CN1050341C - 在生产蛋白盐酸水解产物中氯化钠分离的改进方法 - Google Patents
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Abstract
从蛋白盐酸水解产物中分离出高纯度的NaCl。
当从含水的蛋白盐酸水解产物溶液中分离NaCl时，在一温度下进行脱盐，NaCl在所述温度下的含水蛋白盐酸水解产物的水溶液中是过饱和的，除NaCl外的成分不是过饱和的，所述成分含于蛋白盐酸水解产物中的量是0.5%(按重量计)或更多。
根据本发明的方法，几乎不含附着母液的NaCl能从蛋白盐酸水解产物中分离出来，对现有工艺仅做轻微地改进而不致对产品的质量产生影响，并且可减少有效成分的损失。
Description
本发明涉及在生产蛋白盐酸水解产物中NaCl分离的改进方法。更具体地说，本发明涉及蛋白盐酸水解产物中分离高纯NaCl的方法，由此降低了有效成分的损失。
迄今为止蛋白盐酸水解产物的生产一直借高温下用浓盐酸水解原料蛋白，用碱中和至pH接近5，不溶物如腐殖土等的过滤，以及浓缩。有时进行上述步骤中间的蒸汽蒸馏，用树脂或活性炭吸附，在高温和pH从4到9的条件下处理水解产物溶液(日本专利公开号24，748/1972)。中和时，经常用氢氧化钠、碳酸钠或类似物作为碱。因此，作为中和的结果是逐渐形成大量的NaCl。所述NaCl在浓缩中结晶出来作为副产物分离。同时，由于浓缩而呈过饱和的疏水性氨基酸如酪氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸的晶体也沉淀出来了。由此，获得的NaCl带有大量的这些巯水性氨基酸和大量的母液。因此，NaCL的纯度很低。由于这个原因，有效成分的损失是大的，导致产量降低。
过去曾报道过采用下列方法降低NaCl的形成。
(1)用硫酸水解蛋白的方法(日本公开专利申请(Kokai)号118,766/1982)：
如脱脂大豆的原料蛋白用硫酸水解，水解产物用碳酸钙部分中和再用碳酸钠或氢氧化钠进一步中和至pH接近5。如此中和过的水解产物在加入NaCl时过滤。接着，使滤液冷却至-5℃，碳酸钠和碳酸钙因此沉淀并过滤出去。采用这种方法时，所生成的NaCl量确实减少了，但用碳酸钙中和硫酸，因此产生大量的硫酸钙。假若1年生产10,000千升的蛋白水解产物，根据实例中硫酸的量可计算出硫酸钙的生成量。求出硫酸钙的实际量可达到1,000吨。因为还没有处理含有由这种方法产生的杂质的硫酸钙方法，所以上述用硫酸水解蛋白的方法尚不能用于大规模工业化的工厂。还有，微量的硫酸离子残留在产品中，这样的产品与普通的蛋白盐酸水解产物的产品具有不同的器官感觉。这也是个问题。
(2)通过用离子交换膜的扩散渗析去除盐酸水解产物溶液中的盐酸的方法(日本公开专利申请(Kodai)号191,657/1989)：
用酸水解原料蛋白，再过滤。随后，使用离子交换膜通过扩散渗析使滤液脱酸，然后用碱中和。采用这种方法时，中和前能将盐酸去除到一定程度是有利的，但由于需要重新安装用膜处理的设备，生产工艺的很大改进，就必须维修复杂的装置等，从而使工厂投资增加。
为此，在不影响产品质量和不要求对现有生产工艺进行彻底改进的情况下，这些方法不能实际使用。
本发明的目的是分离含少量附着母液的NaCl和在轻微改进现有生产工艺而不致于对产品质量有任何影响的条件下减少有效成分的损失。
本发明人曾做了很大的努力以解决上述问题，并随之发现，在生产蛋白盐酸水解产物中，当在一温度下进行脱盐时，在所述温度下NaCl在蛋白盐酸水解产物的含水溶液中是过饱和的，而除NaCl以外的成分不是过饱和的，它们以0.5％(按重量计)或更多的量含于蛋白盐酸水解产物中，NaCl能以很高的纯度分离而不会使有效成分损失。
当在高温下用浓盐酸水解原料蛋白时，水解产物中会含有不溶性腐殖土、盐酸、有机酸和氨基酸。当水解产物被中和时，有大量的NaCl会生成。在随后的浓缩步骤中，生成的NaCl逐渐沉淀。然而，做为温度变化的结果，NaCl溶解度的变化通常大大小于做为温度变化结果的疏水性氨基酸如亮氨酸等的溶解度变化。尽管蛋白水解产物含高浓度的氨基酸、有机酸等，但NaCl和亮氨酸在蛋白水解产物中的通用溶解度如图1所示显示出相同的趋势。根据这一发现，可以断定在比较高的温度下NaCl和疏水性氨基酸能被分离。在近中性/pH的情况下，疏水性氨基酸如酪氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸的溶解度是低的。因此，在NaCl的分离操作之前，事先分离疏水性氨基酸如酪氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸，可分离大量的NaCl，也就是说，通过降低蛋白水解产物中的疏水性氨基酸量与总氨基酸量的比值。这样，可以发现本发明借助于这种程序能更有效地完成。
用于本发明方法中的蛋白盐酸水解产物的原料蛋白，既可以是动物性蛋白，也可以是植物性蛋白。
用于中和蛋白盐酸水解产物的碱化合物实例包括各种碱化合物，如氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙、氨和有机胺。它们既能单独使用，也能共同使用。采用本发明的方法时，使用钠化合物，如氢氧化钠和碳酸钠是可行的，因为钠化合物在工业上经常用来有效地分离NaCl。
当蛋白盐酸水解产物中的NaCl晶体沉淀时，按本发明的脱盐步骤进行分离，既可在水解、中和、不溶性物质过滤之后，也可在浓缩之后。为了更有效地分离NaCl，优选的是在用碱化合物中和，借此生成大量的NaCl之后进行浓缩，并在此之后完成本发明的方法。
由于杂质的沉淀极少，所以本发明所获得的NaCl晶体显示出优良的脱水性质，并且能用离心分离器高效率地脱水分离。离心分离器的实例包括通用立式离心分离器、水平式离心分离器如Heinkel型离心分离器和虹吸分离器(Siphon peeler)、超级滗析器、Contavex离心分离器等。
在本发明的所述脱盐步骤中分离的NaCl，比普通脱盐法分离所获得的NaCl的纯度高些，有时含有由蛋白盐酸水解产物产生的0.5-5％的附着母液，NaCl的量为95-99.5％。
实例
参照下列实例对本发明做更具体地说明。实例1
具有成分如表1所述的大豆蛋白盐酸水解产物(690ml，用碳酸钠中和盐酸)在60℃下浓缩1.4倍。用已加热到60℃的Nutsche漏斗热过滤60℃的浓缩液，用10ml的水洗涤。结果，获得了38克的NaCl和480ml的滤液。NaCl和滤液的组成示于表1中。NaCl中附着母液的量少至2.6％，并且未观察到疏水性氨基酸的沉淀。比较例1
组成示于表1的700亳升大豆蛋白盐酸水解产物(用碳酸钠中和盐酸)在60℃下浓缩1.4倍。第二天，用Nutsche漏斗于室温下过滤浓缩液，获得70.8克的NaCl和475ml的滤液。NaCl和滤液的组成列于表1中。随NaCl(沉淀)的疏水性氨基酸中的亮氨酸和异亮氨酸，和附着母液的量多达19.4％。
实例1和比较例1所获得的结果示于表1中。
表1
| NaCl | 附着母液 | 亮氨酸 | 异亮氨酸 | 苯丙氨酸 | ||
| 大豆蛋白盐酸水解产物 | 22.7g/dl | - | 0.75g/dl | 0.35g/dl | 0.74g/dl | |
| Ex.1 | 分离的NaCl | 97.7％ | 2.6％ | *0.00％ | *0.00％ | *0.00％ |
| 滤液 | 24.5g/dl | - | 1.07g/dl | 0.49g/dl | 1.05g/dl | |
| CEx.1 | 分离的NaCl | 71.5％ | 19.4％ | *3.0％ | *1.1％ | *0.4％ |
| 滤液 | 22.8g/dl | - | 0.67g/dl | 0.36g/dl | 0.80g/dl | |
Ex.—实例 CEx.—比较例
*：从沉淀的每一种氨基酸量减去附着母液的量。实例2
使具有如表2所示组成的大豆蛋白盐酸水解产物，采用降膜蒸发器在减压60℃下连续浓缩1.3倍。当浓缩时，该浓缩液中的NaCl晶体沉淀。将浓缩液连续送入Contavex H-200型的离心分离器，其流量为410升/小时。篮的转速为3,800rpm，螺旋的差动转数(differential speed of the screw)为41rpm，且洗涤水的流量为7.9升/小时。晶体充分地被分离而无任何母液漏进该晶体。滤液的流量为405升/小时，而NaCl的分离速度为20.8公斤/小时。各个成分的分析值示于表2中。NaCl晶体含有与附着母液量相当量的疏水性氨基酸，但未观察到疏水性氨基酸的沉淀。所获晶体的纯度为99％，且含1.2％的附着母液。由此，晶体的纯度大大高于常规方法所获得的晶体纯度，因而有可能减少氮的损失。实例3
除了浓缩液的流量改变成1,500升/小时，和洗涤水的流量改变成16.6升/小时外，重复实例2。晶体被充分地分离而无任何母液漏进该晶体。滤液的流量为1500升/小时，而NaCl的分离速率为88公斤/小时。未观察到疏水性氨基酸的沉淀。所获得的晶体纯度为99％且含1.6％的附着母液。这样，晶体的纯度大大高于常规方法所获得的晶体纯度，因而有可能减少氮的损失。实例4
除浓缩液的流量变成2,300升/小时，和洗涤水的流量变成25.4升/小时外，重复实例2。晶体充分地被分离而无任何附着母液漏进该晶体。滤液流量为2,300升/小时，而NaCl的分离速度是140公斤/小时。未观察到疏水性氨基酸的沉淀。所获得的晶体纯度为99％且含有2.2％的附着母液。这样，晶体的纯度大大高于用常规方法所获得的晶体纯度，因而有可能减少氮的损失。
例2、3和4的结果列于表2中。
表2
| NaCl | TN | 附着母液 | 氨基酸总量 | ||
| 大豆蛋白盐酸水解产物(g/dl) | 22.96 | 2.80 | - | 15.23 | |
| 滤液g/dl | Ex.2 | 24.58 | 3.72 | - | 20.02 |
| Ex.3 | 24.94 | 3.81 | - | 19.87 | |
| Ex.4 | 24.94 | 3.73 | - | 20.02 | |
| NaCl(％) | Ex.2 | 98.75 | 0.03 | 1.23 | 0.24 |
| Ex.3 | 98.89 | 0.05 | 1.55 | 0.27 | |
| Ex.4 | 99.11 | 0.06 | 2.18 | 0.38 | |
表2(续)
实例5
| 亮氨酸 | 异亮氨酸 | 苯丙氨酸 | 缬氨酸 | ||
| 大豆蛋白盐酸水解产物(g/d1) | 0.80 | 0.36 | 0.78 | 0.56 | |
| 滤液(g/dl) | Ex.2 | 1.06 | 0.48 | 1.03 | 0.74 |
| Ex.3 | 1.04 | 0.47 | 1.00 | 0.73 | |
| Ex.4 | 1.06 | 0.48 | 0.99 | 0.73 | |
| NaCl(％) | Ex.2 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| Ex.3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| Ex.4 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
总体实验图示于图2中。
(1)蛋白盐酸水解产物的生产：
采用常规方法用盐酸水解脱脂的大豆所获得的蛋白水解产物的溶液，用103.2升的31％NaOH中和至pH为4.7，所述溶液的组成列于表2中。使用Fs-1c-20单一型密封压滤机(由Nippon Roka SochiK.K制造)对这样中和过的溶液(328升)进行固液分离，获得了343.8升的滤液86.0公斤的不溶物。使用接近80升的洗涤水。所获得的滤液总量用脱色吸附树脂(D-zai型，由Hokuetsu Tanso K.K制造)进行处理。滤液的组成列于表3中。使100升的流出物在减压和60℃下浓缩1.5倍，再冷却至25℃。搅拌浓缩液过夜。疏水性氨基酸沉淀，然后进行固-液分离，可得到64.4升的蛋白盐酸水解产物和1.4公斤的晶体。它们的分析值列于表3中。疏水性氨基酸的量与蛋白盐酸水解产物中的氨基酸总量的比值为17.3％，该值低于水解产物溶液中的这一比值(23.2％)。疏水性氨基酸如酪氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸在分离的晶体中是沉淀的。结果列于表3中。从氨基酸的分析值减去与附着母液相当的氨基酸的量可计算已沉淀的氨基酸量。
(2)从蛋白盐酸水解产物中分离NaCl：
将实例1所获的蛋白盐酸水解产物(32.2升)在减压60℃下浓缩1.3倍。然后通过离心分离器在60℃下从23.2升的滤液热分离出1,160公斤的NaCl。滤液的分析结果列于表3中，分离出来的NaCl分析结果列于表4中。分离出来的NaCl纯度为98％，且未观察到疏水性氨基酸沉淀。当使滤液在室温下静置一段时间时，由于氨基酸细晶的沉淀而使滤液变混浊。因此，搅拌滤液的同时使滤液冷至25℃，再通过Nutsche漏斗过滤而得到滤液(最终产物)。最终产物的分析结果列于表5中。最终产物的质量几乎与比较例2所获得的产物质量一样。比较例2
使实例5所获蛋白盐酸水解产物(32.2升)在减压60℃下浓缩至1.倍。搅拌浓缩液的同时使其冷却至25℃，再通过Nutsche漏斗过滤以便从22.4升的滤液(最终产物)分离出2.3公斤的NaCl。分离出来的NaCl分析结果列于表4中。NaCl的纯度为67.6％，且疏水性氨基酸如亮氨酸，异亮氨酸和苯丙氨酸是沉淀的。NaCl的附着母液量为28.1％，与实例5相比最终产品的产量损失接近3％。该滤液(最终产物)的组成几乎与实例5的最终产物的组成相同。
分离出来的NaCl分析结果和实例5和比较例2的最终产物的分析结果列于表4和表5中。
表3
| NaCl | TN | 附着母液 | 氨基酸总量 | 酪氨酸 | |
| 水解产物溶液(g/dl) | 2.45 | 4.46 | - | 23.73 | 0.51 |
| 树脂流出物(g/dl) | 15.52 | 1.82 | - | 10.23 | 0.21 |
| 蛋白盐酸水解产物(g/dl) | 22.95 | 2.69 | - | 15.06 | 0.13 |
| 分离的晶体(％) | 0.0 | 5.10 | 58.1 | - | 8.7 |
| 滤液(NaCl分离)(g/dl) | 24.94 | 3.50 | - | 19.58 | 0.17 |
| NaCl晶体(％) | 98.7 | 0.0 | 1.3 | - | 0.00 |
表3(续)
| 亮氨酸 | 异亮氨酸 | 苯丙氨酸 | 缬氨酸 | 疏水性氨基酸量/氨基酸总量的比值(％) | |
| 水解产物溶液(g/dl) | 2.26 | 0.78 | 1.17 | 0.79 | 23.2 |
| 树脂流出物(g/dl) | 0.83 | 0.33 | 0.47 | 0.38 | - |
| 蛋白盐酸水解产物(g/dl) | 0.81 | 0.39 | 0.71 | 0.56 | 17.3 |
| 分离的晶体(％) | 22.9 | 5.5 | 1.8 | 1.4 | - |
| 滤液(NaCl分离)(g/dl) | 1.05 | 0.51 | 0.92 | 0.73 | - |
| NaCl晶体(％) | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | - |
表4
| NaCl | TN | 附着母液 | 酪氨 酸 | ||
| CEx.2 | NaCl晶体(％) | 67.6 | 1.4 | 28.1 | 0.0 |
| Ex.5 | NaCl晶体(％) | 98.7 | 0.0 | 1.3 | 0.0 |
表4(续)
| 亮氨酸 | 异亮氨酸 | 苯丙氨酸 | 缬氨酸 | ||
| CEx.2 | NaCl晶体(％) | 3.8 | 1.3 | 0.6 | 0.0 |
| Ex.5 | NaCl晶体(％) | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
表5
| NaCl | TN | 氨基酸总量 | 酪氨酸 | ||
| CEx.2 | 最终产物(g/dl) | 23.7 | 3.47 | 19.69 | 0.15 |
| Ex.5 | 最终产物(g/dl) | 23.8 | 3.48 | 19.57 | 0.17 |
表5(续)
本发明的效果。
| 亮氨酸 | 异亮氨酸 | 苯丙氨酸 | 缬氨酸 | ||
| CEx.2 | 最终产物(g/dl) | 0.63 | 0.36 | 0.81 | 0.71 |
| Ex.5 | 最终产物(g/dl) | 0.62 | 0.36 | 0.80 | 0.73 |
按照本发明的方法，几乎不含附着母液的NaCl能从蛋白质盐酸水解产物中分离出来，对现有工艺仅做轻微地改进而不致于影响产品的质量，并且还能使有效成分的损失减少。
附图的简要说明
图1是本实验所用的蛋白盐酸水解产物中亮氨酸和NaCl的通用溶解度曲线。
图2是实例5的实验流程图。
Claims (4)
1.从适于生产蛋白盐酸水解产物的包括疏水性氨基酸的蛋白盐酸水解产物含水溶液中分离出沉淀的NaCl的方法，包括用盐酸水解起始蛋白，用碱中和，过滤不溶物及浓缩等，其特征在于，当含水蛋白盐酸水解产物的溶液达到这样的温度，即：NaCl在此溶液中是过饱和的，而除NaCl之外的其它成分在此溶液中的量为0.5％重量或更多时，将NaCl进行分离。
2.权利要求1所述的方法，其中疏水性氨基酸的量与经过NaCl分离的蛋白盐酸水解产物中的氨基酸总量的比值低于23.2％。
3.权利要求1或2所述的方法，其中NaCl连续地离心分离。
4.权利要求2所述的方法，其中所述的疏水性氨基酸为酪氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸。
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