CN108929248B - 一种l-精氨酸盐酸盐的制备方法 - Google Patents

一种l-精氨酸盐酸盐的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种L‑精氨酸盐酸盐的制备方法，属于分离提取技术领域。本发明的方法为先将精氨酸发酵液使用强酸型阳离子交换树脂进行吸附，氢氧化钠溶液进行洗脱，得到精氨酸溶液，然后使用弱酸性阳离子交换树脂进行吸附，盐酸进行洗脱，得到精氨酸盐酸盐溶液，最后进行脱色浓缩即可获得盐酸精氨酸；本发明的方法很好的避免了用氨水进行洗脱，不再需要使用大量蒸汽进行赶氨，从而节约了成本；同时，此方法引入了新型树脂技术，可以去除精氨酸盐酸盐中的酸性及中性氨基酸杂质，使得制备的精氨酸盐酸盐纯度更高，且很大程度的提高了精氨酸盐酸盐成品的收率和制备效率。

Description

一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法
技术领域
本发明涉及一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法，属于分离提取技术领域。
背景技术
精氨酸是一种碱性氨基酸，也是20种主要氨基酸之一，它参与生物体内新陈代谢过程中的鸟氨酸循环，是人体中的半必需氨基酸，现在已经被广泛应用在医药、食品和化妆品上。
近年来，随着工业的发展，各领域对于精氨酸的需求量日益增加，但是，目前为止，国内大部分的精氨酸仍需由国外进口，其中很大一部分的原因在于国内精氨酸提取工艺的落后。
国内精氨酸的提取主要依靠传统的离子交换法。离子交换法一般是先用阳离子交换树脂对发酵液中的精氨酸进行吸附，然后以氨水对被吸附的精氨酸进行洗脱，再将洗脱液进行反复多次浓缩赶氨，最后对赶氨后的精氨酸粗品进行最后的调酸、精制，获得L-精氨酸盐酸盐成品。上述方法存在很大的缺陷，例如：收率低，效率低下，不适宜应用生产；浓缩赶氨需要用大量的蒸汽，浪费能源等。
因此，急需开发一种节能、高收率、高效率的精氨酸制备方法以克服现有离子交换法的缺陷。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法。此方法为先将精氨酸发酵液使用强酸型阳离子交换树脂进行吸附，氢氧化钠溶液进行洗脱，得到精氨酸溶液，然后使用弱酸性阳离子交换树脂进行吸附，盐酸进行洗脱，得到精氨酸盐酸盐溶液，最后进行脱色浓缩即可获得盐酸精氨酸。此方法很好的避免了用氨水进行洗脱，不再需要使用大量蒸汽进行赶氨，从而节约了成本；同时，此方法引入了新型树脂技术，可以去除精氨酸盐酸盐中的酸性及中性氨基酸杂质，使得制备的精氨酸盐酸盐纯度更高，且很大程度的提高了精氨酸盐酸盐成品的收率和制备效率。用此方法制备得到的精氨酸盐酸盐结晶物为无水精氨酸盐酸盐，晶型好、纯度高(纯度＞99％，透光度＞99％)，且比旋度控制在+21.5°～+23.5°之间。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法，所述方法包含如下步骤：
(1)将精氨酸发酵液先经过除菌膜去除菌体，然后使用强酸型阳离子树脂进行吸附，再用水冲洗掉未被吸附的发酵液，最后使用氢氧化钠溶液进行洗脱，得到精氨酸溶液；
(2)在精氨酸溶液中加入活性炭进行脱色后过滤，得到一次滤液；
(3)将一次滤液先使用弱酸性阳离子树脂进行吸附，再用水冲洗树脂，洗去未被吸附的料液，最后用盐酸洗脱精氨酸，得到精氨酸盐酸盐溶液；
(4)在精氨酸盐酸盐溶液加入活性炭进行脱色，脱色后过滤除炭，除碳后浓缩，浓缩至起晶后降温至20～30℃，降温后进行离心，得到湿结晶和母液；
(5)将湿结晶进行干燥，得到精氨酸盐酸盐成品，母液并入下一批精氨酸盐酸盐溶液脱色制备精氨酸盐酸盐。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中的除菌膜分子量为6000Da，强酸型阳离子树脂为732树脂，水的用量为树脂体积的3倍，氢氧化钠浓度为2％，洗脱速度为15～20mL/min。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中的活性炭添加量为精氨酸溶液质量的5‰，脱色温度为55～65℃，时间为0.5～1h。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(3)中的吸附速度为20mL/min，水的用量为树脂体积的3倍，盐酸浓度为1wt％，洗脱速度为15～20mL/min。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(4)中的活性炭添加量为精氨酸盐酸盐溶液质量的10％，脱色温度为75～85℃，时间为0.5～1h浓缩温度为45-55℃，离心时间10～20min，离心转速2500～3500r/min。
在本发明的一种实施方式中，所述浓缩为真空浓缩，真空度0.09-0.1MPa。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(5)中的干燥为将湿结晶放入烘箱中进行烘干。
在本发明的一种实施方式中，所述烘干温度为80～100℃，时间为12～18h。
本发明提供了应用上述一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法生产得到的L-精氨酸盐酸盐。
本发明提供了上述一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法在生产L-精氨酸盐酸盐方面的应用。
有益效果：
(1)本发明的方法很好的避免了用氨水进行洗脱，不再需要使用大量蒸汽进行赶氨，从而节约了成本；
(2)本发明的方法引入了新型树脂技术，可以去除精氨酸盐酸盐中的酸性及中性氨基酸杂质，使得制备的精氨酸盐酸盐纯度更高，且很大程度的提高了精氨酸盐酸盐成品的收率和制备效率；
(3)使用本发明的方法制备得到的精氨酸盐酸盐结晶物为无水精氨酸盐酸盐，晶型好、纯度高(纯度＞99％，透光度＞99％)，且比旋度控制在+21.5°～+23.5°之间。
具体实施方式
下面结合实施例与对比例，对本发明进行进一步的阐述。
下述实施例中涉及的检测方法如下：
L-精氨酸盐酸盐的纯度检测方法：
取本品约0.1g，精密称定，加无水甲酸3ml使溶解，加冰醋酸50ml与醋酸汞试液6ml，按照电位滴定法，用高氯酸滴定液滴定，并将滴定的结果用空白试验校正，每1ml高氯酸滴定液相当于10.53mgC6H14N4O2HCl。
L-精氨酸盐酸盐的透光度检测方法：
取本品1g，加水10ml溶解后，照紫外-可见分光光度计，在430nm的波长处测定透光率。
L-精氨酸盐酸盐的比旋度检测方法：
取本品，精密称定，加入6mol/L的盐酸溶液溶解并定量稀释制成每1ml约含80mg的溶液，使用旋光仪依法测定比旋度。
快速点酸法：取料液滴于滤纸上，快速烘干，将吲哚醌滴于滤纸，高温烘烤，观察是否有限色反应，显蓝色则有氨基酸，显黄色则无氨基酸。
实施例1
具体步骤如下：
(1)取精氨酸发酵液过除菌膜后，过已经再生好的体积为2L的732树脂进行吸附，吸附速度20mL/min，通过快速点酸法测定吸附排放液是否有氨基酸漏，当有氨基酸漏出时停止吸附，吸附体积为6.5L，用6L纯化水冲洗树脂后，使用2％的氢氧化钠进行洗脱得到8L的A液；
(2)将(1)中的8LA液放入脱色罐中进行脱色，脱色温度60℃，时间30min，活性炭加量为A液体积的5‰即40g，搅拌速度200r/min，过滤脱去活性炭，得到脱色液；
(3)将(2)中的脱色液温度降至40℃，使用弱酸性阴离子树脂对精氨酸脱色液进行吸附，吸附速度为20mL/min，用6L纯化水冲洗树脂，然后用2wt％的盐酸进行洗脱，得到精氨酸盐酸盐溶液；
(4)将(3)中精氨酸盐酸盐溶液加入活性炭，加量为精氨酸盐酸盐溶液质量的10％，脱色温度80℃，时间30min，过滤后，将脱色液放入浓缩罐中进行浓缩，浓缩至起晶，将样品倒出缓慢冷却结晶，当温度降至20℃，离心获得湿结晶，离心时间10min，转速3000r/min，湿结晶放入90℃烘箱烘干16h，得到L-精氨酸盐酸盐成品。
将得到的成品进行纯度、透光度、比旋度检测。
检测结果为：纯度99.6％、透光度99.7％、比旋度+22.5°。
实施例2
具体步骤如下：
(1)取精氨酸发酵液过除菌膜后，过已经再生好的体积为2L的732树脂进行吸附，吸附速度15mL/min，通过快速点酸法测定吸附排放液是否有氨基酸漏，当有氨基酸漏出时停止吸附，吸附体积为6.5L，用6L纯化水冲洗树脂后，使用2％的氢氧化钠进行洗脱得到8L的A液；
(2)将(1)中的8LA液放入脱色罐中进行脱色，脱色温度55℃，时间1h，活性炭加量为A液体积的5‰即40g，搅拌速度250r/min，过滤脱去活性炭，得到脱色液；
(3)将(2)中的脱色液温度降至35℃，使用弱酸性阴离子树脂对精氨酸脱色液进行吸附，吸附速度为15mL/min，用6L纯化水冲洗树脂，然后用2wt％的盐酸进行洗脱，得到精氨酸盐酸盐溶液；
(4)将(3)中精氨酸盐酸盐溶液加入活性炭，加量为精氨酸盐酸盐溶液质量的10％，脱色温度80℃，时间30min，过滤后，将脱色液放入浓缩罐中进行浓缩，浓缩至起晶，将样品倒出缓慢冷却结晶，当温度降至20℃，离心获得湿结晶，离心时间20min，转速3000r/min，湿结晶放入90℃烘箱烘干18h，得到L-精氨酸盐酸盐成品。
将得到的成品进行纯度、透光度、比旋度检测。
检测结果为：纯度99.7％、透光度99.6％、比旋度+22.5°。
实施例3
具体步骤如下：
(1)取精氨酸发酵液过除菌膜后，过已经再生好的体积为2L的732树脂进行吸附，吸附速度15mL/min，通过快速点酸法测定吸附排放液是否有氨基酸漏，当有氨基酸漏出时停止吸附，吸附体积为6.5L，用6L纯化水冲洗树脂后，使用2％的氢氧化钠进行洗脱得到8L的A液；
(2)将(1)中的8LA液放入脱色罐中进行脱色，脱色温度60℃，时间30min，活性炭加量为A液体积的5‰即40g，搅拌速度180r/min，过滤脱去活性炭，得到脱色液；
(3)将(2)中的脱色液温度降至40℃以下，使用弱酸性阴离子树脂对精氨酸脱色液进行吸附，吸附速度为20mL/min，用6L纯化水冲洗树脂，然后用2wt％的盐酸进行洗脱，得到精氨酸盐酸盐溶液；
(4)将(3)中精氨酸盐酸盐溶液加入活性炭，加量为精氨酸盐酸盐溶液质量的10％，脱色温度85℃，时间1min，过滤后，将脱色液放入浓缩罐中进行浓缩，浓缩至起晶，将样品倒出缓慢冷却结晶，当温度降至20℃，离心获得湿结晶，离心时间10min，转速3000r/min，湿结晶放入90℃烘箱烘干12h，得到L-精氨酸盐酸盐成品。
将得到的成品进行纯度、透光度、比旋度检测。
检测结果为：纯度99.4％、透光度99.8％、比旋度+21.5°。
对比例1
具体步骤如下：
(1)取精氨酸发酵液过除菌膜后，过已经再生好的体积为2L的732树脂进行吸附，吸附速度25mL/min，通过快速点酸法测定吸附排放液是否有氨基酸漏，当有氨基酸漏出时停止吸附，吸附体积为6.5L，用6L纯化水冲洗树脂后，使用2％的氢氧化钠进行洗脱得到8L的A液；
(2)将(1)中的8LA液放入脱色罐中进行脱色，脱色温度60℃，时间30min，活性炭加量为A液体积的5‰即40g，搅拌速度200r/min，过滤脱去活性炭，得到脱色液；
(3)将(2)中的脱色液温度降至40℃，使用弱酸性阴离子树脂对精氨酸脱色液进行吸附，吸附速度为25mL/min，用6L纯化水冲洗树脂，然后用3wt％的盐酸进行洗脱，得到精氨酸盐酸盐溶液；
(4)将(3)中精氨酸盐酸盐溶液加入活性炭，加量为精氨酸盐酸盐溶液质量的10％，脱色温度80℃，时间30min，过滤后，将脱色液放入浓缩罐中进行浓缩，浓缩至起晶，将样品倒出缓慢冷却结晶，当温度降至20℃，离心获得湿结晶，离心时间10min，转速3000r/min，湿结晶放入90℃烘箱烘干16h，得到L-精氨酸盐酸盐成品。
将得到的成品进行纯度、透光度、比旋度检测。
检测结果为：纯度98.2％、透光度99.2％、比旋度+22.5°。
对比例2
具体步骤如下：
(1)取精氨酸发酵液过除菌膜后，过已经再生好的体积为2L的732树脂进行吸附，吸附速度20mL/min，通过快速点酸法测定吸附排放液是否有氨基酸漏，当有氨基酸漏出时停止吸附，吸附体积为6.5L，用6L纯化水冲洗树脂后，使用3％的氢氧化钠进行洗脱得到8L的A液；
(2)将(1)中的8LA液放入脱色罐中进行脱色，脱色温度60℃，时间30min，活性炭加量为A液体积的5‰即40g，搅拌速度200r/min，过滤脱去活性炭，得到脱色液；
(3)将(2)中的脱色液温度降至40℃，使用弱酸性阴离子树脂对精氨酸脱色液进行吸附，吸附速度为20mL/min，用6L纯化水冲洗树脂，然后用3wt％的盐酸进行洗脱，得到精氨酸盐酸盐溶液；
(4)将(3)中精氨酸盐酸盐溶液加入活性炭，加量为精氨酸盐酸盐溶液质量的12％，脱色温度80℃，时间30min，过滤后，将脱色液放入浓缩罐中进行浓缩，浓缩至起晶，将样品倒出缓慢冷却结晶，当温度降至20℃，离心获得湿结晶，离心时间10min，转速3000r/min，湿结晶放入90℃烘箱烘干16h，得到L-精氨酸盐酸盐成品。
将得到的成品进行纯度、透光度、比旋度检测。
检测结果为：纯度96.7％、透光度98.2％、比旋度+23.5°。
对比例3
具体步骤如下：
(1)取精氨酸发酵液过除菌膜后，过已经再生好的体积为3L的732树脂进行吸附，吸附速度20mL/min，通过快速点酸法测定吸附排放液是否有氨基酸漏，当有氨基酸漏出时停止吸附，吸附体积为6.5L，用6L纯化水冲洗树脂后，使用1％的氢氧化钠进行洗脱得到8L的A液；
(2)将(1)中的8LA液放入脱色罐中进行脱色，脱色温度60℃，时间30min，活性炭加量为A液体积的5‰即40g，搅拌速度200r/min，过滤脱去活性炭，得到脱色液；
(3)将(2)中的脱色液温度降至40℃，使用弱酸性阴离子树脂对精氨酸脱色液进行吸附，吸附速度为20mL/min，用6L纯化水冲洗树脂，然后用1wt％的盐酸进行洗脱，得到精氨酸盐酸盐溶液；
(4)将(3)中精氨酸盐酸盐溶液加入活性炭，加量为精氨酸盐酸盐溶液质量的7％，脱色温度80℃，时间30min，过滤后，将脱色液放入浓缩罐中进行浓缩，浓缩至起晶，将样品倒出缓慢冷却结晶，当温度降至20℃，离心获得湿结晶，离心时间10min，转速3000r/min，湿结晶放入90℃烘箱烘干16h，得到L-精氨酸盐酸盐成品。
将得到的成品进行纯度、透光度、比旋度检测。
检测结果为：纯度95.9％、透光度98.7％、比旋度+22.5°。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (11)

1.一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：
(1)将精氨酸发酵液先经过除菌膜去除菌体，然后使用强酸型阳离子树脂进行吸附，再用水冲洗掉未被吸附的发酵液，最后使用氢氧化钠溶液进行洗脱，得到精氨酸溶液；
(2)在精氨酸溶液中加入活性炭进行脱色后过滤，得到一次滤液；
(3)将一次滤液先使用弱酸性阳离子树脂进行吸附，再用水冲洗树脂，洗去未被吸附的料液，最后用盐酸洗脱精氨酸，得到精氨酸盐酸盐溶液；
(4)在精氨酸盐酸盐溶液加入活性炭进行脱色，脱色后过滤除炭，除碳后浓缩，浓缩至起晶后降温至20～30℃，降温后进行离心，得到湿结晶和母液；
(5)将湿结晶进行干燥，得到精氨酸盐酸盐成品，母液并入下一批精氨酸盐酸盐溶液脱色制备精氨酸盐酸盐；
所述步骤(1)中的除菌膜分子量为6000Da，强酸型阳离子树脂为732树脂，水的用量为树脂体积的3倍，氢氧化钠浓度为2％，洗脱速度为15～20mL/min。
2.如权利要求1所述的一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的活性炭添加量为精氨酸溶液质量的5‰，脱色温度为55～65℃，时间为0.5～1h。
3.如权利要求1所述的一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的吸附速度为20mL/min，水的用量为树脂体积的3倍，盐酸浓度为1wt％，洗脱速度为15～20mL/min。
4.如权利要求2所述的一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的吸附速度为20mL/min，水的用量为树脂体积的3倍，盐酸浓度为1wt％，洗脱速度为15～20mL/min。
5.如权利要求1-4任一所述的一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的活性炭添加量为精氨酸盐酸盐溶液质量的10％，脱色温度为75～85℃，时间为0.5～1h浓缩温度为45-55℃，离心时间10～20min，离心转速2500～3500r/min。
6.如权利要求5所述的一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述浓缩为真空浓缩，真空度0.09-0.1MPa。
7.如权利要求1-4或6任一所述的一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的干燥为将湿结晶放入烘箱中进行烘干。
8.如权利要求5所述的一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的干燥为将湿结晶放入烘箱中进行烘干。
9.如权利要求7所述的一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述烘干温度为80～100℃，时间为12～18h。
10.如权利要求8所述的一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述烘干温度为80～100℃，时间为12～18h。
11.权利要求1-10任一所述的一种L-精氨酸盐酸盐的制备方法在生产L-精氨酸盐酸盐方面的应用。
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