CN102020593B

CN102020593B - 从发酵液中直接结晶制备L-精氨酸-α-酮戊二酸盐的工艺

Info

Publication number: CN102020593B
Application number: CN2010105650205A
Authority: CN
Inventors: 李少平; 方佳茂; 陈伟滨; 许正宏; 史劲松; 孙志浩
Original assignee: GUANGDONG HUANXI BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: FUJIAN GUTIAN PHARMACEUTICAL Co.,Ltd.
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: CN102020593A; WO2012071766A1

Abstract

本发明属生物制药技术领域，涉及一种从发酵来源的L-精氨酸、α-酮戊二酸原料制备AAKG的方法，并且是直接用发酵液中的L-精氨酸与发酵液中α-酮戊二酸作为AAKG的原料，而不是用其提取精制的结晶制品。从发酵液中直接结晶制备L-精氨酸-α-酮戊二酸盐（AAKG）的工艺，主要由发酵液预处理、螯合、浓缩、结晶、溶解脱色、重结晶、干燥等技术单元构成。L-精氨酸发酵液经预处理，加入一定量的α-酮戊二酸发酵滤液进行螯合，经真空蒸发浓缩，再采用降温结晶获得粗品，粗品经有机溶剂重结晶获得高纯度的产品。本发明具有产品纯度高、流程短、质控容易、减排效果显著等优点。AAKG主要用于体格增强补剂，促进肌肉的快速增长和恢复，促进肝细胞对营养和能量的吸收，维护肝功能正常等作用。

Description

从发酵液中直接结晶制备L-精氨酸-α-酮戊二酸盐的工艺

技术领域

本发明属生物技术领域，涉及一种精氨酸-酮戊二酸盐的制备技术。

背景技术

L-精氨酸-α-酮戊二酸盐，英文名称为L-Arginine-alpha-Ketoglutarate，简称AAKG，白色或淡黄色晶体，易溶于水、HCl和NaOH溶液，微溶于乙醇，不溶于丙酮、乙醚等。

L-精氨酸-α-酮戊二酸盐是目前国际市场上销量日益增加的一种氨基酸盐类保健品，作为功能性营养强化剂和护肝药物，主要用于体格增强补剂，促进肌肉的快速增长和恢复，促进肝细胞对营养和能量的吸收，维护肝功能正常等作用。其主要生理机制在于AAKG物能够在短期内促进一氧化氮的水平，促进和扩张肌肉运动，进而促进肌肉的快速增长和恢复，增强力量和精力｡

AAKG有1 : 1和2 : 1（L-精氨酸 : α-酮戊二酸）两种配比的盐，即单精氨酸酮戊二酸盐（MAAKG）和双精氨酸酮戊二酸盐（DAAKG），两种AAKG理化性质接近，但功能和应用领域上也有一定差异。MAAKG主要作用是增加血液的一氧化氮水平，刺激血管舒张，促进训练后的肌肉生长，作为保健品运动强壮剂在美国市场上很受青睐（http://www.mims.com/）。DAAKG是一种拥有多种生理作用的有机酸盐，对肝硬化病人给予高剂量的DAAKG，其肝脏脱毒功能得到增强，血浆氨、血清酚浓度得到显著降低，其氧化分解作用得到增强。这种作用在治疗氨中毒或用于强化肝脏解毒功能的动物模型试验中也得到证明，治疗组的存活率相对于控制组较高，而且较少出现昏迷。法国瑞法兰药厂的DAAKG护肝药物Euligen（商品名优力康），已在药理分析、毒理学鉴定、动物肝组织再生、动物体内解毒等的实验基础上，进行了一系列的临床研究，证明了DAAKG在肝脏疾病及其并发症，酒精中毒及其并发症等方面有显著疗效。

早在1977年就有研究报道，给予肝硬化病人高剂量的精氨酸ɑ-酮戊二酸，能增强他们的肝脏解毒能力 (Muting et al. Munch Med Wochenschr, 1977)。目前，关于AAKG的临床应用和代谢机制的研究不断深入。美国专利USP 2005/0085498 A1介绍，动物实验表明，补充AAKG可以增长骨骼肌中精氨酸和谷氨酰胺的水平，同时起到刺激免疫系统功能的作用。一项针对儿童补充AAKG（15g/d）的研究还显示，AAKG能够提升合成生长素的水平、促进包括胰岛素样生长因子(IGF1)、谷氨酰胺及谷氨酸盐等氨基酸代谢作用，补充5个月后在增长速率提高显著。同样，AAKG能够促进术后病人的生长素和胰岛素的分泌，其中间代谢产物谷氨酰胺和脯氨酸也可以促进创伤复愈。在一项针对AAKG抗分解代谢的研究中，具有高分解代谢和代谢增进的14名多发性创伤病人参与了实验，受试组每天给予AAKG 20g，显示出在蛋白质转化、胰岛素、生长素以及谷氨酰胺、脯氨酸、精氨酸等自由氨基酸的血液水平方面同样得到显著的最高。另外针对健康男性的研究表明，每天给予10g的AAKG剂量，其胰岛素水平升高20～30%，而单独补充精氨酸或α-酮戊二酸的研究组别中未观察到这种升高。体外细胞培养表明，AAKG能够显著诱导人成纤维细胞的增长，这种细胞与肌纤维细胞相似，其作用有显著的量效关系，而相应的精氨酸或α-酮戊二酸没有这种特性(USP 2005/ 0085498 A1)。

此外，AAKG在水溶液中，可解离形成精氨酸和α-酮戊二酸，因而也可以作为α-酮戊二酸或者精氨酸的供体，在某种情况下，作为精氨酸或α-酮戊二酸的替代品进行应用。精氨酸是人体内不可缺乏的条件性必需氨基酸和合成蛋白质、肌酸的重要原料，是生物体尿素循环的重要中间代谢产物，也是一氧化氮的前导物。而α-酮戊二酸对蛋白质的代谢有着很强的调控作用，并是推动三羧酸循环的重要物质和产能载体。(美国专利USP 7645742; USP 6905707； USP 7,645,742)

在AAKG的生产上，主要有三种方式：一是直接混合法，即按照摩尔比分称取L-精氨酸、α-酮戊二酸，以1 : 1或者2 : 1进行混合。这种产品是精氨酸和酮戊二酸的简单混合，二者之间没有盐键结合，产品质量受原料的品质、混合的均匀度影响较大，一般药品或食品生产不采用该法；二是溶解-冻干法，分别配制一定浓度的L-精氨酸、α-酮戊二酸溶液，按照一定的摩尔比进行混合，再将溶液进行冷冻干燥成为AAKG，该法中两种物质形成稳定的有机酸盐，但冻干过程能耗大，一般只适合于AAKG注射剂生产；中国专利200710063477.4, 200710063478.9, 200710063479.3均涉及了上述两种方法。三是结晶法，是在溶液混合后，对溶液进行浓缩或加入有机溶剂，降低AAKG的溶解度，析出AAKG结晶，经洗涤干燥后获得AAKG产品，该法制备的产品纯度高，产品质量能够保证，但过程复杂，成本也偏高（CN 101591271A）。

上述三种方法制备AAKG所需的L-精氨酸和α-酮戊二酸，都必须达到原料药的指标要求，尤其是前两种方法，制备过程不能够去除原料带入的杂质，因而对产品的质控提出较高的要求。而结晶方法的生产过程，成为制备AAKG的优选方法。

CN101591271A描述了L-精氨酸α-酮戊二酸盐结晶制备方法，采用市购L-精氨酸和α-酮戊二酸原料配制溶液混合结晶制备，众所周知目前市场销售的L-精氨酸是从毛发（一般为猪毛、人发）酸水解提取分离而得，α-酮戊二酸是石油基原料化学合成产品。这两种原料来源都存在有生物安全的疑虑。L-精氨酸和α-酮戊二酸，又如CN101011372A所描述的，由市售化学合成品、毛发提取物原料来源的α-酮戊二酸-精氨酸盐制剂作为原料药，但药物原料不一定适宜于保健食品。

发明内容

本发明的目的在于为克服上述AAKG产品及其制备工艺的缺点，提供了一种从发酵来源的L-精氨酸、α-酮戊二酸原料制备AAKG的方法，并且是直接用发酵液中的L-精氨酸与发酵液中的α-酮戊二酸作为制备AAKG的原料，而不是用其提取精制的结晶制品。

本发明，所需原料L-精氨酸和α-酮戊二酸是以植物来源的淀粉葡萄糖为碳源，用非转基因的野生型微生物进行代谢发酵而得到的发酵产物，简称发酵液，将发酵液中的α-酮戊二酸与发酵液中的L-精氨酸按一定比例混合、螯合成盐，利用通用的化工分离技术单元和设备，直接结晶制备L-精氨酸-α-酮戊二酸盐，制备的工艺包括发酵液预处理、螯合、浓缩、结晶、溶解脱色、重结晶和晶体干燥等技术单元，L-精氨酸发酵液预处理，去除菌体和大分子杂质，加入同步进行净化处理的一定量的α-酮戊二酸发酵滤液进行混合，即螯合，经真空蒸发浓缩，再采用降温结晶方式获得L-精氨酸α-酮戊二酸盐的粗品，粗品经溶解脱色，并进行有机溶剂重结晶，最终经干燥获得高纯度的L-精氨酸α-酮戊二酸盐。

本发明，所述的发酵液预处理技术单元，是将L-精氨酸发酵液，或α-酮戊二酸发酵液分别按照公知的方法进行絮凝、过滤或离心，除去菌体和较大固体粒子，获得澄清滤液的过程。所述的絮凝操作是采用硫酸铝、CaCl₂、聚丙烯酰胺、壳聚糖等絮凝剂或其他无机铝盐、铁盐、钙盐、高分子絮凝剂。所述过滤操作，是采用板框过滤、真空过滤或带式过滤等设备进行过滤，尤其适合规模化制备工艺；所述的离心操作是采用离心分离设备进行固液分离，尤其适合小试制备过程。

本发明，所述的螯合技术单元，是根据滤液中L-精氨酸的含量，加入一定量的α-酮戊二酸发酵液，或α-酮戊二酸溶液进行反应的过程。α-酮戊二酸的加入摩尔含量，是体系中L-精氨酸摩尔量的0.3～1.5倍。

本发明，所述的浓缩技术单元，是对含有L-精氨酸、α-酮戊二酸的溶液进行浓缩的过程，使AAKG 达到过饱和状态。优选的浓缩设备是真空浓缩、二效浓缩或多效浓缩装备，溶液浓缩到L-精氨酸原溶液体积的15%～50%。

本发明，所述的结晶技术单元，是将浓缩液放置在温度-5℃～15℃下进行结晶，或使用结晶锅，通过冷却液进行溶液冷却，结晶过程控制在4～50 h。结束后采用过滤或离心收集晶体。

本发明，所述的溶解脱色技术单元，是将上述晶体重新溶解在2～5倍重量份的去离子水中，搅拌使其充分溶解后，加入颗粒活性碳进行脱色。活性碳加入量相当于AAKG晶体质量的0.5%～3.0%，搅拌并将溶液加热至40～90℃，并维持20～60分钟，再通过板框过滤，收集AAKG滤液。

本发明，所述的重结晶技术单元，是在上述AAKG滤液中，缓慢加入溶液体积的1～4倍的亲水性有机溶剂，室温或冰箱静置8～50 h进行重结晶，采用过滤收集晶体，并以少量的冷的新鲜溶剂洗涤2～3次。所述的亲水性有机溶剂，包括乙醇、甲醇、丙酮、异丙醇、甘油、乙腈等，其中优选的溶剂为乙醇或丙酮。

本发明，所述的晶体干燥技术单元，是采用真空干燥、热风循环烘箱或气流干燥等设备进行晶体干燥，其干燥温度50℃～150℃。

本发明，所述发酵液预处理、螯合、浓缩、结晶、溶解脱色、重结晶、晶体干燥等技术单元，可适当进行增加、减少、调整或组合。

本发明制备AAKG的原料L-精氨酸、α-酮戊二酸，都是发酵来源产品，以植物来源的淀粉葡萄糖为碳源，用非转基因微生物（自行筛选改良的野生菌，CN 03112896.3；CN 200310106298.6）进行代谢发酵，得到的发酵产物L-精氨酸或α-酮戊二酸纯度高、质量稳定。更重要的是，非毛发来源氨基酸、非石油基原料化学合成来源的α-酮戊二酸制备的AAKG，用于保健食品等，不存在有生物安全和食品安全的疑虑。

本发明直接用发酵液中的L-精氨酸与发酵液中α-酮戊二酸作为AAKG的原料L-精氨酸、α-酮戊二酸，而不是用其结晶制品。这可以避免与发酵法精制精氨酸或α-酮戊二酸的后提取有较多的重复操作。从发酵液中提取L-精氨酸或α-酮戊二酸一般都需要采用絮凝、过滤、树脂吸附、洗脱、浓缩、结晶、干燥等步骤进行制备。本发明直接用发酵液按一定比例混合（螯合）、浓缩结晶制备，能够对L-精氨酸或α-酮戊二酸的生产过程、AAKG的制备过程进行衔接和改进，能够有缩短生产环节、降低生产成本、提高质控水平等良好效果。

本发明提供的直接从发酵液制备AAKG结晶的方法，与现有技术相比，还具有如下显著的优点：（1）直接从L-精氨酸发酵液和α-酮戊二酸发酵液进行制备，将AAKG的生产有机整合到发酵产物的后提取过程，因而整体流程缩短，生产成本显著降低；（2）去除了发酵精氨酸和发酵α-酮戊二酸制备过程中的精制步骤，减少了能耗物耗和废水生成量；（3）工艺具有较大的灵活性，通过参数的适当调整，可实现两种或多种配比的AAKG生产；（4）产品质量易于控制，采用低温结晶、有机溶剂重结晶工艺，并利用活性碳进行脱色，能够有效保证AAKG的纯度。

附图说明

图1 为实施例 L-精氨酸α-酮戊二酸盐HPLC分析图谱，色谱柱Waters Atantis dC18，流动相20 mmol/L NaH₂PO₄ -Na₂HPO₄ _，pH 2.7，柱温30℃，UV 210 nm 。

具体实施方式

本发明提供了一种以植物来源的淀粉葡萄糖为碳源，用非转基因菌株进行微生物代谢发酵（分别参考专利CN 03112896.3方法和专利CN 200310106298.6方法），得到含L-精氨酸或含α-酮戊二酸的代谢产物的发酵液，并从其发酵液中直接制备L-精氨酸-α-酮戊二酸盐结晶的工艺，主要由发酵液预处理、螯合、浓缩、结晶、溶解脱色、重结晶、晶体干燥等技术单元构成。现从技术优化、提高产品质量、降低技术成本角度，对发明内容提出的技术参数进行说明。

发酵液预处理单元目的是去除除去菌体和较大固体粒子，通过添加絮凝剂，能够进一步降低发酵液中大分子物质的含量，CaCl₂絮凝一般可以达到良好的絮凝效果。在规模化制备工艺中，过滤操作可以选择板框过滤、真空过滤或带式过滤等设备，在小试工艺中，可以采用离心机进行固液分离。

酸化之前，应分别测定两种发酵滤液中L-精氨酸和α-酮戊二酸的含量，通常情况下，发酵液中L-精氨酸含量在4%～6%（质量体积百分比，后同），α-酮戊二酸含量在3%~4%。应根据制备目标产物进行优化，制备MAAKG时，加入的α-酮戊二酸摩尔量，应为L-精氨酸的摩尔量的0.8～1.5，优化的范围在0.95～1.05。制备DAAKG时，加入的α-酮戊二酸摩尔量，应为L-精氨酸的摩尔量的0.2～0.8，优化的范围在0.35～0.55。

对含有L-精氨酸、α-酮戊二酸的混合溶液进行浓缩，使AAKG 达到过饱和状态，理想的浓缩设备应该选择真空浓缩方式，多效真空浓缩装置更适合较大规模的制备过程，小试制备适宜采用薄膜浓缩或旋转蒸发仪。以混合之前的L-精氨酸和α-酮戊二酸原溶液体积为标准，应浓缩到该体积的15%～50%，适宜的浓缩体积是20%～25%，浓缩量较大，结晶回收率较高，但纯度较低；浓缩量较小，则晶体析出量较少，结晶操作时间需要适度延长，但析出的晶体纯度一般较高。

此外，螯合操作还可以调整到浓缩操作后进行，但应避免在浓缩完成后，因加入α-酮戊二酸溶液而使体系体积变多。

结晶的适宜温度在-5℃～15℃，优选温度为5℃～10℃。在大生产中采用结晶锅操作，通过冷却液进行体系降温时，应控制降温速率，优选的降温速率在2℃～5℃/h。结晶时间控制在4～50 h，优选的时间是20～30h。

晶体重新溶解在2～5倍质量体积的去离子水中，优选为3倍体积水；加入颗粒活性碳的量，应根据晶体纯度适度调整，优选的加入量为0.5%～1.5%，适宜的脱色温度60℃～90℃，维持30～60min较为适宜，再通过板框过滤，收集滤液，在小批量生产中，可以选择离心或真空抽滤获得AAKG滤液。

重结晶采用有机溶剂体系进行，优选的溶剂为乙醇或丙酮，优选的加入体积为2倍，重结晶时间8～30 h，晶体析出后，过滤获得晶体，并以少量的冷的新鲜溶剂洗涤2～3次，一般为50%以上的乙醇或丙酮，洗涤溶剂应先行预冷至结晶温度（5℃～10℃），以降低对AAKG的溶解度。

重结晶操作也可以不使用有机溶剂，直接在水相中进行重结晶，也可以使AAKG的纯度适当提高，可以根据产品的质量指标要求确定。采用水相进行重结晶，晶体溶解使用2倍质量体积水，可适度加热提高溶解速度。

一般采用真空干燥进行晶体干燥，温度60℃～90℃，优选为70℃~75℃，大规模生产可以采用其气流干燥设备。

本发明内容未对母液处理和溶剂回收进行规定，具体实施阶段可采用本领域通用的或改进的措施，以提高产率，减少排放。

为进一步阐述本发明的工艺思想，现通过具体实施案例予以说明。

【实施案例一】单精氨酸酮戊二酸 MAAKG的制备

在5 L精氨酸发酵液中加入 CaCl₂ 粉末25g，搅拌使之充分溶解，静置2 h，再通过大容量离心机（8000 r/min，10 min）分批离心，收集滤液得4.6 L。经测定其中L-精氨酸含量为45.0 g/L，计算出溶液中共含有L-精氨酸1.19 mol。按类似的方法将α-酮戊二酸发酵滤清液进行预处理，并计算mol量。

按照mol比L-精氨酸 : α-酮戊二酸=1 : 1计算，搅拌情况下，缓慢添加α-酮戊二酸发酵滤清液到L-精氨酸发酵滤清液中，使之完全混合。采用旋转蒸发仪进行混合液浓缩，水浴温度65℃，获得浓缩液1200 mL，为混合前L-精氨酸和α-酮戊二酸发酵滤清液的26.1%。放入5℃冰柜，静置20h，溶液中有大量晶体析出。

通过真空抽滤，收集粗品结晶物272.3 g（干重），计算回收率为71.5%，通过HPLC测定，粗品纯度为92.0%（不含结晶水，下同），L-精氨酸：α-酮戊二酸摩尔比为1 : 1.11。

取粗品270 g溶解在500mL去离子水中（粗品质量体积的2.5倍水），按照粗品质量的0.5%加入粉末活性炭（100目），搅拌脱色，并升温至70℃保持40 min。然后真空抽滤，去除活性炭。

待滤液冷却至室温后，缓慢加入3倍体积的乙醇，室内放置50 h进行重结晶。真空抽滤收集晶体，并以85%（体积百分比）乙醇10～15 mL淋洗结晶3次，继续抽干20 min～30 min。转移结晶物至表面皿，置入真空干燥箱，70℃干燥 48 h。

干燥后重结晶产品质量239.6g，HPLC测定的产品纯度为99.2%，其中L-精氨酸:α-酮戊二酸摩尔比为1:1.06。重结晶收率达到 88.0%，AAKG总收率为62.9%。

【实施案例二】双精氨酸酮戊二酸 DAAKG的制备

在5 L精氨酸发酵液中加入 1.0%壳聚糖盐酸（1.0%）溶液 25mL，搅拌并静置1.0 h，真空抽滤，收集滤液得4.2 L。经测定其中L-精氨酸含量为52.0 g/L，计算出溶液中共含有L-精氨酸1.25 mol。α-酮戊二酸发酵按同样方法获取发酵滤液。

取含91.6 g α-酮戊二酸的发酵滤液（按照L-精氨酸 : α-酮戊二酸=1 : 0.5摩尔比添加），搅拌情况下，缓慢加入到L-精氨酸发酵液中，使之完全混合。采用旋转蒸发仪进行混合液浓缩，水浴温度65℃，获得浓缩液1680 mL，相对于混合前L-精氨酸和α-酮戊二酸发酵滤清液的40 %。放入0℃冰箱，静置48h，溶液中有晶体析出。

真空抽滤收集粗品结晶物，折合干重为190.3 g（干重），计算回收率为61.4%，通过HPLC测定，粗品纯度为88.6%, L-精氨酸：α-酮戊二酸摩尔比为1.92 : 1。

取粗品185 g溶解在370 mL去离子水中（粗品质量体积的2.0倍水），按照粗品质量的0.5%加入粉末活性炭（100目），搅拌脱色，并升温至70℃保持40 min。然后真空抽滤，去除活性炭，滤液350 mL。

待滤液冷却至室温后，缓慢加入1400 mL丙酮（滤液体积的4倍），0℃冰箱下放置8 h，待结晶析出后，真空抽滤收集晶体，并以0℃冷丙酮10～15 mL淋洗结晶3次，继续抽干20 min～30 min。转移结晶物至表面皿，置入真空干燥箱，70℃干燥 24 h为DAAKG产品。

重结晶产品质量165.1g，HPLC测定的产品纯度为98.7%，其中L-精氨酸：α-酮戊二酸摩尔比为1.99 : 1。重结晶收率达到 86.7%，AAKG总收率为53.3%。

【实施案例三】中试规模下的AAKG制备技术

L-精氨酸发酵液 5 M³，精氨酸含量为48 g/L。加入 CaCl₂ 粉末25 kg，搅拌使之充分溶解，静置2 h，采用板框过滤设备（过滤面积约25.0 m²）进行过滤，并对滤渣进行洗涤。收集澄清滤液4350 L。

用于与精氨酸成盐反应的α-酮戊二酸也采用发酵液，其预处理过程与L-精氨酸相似，澄清滤液中α-酮戊二酸含量为39.2 g/L。

以生产MAAKG为例，按照L-精氨酸 : α-酮戊二酸=1 : 1摩尔比添加，将α-酮戊二酸发酵滤清液加入到L-精氨酸滤清液中，搅拌均匀，混合发酵液共8.82 M³。

采用二效真空浓缩设备，浓缩至1500 L，浓缩液量为原L-精氨酸滤液和α-酮戊二酸滤液混合液体积的34.5%。

使用结晶锅对上述浓缩液进行结晶，通入冷却水，当滤液温度冷至30℃时，控制冷却速率，以每小时2℃速率缓慢降温至5℃，结晶锅搅拌速率10～15 r/min，养晶时间10 h。采用板框过滤，分离粗晶体。粗晶体折合干重342.7Kg，粗品纯度为88.6%，其回收率为79.1%。

粗品复溶于600 L去离子水中，加入粉末活性炭（100目）1500 g，搅拌并升温至70℃脱色60 min，板框过滤去除活性炭，滤液装入结晶罐，通冷凝水冷却至室温，缓慢加入1800 L 96%（v/v）乙醇。通冷却水降温至15℃，静置12 h待结晶析出。真空抽滤，并以96%（v/v）乙醇洗涤结晶，真空下抽干，结晶物于50℃干燥。获得重结晶AAKG 222.4 kg。

上述工艺为MAAKG的制备工艺，产品总收率约为57.3%，产品纯度>99.0%。若母液经处理回用，实际收率在70%以上。

【实施案例四】 α-酮戊二酸加入量对结晶产品纯度和产率的影响

为研究α-酮戊二酸加入量对结晶产品纯度和产率的影响，分别取100 mL L-精氨酸滤液，加入不同量的α-酮戊二酸，按“实施案例一”中浓缩和结晶方法操作，通过HPLC测定，各批次MAAKG纯度及产率如下。

表1 α-酮戊二酸加入比例对结晶产率和纯度的影响

Figure 2010105650205100002DEST_PATH_IMAGE001

α-酮戊二酸添加比例可以在一定范围内调整，但对于MAAKG而言，采用1 : 1的定量添加是最优的方案。

【实施案例五】结晶温度、降温速率对产物收率和纯度的影响

降温速率对结晶产率和产品纯度有一定影响。按照“实施方案四”中的溶液体系（Arg : KG=1:1）,每组均预冷至30℃，再采用不同的降温速率和结晶温度，考察MAAKG结晶收率和产品纯度。结果见下表。

表2 结晶温度和降温速率对产率和纯度的影响

【实施案例六】AAKG的HPLC测定

称取待测品MAAKG 0.100 g，溶解在100 mL蒸馏水中，为待测试样。采用HPLC进行分析，色谱柱使用Waters Atantis dC18，流动相为20 mmol/L NaH₂PO₄ -Na₂HPO₄ _，pH 2.7，柱温设定30℃，使用紫外检测器，检测波长210 nm。进样体积10μL。

MAAKG在水溶液中解离为L-精氨酸和α-酮戊二酸两种单独的化合物，因而在HPLC图谱中呈现为两个峰（参见附图）。采用上述色谱条件能够较好地获得这两个组分峰，其保留时间分别为3.35 min、5.79 min。采用L-精氨酸、α-酮戊二酸的标准品，确定这两个峰分别为L-精氨酸、α-酮戊二酸。样品的含量可以根据标准品进行计算，同时也可以计算出MAAKG中L-精氨酸、α-酮戊二酸的组成的摩尔比。

Claims

1.一种从发酵液中直接结晶制备L-精氨酸-α-酮戊二酸盐的工艺，其特征在于：所需原料L-精氨酸和α-酮戊二酸是以植物来源的淀粉葡萄糖为碳源，用非转基因的野生型微生物进行代谢发酵而得到的发酵产物，简称发酵液，制备的工艺包括发酵液预处理、螯合、浓缩、结晶、溶解脱色、重结晶和晶体干燥，L-精氨酸发酵液预处理，去除菌体和大分子杂质，加入同步进行净化处理的一定量的α-酮戊二酸发酵滤液进行混合，即螯合，经真空蒸发浓缩，再采用降温结晶方式获得L-精氨酸α-酮戊二酸盐的粗品，粗品经溶解脱色，并进行有机溶剂重结晶，最终经干燥获得高纯度的L-精氨酸α-酮戊二酸盐，所述的螯合工艺，是根据滤液中L-精氨酸的含量，加入一定量的α-酮戊二酸发酵滤液，或α-酮戊二酸溶液进行螯合反应的过程，α-酮戊二酸的加入摩尔含量，是体系中L-精氨酸摩尔量的0.3～1.5倍；所述的发酵液预处理工艺是将L-精氨酸发酵液和α-酮戊二酸发酵液分别进行絮凝、过滤或离心，除去菌体和较大固体粒子，获得L-精氨酸和α-酮戊二酸澄清发酵滤液的过程，所述的絮凝操作是采用硫酸铝、氯化钙、聚丙烯酰胺、壳聚糖絮凝剂或其他商品化的无机铝盐、铁盐、钙盐、高分子絮凝剂；所述的过滤操作，是采用板框过滤、真空过滤或带式过滤设备进行过滤，适合规模化制备工艺；所述的离心操作是采用离心分离设备进行固液分离，适合小试制备过程。

2.根据权利要求1所述的从发酵液中直接结晶制备L-精氨酸-α-酮戊二酸盐的工艺，其特征在于：所述的浓缩工艺，是对含有L-精氨酸和α-酮戊二酸的螯合溶液进行浓缩的过程，使L-精氨酸-α-酮戊二酸盐达到过饱和状态，优选的浓缩设备是真空浓缩、二效浓缩或三效浓缩装备，溶液浓缩到L-精氨酸和α-酮戊二酸原溶液混合液体积的15%～50%。

3.根据权利要求1所述的从发酵液中直接结晶制备L-精氨酸-α-酮戊二酸盐的工艺，其特征在于：所述的结晶工艺，是将浓缩液放置在温度-5℃～15℃下进行结晶，或使用结晶锅，通过冷却液进行溶液冷却，结晶过程控制在4～50 h，结束后采用过滤或离心收集晶体。

4.根据权利要求1所述的从发酵液中直接结晶制备L-精氨酸-α-酮戊二酸盐的工艺，其特征在于：所述的溶解脱色工艺，是将上述晶体重新溶解在2～5倍重量份的去离子水中，搅拌使其充分溶解后，加入颗粒活性碳进行脱色，活性碳加入量相当于L-精氨酸-α-酮戊二酸盐晶体质量的0.5%～3.0%，搅拌并将溶液加热至40～90℃，并维持20～60分钟，再通过板框过滤，收集L-精氨酸-α-酮戊二酸盐滤液。

5.根据权利要求4所述的从发酵液中直接结晶制备L-精氨酸-α-酮戊二酸盐的工艺，其特征在于：所述的重结晶工艺，是在权利要求4所述L-精氨酸-α-酮戊二酸盐滤液中，缓慢加入溶液体积的1～4倍的亲水性有机溶剂，室温或降温进行重结晶8～50 h，过滤收集晶体，并以少量溶剂洗涤2～3次，所述的亲水性有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮、异丙醇、甘油或乙腈。

6.根据权利要求1所述的从发酵液中直接结晶制备L-精氨酸-α-酮戊二酸盐的工艺，其特征在于：所述的晶体干燥工艺，是采用真空干燥、热风循环烘箱或气流干燥设备进行晶体干燥，其干燥温度50℃～150℃。