CN104557729B - 一种四氢嘧啶的提取工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种四氢嘧啶的提取工艺，主要包括预处理、四氢嘧啶溶出、脱色、电渗析脱盐、浓缩、离子交换、浓缩、冷冻结晶等步骤。由于本发明采用菌体破碎预处理方法，能使四氢嘧啶物质较大程度的溶出，而且采用活性炭脱色，离子交换树脂提纯，使活性炭脱色在去除色素的同时，能将溶液中的大部分蛋白、胶体等杂质去除，这很大程度上减轻了后续处理负荷，仅使用一步电渗析膜脱盐工艺，就能得到高纯度的四氢嘧啶晶体，大大简化了生产工艺。

Description

一种四氢嘧啶的提取工艺
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种四氢嘧啶物质的提取工艺。
背景技术
四氢嘧啶是一种渗透性补偿性溶质，广泛存在于一种中度嗜盐菌中，其化学名称为（s）-2-甲基-1，4，5，6-四氢甲基嘧啶-4-羧酸，分子式C6H10N2O2，分子量142.16，在细胞内积聚可以平衡细胞的渗透压，并且在高温，干燥，冷冻等环境下，对酶、DNA、细胞膜和整个细胞提供保护作用，用于化妆品中，对胰岛细胞起免疫作用，能产生热蛋白，保护膜的完整性，减少皮肤因紫外线照射形成的晒斑，当前全球的供应量约10吨，主要在德国，价格约3万/公斤，产值约3亿元，市场前景非常广阔。从这种菌中提取四氢嘧啶，一般是通过乙醇法提取，但这种方法费时费力，而且不易用于大量生产。
专利申请号：201110097221.1，名称为“四氢嘧啶及羟基四氢嘧啶的膜技术提取方法”的专利文献中公开了一种单纯用膜提取四氢嘧啶的方法，此种方法虽然工艺简单，但这种菌体溶液含盐量高，溶液中含有一定量的蛋白，胶体等，这些物质在初期用膜处理很容易堵塞膜，给膜的清洗带来一定的麻烦，严重时会损害膜的寿命，而且仅采用膜提取四氢嘧啶物质，使四氢嘧啶物质的纯度受到一定的限制，得不到高纯度的四氢嘧啶溶液。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种四氢嘧啶的提取工艺。
本发明所述工艺，主要包括以下步骤：
⑴预处理：将含有四氢嘧啶物质的菌体溶液放入离心机中离心，将得到的菌体放置于干燥机中进行干燥，将干燥后的菌体用粉碎机粉碎至200目以下；
⑵溶出：将含有四氢嘧啶物质的粉碎菌体按固液比1:5-15加入去离子水进行溶解，搅拌，使四氢嘧啶物质溶出，静置，除去上层漂浮的菌体碎片，得到含四氢嘧啶物质的溶液；
⑶脱色：将上述⑵得到的溶液先用硅藻土过滤，得到过滤液按溶液质量的1-3%（质量百分比）加入粉末活性炭脱色，脱色温度50-70℃，脱色时间20-30min；或者将上述⑵得到的溶液直接按溶液质量的1-3%（质量百分比）加入粉末活性炭脱色，脱色温度50-70℃，脱色时间20-30min；
⑷电渗析脱盐：将上述脱色液进行电渗析脱盐，得到含四氢嘧啶物质的电渗析液；
⑸浓缩：将上述含四氢嘧啶物质的电渗析液进行浓缩，得到浓缩液；
⑹离子交换：将上述浓缩液经阳阴离子交换树脂精制，得到离子交换液；
⑺浓缩、冷冻结晶：将上述得到的离子交换液真空浓缩，放入冷冻干燥机中冷冻结晶，得到四氢嘧啶晶体。
上述步骤⑵中的除去上层漂浮的菌体碎片的方法可以采用机械捞出的方法，也可以采用滤布过滤的方法。
上述步骤⑶中直接加入活性炭脱色的溶液，过滤时采用硅藻土涂层的方式过滤；
上述步骤⑷中的电渗析膜采用的是截留分子量为200的纳滤膜；
上述步骤⑹中的离子交换树脂，阳树脂采用凝胶型树脂，阴树脂采用大孔型树脂。
试验证明，分别采用两种不同类型的阴阳树脂，凝胶型阳树脂可以去除溶液中较小的钠离子，大孔型阴树脂内部有大量的微孔，能起到进一步提纯的作用。
由于本发明采用菌体破碎预处理方法，能使四氢嘧啶物质较大程度的溶出，而且采用活性炭脱色，离子交换树脂提纯，使活性炭脱色在去除色素的同时，能将溶液中的大部分蛋白、胶体等杂质去除，这很大程度上减轻了后续处理负荷，仅使用一步电渗析膜脱盐工艺，就能得到高纯度的四氢嘧啶晶体，大大简化了生产工艺。
具体实施方式
实施例1
⑴预处理：取含有四氢嘧啶物质的菌体溶液15L，放入高倍离心机中离心，将得到的菌体放置于干燥机中80℃进行干燥，将干燥后的菌体用粉碎机粉碎至200目以下，得到粉碎后的菌体1000g。
⑵溶出：将粉碎后的菌体按固液比1:10加入高纯水进行溶解，充分搅拌，使四氢嘧啶物质充分溶出，静置，用滤网捞出上层漂浮的菌体碎片，得到含四氢嘧啶物质的溶液。
⑶脱色：将上述⑵得到的溶液按溶液干物的2%加入粉末活性炭脱色，脱色温度50℃，脱色时间30min，得到过滤脱色液，脱色液透光91.8%。
⑷电渗析脱盐：将脱色液经过电渗析膜，电压32mpa，电流6A，温度：40℃，得到含四氢嘧啶物质的电渗析液，电渗析液电导506us/cm。
⑸浓缩：将上述电渗析液真空浓缩至四氢嘧啶物质含量6g/l，得浓缩液。
⑹离子交换：将上述浓缩液经001*7和D301离子交换树脂交换，得到离交液。离交液电导17us/cm，透光100%。
⑺浓缩、冷冻结晶：将上述得到的离交液真空浓缩至58g/l，放入冷冻干燥机中冷冻结晶，得到四氢嘧啶晶体54.6g，纯度为98.3%。
实施例2
⑴预处理：取含有四氢嘧啶物质的菌体溶液15L，放入高倍离心机中离心，将得到的菌体放置于干燥机中80℃进行干燥，将干燥后的菌体用粉碎机粉碎至200目以下，得到粉碎后的菌体1000g。
⑵溶出：将粉碎后的菌体按固液比1:8加入高纯水进行溶解，充分搅拌，使四氢嘧啶物质充分溶出，静置，用滤布滤出上层漂浮的菌体碎片，得到含四氢嘧啶物质的溶液。
⑶脱色：将上述⑵得到的溶液用25%浓度的硅藻土溶液涂层后过滤，过滤液按溶液质量的1.5%加入粉末活性炭脱色，脱色温度60℃，脱色时间20min，得到过滤脱色液，脱色液透光90.2%。
⑷电渗析脱盐：将脱色液经过电渗析膜，电压35mpa，电流6A，温度：40℃，得到含四氢嘧啶物质的电渗析液，电渗析液电导809us/cm。
⑸浓缩：将上述电渗析液真空浓缩至四氢嘧啶物质含量6g/l，得浓缩液。
⑹离子交换：将上述浓缩液经001*7和D296离子交换树脂交换，得到离交液。离交液电导35us/cm，透光100%。
⑺浓缩、冷冻结晶：将上述得到的离交液真空浓缩至58g/l，放入冷冻干燥机中冷冻结晶，得到四氢嘧啶晶体48.8g，纯度为97.5%。
实施例3
⑴预处理：取含有四氢嘧啶物质的菌体溶液15L，放入高倍离心机中离心，将得到的菌体放置于干燥机中80℃进行干燥，将干燥后的菌体用粉碎机粉碎至200目以下，得到粉碎后的菌体1000g。
⑵溶出：将粉碎后的菌体按固液比1:15加入高纯水进行溶解，充分搅拌，使四氢嘧啶物质充分溶出，静置，用滤网捞出上层漂浮的菌体碎片，得到含四氢嘧啶物质的溶液。
⑶脱色：将上述⑵得到的溶液按溶液质量的3%加入粉末活性炭脱色，脱色温度60℃，脱色时间30min，硅藻土涂层过滤，得到过滤脱色液，脱色液透光90.8%。
⑷电渗析脱盐：将脱色液经过电渗析膜，电压34mpa，电流6A，温度：40℃，得到含四氢嘧啶物质的电渗析液，电渗析液电导466us/cm。
⑸浓缩：将上述电渗析液真空浓缩至四氢嘧啶物质含量6g/l，得浓缩液。
⑹离子交换：将上述浓缩液经001*7和D296离子交换树脂交换，得到离交液。离交液电导15us/cm，透光100%。
⑺浓缩、冷冻结晶：将上述得到的离交液真空浓缩至58g/l，放入冷冻干燥机中冷冻结晶，得到四氢嘧啶晶体56.8g，纯度为98.6%。

Claims (5)

1.一种四氢嘧啶的提取工艺，其特征在于，主要包括以下步骤：
(1)预处理：将含有四氢嘧啶物质的菌体溶液放入离心机中离心，将得到的菌体放置于干燥机中进行干燥，将干燥后的菌体用粉碎机粉碎至200目以下；
(2)溶出：将含有四氢嘧啶物质的粉碎菌体按固液比1:5-15加入去离子水进行溶解，搅拌，使四氢嘧啶物质溶出，静置，除去上层漂浮的菌体碎片，得到含四氢嘧啶物质的溶液；
(3)脱色：将所述步骤(2)得到的溶液先用硅藻土过滤，然后按滤液质量的1-3％加入粉末活性炭脱色，脱色温度50-70℃，脱色时间20-30min；或者将所述步骤(2)得到的溶液直接按溶液质量的1-3％加入粉末活性炭脱色，脱色温度50-70℃，脱色时间20-30min；
(4)电渗析脱盐：将步骤(3)脱色后的溶液进行电渗析脱盐，得到含四氢嘧啶物质的电渗析液；
(5)浓缩：将步骤(4)所述电渗析液进行浓缩，得到浓缩液；
(6)离子交换：将步骤(5)所述浓缩液经阳阴离子交换树脂精制，得到离子交换液；
(7)浓缩、冷冻结晶：将步骤(6)所述离子交换液真空浓缩，放入冷冻干燥机中冷冻结晶，得到四氢嘧啶晶体。
2.如权利要求1所述工艺，其特征在于，步骤(2)中的除去上层漂浮的菌体碎片的方法为采用机械捞出的方法，或采用滤布过滤的方法。
3.如权利要求1所述工艺，其特征在于，步骤(3)中的直接加入活性炭脱色的溶液，过滤时采用硅藻土涂层的方式过滤。
4.如权利要求1所述工艺，其特征在于，步骤(4)中的电渗析脱盐采用的是电渗析膜脱盐，电渗析膜采用的是截留分子量为200的纳滤膜。
5.如权利要求1所述工艺，其特征在于，步骤(6)中的离子交换树脂，阳树脂采用凝胶型树脂，阴树脂采用大孔型树脂。
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