CN108103137B - 一种化学法和酶法生产d-色氨酸的新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学法和酶法生产D‑色氨酸的新工艺，其特征在于：包括消旋、拆分、乙酰基‑DL‑色氨酸精制、水解、D‑色氨酸盐酸盐精制、解络和母液处理步骤。其优点在于：本发明采用化学法和酶法结合的生产工艺，通过将L‑色氨酸经过消旋、拆分、精制、水解和D‑色氨酸盐酸盐精制后制得D‑色氨酸，提高了生产效率；合成过程中产生的母液经过浓缩之后，循环利用，减少了母液的排放量，提高了产品的收率，同时副产物经过解络过程之后循环利用，减少了资源的浪费；在合成工艺中采用水作为溶剂，解决了常规方法中有机物作为溶剂的缺陷，安全环保；本发明不需要额外的添加消旋酶和拆分剂，工艺路线短，生产过程简单。
Description
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种化学法和酶法生产D-色氨酸的新工艺。
背景技术
D-色氨酸又名氨基吲哚丙酸，是一种白色或类白色至微黄的结晶性粉末，无臭甜味，在水中微溶，不溶于遗传，在烯酸或烯碱中溶解，长时间光照时著色，与水共热产生少量吲哚。D-色氨酸作为一种重要的人体必须的氨基酸，广泛应用于医疗和食品用途，如何将其应用于氨基酸输液，综合氨基酸制剂、孕妇营养补剂和乳幼儿特殊奶粉、合成脑白金、食品添加剂等。
中国专利CN104830945A，本发明公开了一种生产 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。但现有技术的生产效率较低，生产过程中的母液以及副产物没有得到重复利用，原料消耗较大，且用有机物作为溶剂，不利于目前安全环保的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种工艺简单、回收利用率高、生产效率高、产品纯度高的化学法和酶法生产D-色氨酸的新工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种化学法和酶法结合生产D-色氨酸的新工艺，其创新点在于：包括消旋、拆分、乙酰基-DL-色氨酸精制、水解、D-色氨酸盐酸盐精制、解络和母液处理步骤，完成所述合成工艺；所述具体步骤如下：
（1）消旋：将L-色氨酸、水、醋酸酐和氢氧化钠按一定比例投入消旋反应釜中，原料滴加时，温度控制在50℃以下，滴加完毕后，在45℃下保温反应5h，然后冷却到40℃以下，用盐酸调节反应釜中的pH值，冷却至30℃以下，离心得到滤饼为乙酰基-DL-色氨酸，消旋后的母液送至水处理待回收；
（2）拆分：将步骤（1）制得的乙酰基-DL-色氨酸、水和氢氧化钠按一定比例投入拆分反应釜中，升温至80℃保温反应2h，然后冷却至30℃以下，离心，滤液为乙酰基-D色氨酸溶液，滤液抽至精制应应釜内待精制，滤饼为色氨酸络合物待解络；
（3）乙酰基-DL-色氨酸精制：在步骤（2）中的乙酰基-D-色氨酸溶液中加入酶和硫化钠，反应1h后加入活性炭脱色30min，然后离心，得滤饼为乙酰基-D-色氨酸精品，精制后的母液待解络；
（4）水解：将步骤（3）中制得的乙酰基-D-色氨酸精品、水和盐酸按一定比例加入水解反应釜中，升温至100℃，并在此温度下保温2h，然后减压浓缩至大量出料，冷却至25℃抽滤离心，所述滤饼为D-色氨酸盐酸盐，水解后的母液用于水解套用；
（5）D-色氨酸盐酸盐精制：将步骤（4）中的D-色氨酸盐酸盐、水按一定比例加入到反应釜内，使D-色氨酸盐酸盐完全溶解，然后加入活性炭脱色30min，抽滤，用氨水调pH值为5-6，冷却至30℃后抽滤离心，滤饼用纯水漂洗，即为D-色氨酸，检测合格后烘干包装，抽滤得到的母液送至水处理回收站；
（6）解络：将步骤（2）中的色氨酸络合物或（3）中的母液加入反应釜内，升温至40℃后用氢氧化钠调pH，保温反应2h后冷却至30℃，抽滤、离心，所得母液用盐酸调pH值，保持3h后，离心，所得滤饼为乙酰基-L-色氨酸，待消旋，解络后的母液送至水处理站回收；
（7）母液处理：将步骤（1）、步骤（5）或步骤（6）送至回收站的母液抽至盐析反应釜中，减压浓缩至干，所得滤饼为D-色氨酸盐酸盐，装袋送处理站，完成所述D-色氨酸的合成工艺。
进一步的，所述步骤（1）中L-色氨酸：水：醋酸酐：氢氧化钠质量比为1:4:2:0.5。
进一步的，所述步骤（2）中乙酰-DL色氨酸：水：氢氧化钠为质量比为1:4:0.5。
进一步的，所述步骤（4）中乙酰-D-色氨酸：水：盐酸质量比为1:1.5:0.2。
进一步的，所述步骤（5）中盐酸盐：水质量比为1:4。
进一步的，所述步骤（4）或步骤（7）中减压浓缩真空度为-0.08Mpa。
本发明的有益效果如下：本发明通过将L-色氨酸经过消旋、拆分、精制、水解和D-色氨酸盐酸盐精制后制得D-色氨酸，采用化学法和酶法结合的生产工艺，提高了生产效率；合成过程中产生的母液经过浓缩之后，循环利用，减少了母液的排放量，提高了产品的收率，同时副产物经过解络过程之后循环利用，减少了资源的浪费；在合成工艺中采用水作为溶剂，解决了常规方法中有机物作为溶剂的缺陷，安全环保；本发明不需要额外的添加消旋酶和拆分剂，工艺路线短，生产过程简单。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
实施例1
一种化学法和酶法生产D-色氨酸的新工艺，包括消旋、拆分、乙酰基-DL-色氨酸精制、水解、D-色氨酸盐酸盐精制、解络和母液处理步骤，完成所述合成工艺；具体步骤如下：
（1）消旋：将107kgL-色氨酸、428kg水、214kg醋酸酐和53.5kg氢氧化钠投入消旋反应釜中，原料滴加时，温度控制在50℃以下，滴加完毕后，在45℃下保温反应5h，然后冷却到40℃以下，用盐酸调节反应釜中的pH值，冷却至30℃以下，离心得到滤饼为乙酰基-DL-色氨酸，消旋后的母液送至水处理待回收；
（2）拆分：在拆分反应釜中加入128kg步骤（1）制得的乙酰基-DL-色氨酸、432kg水和54kg氢氧化钠，升温至80℃保温反应2h，然后冷却至30℃以下，离心，滤液为乙酰基-D色氨酸溶液，滤液抽至精制反应釜内待精制，滤饼为色氨酸络合物待解络；
（3）乙酰基-DL-色氨酸精制：在步骤（2）中的乙酰基-D-色氨酸溶液中加入酶和硫化钠，反应1h后加入活性炭脱色30min，然后离心，得滤饼为乙酰基-D-色氨酸精品，精制后的母液待解络；
（4）水解：在水解反应釜中加入128kg步骤（3）中制得的乙酰基-D-色氨酸精品、192kg水和25.6kg盐酸，升温至100℃，并在此温度下保温2h，然后减压浓缩，真空度为-0.08MPa，至大量出料，冷却至25℃抽滤离心，所述滤饼为D-色氨酸盐酸盐，水解后的母液用于水解套用；
（5）D-色氨酸盐酸盐精制：在反应釜中加入125Kg步骤（4）中的D-色氨酸盐酸盐和500kg水，使D-色氨酸盐酸盐完全溶解，然后加入活性炭脱色30min，抽滤，用氨水调pH值为5-6，冷却至30℃后抽滤离心，滤饼用纯水漂洗，即为D-色氨酸，检测合格后烘干包装，抽滤得到的母液送至水处理回收站；
（6）解络：将步骤（2）中的色氨酸络合物或（3）中的母液加入反应釜内，升温至40℃后用氢氧化钠调pH，保温反应2h后冷却至30℃，抽滤、离心，所得母液用盐酸调pH值，保持3h后，离心，所得滤饼为乙酰基-L-色氨酸，待消旋，解络后的母液送至水处理站回收；
（7）母液处理：将步骤（1）、步骤（5）或步骤（6）送至回收站的母液抽至盐析反应釜中，减压浓缩至干，真空度为-0.08MPa，所得滤饼为D-色氨酸盐酸盐，装袋送处理站，完成所述D-色氨酸的合成工艺。
实施例2
一种化学法和酶法生产D-色氨酸的新工艺，包括消旋、拆分、乙酰基-DL-色氨酸精制、水解、D-色氨酸盐酸盐精制、解络和母液处理步骤，完成所述合成工艺；具体步骤如下：
（1）消旋：将533kgL-色氨酸、2132kg水、1066kg醋酸酐和266.5kg氢氧化钠投入消旋反应釜中，原料滴加时，温度控制在50℃以下，滴加完毕后，在45℃下保温反应5h，然后冷却到40℃以下，用盐酸调节反应釜中的pH值，冷却至30℃以下，离心得到滤饼为乙酰基-DL-色氨酸，消旋后的母液送至水处理待回收；
（2）拆分：在拆分反应釜中加入640kg步骤（1）制得的乙酰基-DL-色氨酸、2560kg水和320kg氢氧化钠，升温至80℃保温反应2h，然后冷却至30℃以下，离心，滤液为乙酰基-D-色氨酸溶液，滤液抽至精制反应釜内待精制，滤饼为色氨酸络合物待解络；
（3）乙酰基-DL-色氨酸精制：在步骤（2）中的乙酰基-D-色氨酸溶液中加入酶和硫化钠，反应1h后加入活性炭脱色30min，然后离心，得滤饼为乙酰基-D-色氨酸精品，精制后的母液待解络；
（4）水解：在水解反应釜中加入640kg步骤（3）中制得的乙酰基-D-色氨酸精品、960kg水和128kg盐酸，升温至100℃，并在此温度下保温2h，然后减压浓缩至大量出料，真空度为-0.08MPa，冷却至25℃抽滤离心，所述滤饼为D-色氨酸盐酸盐，水解后的母液用于水解套用；
（5）D-色氨酸盐酸盐精制：在反应釜中加入627Kg步骤（4）中的D-色氨酸盐酸盐和2508kg水，使D-色氨酸盐酸盐完全溶解，然后加入活性炭脱色30min，抽滤，用氨水调pH值为5-6，冷却至30℃后抽滤离心，滤饼用纯水漂洗，即为D-色氨酸，检测合格后烘干包装，抽滤得到的母液送至水处理回收站；
（6）解络：将步骤（2）中的色氨酸络合物或（3）中的母液加入反应釜内，升温至40℃后用氢氧化钠调pH，保温反应2h后冷却至30℃，抽滤、离心，所得母液用盐酸调pH值，保持3h后，离心，所得滤饼为乙酰基-L-色氨酸，待消旋，解络后的母液送至水处理站回收；
（7）母液处理：将步骤（1）、步骤（5）或步骤（6）送至回收站的母液抽至盐析反应釜中，减压浓缩至干，真空度为-0.08MPa，所得滤饼为D-色氨酸盐酸盐，装袋送处理站，完成所述D-色氨酸的合成工艺。
实施例3
一种化学法和酶法生产D-色氨酸的新工艺，包括消旋、拆分、乙酰基-DL-色氨酸精制、水解、D-色氨酸盐酸盐精制、解络和母液处理步骤，完成所述合成工艺；具体步骤如下：
（1）消旋：将320kgL-色氨酸、1280kg水、640kg醋酸酐和160kg氢氧化钠投入消旋反应釜中，原料滴加时，温度控制在50℃以下，滴加完毕后，在45℃下保温反应5h，然后冷却到40℃以下，用盐酸调节反应釜中的pH值，冷却至30℃以下，离心得到滤饼为乙酰基-DL-色氨酸，消旋后的母液送至水处理待回收；
（2）拆分：在拆分反应釜中加入384kg步骤（1）制得的乙酰基-DL-色氨酸、1536kg水和192kg氢氧化钠，升温至80℃保温反应2h，然后冷却至30℃以下，离心，滤液为乙酰基-D-色氨酸溶液，滤液抽至精制反应釜内待精制，滤饼为色氨酸络合物待解络；
（3）乙酰基-DL-色氨酸精制：在步骤（2）中的乙酰基-D色氨酸溶液中加入酶和硫化钠，反应1h后加入活性炭脱色30min，然后离心，得滤饼为乙酰基-D-色氨酸精品，精制后的母液待解络；
（4）水解：在水解反应釜中加入384kg步骤（3）中制得的乙酰基-D-色氨酸精品、576kg水和76.8kg盐酸，升温至100℃，并在此温度下保温2h，然后减压浓缩至大量出料，真空度为-0.08MPa，冷却至25℃抽滤离心，所述滤饼为D-色氨酸盐酸盐，水解后的母液用于水解套用；
（5）D-色氨酸盐酸盐精制：在反应釜中加入376Kg步骤（4）中的D-色氨酸盐酸盐和1504kg水，使D-色氨酸盐酸盐完全溶解，然后加入活性炭脱色30min，抽滤，用氨水调pH值为5-6，冷却至30℃后抽滤离心，滤饼用纯水漂洗，即为D-色氨酸，检测合格后烘干包装，抽滤得到的母液送至水处理回收站；
（6）解络：将步骤（2）中的色氨酸络合物或（3）中的母液加入反应釜内，升温至40℃后用氢氧化钠调pH，保温反应2h后冷却至30℃，抽滤、离心，所得母液用盐酸调pH值，保持3h后，离心，所得滤饼为乙酰基-L-色氨酸，待消旋，解络后的母液送至水处理站回收；
（7）母液处理：将步骤（1）、步骤（5）或步骤（6）送至回收站的母液抽至盐析反应釜中，减压浓缩至干，所得滤饼为D-色氨酸盐酸盐，装袋送处理站，完成所述D-色氨酸的合成工艺。
由实施例1-3所得的D-色氨酸的理化指标如表1所示。
表1 D-色氨酸的理化指标表
注：外观以目力测试；氯化物含量按GB/T9729-2007标准测定；铵盐含量按GB5009.234-2016标准测定；硫酸盐含量按GBT 9728-2007标准测定；灼烧残渣按GB31604.6-2016标准测定；铁盐含量按GB/T4324.6-2012标准测定；重金属含量按GB31604.9-2016标准测定；比旋光度GB/T 613-2007标准测定；干燥失重率按照DB13T1236-1010标准测定；pH值按GB5009.237-2016标准测定。
由表1可知，实施例1-3所得的D-色氨酸产品中氯化物含量、铵盐，硫酸盐、铁盐、重金属含量较少，产品纯度高、合成工艺简单，各项指标均符合行业内控标准。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (6)
1.一种化学法和酶法生产D-色氨酸的新工艺，其特征在于：包括消旋、拆分、乙酰基-DL-色氨酸精制、水解、D-色氨酸盐酸盐精制、解络和母液处理步骤，完成所述合成工艺；所述具体步骤如下：
（1）消旋：将L-色氨酸、水、醋酸酐和氢氧化钠按一定比例投入消旋反应釜中，原料滴加时，温度控制在50℃以下，滴加完毕后，在45℃下保温反应5h，然后冷却到40℃以下，用盐酸调节反应釜中的pH值，冷却至30℃以下，离心得到滤饼为乙酰基-DL-色氨酸，消旋后的母液送至水处理待回收；
（2）拆分：将步骤（1）制得的乙酰基-DL色氨酸、水和氢氧化钠按一定比例投入拆分反应釜中，升温至80℃保温反应2h，然后冷却至30℃以下，离心，滤液为乙酰基-D色氨酸溶液，滤液抽至精制反应釜内待精制，滤饼为色氨酸络合物待解络；
（3）乙酰基-DL-色氨酸精制：在步骤（2）中的乙酰基-D色氨酸溶液中加入酶和硫化钠，反应1h后加入活性炭脱色30min，然后离心，得滤饼为乙酰基-D-色氨酸精品，精制后的母液待解络；
（4）水解：将步骤（3）中制得的乙酰基-D-色氨酸精品、水和盐酸按一定比例加入水解反应釜中，升温至100℃，并在此温度下保温2h，然后减压浓缩至大量出料，冷却至25℃抽滤离心，所述滤饼为D-色氨酸盐酸盐，水解后的母液用于水解套用；
（5）D-色氨酸盐酸盐精制：将步骤（4）中的D-色氨酸盐酸盐、水按一定比例加入到反应釜内，使D-色氨酸盐酸盐完全溶解，然后加入活性炭脱色30min，抽滤，用氨水调pH值为5-6，冷却至30℃后抽滤离心，滤饼用纯水漂洗，即为D-色氨酸，检测合格后烘干包装，抽滤得到的母液送至水处理回收站；
（6）解络：将步骤（2）中的色氨酸络合物或（3）中的母液加入反应釜内，升温至40℃后用氢氧化钠调pH，保温反应2h后冷却至30℃，抽滤、离心，所得母液用盐酸调pH值，保持3h后，离心，所得滤饼为乙酰基-L-色氨酸，待消旋，解络后的母液送至水处理站回收；
（7）母液处理：将步骤（1）、步骤（5）或步骤（6）送至回收站的母液抽至盐析反应釜中，减压浓缩至干，所得滤饼为D-色氨酸盐酸盐，装袋送处理站，完成所述D-色氨酸的合成工艺。
2.根据权利要求1所述的一种化学法和酶法生产D-色氨酸的新工艺，其特征在于：所述步骤（1）中L-色氨酸：水：醋酸酐：氢氧化钠质量比为1:4:2:0.5。
3.根据权利要求1所述的一种化学法和酶法生产D-色氨酸的新工艺，其特征在于：所述步骤（2）中乙酰-DL-色氨酸：水：氢氧化钠为质量比为1:4:0.5。
4.根据权利要求1所述的一种化学法和酶法生产D-色氨酸的新工艺，其特征在于：所述步骤（4）中乙酰-D-色氨酸：水：盐酸质量比为1:1.5:0.2。
5.根据权利要求1所述的一种化学法和酶法生产D-色氨酸的新工艺，其特征在于：所述步骤（5）中D-色氨酸盐酸盐：水质量比为1:4。
6.根据权利要求1或4所述的一种化学法和酶法生产D-色氨酸的新工艺，其特征在于：所述步骤（4）或步骤（7）中减压浓缩真空度为-0.08Mpa。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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