CN104926670B

CN104926670B - 一种从植物蛋白提取l‑亮氨酸的方法

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Publication number: CN104926670B
Application number: CN201510295308.8A
Authority: CN
Inventors: 刘增辉; 过星; 周玉文
Original assignee: Jiangsu Sanbao Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Sanbao Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: CN104926670A

Abstract

本发明公开了一种从植物蛋白提取L‑亮氨酸的方法，包括下列步骤：称取植物蛋白原料，然后加入酸溶液，进行水解反应；浓缩回收一部分酸，然后加入碱溶液，进行中和反应，控制PH在0.5到5之间，生成盐，然后过滤生成的盐，浓缩滤液，得到粗L‑亮氨酸结晶。本发明提取L‑亮氨酸的方法以植物蛋白为原料，解决了动物原料易受病毒危害的问题；并且在本发明提取L‑亮氨酸的方法中，并不使用沉淀剂，从而解决了环境的危害；并且本发明方法的生产工艺简单，L‑亮氨酸的收率高，因此具有较高的经济效益。

Description

一种从植物蛋白提取L-亮氨酸的方法

技术领域

本发明涉及一种提取L-亮氨酸的方法，具体地涉及一种从植物蛋白提取L-亮氨酸的方法。

背景技术

L-亮氨酸是组成蛋白质的氨基酸之一，属于中性支链氨基酸，白色结晶，无臭，稍有苦味。主要用于复合氨基酸输液，综合氨基酸制剂，与其他支链氨基酸一起合作修复肌肉，控制血糖，治疗糖尿病，并给身体组织提供能量，因而有着十分重要广泛的用途。

目前国内L-亮氨酸的生产主要是从羽毛，鸭毛，鸡毛，角质等动物蛋白为原料，经过水解提取胱氨酸后的母液里面再经过一系列处理提取L-亮氨酸，收率为2.5％左右。现有的生产技术也有使用植物蛋白为原料的，但在工艺中却使用沉淀剂，将亮氨酸同其他氨基酸分开，收率低，仅为3％到4％。

现有L-亮氨酸的原料是以羽毛、鸭毛，鸡毛，质等动物蛋白为原料的。由于各种动物禽流感及H7N9等病毒的大面积，长年的流行爆发，现有工艺的产品受到相应原料病毒的侵扰而污染，进一步影响L-亮氨酸的应用，也影响其下游衍生物产品的使用。市场对以动物源提取的L-亮氨酸而感到恐惧，使整个以氨基酸为载体的人类生命健康受到威胁。

现有L-亮氨酸的生产由于受原料(动物蛋白)限制，生产工艺繁琐，并且需要使用有毒沉淀剂“邻二甲苯磺酸”等以及需要离子交换吸附而造成大量的废水排放污染环境。并且，现有L-亮氨酸的提取工艺与其他中性氨基酸有共析现象，生产L-亮氨酸工艺原理复杂，不易于操作。

因此，迫切需要一种提取L-亮氨酸的新工艺，不需要加沉淀剂，可以减少环境污染及提高L-亮氨酸的收率。

发明专利内容

本发明的目的是提供一种通过控制PH值，不使用沉淀剂、操作简单和收率高的从植物蛋白提取L-亮氨酸的方法。

为此，本发明提出下列技术方案：

本发明提供了一种从植物蛋白提取L-亮氨酸的方法，包括下列步骤：

a.称取植物蛋白原料，然后加入酸溶液，进行水解反应；

b.浓缩回收大部分酸，然后加入碱溶液，进行中和反应，控制PH在0.5到5之间，生成盐，然后过滤生成的盐，浓缩滤液，得到粗L-亮氨酸结晶。

本发明的从植物蛋白提取L-亮氨酸的方法，优选地控制PH在1到4之间，更优选地控制PH在1.5到3之间。

优选地，本发明的从植物蛋白提取L-亮氨酸的方法，其还包括下列步骤：c.对步骤b中所得到的粗L-亮氨酸结晶进行纯化步骤；特别地该纯化步骤包括下列步骤：将粗L-亮氨酸结晶在纯水中溶解得到粗液，调节粗液的PH在3到5之间，优选地3.5到4.5之间，脱色过滤，真空浓缩滤液至有大量片状结晶产生，过滤，烘干，得到纯L-亮氨酸。

进一步地，本发明的从植物蛋白提取L-亮氨酸的方法，还在于步骤a的水解反应中反应温度是90℃到110℃之间，反应时间是15小时到22小时之间，水解反应期间加入抗氧化剂；步骤b的中和反应中保持温度在40℃到60℃之间。

进一步地本发明的从植物蛋白提取L-亮氨酸的方法，其特征在：步骤a中的植物蛋白原料选自：玉米黄粉、豆粨、棉籽蛋白和桑蚕丝蛋白或它们的混合物。

本发明提取L-亮氨酸的方法以植物蛋白为原料，解决了动物原料易受病毒危害的问题；并且在本发明提取L-亮氨酸的方法中，并不使用沉淀剂，而是通过在该工艺中控制PH在一定区间，达到分离L-亮氨酸目的，从而解决了环境的危害；并且本发明方法的生产工艺简单，L-亮氨酸的收率高，因此具有较高的经济效益。

为了更好地理解本发明，下面结合具体实施方式对本发明做详细的说明。该具体实施方式不意味着对本发明构成任何限制，其仅仅是示例性的。

具体实施方式

实施例1：

取植物蛋白玉米黄粉(含量≥45％)180g，加10％的盐酸540ml，水浴下升温至90℃，在此温度下恒温水解反应15小时，期间不断通入氮气保护，并加入偏重亚硫酸钠。反应完毕，在70℃下，真空浓缩回收酸，控制真空在-0.098MPa，至水解液混合体积约150ml，加入30％液碱调溶液的PH，边加入液碱边冷却，使温度始终在40℃，PH0.5，加毕，大量的氯化钠结晶产生，并在此温度下过滤产生的盐，滤液稍加浓缩约1/4，冷却至20℃，粗品亮氨酸会大量结晶析出(此粗品含有10％的氯化钠)，过滤得湿结晶25g，烘干得20g粗品结晶。

将粗品结晶20g，加约20倍的纯水搅拌溶解，升温至80℃，加1g的药用活性炭，维持约15分钟后脱色过滤，滤液需加入20％的氨水调溶液的PH3.0，然后减压浓缩，控制真空-0.098MPa，温度70℃，浓缩至液面有片状结晶产生时，停止。将浓缩液冷却至室温25℃，大量的亮氨酸结晶析出，过滤，烘干得干品L-亮氨酸18g。收率相当为玉米黄粉中亮氨酸含量的99.5％，经分析化验结果如下表：

表1 本发明实施例1的生产工艺生产的L-亮氨酸的分析结果

产品	L-亮氨酸
		英文名称	L-leucine
检验方法依据：	USP
		熔点	293
含量	99.5％
		比旋度[α]_D ²⁰	+14.9°
透光率	≥98.0％
		干燥失重	≤0.20％
炽灼残渣	≤0.10％
		氯(cl)	≤0.020％
氨(NH4)	≤0.02％
		硫(SO4)	≤0.020％
铁(Fe)	≤10ppm
		重金属(Pb)	≤10ppm
砷(As₂O₃)	≤1ppm
		pH	5.5

实施例2：

取植物蛋白豆粨(含量≥45％)180g，加15％的盐酸500ml，水浴下升温至110℃，在此温度下恒温水解反应22小时，期间不断通入氮气保护，并加入偏重亚硫酸钠。反应完毕，在75℃下，真空浓缩回收酸，控制真空在-0.1MPa，至水解液混合体积约130ml，加入30％液碱调溶液的PH，边加入液碱边冷却，使温度始终在45℃，PH5.0，加毕，大量的氯化钠结晶产生，并在此温度下过滤产生的盐，滤液稍加浓缩约1/4，冷却至20℃，粗品亮氨酸会大量结晶析出(此粗品含有10％的氯化钠)，过滤得湿结晶22g，烘干得20g粗品结晶。

将粗品结晶20g，加约20倍的纯水搅拌溶解，升温至85℃，加1g的药用活性炭，维持约15分钟后脱色过滤，滤液需加入20％的氨水调溶液的PH5，然后减压浓缩，控制真空-0.1MPa，温度75℃，浓缩至液面有片状结晶产生时，停止。将浓缩液冷却至室温25℃,大量的亮氨酸结晶析出，过滤，烘干得干品L-亮氨酸18g。收率相当为豆粨中亮氨酸含量的99.5％，经分析化验结果如表1。

产品	L-亮氨酸
		英文名称	L-leucine
检验方法依据：	USP
		熔点	293
含量	99.0％
		比旋度[α]_D ²⁰	+15.9°
透光率	≥98.0％
		干燥失重	0.12％
炽灼残渣	0.05％
		氯(cl)	≤0.020％
氨(NH4)	≤0.02％
		硫(SO4)	≤0.020％
铁(Fe)	≤10ppm
		重金属(Pb)	≤10ppm
砷(As₂O₃)	≤1ppm
		pH	5.65

实施例3：

取植物蛋白棉籽蛋白(含量≥50％)180g，加12％的盐酸550ml，水浴下升温至95℃，在此温度下恒温水解反应17小时，期间不断通入氮气保护，并加入偏重亚硫酸钠。反应完毕，在75℃下，真空浓缩回收酸，控制真空在-0.1MPa，至水解液混合体积约130ml，加入30％液碱调溶液的PH，边加入液碱边冷却，使温度始终在50℃，PH1.5，加毕，大量的氯化钠结晶产生，并在此温度下过滤产生的盐，滤液稍加浓缩约1/4，冷却至20℃，粗品亮氨酸会大量结晶析出(此粗品含有10％的氯化钠)，过滤得湿结晶23g，烘干得21g粗品结晶。

将粗品结晶21g，加约20倍的纯水搅拌溶解，升温至85℃，加1g的药用活性炭，维持约15分钟后脱色过滤，滤液需加入20％的氨水调溶液的PH3.5，然后减压浓缩，控制真空-0.1MPa，温度75℃，浓缩至液面有片状结晶产生时，停止。将浓缩液冷却至室温25℃,大量的亮氨酸结晶析出，过滤，烘干得干品L-亮氨酸18.5g。收率相当为棉籽蛋白中亮氨酸含量的99.0％，经分析化验结果如表1。

产品	L-亮氨酸
		英文名称	L-leucine
检验方法依据：	USP
		熔点	294℃
含量	99.6％
		比旋度[α]_D ²⁰	+16.0°
透光率	≥98.0％
		干燥失重	0.13％
炽灼残渣	0.07％
		氯(cl)	≤0.020％
氨(NH4)	≤0.02％
		硫(SO4)	≤0.020％
铁(Fe)	≤10ppm
		重金属(Pb)	≤10ppm
砷(As₂O₃)	≤1ppm
		pH	5.80

实施例4：

取植物蛋白桑蚕丝单位(含量≥45％)180g，加10％的盐酸540ml，水浴下升温至100℃，在此温度下恒温水解反应20小时，期间不断通入氮气保护，并加入偏重亚硫酸钠。反应完毕，在70℃下，真空浓缩回收酸，控制真空在-0.098MPa，至水解液混合体积约150ml，加入30％液碱调溶液的PH，边加入液碱边冷却，使温度始终在55℃，PH3，加毕，大量的氯化钠结晶产生，并在此温度下过滤产生的盐，滤液稍加浓缩约1/4，冷却至20℃，粗品亮氨酸会大量结晶析出(此粗品含有10％的氯化钠)，过滤得湿结晶26g，烘干得22g粗品结晶。

将粗品结晶22g，加约20倍的纯水搅拌溶解，升温至80℃，加1g的药用活性炭，维持约15分钟后脱色过滤，滤液需加入20％的氨水调溶液的PH4.0，然后减压浓缩，控制真空-0.098MPa，温度70℃，浓缩至液面有片状结晶产生时，停止。将浓缩液冷却至室温25℃,大量的亮氨酸结晶析出，过滤，烘干得干品L-亮氨酸19g。收率相当为蚕丝蛋白中亮氨酸含量的99.6％，经分析化验结果如表1。

产品	L-亮氨酸
		英文名称	L-leucine
检验方法依据：	USP
		熔点	294℃
含量	99.75％
		比旋度[α]_D ²⁰	+16.2°
透光率	≥98.0％
		干燥失重	0.14％
炽灼残渣	0.06％
		氯(cl)	≤0.020％
氨(NH4)	≤0.02％
		硫(SO4)	≤0.020％
铁(Fe)	≤10ppm
		重金属(Pb)	≤10ppm
砷(As₂O₃)	≤1ppm
		pH	6.0

实施例5：

取植物蛋白玉米黄粉、豆粨、棉籽蛋白和桑蚕丝蛋白的混合物(含量≥45％)180g，加10％的盐酸540ml，水浴下升温至105℃，在此温度下恒温水解反应21小时，期间不断通入氮气保护，并加入偏重亚硫酸钠。反应完毕，在70℃下，真空浓缩回收酸，控制真空在-0.098MPa，至水解液混合体积约150ml，加入30％液碱调溶液的PH，边加入液碱边冷却，使温度始终在60℃，PH4，加毕，大量的氯化钠结晶产生，并在此温度下过滤产生的盐，滤液稍加浓缩约1/4，冷却至20℃，粗品亮氨酸会大量结晶析出(此粗品含有10％的氯化钠)，过滤得湿结晶27g，烘干得25g粗品结晶。

将粗品结晶25g，加约20倍的纯水搅拌溶解，升温至80℃，加1g的药用活性炭，维持约15分钟后脱色过滤，滤液需加入20％的氨水调溶液的PH4.5，然后减压浓缩，控制真空-0.098MPa，温度70℃，浓缩至液面有片状结晶产生时，停止。将浓缩液冷却至室温25℃,大量的亮氨酸结晶析出，过滤，烘干得干品L-亮氨酸21.7g。收率相当为植物混合蛋白平均值中亮氨酸含量的99.5％，经分析化验结果如表1。

产品	L-亮氨酸
		英文名称	L-leucine
检验方法依据：	USP
		熔点	294℃
含量	99.8％
		比旋度[α]_D ²⁰	+16.5°
透光率	≥98.0％
		干燥失重	0.18％
炽灼残渣	0.05％
		氯(cl)	≤0.020％
氨(NH4)	≤0.02％
		硫(SO4)	≤0.020％
铁(Fe)	≤10ppm
		重金属(Pb)	≤10ppm
砷(As₂O₃)	≤1ppm
		pH	5.68

实施例6

取植物蛋白玉米黄粉和桑蚕丝蛋白的混合物(含量≥45％)180g，加10％的盐酸540ml，水浴下升温至110℃，在此温度下恒温水解反应19小时，期间不断通入氮气保护，并加入偏重亚硫酸钠。反应完毕，在70℃下，真空浓缩回收酸，控制真空在-0.098MPa，至水解液混合体积约150ml，加入30％液碱调溶液的PH，边加入液碱边冷却，使温度始终在60℃，PH1，加毕，大量的氯化钠结晶产生，并在此温度下过滤产生的盐，滤液稍加浓缩约1/4，冷却至20℃，粗品亮氨酸会大量结晶析出(此粗品含有10％的氯化钠)，过滤得湿结晶25g，烘干得20g粗品结晶。

将粗品结晶20g，加约20倍的纯水搅拌溶解，升温至80℃，加1g的药用活性炭，维持约15分钟后脱色过滤，滤液需加入20％的氨水调溶液的PH5.0，然后减压浓缩，控制真空-0.098MPa，温度70℃，浓缩至液面有片状结晶产生时，停止。将浓缩液冷却至室温25℃,大量的亮氨酸结晶析出，过滤，烘干得干品L-亮氨酸18g。收率相当为玉米黄粉中亮氨酸含量的99.5％，经分析化验结果如表1。

产品	L-亮氨酸
		英文名称	L-leucine
检验方法依据：	USP
		熔点	294℃
含量	100.5％
		比旋度[α]_D ²⁰	+16.3°
透光率	≥98.0％
		干燥失重	0.11％
炽灼残渣	0.085％
		氯(cl)	≤0.020％
氨(NH4)	≤0.02％
		硫(SO4)	≤0.020％
铁(Fe)	≤10ppm
		重金属(Pb)	≤10ppm
砷(As₂O₃)	≤1ppm
		pH	6.04

实施例7

取植物蛋白玉米黄粉、豆粨、棉籽蛋白和桑蚕丝蛋白的混合物(含量≥45％)180g，加10％的盐酸540ml，水浴下升温至105℃，在此温度下恒温水解反应16小时，期间不断通入氮气保护，并加入偏重亚硫酸钠。反应完毕，在70℃下，真空浓缩回收酸，控制真空在-0.098MPa，至水解液混合体积约150ml，加入30％液碱调溶液的PH，边加入液碱边冷却，使温度始终在60℃，PH 2.5，加毕，大量的氯化钠结晶产生，并在此温度下过滤产生的盐，滤液稍加浓缩约1/4，冷却至20℃，粗品亮氨酸会大量结晶析出(此粗品含有10％的氯化钠)，过滤得湿结晶25g，烘干得20g粗品结晶。

产品	L-亮氨酸
		英文名称	L-leucine
检验方法依据：	USP
		熔点	293℃
含量	99.28％
		比旋度[α]_D ²⁰	+15.5°
透光率	≥98.0％
		干燥失重	0.17％
炽灼残渣	0.078％
		氯(cl)	≤0.020％
氨(NH4)	≤0.02％
		硫(SO4)	≤0.020％
铁(Fe)	≤10ppm
		重金属(Pb)	≤10ppm
砷(As₂O₃)	≤1ppm
		pH	6.15

本发明的技术方案，以植物蛋白--玉米黄粉，豆粨，棉籽蛋白或桑蚕丝蛋白原料使得整个生产工艺成本廉价易得，生产不受动物源原料限制，可以大规模工业生产，也不会受到病毒的侵扰，这样亮氨酸以及下游产品的开发应用安全、放心、健康。

本发明的技术方案，提取L-亮氨酸时，找到一条通过控制pH0.5到5之间的狭小区间内能让亮氨酸和盐先后析出的技术路线，而其他中性氨基酸不共析，使本工艺技术方案原理简单可行，操作在常温常压下进行，使得工业化更加容易控制。

本发明的技术方案由于产品的结晶pH范围控制明确严格，使得产品收率有保障，可以达到理论收率的99.5％。

本发明的技术方案工艺中的酸可以回收利用，特别是未使用有毒沉淀剂，对环保有利，成本也大幅度下降，投资该发明工艺路线的生产有较显著的经济收益和社会效益。

Claims

1.一种从植物蛋白提取L- 亮氨酸的方法，包括下列步骤：

a. 称取植物蛋白原料，然后加入酸溶液，进行水解反应；水解反应中反应温度是90℃到110℃之间，水解反应期间加入抗氧化剂，反应时间是15 小时到22 小时之间；期间不断通入氮气保护，并加入偏重亚硫酸钠；

b. 浓缩回收一部分酸，然后加入液碱，进行中和反应，控制pH 在0.5 到5 之间，生成盐，然后过滤生成的盐，浓缩滤液，得到粗L- 亮氨酸结晶；

c. 对步骤b 中所得到的粗L- 亮氨酸结晶进行纯化，包括下列步骤：将粗L- 亮氨酸结晶在纯水中溶解得到粗液，调节粗液的pH 在3 到5 之间，脱色过滤，真空浓缩滤液至有大量片状结晶产生，过滤，烘干，得到纯L- 亮氨酸。

2.根据权利要求1 所述的从植物蛋白提取L- 亮氨酸的方法，其特征在：控制pH 在1到4 之间。

3.根据权利要求2 所述的从植物蛋白提取L- 亮氨酸的方法，其特征在：控制pH 在1.5到3 之间。

4.根据权利要求1 所述的从植物蛋白提取L- 亮氨酸的方法，其特征在：调节粗液的pH在3.5 到4.5 之间。

5.根据权利要求1 至3 中任一权利要求所述的从植物蛋白提取L- 亮氨酸的方法，其特征在：步骤b 的中和反应中保持温度在40℃到60℃之间。

6.根据权利要求1 至3 中任一权利要求所述的从植物蛋白提取L- 亮氨酸的方法，其特征在：步骤a 中的植物蛋白原料选自：玉米黄粉、豆粨、棉籽蛋白和桑蚕丝蛋白或它们的混合物。