CN109651181A - 一种l-鸟氨酸盐酸盐生产工艺 - Google Patents

一种l-鸟氨酸盐酸盐生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种L‑鸟氨酸盐酸盐生产工艺，主要包括：L‑精氨酸溶液的制备、酶解法制备L‑鸟氨酸盐酸盐、L‑鸟氨酸盐酸盐的浓缩和L‑鸟氨酸盐酸盐的精制，本发明在使用酶解法制备L‑鸟氨酸盐酸盐操作简单，且反应结束后还能回收利用L‑精氨酸酶，本发明用乙醇精制L‑鸟氨酸盐酸盐，制得的L‑鸟氨酸盐酸盐纯度达到80%以上，操作简便，纯度高，适合工业大规模生产。

Description

一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺
技术领域
本发明属于氨基酸的制备方法，具体涉及一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺。
背景技术
发展氨基酸生产，满足我国医疗保健事业日益增长的需求，是我国一些政府及主管部门长期追求的目标。氨基酸的生产工艺包括化学合成法、微生物发酵粉、天然蛋白提取、酶法合成等多种途径。近年来，L-鸟氨酸作为一种游离的多功能氨基酸，是一种重要的碱性氨基酸，兼具营养和治疗的功能。L-鸟氨酸在医疗领域的应用主要表现在保肝护肝作用；对于病人的康复有促进作用；可以抗内毒素引起的休克，限制精氨酸和补充L-鸟氨酸可以改善胍基乙酸甲基转移酶的缺失症等等。L-鸟氨酸在保健行业的应用主要表现为可以改善营养，增加食欲，增长去脂体重，对儿童来说，还可以增加合成代谢的生长激素，从而促进生长，增加身体高度；L-鸟氨酸和和α-酮戊二酸合用可以促进肌肉体积和力量的增长，降低蛋白分解率，是运动员的理想营养补充剂。
由精氨酸生产鸟氨酸的方法一般有碱水解精氨酸法和酶水解精氨酸法，酶水解法反应过程的副产品较少，产率和转化率也较高，比较适合工业化生产。近年来，酶水解法在工业化生产中得到了广泛应用，随着研究的不断深入，生产工艺已逐渐成熟，产率和转化率也逐步提高。但L-鸟氨酸的提纯不再是传统的除盐、调PH和浓缩结晶即可，而是根据不同的生产方法有所差异。
中国专利CN1594282A公开了一种L-鸟氨酸盐酸盐的制备方法，该方法是将弱碱(Ba(OH)2)水解L-精氨酸盐酸盐。经稀硫酸中和，去除Ba2+，浓缩结晶得L-鸟氨酸盐酸盐结晶粗品，粗品在纯水中重结晶得纯品，母液经离子交换树脂层析法分离纯化又得到L-鸟氨酸盐酸盐，该方法是化学法合成L-鸟氨酸盐酸盐，引入了外来离子Ba2+，在工业生产的过程中很难去除干净，其次用离子交换树脂进行层析法分离纯化，所需要的时间长，且不利于工业化生产。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存现的缺陷提供的一种操作简单、纯化效率高的一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现，包括如下步骤：
一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，其特征在于：所述工艺步骤如下：
（1）L-精氨酸溶液的制备：在反应釜内投入超纯水和L-精氨酸，开启搅拌器混匀制备L-精氨酸溶液，然后加入盐酸调节L-精氨酸溶液的pH至弱碱性；
（2）酶解法制备L-鸟氨酸盐酸盐：开启循环水，对步骤（1）制备得到的L-精氨酸溶液进行降温，然后往反应釜中加入酶及催化剂进行酶解反应制备L-鸟氨酸盐酸盐，反应结束后，取样液相中控检测；
（3）L-鸟氨酸盐酸盐的浓缩：步骤（2）中检测合格的溶液进行过滤得滤液和滤渣，将所述滤渣放入冰箱内保存，往所述滤液中加入盐酸搅拌均匀至所述滤液成酸性，然后往所述滤液中加入活性炭升温进行脱色反应，脱色完成后过滤出去吸附色素的活性炭，对所述滤液进行浓缩的浓缩液。
（4）L-鸟氨酸盐酸盐的精制：往步骤（3）得到的浓缩液中第一次加入乙醇，降温处理后进行离心分离出滤渣和滤液，取滤渣，将所述滤液蒸馏后回收乙醇，所述滤渣第二次加入乙醇，离心、取滤渣，烘干，即得L-鸟氨酸盐酸盐精制品，离心后的滤液蒸馏回收乙醇。
进一步的，所述步骤（1）中的超纯水和精氨酸的质量比为2~2.5:1，所述搅拌器的搅拌速度为700~3000r/min，所述盐酸的物质的量浓度为0.5~1mol/L，所述精氨酸pH为8.0~9.0。
进一步的，所述步骤（2）中的酶解反应温度为20~25℃，所述反应时间为6~8h。
进一步的，所述步骤（2）中的酶为L-精氨酸酶。
进一步的，所述步骤（2）所述L-精氨酸酶是质量浓度为1~4g/L的溶液，所述催化剂添加量和L-精氨酸质量比为0.1~0.2:1。
进一步的，所述步骤（3）中滤渣保存温度为0~4℃，所述盐酸对的物质的量浓度为0.5~1mol/L，所述滤液的pH浓度为2.5~3。
进一步的，所述步骤（3）中脱色温度为55~65℃，所述脱色时间为20~40min，所述活性炭与L-精氨酸的质量比为0.1~0.3:1。
进一步的，所述步骤（4）中第一次加入乙醇和L-精氨酸的质量比为0.4~0.5：1，所述反应温度为20~25℃，所述离心转速为3000~5000r/min。
进一步的，所述（4）中第二次加入乙醇和L-精氨酸的质量比为0.3~0.4：1。
本发明的有益效果：
1.本发明采用L-精氨酸酶进行酶解催化反应制备L-鸟氨酸盐酸盐，该反应过程不会产生任何副产物，反应结束后L-精氨酸酶可以进行回收利用，在工业生产中节约生产成本，适合工业化大规模生产。
2.本发明在浓缩结束后进行L-鸟氨酸盐酸盐精制，采用乙醇精制，成本低廉，且精制后的L-鸟氨酸盐酸盐纯化率达到90%以上，在节约成本的同时还可以大大提高L-鸟氨酸盐酸盐纯度，缩短工业生产时长。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，包括以下步骤：
步骤一，L-精氨酸溶液的制备：在反应釜内投入2500kg超纯水和1125kgL-精氨酸，开启搅拌器，转速为1500r/min，混匀制备L-精氨酸溶液，然后加入1mol/L盐酸调节L-精氨酸溶液的pH8.0~9.0。
步骤二，酶解法制备L-鸟氨酸盐酸盐：开启循环水，对步骤一制备得到的L-精氨酸溶液进行降温至25℃，然后往反应釜中加入2g/L的L-精氨酸酶及225kg相转移催化剂进行酶解反应制备L-鸟氨酸盐酸盐，反应6h后，取样液相中控检测。
步骤三，L-鸟氨酸盐酸盐的浓缩：步骤二中检测合格的溶液进行过滤得滤液和滤渣，将所述滤渣放入4℃冰箱内保存，往所述滤液中加入1mol/L盐酸搅拌均匀至所述滤液pH为2.5~3，然后往所述滤液中加入120kg活性炭升温至60℃进行脱色反应30min，脱色完成后过滤出去吸附色素的活性炭，对所述滤液进行浓缩的浓缩液。
步骤四，L-鸟氨酸盐酸盐的精制：往步骤三得到的浓缩液中第一次加入乙醇500kg，降温至25℃后，4000r/min离心分离出滤渣和滤液，取滤渣，将所述滤液蒸馏后回收乙醇，所述滤渣第二次加400kg乙醇，离心、取滤渣，烘干，即得L-鸟氨酸盐酸盐精制品，离心后的滤液蒸馏回收乙醇。
实施例2
一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，包括以下步骤：
步骤一，L-精氨酸溶液的制备：在反应釜内投入2500kg超纯水和1000kgL-精氨酸，开启搅拌器，转速为1500r/min，混匀制备L-精氨酸溶液，然后加入0.5mol/L盐酸调节L-精氨酸溶液的pH8.0~9.0。
步骤二，酶解法制备L-鸟氨酸盐酸盐：开启循环水，对步骤一制备得到的L-精氨酸溶液进行降温至20℃，然后往反应釜中加入2.5g/L的L-精氨酸酶及100kg的相转移催化剂进行酶解反应制备L-鸟氨酸盐酸盐，反应5h后，取样液相中控检测。
步骤三，L-鸟氨酸盐酸盐的浓缩：步骤二中检测合格的溶液进行过滤得滤液和滤渣，将所述滤渣放入4℃冰箱内保存，往所述滤液中加入0.5mol/L盐酸搅拌均匀至所述滤液pH为2.5~3，然后往所述滤液中加入120kg活性炭升温至60℃进行脱色反应30min，脱色完成后过滤出去吸附色素的活性炭，对所述滤液进行浓缩的浓缩液。
步骤四，L-鸟氨酸盐酸盐的精制：往步骤三得到的浓缩液中第一次加入乙醇500kg，降温至20℃后，5000r/min离心分离出滤渣和滤液，取滤渣，将所述滤液蒸馏后回收乙醇，所述滤渣第二次加300kg乙醇，离心、取滤渣，烘干，即得L-鸟氨酸盐酸盐精制品，离心后的滤液蒸馏回收乙醇。
实施例3
一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，包括以下步骤：
步骤一，L-精氨酸溶液的制备：在反应釜内投入2500kg超纯水和1250kgL-精氨酸，开启搅拌器，转速为3000r/min，混匀制备L-精氨酸溶液，然后加入0.75mol/L盐酸调节L-精氨酸溶液的pH8.0~9.0。
步骤二，酶解法制备L-鸟氨酸盐酸盐：开启循环水，对步骤一制备得到的L-精氨酸溶液进行降温至22℃，然后往反应釜中加入4g/L的L-精氨酸酶及300kg相转移催化剂进行酶解反应制备L-鸟氨酸盐酸盐，反应7h后，取样液相中控检测。
步骤三，L-鸟氨酸盐酸盐的浓缩：步骤二中检测合格的溶液进行过滤得滤液和滤渣，将所述滤渣放入0℃冰箱内保存，往所述滤液中加入0.7mol/L盐酸搅拌均匀至所述滤液pH为2.5~3，然后往所述滤液中加入375kg活性炭升温至55℃进行脱色反应20min，脱色完成后过滤出去吸附色素的活性炭，对所述滤液进行浓缩的浓缩液。
步骤四，L-鸟氨酸盐酸盐的精制：往步骤三得到的浓缩液中第一次加入乙醇625kg，降温至22℃后，5000r/min离心分离出滤渣和滤液，取滤渣，将所述滤液蒸馏后回收乙醇，所述滤渣第二次加500kg乙醇，离心、取滤渣，烘干，即得L-鸟氨酸盐酸盐精制品，离心后的滤液蒸馏回收乙醇。
对比例1
5吨釜内制水2500L，投精氨酸1125kg，开启搅拌，混匀，加盐酸调节pH至8.0~9.0，开启循环水，将釜内溶液温度降至25度以下后，加入酶及催化剂CAT，开始反应，6h小时后，取样，液相中控检测，中控检测合格后，釜内料液抽滤，过滤所得的酶放4°冰箱内保存，过滤后所得的母液滴加盐酸，开启搅拌，调节pH至2.5~3.0，加入活性炭，升温至60度，脱色半小时，脱色完成后，趁热过滤，活性炭做固废处理，滤液转入浓缩釜，减压浓缩，待蒸馏出水较少的时候，停止浓缩，离心、出料、烘干，离心母液套用。
对比例2
在100～110℃、0.4～0.5M弱碱液Ba(OH)2中水解L-精氨酸盐酸 盐2～3小时，经稀硫酸中和，去除Ba2+，浓缩结晶得L-鸟氨酸盐酸 盐结晶粗品，粗品在纯水中重结晶得纯品，母液经离子交换树脂层析 法分离纯化又得到L-鸟氨酸盐酸盐。
取实施例1~3和对比例的制备得到的L-鸟氨酸盐酸盐成品，检测其纯度如表1所示：
表1
由上表可知实施例1~3制备得到的L-鸟氨酸盐酸盐成品的纯度高，且处理时间相对较短，因此更加适合工业化生产。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，其特征在于：所述工艺步骤如下：
（1）L-精氨酸溶液的制备：在反应釜内投入超纯水和L-精氨酸，开启搅拌器混匀制备L-精氨酸溶液，然后加入盐酸调节L-精氨酸溶液的pH至弱碱性；
（2）酶解法制备L-鸟氨酸盐酸盐：开启循环水，对步骤（1）制备得到的L-精氨酸溶液进行降温，然后往反应釜中加入酶及催化剂进行酶解反应制备L-鸟氨酸盐酸盐，反应结束后，取样液相中控检测；
（3）L-鸟氨酸盐酸盐的浓缩：步骤（2）中检测合格的溶液进行过滤得滤液和滤渣，将所述滤渣放入冰箱内保存，往所述滤液中加入盐酸搅拌均匀至所述滤液成酸性，然后往所述滤液中加入活性炭升温进行脱色反应，脱色完成后过滤出去吸附色素的活性炭，对所述滤液进行浓缩的浓缩液；
（4）L-鸟氨酸盐酸盐的精制：往步骤（3）得到的浓缩液中第一次加入乙醇，降温处理后进行离心分离出滤渣和滤液，取滤渣，将所述滤液蒸馏后回收乙醇，所述滤渣第二次加入乙醇，离心、取滤渣，烘干，即得L-鸟氨酸盐酸盐精制品，离心后的滤液蒸馏回收乙醇。
2.根据权利要求1所述的一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中的超纯水和精氨酸的质量比为2~2.5:1，所述搅拌器的搅拌速度为700~3000r/min，所述盐酸的物质的量浓度为0.5~1mol/L，所述精氨酸pH为8.0~9.0。
3.根据权利要求1所述的一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的酶解反应温度为20~25℃，所述反应时间为6~8h。
4.根据权利要求1所述的一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的酶为L-精氨酸酶，所述催化剂为相转移催化剂冠醚和石灰乳氢氧化钙混合物。
5.根据权利要求1和4所述的一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，其特征在于：所述步骤（2）所述L-精氨酸酶是质量浓度为1~4g/L的溶液，所述催化剂添加量和L-精氨酸质量比为0.1~0.2:1。
6.根据权利要求1所述的一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）中滤渣保存温度为0~4℃，所述盐酸对的物质的量浓度为0.5~1mol/L，所述滤液的pH浓度为2.5~3。
7.根据权利要求1所述的一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）中脱色温度为55~65℃，所述脱色时间为20~40min，所述活性炭与L-精氨酸的质量比为0.1~0.3:1。
8.根据权利要求1所述的一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，其特征在于：所述步骤（4）中第一次加入乙醇和L-精氨酸的质量比为0.4~0.5：1，所述反应温度为20~25℃，所述离心转速为3000~5000r/min。
9.根据权利要求1所述的一种L-鸟氨酸盐酸盐生产工艺，其特征在于：所述（4）中第二次加入乙醇和L-精氨酸的质量比为0.3~0.4：1。
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