CN104830945A - 一种d-色氨酸的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种D-色氨酸的生产工艺，将医药级L-色氨酸溶解，加入消旋酶，得到DL-色氨酸水溶液，再加入D型酰化酶拆分，直接得到产物D-色氨酸。本发明原料易得，生产成本低工艺简单，反应条件温和，产率达到90%，光学纯度达到99%。这一工艺过程反应温和，无废气、废水，无危险性，适应当前环保安全的要求，绿色生产、安全生产，属国家鼓励类生物医药品。
Description
技术领域
本发明属于生物医药领域，具体涉及一种D-色氨酸的生产工艺。
背景技术
D-色氨酸作为一种非蛋白光学活性氨基酸，具有特殊的生理学性质，在食品、饲料工业以及农业中均有一定的价值，可以作为非营养性甜味剂、饲料添加剂、植物生长剂。特别是在医药行业中，D-色氨酸是抗癌剂和免疫抑制剂的重要合成前体。
现有技术中，关于 D-色氨酸的制备方法主要有拆分法和生物法。其中，拆分法包括：1）膜拆分法，膜法拆分因具有快速方便、相对能量损失较低以及操作连续的优点，可以用来分离处理大量的消旋体；2）酶法拆分，有三种方法：a）酶促水解法，上海市生物化学研究所用高活力的固定化的酰化氨基酸水解酶拆分 DL-乙酰色氨酸；b）酶降解法，单孢菌属、肠杆菌属、变形杆菌属等类微生物产生的色氨酸酶能将DL-色氨酸消旋体中的L-色氨酸降解为吲哚、氨和丙酮酸；c）酰胺酶法，L-酰胺酶来源于红酵母细胞，它是L-型酰胺特异性水解酶，能选择性地将DL-色氨酸酰胺中的L-型降解为L-色氨酸。
生物法合成光学活性物质实质上就是利用微生物体内的酶，在新陈代谢过程中将合适的底物经过一系列反应转化成所需要的产物，故该法又称为酶法转化。生物法包括：
1）转氨酶法，枯草杆菌属等体内存在着 D- 氨基酸转移酶，它属枯草杆菌属、细菌等，与各种L-氨基酸氨基转移酶比较，D-氨基酸氨基转移酶最大的优点是对L-氨基酸完全没有作用 ；
2）海因酶法，海因酶（又称二氢嘧啶酶）是广泛存在于动植物组织中的一种水解酶，它不仅能水解打开二氢嘧啶环，并且还可以水解与二氢嘧啶结构类似的海因类化合物，中性的天然或非天然的氨基酸的海因都可作此酶的底物。
传统的D-色氨酸合成工艺繁杂，工艺操作复杂，往往是通过几步反应得到产品，而且得到的 D-色氨酸一般收率较低，况且消耗的原材料也往往是一些很昂贵的原材料，进而造成的是成本的增加，人力物力财力的消耗，不利于企业的发展。
发明内容
发明目的：本发明提供一种D-色氨酸的生产工艺，克服现有技术中 D-色氨酸的质量较差的不足，其得出的D-色氨酸纯度高。
技术方案：一种D-色氨酸的生产工艺，包括如下步骤：将医药级L-色氨酸溶解，加入消旋酶，得到DL-色氨酸水溶液，再加入D型酰化酶拆分，直接得到产物D-色氨酸；
具体操作步骤如下：
（1）将含量为99%的医药级L-色氨酸与纯净水混合溶解，配制成浓度为4%的水溶液；
（2）将上述配制好的水溶液，在温度为35℃-37℃的条件下，加入200MU的消旋酶，反应6-8小时，得到DL-色氨酸水溶液；
（3）在DL-色氨酸水溶液中加入200MU的D型酰化酶，反应6-8小时，测得旋光度为1.0时，升温至80℃-90℃，加入活性炭进行脱色；
（4）将脱色液保温30-45分钟后进行过滤，得到清液抽入浓缩器进行浓缩，当浓缩达到10%-20%时，抽入结晶罐进行降温结晶，待温度降至15℃-20℃时，再进行离心，得到成品D-色氨酸。
作为优化：所述步骤（2）中，温度为36℃的条件下，加入200MU的消旋酶，反应7小时，得到DL-色氨酸水溶液。
作为优化：所述步骤（3）中，在DL-色氨酸水溶液中加入200MU的D型酰化酶，反应7小时，测得旋光度为1.0时，升温至85℃，加入活性炭进行脱色。
作为优化：所述步骤（4）中，将脱色液保温40分钟后进行过滤，得到清液抽入浓缩器进行浓缩，当浓缩达到15%时，抽入结晶罐进行降温结晶，待温度降至至18℃时，再进行离心，得到成品D-色氨酸。
作为优化：所述步骤（4）中，离心的具体操作为：铺好布袋，起动离心机，每分钟转1200转，时间为60分钟。
作为优化：所述步骤（4）中，离心后用医药无水乙醇洗50-60分钟，进行烘干。
有益效果：本发明原料易得，生产成本低工艺简单，反应条件温和，产率达到90%，光学纯度达到99%，避免了传统工艺的繁杂。这一工艺过程反应温和，无废气、废水，无危险性，适应当前环保安全的要求，绿色生产、安全生产，属国家鼓励类生物医药品。
本发明中200MU的消旋酶就是使化合物变为2种旋光异构体的混合物，使左旋和右旋的成分相当，旋光性消除了，能使L色氨酸消旋成DL-色氨酸。
本发明中200MU的D型酰化酶（酰化酶亦简称酰基转移酶（acylase）。为水解L－氨基酸有机酸与氨基酸的酶，亦催化脱氢肽的水解，在本工艺中能水解L－氨基酸有机酸，亦催化脱氢肽的水解。
得到的D-色氨酸的具体性能特点，
1）该D-色氨酸为白色结晶性粉末，即在于颜色方面，采用本发明生产的D-色氨酸颜色纯正，为白色结晶性粉末，而采用普通生产工艺生产的D-色氨酸大都为类白色至微黄色粉末，没有晶型可言 ；
2）该 D-色氨酸的手性纯度达 100%，即在于手性含量方面，采用本发明生产的 D-色氨酸手性纯度可达 100%，同分异构体检测无，L 异构体液相色谱检测不到，而普通工艺生产的D-色氨酸产品其手性纯度为 88%~98% 左右 ；
3）该 D-色氨酸的质量百分含量达 99.5% 以上，透光度达 95% 以上，而普通工艺生产的D-色氨酸一般只有 85% 左右 ；
4）该 D-色氨酸的 HPLC液相色谱检测含量达 99.5% 以上，即在液相含量方面，采用本发明生产的 D-色氨酸也具有很大的优势，本发明的方法生产的 D- 色氨酸产品在 HPLC 液相色谱检测上能达到 99.5% 以上，检测产品是基本不含氯离子即产品的杂质含量非常小，普通工艺生产的D-色氨酸的HPLC液相色谱检测含量大多只有98%~99%，因为大都都掺有高旋光物质，以求产品的旋光能达到合格点，故含量较低；
5）该 D- 色氨酸的密度为 ：1.232g/cm3，熔点为 ：282-285℃，沸点为 ：399.4℃ at760mmHg，闪点为 ：195.4℃，20℃时的水溶性为 ：11g/L。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。
具体实施例一：
一种D-色氨酸的生产工艺，包括如下步骤：将医药级L-色氨酸溶解，加入消旋酶，得到DL-色氨酸水溶液，再加入D型酰化酶拆分，直接得到产物D-色氨酸；
具体操作步骤如下：
（1）将含量为99%的医药级L-色氨酸与纯净水混合溶解，配制成浓度为4%的水溶液；
（2）将上述配制好的水溶液，在温度为35℃的条件下，加入200MU的消旋酶，反应6-8小时，得到DL-色氨酸水溶液；
（3）在DL-色氨酸水溶液中加入200MU的D型酰化酶，反应6小时，测得旋光度为1.0时，升温至80℃，加入活性炭进行脱色；
（4）将脱色液保温30分钟后进行过滤，得到清液抽入浓缩器进行浓缩，当浓缩达到10%时，抽入结晶罐进行降温结晶，待温度降至15℃时，再进行离心，得到成品D-色氨酸。离心的具体操作为：铺好布袋，起动离心机，每分钟转1200转，时间为60分钟。离心后用医药无水乙醇洗50分钟，进行烘干。
具体实施例二：
一种D-色氨酸的生产工艺，包括如下步骤：将医药级L-色氨酸溶解，加入消旋酶，得到DL-色氨酸水溶液，再加入D型酰化酶拆分，直接得到产物D-色氨酸；
具体操作步骤如下：
（1）将含量为99%的医药级L-色氨酸与纯净水混合溶解，配制成浓度为4%的水溶液；
（2）将上述配制好的水溶液，在温度为37℃的条件下，加入200MU的消旋酶，反应8小时，得到DL-色氨酸水溶液；
（3）在DL-色氨酸水溶液中加入200MU的D型酰化酶，反应8小时，测得旋光度为1.0时，升温至90℃，加入活性炭进行脱色；
（4）将脱色液保温45分钟后进行过滤，得到清液抽入浓缩器进行浓缩，当浓缩达到20%时，抽入结晶罐进行降温结晶，待温度降至20℃时，再进行离心，得到成品D-色氨酸。离心的具体操作为：铺好布袋，起动离心机，每分钟转1200转，时间为60分钟。离心后用医药无水乙醇洗60分钟，进行烘干。
具体实施例三：
一种D-色氨酸的生产工艺，包括如下步骤：将医药级L-色氨酸溶解，加入消旋酶，得到DL-色氨酸水溶液，再加入D型酰化酶拆分，直接得到产物D-色氨酸；
具体操作步骤如下：
（1）将含量为99%的医药级L-色氨酸与纯净水混合溶解，配制成浓度为4%的水溶液；
（2）将上述配制好的水溶液，在温度为36℃的条件下，加入200MU的消旋酶，反应7小时，得到DL-色氨酸水溶液；
（3）在DL-色氨酸水溶液中加入200MU的D型酰化酶，反应7小时，测得旋光度为1.0时，升温至85℃，加入活性炭进行脱色；
（4）将脱色液保温40分钟后进行过滤，得到清液抽入浓缩器进行浓缩，当浓缩达到15%时，抽入结晶罐进行降温结晶，待温度降至18℃时，再进行离心，得到成品D-色氨酸。离心的具体操作为：铺好布袋，起动离心机，每分钟转1200转，时间为60分钟。离心后用医药无水乙醇洗55分钟，进行烘干。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种D-色氨酸的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：将医药级L-色氨酸溶解，加入消旋酶，得到DL-色氨酸水溶液，再加入D型酰化酶拆分，直接得到产物D-色氨酸；
具体操作步骤如下：
（1）将含量为99%的医药级L-色氨酸与纯净水混合溶解，配制成浓度为4%的水溶液；
（2）将上述配制好的水溶液，在温度为35℃-37℃的条件下，加入200MU的消旋酶，反应6-8小时，得到DL-色氨酸水溶液；
（3）在DL-色氨酸水溶液中加入200MU的D型酰化酶，反应6-8小时，测得旋光度为1.0时，升温至80℃-90℃，加入活性炭进行脱色；
（4）将脱色液保温30-45分钟后进行过滤，得到清液抽入浓缩器进行浓缩，当浓缩达到10%-20%时，抽入结晶罐进行降温结晶，待温度降至15℃-20℃时，再进行离心，得到成品D-色氨酸。
2.根据权利要求1所述的D-色氨酸的生产工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，温度为36℃的条件下，加入200MU的消旋酶，反应7小时，得到DL-色氨酸水溶液。
3.根据权利要求1所述的D-色氨酸的生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）中，在DL-色氨酸水溶液中加入200MU的D型酰化酶，反应7小时，测得旋光度为1.0时，升温至85℃，加入活性炭进行脱色。
4.根据权利要求1所述的D-色氨酸的生产工艺，其特征在于：所述步骤（4）中，将脱色液保温40分钟后进行过滤，得到清液抽入浓缩器进行浓缩，当浓缩达到15%时，抽入结晶罐进行降温结晶，待温度降至至18℃时，再进行离心，得到成品D-色氨酸。
5.根据权利要求1所述的D-色氨酸的生产工艺，其特征在于：所述步骤（4）中，离心的具体操作为：铺好布袋，起动离心机，每分钟转1200转，时间为60分钟。
6.根据权利要求1所述的D-色氨酸的生产工艺，其特征在于：所述步骤（4）中，离心后用医药无水乙醇洗50-60分钟，进行烘干。
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