70％、75％、80％或甚至85％或更多。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含L-甲硫氨酸的组合物，其特征在于选自以下的至少一种特征：
(i)甲硫氨酸的浓度为至少15、18、21、25、28、31或甚至35g/L或更多；
(ii)乙酸根的浓度为至少140、150、160、170、180或甚至194g/L或更多；
(iii)总固体为至少20％、23％、27％、30％或甚至33％或更多；
(iv)比重在1.05至1.25的范围内，任选在1.1和1.2之间，任选为1.15；以及
(iv)硫酸铵的浓度为至少100、110、120、130、140或甚至150g/L或更多。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含L-甲硫氨酸的组合物，其特征在于选自以下的至少一种特征：
(i)甲硫氨酸的浓度为至少100、110、120、130、140或甚至150g/L或更多；
(ii)OAHS的浓度小于0.1％w/w；
(iii)可检测量的选自谷氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和苏氨酸中的至少一种氨基酸；
(iv)除乙酸以外的羧酸的浓度为0.01wt％、0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％或甚至0.05wt％或更多；以及
(v)甲醇的浓度为至少10wt％、12wt％、14wt％、16wt％或甚至18wt％或更多。
任选地，作为结晶浆料提供这种类型的组合物。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了一种组合物，其包含：
(i)至少30％、40％、50％、60％、70％或甚至80％或更多的乙酸铵；
(ii)至少1、5或甚至10PPM或更多的硫酸铵；以及
(iii)至少1、5或甚至10PPM或更多的选自异丁醇、乙酸异丁酯、乙酰胺和甲硫氨酸中的化合物、任选2种化合物、任选3种化合物。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供上述组合物作为发酵液的成分。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了一种组合物，其包含至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、85％、90％或甚至95％或更多的硫酸铵；至少1、5或10PPM或更多的选自乙酸铵、异丁醇、乙酸异丁酯、乙酰胺和甲硫氨酸中的化合物、任选至少2种化合物、任选至少3种化合物。任选地，提供上述组合物作为肥料的成分。
在本发明的一些示例性实施方案中，提供了包含至少90％的乙酸异丁酯、异丁醇以及乙酰胺和乙酸二者中的至少一种的组合物。
示例性其它试剂
再次参照图2，对其它试剂124进行选择以主要满足将OAHS或OSHS转化成甲硫氨酸的酶催处理120的要求。处理120具有两个主要的要求。
在OAHS是L-甲硫氨酸前体的情况中，处理120的第一个要求是甲硫醇作为共基质。将OAHS酶转化120成甲硫氨酸采用甲硫醇作为硫供体，并且酶使来自OAHS的乙酰基基团释放作为反应产物。因此，处理120要求在其它试剂124中包括甲硫醇源。
处理120的第二个要求是确保酶持续性(processivity)和/或特异性的酸性环境。
此外，可以加入的可能的其它成分124具有一定范围，在该范围内选择的特异性试剂124可以定性且定量地影响下游副产物的回收。
根据本发明的各个示例性实施方案，对将包括在其它试剂124内用作处理120的共基质的甲硫醇的特定盐的选择影响可以回收的下游副产物的类型和/或量。
在本发明的一些示例性实施方案中，铵-甲硫醇的使用有助于增加在下游回收诸如硫酸铵和/或乙酸铵的氨盐的能力。在本发明的其它示例性实施方案中，钙-甲硫醇的使用有助于增加在下游回收钙盐(包括但不限于乙酸钙和/或硫酸钙)的能力。
根据本发明的各个示例性实施方案，硫酸或乙酸包括在其它试剂124内以提供用于处理120的酸性环境。在本发明的一些示例性实施方案中，硫酸的使用有助于增加在下游回收诸如硫酸铵的硫酸盐的能力。在本发明的其它示例性实施方案中，乙酸的使用有助于增加在下游回收乙酸盐(包括但不限于乙酸铵和/或乙酸钙)和/或回收乙酸的能力。
在本发明的一些示例性实施方案中，在其它试剂124中包括诸如硫酸的强酸有助于在萃取310时减少对工艺的负荷。在本发明的其它示例性实施方案中，在其它试剂124中包括诸如乙酸的羧酸有助于萃取310时增加对工艺的负荷。
可选地或另外地，在其它试剂124中包括诸如硫酸的强酸有助于减少首次L-甲硫氨酸180的收率。
对净化的母液的示例性预酸化处理
图7是总体上表示为1200的对净化的母液的预酸化处理的简化流程图。所述示例性方法1200包括提供包含乙酸铵1212的净化的母液1210以及使液体接触1220石灰以产生游离氨1224和乙酸钙1222。任选地，石灰包括氧化钙和/或氢氧化钙。
所述示例性实施方案包括使乙酸钙1222接触1230酸以使酸的钙盐1232沉淀并释放乙酸1230。任选地，乙酸1230保留在溶液中。
任选地，在1230使用的酸是硫酸并且钙盐1232是硫酸钙(石膏)。
所述示例性实施方案包括将乙酸1230转化1240成乙酸盐1250。在本发明的一些示例性实施方案中，乙酸盐1250是乙酸铵。
示例性萃取策略
图8是总体上表示为1300的用于从母液萃取乙酸根的方法的简化流程图。所述示例性方法1300包括提供包含乙酸根源1312的母液1310。根据本发明的一些示例性实施方案，母液1310是净化的母液。任选地，乙酸根源1312包括乙酸和/或乙酸酯和/或乙酸盐。
所述示例性方法1300包括用强酸酸化1320液体1310以产生酸化液1322。在所述的实施方案中，硫酸1321用作强酸。
所述示例性方法1300包括用包括有机溶剂的萃取剂1232萃取1330酸化液1322以产生包含乙酸1342的萃取物1340。任选地，有机溶剂包括乙酸异丁酯(IBA)。
所述示例性方法1300包括用氨1352反萃取1350萃取物1340以产生乙酸铵1360并使萃取剂1232再生。
在可选的示例性实施方案中，用水反萃取1350萃取物1340(未描述)产生乙酸水溶液(未描述)并使萃取剂1232再生。
在可选的示例性实施方案中(未描述)，用蒸馏萃取物1340来代替反萃取1350。蒸馏用于分离萃取物1340中的乙酸1342和萃取剂1232。
在另一可选的示例性实施方案中(未描述)，使萃取物1340与醇接触以产生乙酸酯并使萃取剂1232再生。任选地，醇为乙醇并且酯为乙酸乙酯。任选地，接触包括对流萃取。任选地，对流萃取包括2个、3个、4个或5个或更多个萃取阶段。
可以预期在本专利的有效期间可以开发出许多将OAHS和/或OSHS转化成甲硫氨酸的酶，因而本发明的范围意图包括所有这些新的先验技术。
可选地或另外地，可以预期在本专利的有效期间可以开发出许多生产酶OAHS和/或OSHS的微生物和/或将这些前体转化成甲硫氨酸的微生物，因而本发明的范围意图包括所有这些新的先验(a priori)技术。
虽然结合其具体实施方案描述了本发明，但显然许多替代方案、修改和变化对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本发明意图涵盖落入随附权利要求的范围内的所有这些替代方案、修改和变化。
具体地说，应用了各种数字表示符。应当理解这些数字表示符可以基于并入本发明的工程原理、材料、预期用途和设计更进一步的变化。此外，归属于本发明的示例性实施方案且描述为单个单元的组分和/或步骤可以被分成子单元。反过来，归属于本发明的示例性实施方法且描述为子单元/个体步骤的组分和/或步骤可以与所述的功能合并成单个单元/步骤。
可选地或另外地，用于描述方法的特征可以用于表征装置，而用于描述装置的特征可以用于表征方法。
应当进一步理解上文描述的个体特征可以与所有可能的组合和子组合合并以产生本发明的其它实施方案。上面给出的实例在本质上是示例性的，并且意图不用于限制本发明的范围，本发明的范围仅由以下的权利要求限定。具体地说，虽然在由来自细菌发酵的OAHS和/或OSHS进行L-甲硫氨酸的生产的情况下描述了本发明，但是本发明也可以用于在细胞培养物和/或转基因植物和/或转基因动物中生产甲硫氨酸前体的平行方法中。
在本专利说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请通过引用以其全文并入本专利说明书中，程度如同明确地和单独地表示每个个体出版物、专利或专利申请通过引用并入本文的程度。此外，在本申请中对任何参考文献的引用或标识不应当被解释为承认这样的参考文献可用作本发明的现有技术。
本文所使用的术语“包括”和“具有”及其同源词表示“包括但不一定限于”。
当了解以下意图是非限制性的实施例时，本发明各个实施方案的其它目的、优点和新特征对本领域普通技术人员而言是显然的。此外，如上文描述的以及如权利要求中要求保护的本发明的各个实施方案和方面中的每一种都可以在以下实施例中找到实验依据。
具体实施方式
实施例
现参照下列实施例，其与上面的描述一起以非限制性方式举例说明本发明。
实施例1：
采用两个结晶步骤的甲硫氨酸生产
为了考察改进甲硫氨酸收率的可能性，如上面所述对含有OAHS的发酵液进行酶催处理，并进行两阶段结晶。
在酶催处理之后，液体包含体积比为1.5％的酶溶液、浓度为70g/L的甲硫氨酸、浓度为0.5g/L的OAHS，在包括两个结晶步骤中的系统中从液体中分离甲硫氨酸。第一结晶150处理通过合并液体与来自第二次结晶220的再循环流形成的溶液。在该第一结晶中形成的晶体被称为第一结晶的甲硫氨酸。该第一结晶形成母液(ML)。使甲硫氨酸从该母液中结晶出来以形成第二次结晶的甲硫氨酸和被称为净化的母液(PML)的第二母液。将第二次结晶的甲硫氨酸与含甲硫氨酸的液体合并起来以形成用于第一结晶的料液。
将甲硫氨酸液与来自第二次结晶步骤的晶体混合。通过加入硫酸调节pH至5。用活性炭处理混合物以除去杂质和酶。然后通过蒸发将混合物浓缩至150g/L的甲硫氨酸浓度，接着以分批模式通过从55℃冷却至25℃以及通过使用晶体习性改变剂(吐温20)进行甲醇辅助结晶(甲醇相对体积为结晶料液的17％)。洗涤晶体并将晶体从ML中分离。在第一结晶料液中，ML含有25％的甲硫氨酸含量。干燥后，形成并表征产物结晶。结果总结在表1中。蒸发ML以回收甲醇(回收率为98.5％)，接着通过ML的蒸发将甲硫氨酸从38g/L浓缩到150g/L。然后以分批模式通过从55℃冷却至35℃使其结晶。洗涤晶体，并将晶体从PML中分离出来，并且晶体与如上所述的甲硫氨酸液混合。PML包含第一结晶料液中7％的甲硫氨酸含量。假设再循环利用第二次结晶，结晶总收率为93％。对PML进行分析，结果总结在表2中。
在表1和表2中显示的结果表明工艺可以生产高纯度的结晶的L-甲硫氨酸。
这一实施例说明通过酶催处理生产的>92％的L-甲硫氨酸可以被回收为高纯度晶体。
表1
第一晶体
Figure BDA0001109263620000471
表2
PML
总固体 23wt％
组成：
甲硫氨酸 29g/l
乙酸根 194g/l
铵 5.5wt％
硫酸根 7.5wt％
比重 1.14
实施例2：
从PML中回收乙酸
为了证明从PML中回收乙酸的可行性，首先通过加入硫酸对来自实施例1的PML进行酸化以达到pH 4，然后在对流萃取器中用乙酸异丁酯(IBA)进行连续萃取。萃取的阶段数为10，乙酸异丁酯与PML的比率为4:1，萃取器温度为40℃。萃取产生负载有乙酸的有机相(萃取物)和酸贫化的水相(萃余液；例如水相314)。萃取收率为96％。
对有机相和萃余液进行分析，它们的组成分别在表3和表4中示出。该实施例说明通过用适合的有机溶液萃取可以从净化的母液中回收乙酸。
表3
负载有乙酸的有机相(负荷溶剂)
组成：
乙酸 71g/l
水分含量 2.9-％
比重 1.05
表4
萃余液
Figure BDA0001109263620000481
Figure BDA0001109263620000491
表5
C-AmS
Figure BDA0001109263620000492
实施例3：
硫酸铵回收
为了证明回收作为副产物的氨的可行性，使硫酸铵从实施例2的萃余液中结晶。将55％的硫酸铵分离作为晶体，剩余部分留在含硫酸铵的母液中。将晶体干燥，对干燥的晶体和硫酸铵母液进行分析。结果分别在表5(上面)和表6(下面)中示出。这些结果证明以结晶体形式回收大部分的硫酸铵是可行的。
表6
L-AmS(液体肥料)
组成：
甲硫氨酸 3.0wt％
氨 6.7wt％
其它 35.3wt％
比重 1.25
总固体 46wt％
实施例4：
乙酸铵回收
为了证明回收乙酸铵的可行性，将300ml在实施例2中形成的负荷萃取剂与35ml含25％氨的水溶液混合。在单个阶段中接触。相分离之后，回收56ml水溶液。接触器温度为34℃。形成再生的萃取剂和乙酸铵的水溶液。形成的水溶液的组成在表7中示出。
表7
乙酸铵
组成：
甲硫氨酸 N/D
乙酸铵 52.6wt％
SO4-2 0.01wt％
K+ 0.04wt％
比重 1.107
实施例5：
IBA在反萃取条件下的稳定性
为了确立重循环利用含IBA的萃取剂的可能性，在反萃取条件下随着时间的延长测试IBA的稳定性。制备50％的乙酸铵水溶液。通过加入24％的氨溶液将溶液的pH调节至9.6。在30℃下将该水溶液与乙酸异丁酯混合6天和14天。对来自乙酸异丁酯相的样品进行异丁醇的分析。结果表明平均溶剂水解率为每天0.045％。这些结果表明重循环利用IBA萃取剂是可行的。
实施例6：
采用蒸馏的乙酸回收
为了考察通过蒸馏回收乙酸的可行性，通过加入硫酸酸化来自实施例1的PML以形成pH为4的酸化PML(APML)。将APML加热至沸腾并且收集和分析蒸汽。发现冷凝物是含浓度为14.5wt％的乙酸的水溶液。冷凝物的组成在表8中总结。这一实施例表明通过蒸馏APML回收乙酸作为至少14.5wt％的溶液是可行的。
表8
乙酸冷凝物
组成： 浓度
甲硫氨酸 N/D
乙酸 14.5wt％
NH4+ 7ppm
PO4-3 53ppm
SO4-2 120ppm
实施例7：
使用回收的乙酸铵的OAHS发酵
随后使用补料分批策略在5L发酵器(New Brunswick Scientific，NewBrunswick，N.J.)中在生产条件下对生产大量的O-乙酰基-L-高丝氨酸的相关菌株进行试验。
使用大肠杆菌(E.coli)KCCM 10921P突变菌株作为种株。通过从LB琼脂盘转移到含50ml玻瓶培养基的500ml三角锥形瓶(baffled Erlenmeyer flasks)使大肠杆菌KCCM10921P增殖，在30至37℃、充分通气下在所述玻瓶培养基中对细胞振摇培养6小时。
在含500ml种子培养基的1L发酵器中接种50ml玻瓶培养肉汤，接着在30至37℃、900rpm下培养5至15个小时。
将300ml种子培养肉汤转移到含1.8L主培养基的5L发酵器中。在30至37℃下对主培养物进行分批生长直到获得20g/L的残留葡萄糖浓度为止。之后，开始补料培养基(含或不含乙酸铵)供应，并且在30至37℃下进行补料分批发酵30至100小时。
表9示出玻瓶培养基、种子培养基、不含乙酸铵的补料和含乙酸铵的补料的组成。
表9
用于O-乙酰基-L-高丝氨酸生产的发酵培养基组成
Figure BDA0001109263620000521
通过HPLC测量发酵溶液中所得的O-乙酰基-L-高丝氨酸的浓度，结果在表10中示出。
表10
在发酵器中的O-乙酰基-L-高丝氨酸的生产
Figure BDA0001109263620000531
*碳收率(％)＝O-乙酰基-L-高丝氨酸(g(碳))/蔗糖(g(碳)+乙酸铵(g(碳))
这些结果表明向补料中加入乙酸铵可以减少发酵对糖的需求15％以上而不会对碳收率产生不良影响。
工业实用性
本发明的方法可以有效地用于工业规模的由诸如O-乙酰高丝氨酸(OAHS)或O-琥珀酰高丝氨酸(OSHS)的甲硫氨酸前体生产L-甲硫氨酸。

Claims (16)

1.用于生产L-甲硫氨酸产品的方法，包括：
(a) 提供包含L-甲硫氨酸前体和至少一种杂质的发酵液，所述L-甲硫氨酸前体选自O-乙酰高丝氨酸和O-琥珀酰高丝氨酸；
(b) 酶催处理所述前体以产生包含L-甲硫氨酸、有机酸和至少一种杂质的反应液，所述有机酸选自乙酸和琥珀酸；
(c) 将所述反应液改性以形成结晶料液；
(d) 使L-甲硫氨酸从所述结晶料液中结晶以形成结晶的L-甲硫氨酸和L-甲硫氨酸贫化的母液，其中所述结晶包括至少两次结晶，并且其中来自第二次结晶的分离的结晶的L-甲硫氨酸被溶解并再循环入步骤(b)的处理后的液体中；以及
(e) 从所述母液回收至少部分所述有机酸作为回收的有机酸，其中所述回收包括形成包含所述游离有机酸的残留液和分离所述游离有机酸；
其中所述结晶的L-甲硫氨酸的特征在于选自以下的至少一种特征：
(i) 纯度大于95%；
(ii) 含有少于1%的有机酸；
(iii) L-甲硫氨酸前体含量大于1 PPB；
(iv) 至少一种特殊杂质的含量大于10 PPM；
(v) D-甲硫氨酸少于2%；以及
(vi) 碳-14与碳-12的比率为至少2.0 × 10-13。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使所述反应液中至少85%的量的L-甲硫氨酸结晶成结晶的L-甲硫氨酸。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述使L-甲硫氨酸从所述结晶料液中结晶包括使用晶体习性改变剂和L-甲硫氨酸种晶中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述杂质中的一种或多种选自氨基酸、维生素、矿物质、氨、乙酸、琥珀酸、甲硫醇、酶、L-甲硫氨酸前体及其组合。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括从在自所述母液分离第二次结晶的L-甲硫氨酸后产生的净化的母液中回收至少部分所述有机酸作为回收的有机酸。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述酶催处理进一步包括与阴离子交换剂接触，并且其中至少部分有机酸被吸附到所述阴离子交换剂上。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述L-甲硫氨酸前体是O-琥珀酰高丝氨酸，其中所述有机酸是琥珀酸，并且其中所述处理是在钙离子的存在下进行的。
8.方法，包括：
(a) 酶催处理包含L-甲硫氨酸前体的发酵液以产生L-甲硫氨酸和有机酸源，所述L-甲硫氨酸前体选自O-乙酰高丝氨酸和O-琥珀酰高丝氨酸，所述有机酸选自乙酸和琥珀酸；
(b) 使至少部分所述L-甲硫氨酸与至少部分所述有机酸源分离以形成分离的L-甲硫氨酸和包含有机酸源的残留液，其中所述分离包括至少两次结晶，并且其中来自第二次结晶的分离的结晶化甲硫氨酸被溶解并再循环入步骤(a)的处理后的液体中；
(c) 从所述残留液中回收至少部分所述有机酸源作为回收的有机酸，其中所述回收包括形成包含所述游离有机酸的残留液和分离所述游离有机酸，
其中所述L-甲硫氨酸前体是O-琥珀酰高丝氨酸，其中所述有机酸是琥珀酸，并且其中回收包含形成包含游离琥珀酸的残留液以及分离所述游离琥珀酸。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括使用所述回收的有机酸作为试剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述使用包括应用于发酵产品的生产中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述发酵产品选自羧酸和氨基酸。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述氨基酸选自赖氨酸、缬氨酸、苏氨酸、色氨酸、精氨酸和甲硫氨酸。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述使用包括在发酵液的所述处理中使用。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述使用包括加入所述试剂作为发酵培养基中的成分。
15.根据权利要求8所述的方法，其中所述分离所述游离琥珀酸包括使所述游离琥珀酸结晶。
16.根据权利要求8所述的方法，其中所述回收包括使琥珀酸钙结晶。
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