CN109293612B - 一种通过调节溶液氢离子浓度制备n-乙酰神经氨酸水合物的方法 - Google Patents

一种通过调节溶液氢离子浓度制备n-乙酰神经氨酸水合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过调节溶液氢离子浓度制备N‑乙酰神经氨酸水合物的方法，首先向N‑乙酰神经氨酸水溶液中加入酸溶液，调节溶液体系的氢离子浓度，即pH值；然后将得到的混合液低温静置结晶，晶体洗涤并干燥，得到N‑乙酰神经氨酸水合物。经测试，本发明获得的N‑乙酰神经氨酸水合物纯度至少为99％，可满足其在食品、保健、医药和化妆品等领域的要求，且本发明方法简单易操作，特别适合于工业化生产N‑乙酰神经氨酸水合物。

Description

一种通过调节溶液氢离子浓度制备N-乙酰神经氨酸水合物的 方法
技术领域
本发明涉及一种通过调节溶液氢离子浓度制备N-乙酰神经氨酸水合物的方法，属于生物化学工程技术领域。
背景技术
N-乙酰神经氨酸，也称唾液酸、燕窝酸，具有提高智力、记忆力和抗老年痴呆的功效。微生物发酵法来源的N-乙酰神经氨酸已被国家卫计委批准为新食品原料。目前微生物发酵法制备得到的N-乙酰神经氨酸发酵液，分离提纯主要步骤为除菌、除蛋白、水解、脱色、脱盐、除杂和浓缩，得到的浓缩液通过冰醋酸进行结晶，晶体再用无水乙醇进行洗涤。结晶过程中使用了大量的冰醋酸(浓缩液体积的7～9倍)，然后又使用大量的无水乙醇(晶体重量的3～5倍)对晶体进行洗涤，整个后处理过程中大量有机溶剂的使用，导致分离提纯成本增加，而且废液不好处理，环境压力也较大，最终N-乙酰神经氨酸的市场价格也较高。随着新食品原料法规的通过，N-乙酰神经氨酸的应用越来越广，N-乙酰神经氨酸的需求也越来越多，面对供不应求的市场，则N-乙酰神经氨酸的生产就需要加快步伐，其中生产涉及的关键问题即如何简化N-乙酰神经氨酸生产工艺，如何降低N-乙酰神经氨酸成本，目前此问题迫在眉睫。
发明内容
为解决微生物发酵法生产的N-乙酰神经氨酸冰醋酸法结晶成本较高的问题，本发明旨在提供一种通过调节溶液中氢离子浓度制备N-乙酰神经氨酸水合物的方法，本方法简单、成本较低，从而降低N-乙酰神经氨酸的制备成本。因为N-乙酰神经氨酸水合物转化为N-乙酰神经氨酸方法简单，成本也比较低，可满足食品、保健、医药、化妆品等领域的应用需求。
本发明通过调节溶液中氢离子浓度制备N-乙酰神经氨酸水合物的方法，包括如下步骤：
步骤1：向N-乙酰神经氨酸水溶液中加入酸溶液，调节溶液体系的氢离子浓度，即pH值；
步骤2：将步骤1得到的混合液低温静置结晶，晶体洗涤并干燥，得到N-乙酰神经氨酸水合物。
步骤1中，所述N-乙酰神经氨酸水溶液为微生物发酵生产的N-乙酰神经氨酸发酵液通过除菌、除蛋白、脱色、除盐、浓缩等粗提后获得的N-乙酰神经氨酸浓缩液，浓缩液浓度为50-600g/L，或者为N-乙酰神经氨酸的高浓度水溶液，其浓度为50-600g/L。
步骤1中，所述酸溶液为强酸或中强酸，如盐酸、硫酸、硝酸、磷酸等，浓度为10-90％(wt/wt)。
步骤1中，加入酸溶液调节体系氢离子浓度至pH值为0-4.0，优选0.5-3.0。
步骤2中，低温静置结晶的温度为0-40℃，时间为0-48h，优选5-30h。
步骤2中，洗涤所用溶剂为水溶液或有机溶剂(如醇类等)。
步骤2中，干燥温度≤120℃。
本发明得到的N-乙酰神经氨酸水合物为N-乙酰神经氨酸二水合物。
本发明的有益效果体现在：
1、本发明利用强酸或中强酸调节N-乙酰神经氨酸浓缩液中的氢离子浓度，以pH表示，可以较短时间内析出大量N-乙酰神经氨酸水合物晶体，结晶时间短(5～10h)，在生产中节省时间，与一般的冰醋酸结晶法(约24～48h)相比，结晶时间大幅缩短。
2、本发明利用强酸或中强酸调节N-乙酰神经氨酸浓缩液中的氢离子浓度，以pH表示，可以较短时间内析出大量N-乙酰神经氨酸水合物晶体，使用酸的量为浓缩液量的10～30％，而一般冰醋酸法结晶，所需的冰醋酸量是浓缩液的5～9倍(v/v)，使用酸的量大大减少，后续母液处理简单，环境压力较小，成本较低。
3、本发明利用强酸或中强酸调节N-乙酰神经氨酸浓缩液中的氢离子浓度，以pH表示，较短时间内析出的N-乙酰神经氨酸水合物晶体纯度高，经高效液相色谱法检测，本发明方法所得产品的纯度高于99％，工艺简单，满足市场需求。
4、本发明利用强酸或中强酸调节N-乙酰神经氨酸浓缩液中的氢离子浓度，以pH表示，较短时间内析出的N-乙酰神经氨酸水合物晶体纯度高，经高效液相色谱法检测，本发明方法所得产品不含有乙酸(低于检出限0.01ppm)。
附图说明
图1为本发明实施例1得到的N-乙酰神经氨酸二水合物照片。
图2为本发明实施例1所得产品的高效液相色谱检测图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐明本发明。但这些实施例仅用于说明本发明，而不构成对本发明范围的限制。
实施例1：
本实施例中通过调节溶液氢离子浓度制备N-乙酰神经氨酸水合物的方法如下：
1、N-乙酰神经氨酸微生物发酵液，通过除菌、除蛋白、除盐、脱色等粗提后，浓缩至300g/l，待用；
2、向步骤1获得的N-乙酰神经氨酸浓缩液中加入浓盐酸，调节体系的氢离子浓度至pH值1.0；
3、将步骤1得到的混合液低温10℃静置结晶，直至晶体析出，析出后静置使晶体熟化12h，纯水洗涤，晶体重量与纯水重量比为1:1，60℃干燥，得到N-乙酰神经氨酸二水合物。
利用高效液相色谱进行检测，N-乙酰神经氨酸含量为89.2％，计算N-乙酰神经氨酸二水合物纯度为99.6％，利用卡尔费休测水仪检测水分含量为10.3％。干燥后的晶体(如图1所示)，采用高效液相色谱法检测(如图2所示)。
实施例2：
本实施例中通过调节氢离子浓度制备N-乙酰神经氨酸水合物的方法如下：
1、N-乙酰神经氨酸微生物发酵液，通过除菌、除蛋白、除盐、脱色等粗提后，浓缩至400g/l，待用；
2、向步骤1获得的N-乙酰神经氨酸水溶液中加入浓盐酸，调节体系的氢离子浓度至pH值1.5；
3、将步骤1得到的混合液低温4℃静置结晶，直至晶体析出，析出后静置使晶体熟化24h，乙醇洗涤，晶体重量与乙醇重量比为1:1，80℃干燥，得到N-乙酰神经氨酸二水合物。
利用高效液相色谱进行检测，N-乙酰神经氨酸含量为89.0％，计算N-乙酰神经氨酸二水合物纯度为99.4％，利用卡尔费休测水仪检测水分含量为10.1％。
实施例3：
本实施按照实施例2步骤，除步骤1的浓缩液浓度为40g/l之外，其他均同实施例2步骤，对微生物发酵法生产的N-乙酰神经氨酸浓缩液进行强酸pH调节，最终没有结晶出N-乙酰神经氨酸二水合物。
实施例4：
本实施例中通过调节氢离子浓度制备N-乙酰神经氨酸水合物的方法如下：
1、N-乙酰神经氨酸微生物发酵液，通过除菌、除蛋白、除盐、脱色等粗提后，浓缩至500g/l，待用；
2、向步骤1获得的N-乙酰神经氨酸水溶液中加入硫酸，调节体系的氢离子浓度至pH值2.0；
3、将步骤1得到的混合液25℃静置结晶，直至晶体析出，析出后静置使晶体熟化12h，纯水洗涤，晶体重量与纯水重量比为1:1，50℃干燥，得到N-乙酰神经氨酸二水合物。
利用高效液相色谱进行检测，N-乙酰神经氨酸含量为88.6％，计算N-乙酰神经氨酸二水合物纯度为99.0％，利用卡尔费休测水仪检测水分含量为10.8％。
实施例5：
本实施按照实施例4步骤，除步骤2的溶液氢离子浓度即Ph调节至4.5以外，其他条件均同实施例4步骤，最终没有析出N-乙酰神经氨酸二水合物。
实施例6：
本实施例中通过调节氢离子浓度制备N-乙酰神经氨酸水合物的方法如下：
1、以N-乙酰神经氨酸产品高浓度水溶液为原料，浓度为200g/l；
2、向步骤1获得的N-乙酰神经氨酸水溶液中加入浓盐酸，调节体系的氢离子浓度至pH值1.0；
3、将步骤1得到的混合液低温10℃静置结晶，直至晶体析出，析出后静置使晶体熟化12h，纯水洗涤，晶体重量与纯水重量比为1:1，60℃干燥，得到N-乙酰神经氨酸二水合物。
利用高效液相色谱进行检测，N-乙酰神经氨酸含量为89.3％，计算N-乙酰神经氨酸二水合物纯度为99.7％，利用卡尔费休测水仪检测水分含量为10.3％。
实施例7：
本实施例中通过调节氢离子浓度制备N-乙酰神经氨酸水合物的方法如下：
1、以N-乙酰神经氨酸产品水溶液为原料，浓度为150g/l；
2、向步骤1获得的N-乙酰神经氨酸水溶液中加入浓盐酸，调节体系的氢离子浓度至pH值0.5；
3、将步骤1得到的混合液低温20℃静置结晶，直至晶体析出，析出后静置使晶体熟化10h，乙醇洗涤，晶体重量与纯水重量比为1:1，80℃干燥，得到N-乙酰神经氨酸二水合物。
利用高效液相色谱进行检测，N-乙酰神经氨酸含量为89.5％，计算N-乙酰神经氨酸二水合物纯度为99.9％，利用卡尔费休测水仪检测水分含量为10.3％。
实施例8：
本实施例中通过调节氢离子浓度制备N-乙酰神经氨酸水合物的方法如下：
1、以N-乙酰神经氨酸产品水溶液为原料，浓度为200g/l；
2、向步骤1获得的N-乙酰神经氨酸水溶液中加入浓盐酸，调节体系的氢离子浓度至pH值1.5；
3、将步骤1得到的混合液30℃静置结晶，直至晶体析出，析出后静置使晶体熟化12h，纯水洗涤，晶体重量与纯水重量比为1:1，60℃干燥，得到N-乙酰神经氨酸水合物。
利用高效液相色谱进行检测，N-乙酰神经氨酸含量为89.1％，计算N-乙酰神经氨酸二水合物纯度为99.5％，利用卡尔费休测水仪检测水分含量为10.5％。

Claims (2)

1.一种通过调节溶液氢离子浓度制备N-乙酰神经氨酸水合物的方法，其特征在于：
首先向N-乙酰神经氨酸水溶液中加入酸溶液，调节溶液体系的氢离子浓度，即pH值；然后将得到的混合液低温静置结晶，晶体洗涤并干燥，得到N-乙酰神经氨酸水合物；
所述N-乙酰神经氨酸水溶液为微生物发酵生产的N-乙酰神经氨酸发酵液通过除菌、除蛋白、脱色、除盐、浓缩等粗提后获得的N-乙酰神经氨酸浓缩液，或者为N-乙酰神经氨酸的高浓度水溶液；
N-乙酰神经氨酸浓缩液的浓度为50-600g/L；N-乙酰神经氨酸的高浓度水溶液的浓度为50-600g/L；
所述酸溶液为强酸或中强酸，浓度为10-90%；加入酸溶液调节体系氢离子浓度至pH值为0.5-3.0；
低温静置结晶的温度为0-40℃，时间为5-30h；
所述N-乙酰神经氨酸水合物为N-乙酰神经氨酸二水合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
干燥温度≤120℃。
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