CN111269952B - 一种l-蛋氨酸的制备方法 - Google Patents

一种l-蛋氨酸的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种L‑蛋氨酸的制备方法，包括以下步骤：将DL‑蛋氨酸经过乙酰化处理，得到生成有N‑乙酰‑DL蛋氨酸的乙酰化产物；对所述乙酰化产物进行抽滤并收集固体物质，烘干得到N‑乙酰‑DL蛋氨酸混合物；将所述N‑乙酰‑DL蛋氨酸混合物溶解于无水乙醇中，然后抽滤并收集滤液；对所述滤液进行减压蒸馏后收集固体物质，得到N‑乙酰‑DL蛋氨酸；对所述N‑乙酰‑DL蛋氨酸进行酶解和脱色处理，得到生成有L‑蛋氨酸的产物溶液；对所述产物溶液进行减压结晶并收集结晶固体，然后使用乙醇溶液对所述结晶固体进行除杂后烘干，制得L‑蛋氨酸。本发明提供的L‑蛋氨酸的制备方法，提高了L‑蛋氨酸的纯度，改善了L‑蛋氨酸的旋光品质。

Description

一种L-蛋氨酸的制备方法
技术领域
本发明涉及医药技术领域，具体涉及一种L-蛋氨酸的制备方法。
背景技术
蛋氨酸又名甲硫氨酸，化学名为2-氨基-4-甲巯基丁酸。蛋氨酸是必需氨基酸，对人体有重要营养价值。蛋氨酸维持机体生长发育和氮平衡，在医药上对肾上腺素合成胆碱和肝脂肪有一定的作用；蛋氨酸能促进肝内脂肪代谢，临床用于慢性肝炎、肝硬变、脂肪肝等的预防和治疗；蛋氨酸可用于磺胺类药物、砷或苯等中毒的辅助治疗，还还可用作利胆药。在饲料行业中，蛋氨酸是畜禽合成动物蛋白必需的最重要的氨基酸之一，为蛋白质饲料的强化剂和弥补氨基酸平衡的营养添加剂，由于蛋氨酸无法在动物体内合成，需从食物中摄入，因此将它加入饲料中。另外，蛋氨酸也是一种很好的抗氧化剂，蛋氨酸分子中硫原子能清除自由基。
蛋氨酸的生产包括发酵法、化学合成法和酶法制备。发酵法由于生产蛋氨酸收率极低，不具备工业化生产的价值。目前，全球蛋氨酸生产主要采用化学法，按原料路线分主要有丙烯醛法、氨基内酯法、丙二酸酯法、酪朊水解法等。但化学法合成的蛋氨酸通常会形成蛋氨酸的手性分子，合成产物为DL-蛋氨酸。而在实际利用中，生物只能利用其中的L-蛋氨酸，特别是在医药行业中，必须将DL-蛋氨酸通过物化、生物等手段制备成高纯度的L-蛋氨酸和D-蛋氨酸。目前在医药行业，酶法水解DL-蛋氨酸是制备L-蛋氨酸的主要手段，其中酶主要来自猪肾脏氨基乙酰化酶和黑曲霉的氨基乙酰化酶。但酶法制备过程中由于工艺本身的缺陷或工艺控制因素常导致L-蛋氨酸不纯，主要是L-蛋氨酸中混有少量的D-蛋氨酸，使得L-蛋氨酸产品的旋光性达不到要求，最终导致产品的品质达不到销售要求，企业蒙受巨大损失。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种L-蛋氨酸的制备方法，旨在提高L-蛋氨酸的品质。
为实现上述目的，本发明提出一种L-蛋氨酸的制备方法，包括以下步骤：
将DL-蛋氨酸经过乙酰化处理，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；
对所述乙酰化产物进行抽滤并收集固体物质，烘干得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物；
将所述N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于无水乙醇中，然后抽滤并收集滤液；
对所述滤液进行减压蒸馏后收集固体物质，得到N-乙酰-DL蛋氨酸；
对所述N-乙酰-DL蛋氨酸进行酶解和脱色处理，得到生成有L-蛋氨酸的产物溶液；
对所述产物溶液进行减压结晶并收集结晶固体，然后使用乙醇溶液对所述结晶固体进行除杂后烘干，制得L-蛋氨酸。
可选地，对所述乙酰化产物进行抽滤并收集固体物质，烘干得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物的步骤，包括：
将所述乙酰化产物与固体介质混合后进行抽滤，收集固体物质并烘干，得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物。
可选地，将所述N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于无水乙醇中，然后抽滤并收集滤液的步骤，包括：
将所述N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于乙醇中，然后加入固体介质后抽滤，收集滤液。
可选地，所述固体介质为玻璃微珠，所述玻璃微珠的直径为2.5～3.0mm。
可选地，将DL-蛋氨酸经过乙酰化处理，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物的步骤，包括：
将DL-蛋氨酸与NaOH、醋酸酐混合，在35～50℃的温度下进行乙酰化反应，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；其中，所述DL-蛋氨酸、NaOH和醋酸酐的质量比为1：(0.2～0.6)：(0.3～1.0)。
可选地，对所述N-乙酰-DL蛋氨酸进行酶解和脱色处理，得到生成有L-蛋氨酸的产物溶液的步骤，包括：
将所述N-乙酰-DL蛋氨酸与氨基酰化酶、水混合形成待酶解物料，然后在35～42℃的温度下酶解48～72h，得到酶解产物；
将所述酶解产物升温至45～65℃，并向其中加入活性炭，混合均匀后过滤并收集滤液，得到生成有L-蛋氨酸的产物溶液。
可选地，在所述待酶解物料中，所述氨基酰化酶的浓度为20～100μg/mL，所述N-乙酰-DL蛋氨酸的浓度为0.2～1mol/L。
可选地，所述活性炭的质量与所述酶解产物的体积比为(0.7～1.3)g：1L。
可选地，对所述产物溶液进行减压结晶并收集结晶固体，然后使用乙醇溶液对所述结晶固体进行除杂后烘干，制得L-蛋氨酸的步骤中：
所述减压结晶时的温度为30～40℃、真空度为0.01～0.05MPa。
可选地，对所述产物溶液进行减压结晶并收集结晶固体，然后使用乙醇溶液对所述结晶固体进行除杂后烘干，制得L-蛋氨酸的步骤中：
所述乙醇溶液中乙醇的体积浓度为90～95％。
本发明提供的技术方案中，先将DL-蛋氨酸乙酰化，生成N-乙酰-DL蛋氨酸，然后将含有N-乙酰-DL蛋氨酸及部分未乙酰化的DL-蛋氨酸的乙酰化产物用无水乙醇溶解，使N-乙酰-DL蛋氨酸溶于无水乙醇中，从而将N-乙酰-DL蛋氨酸与未乙酰化的DL-蛋氨酸分离开，再将溶于无水乙醇中的N-乙酰-DL蛋氨酸提取出来，经过酶解生成L-蛋氨酸，然后将含有L-蛋氨酸和部分未酶解的N-乙酰-DL蛋氨酸的酶解产物与乙醇溶液混合，使酶解产物中的N-乙酰-DL蛋氨酸溶解于乙醇溶液中，从而将L-蛋氨酸与N-乙酰-DL蛋氨酸分离开，即可得到提纯的L-蛋氨酸，如此，提高了L-蛋氨酸的纯度，改善了L-蛋氨酸的旋光品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的L-蛋氨酸的制备方法的一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
目前在医药行业，酶法水解DL-蛋氨酸是制备L-蛋氨酸的主要手段，其中酶主要来自猪肾脏氨基乙酰化酶和黑曲霉的氨基乙酰化酶。但酶法制备过程中由于工艺本身的缺陷或工艺控制因素常导致L-蛋氨酸不纯，主要是L-蛋氨酸中混有少量的D-蛋氨酸，使得L-蛋氨酸产品的旋光性达不到要求，最终导致产品的品质达不到销售要求，企业蒙受巨大损失。
鉴于此，本发明提出一种L-蛋氨酸的制备方法，从改进酶法生产L-蛋氨酸的工艺过程入手，实现了L-蛋氨酸成品的旋光性达标的目的，图1所示为本发明提供的L-蛋氨酸的制备方法的一实施例。请参阅图1所示，在本实施例中，所述L-蛋氨酸的制备方法包括以下步骤：
步骤S10、将DL-蛋氨酸经过乙酰化处理，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；
在本实施例中，DL-蛋氨酸经过乙酰化生成N-乙酰-DL蛋氨酸的方式为：将DL-蛋氨酸与NaOH、醋酸酐混合，在35～50℃的温度下进行乙酰化反应，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；其中，所述DL-蛋氨酸、NaOH和醋酸酐的质量比为1：(0.2～0.6)：(0.3～1.0)。将市售DL-蛋氨酸通过醋酸酐进行乙酰化，能够使DL-蛋氨酸最大程度的乙酰化生成N-乙酰-DL蛋氨酸，操作方法简便易行、效率高。
步骤S20、对所述乙酰化产物进行抽滤并收集固体物质，烘干得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物；
经过乙酰化处理得到的乙酰化产物呈糊状，其中所含有的固体成分为N-乙酰-DL蛋氨酸以及未乙酰化的DL-蛋氨酸，此时需要先将该固体成分从糊状产物中分离出来。在本实施例中，采用抽滤的方式分离该固体成分，然后将抽滤得到的固体物质在50～65℃的温度下烘干，得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物。
对于该糊状产物而言，虽然抽滤能够有效的将其中的固体成分分离出来，但是其中的固体颗粒都紧密的堆积在一起，极易堵塞抽滤设备，不利于提高抽滤的操作效率，当抽滤过程采用例如铁罐等容器进行时，容易出现由于抽滤所需负压较大而使得容器变形的问题，而且还难以控制抽滤后固体物质的含水量，进一步导致后期的烘干步骤耗时较长。因此，作为本实施例的一种优选实施方式，采用将所述乙酰化产物再固体介质中进行抽滤，具体操作方法为：将所述乙酰化产物与固体介质混合后进行抽滤，收集固体物质并烘干，得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物。通过所述固体介质的添加，使得所述乙酰化产物中的固体颗粒之间形成孔隙，从而有利于抽滤的快速有效进行，提高了抽滤效率，缩短了抽滤耗时，并且降低了抽滤所得固体物质的含水量，进而缩短了后续烘干所需要的时间；此外还有利于降低对抽滤容器的材质要求，从而有助于降低设备和工艺成本，也提高了操作安全性。
进一步地，所述固体介质可选用性能稳定的无机材料，在本实施例中选用玻璃微珠，所述玻璃微珠的直径为2.5～3.0mm，所述玻璃微珠的添加量可以不做限定，在一定范围内，其添加量越多，则抽滤进行的越顺利，优选为所述玻璃微珠与所述乙酰化产物的质量比为1：(5～15)，如此，能够将步骤S20的整体操作耗时缩短3～6个小时，有效减少了工艺耗电量。
步骤S30、将所述N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于无水乙醇中，然后抽滤并收集滤液；
经过乙酰化处理生成的N-乙酰-DL蛋氨酸易溶于乙醇，而DL-蛋氨酸则不易溶于乙醇，利用这一特性可有效将所述N-乙酰-DL蛋氨酸混合物中的N-乙酰-DL蛋氨酸与未乙酰化的DL-蛋氨酸分离开。具体地，在本实施例中，将所述N-乙酰-DL蛋氨酸混合物与足量的乙醇充分混合，至N-乙酰-DL蛋氨酸完全溶于无水乙醇中后，抽滤并收集滤液，则该滤液中仅溶解有N-乙酰-DL蛋氨酸，而不含有DL-蛋氨酸。
进一步地，与步骤S20中的抽滤操作同理，为了提高抽滤的操作效率，作为本实施例的一种优选实施方式，在抽滤时还添加有固体介质，具体操作方法为：将所述N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于无水乙醇中，然后加入固体介质后抽滤，收集滤液。通过固体介质的添加，缩短了抽滤所需要的时间，也提高了溶解有N-乙酰-DL蛋氨酸的滤液的收集率。
同理，所述固体介质可选用性能稳定的无机材料，在本实施例中选用玻璃微珠，所述玻璃微珠的直径为2.5～3.0mm，所述玻璃微珠的添加量可以不做限定，在一定范围内，其添加量越多，则抽滤进行的越顺利、滤液的收集率越高，优选为所述玻璃微珠与待抽滤物料的质量比为1：(5～15)，如此，能够将步骤S30的抽滤操作耗时缩短2～3个小时，有效减少了工艺耗电量。当步骤S20和步骤S30中的抽滤均采用添加固体介质的方式时，总计能够将抽滤及烘干的总耗时缩短6～8个小时。
步骤S40、对所述滤液进行减压蒸馏后收集固体物质，得到N-乙酰-DL蛋氨酸；
通过步骤S30收集到的滤液中的溶质仅包括N-乙酰-DL蛋氨酸，此时，只需要将N-乙酰-DL蛋氨酸从该滤液中提取出来即可，可以采用例如结晶或者蒸馏的方式，在本实施例中，优选为采用减压蒸馏的方式，效率更高。具体操作步骤可按照以下方式进行：在0.01～0.05MPa的真空度下，将所述滤液加热蒸馏至溶剂完全挥发，然后收集得到的固体物质，即为提纯的N-乙酰-DL蛋氨酸。
步骤S50、对所述N-乙酰-DL蛋氨酸进行酶解和脱色处理，得到生成有L-蛋氨酸的产物溶液；
制得纯的N-乙酰-DL蛋氨酸后，对其进行酶解生成L-蛋氨酸后，再进行脱色处理，除去其中带有颜色的物质，即可得到较为纯净的L蛋氨酸产物溶液。在本实施例中，所述酶解过程利用氨基酰化酶进行，所述脱色处理采用加入吸附剂进行吸附的方式，具体操作步骤包括：
步骤S51、将所述N-乙酰-DL蛋氨酸与氨基酰化酶、水混合形成待酶解物料，然后在35～42℃的温度下酶解48～72h，得到酶解产物；
将所述N-乙酰-DL蛋氨酸投入酶解罐中，然后加入氨基酰化酶和适量的水，形成待酶解物料，在35～42℃的温度下酶解48～72h，得到酶解产物，其中，在所述待酶解物料中，所述氨基酰化酶的浓度为20～100μg/mL，所述N-乙酰-DL蛋氨酸的浓度为0.2～1mol/L。作为本实施例的一种优选实施方式，酶解罐中除所述氨基酰化酶之外，还可以添加一种或多种辅助酶解的添加剂，例如氯化钴等，其中，氯化钴在所述待酶解物料中的浓度为0.02～0.1mol/L。
步骤S52、将所述酶解产物升温至45～65℃，并向其中加入活性炭，混合均匀后过滤并收集滤液，得到生成有L-蛋氨酸的产物溶液。
酶解完毕后，将酶解罐升温至45～65℃，然后向酶解罐中加入活性炭，混合均匀使得活性炭吸附掉酶解罐中的有色物质之后，将酶解罐中的物料经过板框过滤后收集滤液，即得到L-蛋氨酸的产物溶液。其中，所述活性炭的添加量优选为：所述活性炭的质量与所述酶解产物的体积比为(0.7～1.3)g：1L，如此，既能快速吸附掉酶解产物中的有色物质，也能避免活性炭添加量过多导致不必要的浪费。
步骤S60、对所述产物溶液进行减压结晶并收集结晶固体，然后使用乙醇溶液对所述结晶固体进行除杂后烘干，制得L-蛋氨酸。
经过酶解和脱色处理所得的产物溶液，其中的溶质以L-蛋氨酸为主，还包括部分未酶解的N-乙酰-DL-蛋氨酸，首先，需要将所述产物溶液中的溶质部分提取出来，可采用例如结晶或蒸馏等方式，在本实施例中选用减压结晶的方式，将所述产物溶液在真空度0.01～0.05MPa、温度30～40℃的条件下进行减压结晶，直至所述产物溶液的体积减少至原始体积的1/6～1/10，此时，溶质部分结晶析出，然后通过抽滤分离得到该结晶固体，即可获得L-蛋氨酸与极微量的未酶解的N-乙酰-DL-蛋氨酸的混合物。
由于N-乙酰-DL-蛋氨酸易溶于乙醇，因此可以采用将获得的结晶固体与乙醇溶液混合，使其中的N-乙酰-DL-蛋氨酸溶解于乙醇溶液中，而乙醇溶液中未溶解的固体物质即为L-蛋氨酸，然后通过抽滤分离出该固体物质，在50～65℃的温度下烘干，即可获得提纯的L-蛋氨酸。进一步地，所述乙醇溶液通常是指乙醇与水的混合溶液，本实施例所选用的乙醇溶液中乙醇的体积浓度为90～95％，此浓度下的乙醇溶液，即可使得所述N-乙酰-DL-蛋氨酸完全溶解，而与L-蛋氨酸分离。
本发明提供的技术方案中，先将DL-蛋氨酸乙酰化，生成N-乙酰-DL蛋氨酸，然后将含有N-乙酰-DL蛋氨酸及部分未乙酰化的DL-蛋氨酸的乙酰化产物用无水乙醇溶解，使N-乙酰-DL蛋氨酸溶于无水乙醇中，从而将N-乙酰-DL蛋氨酸与未乙酰化的DL-蛋氨酸分离开，再将溶于无水乙醇中的N-乙酰-DL蛋氨酸提取出来，经过酶解生成L-蛋氨酸，然后将含有L-蛋氨酸和部分未酶解的N-乙酰-DL蛋氨酸的酶解产物与乙醇溶液混合，使酶解产物中的N-乙酰-DL蛋氨酸溶解于乙醇溶液中，从而将L-蛋氨酸与N-乙酰-DL蛋氨酸分离开，即可得到提纯的L-蛋氨酸，如此，提高了L-蛋氨酸的纯度，改善了L-蛋氨酸的旋光品质，使制得的L-蛋氨酸的旋光性能够满足相关指标要求，可直接应用于医药或饲料行业，具备工业化生产的应用价值。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)将市售DL-蛋氨酸与NaOH、醋酸酐(三者的质量比为1:0.4:0.6)混合，在40℃的温度下进行乙酰化反应，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；
(2)将步骤(1)得到的乙酰化产物进行抽滤并收集固体物质，然后在55℃的温度下烘干，得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物；
(3)将步骤(2)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于无水乙醇中，然后抽滤并收集滤液；
(4)在0.03MPa的真空度下，将步骤(3)得到的滤液加热蒸馏至溶剂完全挥发，然后收集蒸馏得到的固体物质，得到N-乙酰-DL蛋氨酸；
(5)将步骤(4)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸投入酶解罐中，然后加入氨基酰化酶和适量的水，形成待酶解物料(其中，氨基酰化酶的浓度为50μg/mL，N-乙酰-DL蛋氨酸的浓度为0.6mol/L)，然后加热至37℃酶解60h，得到酶解产物；按照每升酶解产物中加入1g活性炭的比例，向得到的酶解产物中加入活性炭，混合均匀后经过板框过滤并收集滤液，得到含有L-蛋氨酸的产物溶液；
(6)将步骤(5)得到的产物溶液在真空度0.03MPa、温度35℃的条件下进行减压结晶，直至产物溶液的体积减少至原始体积的1/8，然后通过抽滤分离并收集析出的结晶固体；再将该结晶固体溶解于体积浓度为95％的乙醇溶液中，然后抽滤并收集固体物质，在55℃的温度下烘干，制得L-蛋氨酸成品。
制得的L-蛋氨酸成品的旋光为[α]20/D+23.6°，c＝5％in 5M HCl。
实施例2
(1)将市售DL-蛋氨酸与NaOH、醋酸酐(三者的质量比为1:0.2:0.3)混合，在35℃的温度下进行乙酰化反应，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；
(2)向步骤(1)得到的乙酰化产物中加入直径为2.5mm的玻璃微珠(玻璃微珠与乙酰化产物的质量比为1:10)，然后抽滤并收集固体物质，将固体物质在50℃的温度下烘干，得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物；
(3)将步骤(2)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于无水乙醇中，然后抽滤并收集滤液；
(4)在0.01MPa的真空度下，将步骤(3)得到的滤液加热蒸馏至溶剂完全挥发，然后收集蒸馏得到的固体物质，得到N-乙酰-DL蛋氨酸；
(5)将步骤(4)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸投入酶解罐中，然后加入氨基酰化酶和适量的水，形成待酶解物料(其中，氨基酰化酶的浓度为20μg/mL，N-乙酰-DL蛋氨酸的浓度为0.2mol/L)，然后加热至35℃酶解48h，得到酶解产物；按照每升酶解产物中加入0.7g活性炭的比例，向得到的酶解产物中加入活性炭，混合均匀后经过板框过滤并收集滤液，得到含有L-蛋氨酸的产物溶液；
(6)将步骤(5)得到的产物溶液在真空度0.01MPa、温度30℃的条件下进行减压结晶，直至产物溶液的体积减少至原始体积的1/6，然后通过抽滤分离并收集析出的结晶固体；再将该结晶固体溶解于体积浓度为90％的乙醇溶液中，然后抽滤并收集固体物质，在50℃的温度下烘干，制得L-蛋氨酸成品。
制得的L-蛋氨酸成品的旋光为[α]20/D+23.6°，c＝5％in 5M HCl。
实施例3
(1)将市售DL-蛋氨酸与NaOH、醋酸酐(三者的质量比为1:0.6:1.0)混合，在50℃的温度下进行乙酰化反应，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；
(2)将步骤(1)得到的乙酰化产物进行抽滤并收集固体物质，然后在65℃的温度下烘干，得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物；
(3)将步骤(2)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于无水乙醇中形成溶解液，然后加入直径为3.0mm的玻璃微珠(玻璃微珠与溶解液的质量比为1:10)，再进行抽滤并收集滤液；
(4)在0.05MPa的真空度下，将步骤(3)得到的滤液加热蒸馏至溶剂完全挥发，然后收集蒸馏得到的固体物质，得到N-乙酰-DL蛋氨酸；
(5)将步骤(4)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸投入酶解罐中，然后加入氨基酰化酶和适量的水，形成待酶解物料(其中，氨基酰化酶的浓度为100μg/mL，N-乙酰-DL蛋氨酸的浓度为1mol/L)，然后加热至42℃酶解72h，得到酶解产物；按照每升酶解产物中加入1.3g活性炭的比例，向得到的酶解产物中加入活性炭，混合均匀后经过板框过滤并收集滤液，得到含有L-蛋氨酸的产物溶液；
(6)将步骤(5)得到的产物溶液在真空度0.05MPa、温度40℃的条件下进行减压结晶，直至产物溶液的体积减少至原始体积的1/10，然后通过抽滤分离并收集析出的结晶固体；再将该结晶固体溶解于体积浓度为92％的乙醇溶液中，然后抽滤并收集固体物质，在65℃的温度下烘干，制得L-蛋氨酸成品。
制得的L-蛋氨酸成品的旋光为[α]20/D+23.6°，c＝5％in 5M HCl。
实施例4
(1)将市售DL-蛋氨酸与NaOH、醋酸酐(三者的质量比为1:0.5:0.5)混合，在40℃的温度下进行乙酰化反应，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；
(2)向步骤(1)得到的乙酰化产物中加入直径为2.5mm的玻璃微珠(玻璃微珠与乙酰化产物的质量比为1:5)，然后抽滤并收集固体物质，将固体物质在60℃的温度下烘干，得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物；
(3)将步骤(2)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于无水乙醇中形成溶解液，然后加入直径为3.0mm的玻璃微珠(玻璃微珠与溶解液的质量比为1:5)，再进行抽滤并收集滤液；
(4)在0.03MPa的真空度下，将步骤(3)得到的滤液加热蒸馏至溶剂完全挥发，然后收集蒸馏得到的固体物质，得到N-乙酰-DL蛋氨酸；
(5)将步骤(4)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸投入酶解罐中，然后加入氨基酰化酶和适量的水，形成待酶解物料(其中，氨基酰化酶的浓度为40μg/mL，N-乙酰-DL蛋氨酸的浓度为0.7mol/L)，然后加热至40℃酶解54h，得到酶解产物；按照每升酶解产物中加入1g活性炭的比例，向得到的酶解产物中加入活性炭，混合均匀后经过板框过滤并收集滤液，得到含有L-蛋氨酸的产物溶液；
(6)将步骤(5)得到的产物溶液在真空度0.02MPa、温度32℃的条件下进行减压结晶，直至产物溶液的体积减少至原始体积的1/7，然后通过抽滤分离并收集析出的结晶固体；再将该结晶固体溶解于体积浓度为95％的乙醇溶液中，然后抽滤并收集固体物质，在60℃的温度下烘干，制得L-蛋氨酸成品。
制得的L-蛋氨酸成品的旋光为[α]20/D+23.6°，c＝5％in 5M HCl。
实施例5
(1)将市售DL-蛋氨酸与NaOH、醋酸酐(三者的质量比为1:0.3:0.7)混合，在45℃的温度下进行乙酰化反应，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；
(2)向步骤(1)得到的乙酰化产物中加入直径为2.5mm的玻璃微珠(玻璃微珠与乙酰化产物的质量比为1:15)，然后抽滤并收集固体物质，将固体物质在58℃的温度下烘干，得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物；
(3)将步骤(2)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于无水乙醇中形成溶解液，然后加入直径为2.5mm的玻璃微珠(玻璃微珠与溶解液的质量比为1:15)，再进行抽滤并收集滤液；
(4)在0.02MPa的真空度下，将步骤(3)得到的滤液加热蒸馏至溶剂完全挥发，然后收集蒸馏得到的固体物质，得到N-乙酰-DL蛋氨酸；
(5)将步骤(4)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸投入酶解罐中，然后加入氨基酰化酶和适量的水，形成待酶解物料(其中，氨基酰化酶的浓度为80μg/mL，N-乙酰-DL蛋氨酸的浓度为0.4mol/L)，然后加热至36℃酶解66h，得到酶解产物；按照每升酶解产物中加入0.8g活性炭的比例，向得到的酶解产物中加入活性炭，混合均匀后经过板框过滤并收集滤液，得到含有L-蛋氨酸的产物溶液；
(6)将步骤(5)得到的产物溶液在真空度0.04MPa、温度37℃的条件下进行减压结晶，直至产物溶液的体积减少至原始体积的1/9，然后通过抽滤分离并收集析出的结晶固体；再将该结晶固体溶解于体积浓度为95％的乙醇溶液中，然后抽滤并收集固体物质，在58℃的温度下烘干，制得L-蛋氨酸成品。
制得的L-蛋氨酸成品的旋光为[α]20/D+23.6°，c＝5％in 5M HCl。
实施例6
(1)将市售DL-蛋氨酸与NaOH、醋酸酐(三者的质量比为1:0.6:0.3)混合，在45℃的温度下进行乙酰化反应，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；
(2)向步骤(1)得到的乙酰化产物中加入直径为3.0mm的玻璃微珠(玻璃微珠与乙酰化产物的质量比为1:12)，然后抽滤并收集固体物质，将固体物质在55℃的温度下烘干，得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物；
(3)将步骤(2)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于无水乙醇中形成溶解液，然后加入直径为3.0mm的玻璃微珠(玻璃微珠与溶解液的质量比为1:12)，再进行抽滤并收集滤液；
(4)在0.03MPa的真空度下，将步骤(3)得到的滤液加热蒸馏至溶剂完全挥发，然后收集蒸馏得到的固体物质，得到N-乙酰-DL蛋氨酸；
(5)将步骤(4)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸投入酶解罐中，然后加入氨基酰化酶、氯化钴和适量的水，形成待酶解物料(其中，氨基酰化酶的浓度为60μg/mL，N-乙酰-DL蛋氨酸的浓度为0.6mol/L，氯化钴的浓度为0.06mol/L)，然后加热至40℃酶解60h，得到酶解产物；按照每升酶解产物中加入1.2g活性炭的比例，向得到的酶解产物中加入活性炭，混合均匀后经过板框过滤并收集滤液，得到含有L-蛋氨酸的产物溶液；
(6)将步骤(5)得到的产物溶液在真空度0.03MPa、温度35℃的条件下进行减压结晶，直至产物溶液的体积减少至原始体积的1/8，然后通过抽滤分离并收集析出的结晶固体；再将该结晶固体溶解于体积浓度为95％的乙醇溶液中，然后抽滤并收集固体物质，在55℃的温度下烘干，制得L-蛋氨酸成品。
制得的L-蛋氨酸成品的旋光为[α]20/D+23.6°，c＝5％in 5M HCl。
对比例1
(1)将市售DL-蛋氨酸与NaOH、醋酸酐(三者的质量比为1:0.5:0.5)混合，在40℃的温度下进行乙酰化反应，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；
(2)向步骤(1)得到的乙酰化产物中加入直径为2.5mm的玻璃微珠(玻璃微珠与乙酰化产物的质量比为1:5)，然后抽滤并收集固体物质，将固体物质在60℃的温度下烘干，得到乙酰化蛋氨酸；
(3)将步骤(2)得到的乙酰化蛋氨酸投入酶解罐中，然后加入氨基酰化酶和适量的水，形成待酶解物料(其中，氨基酰化酶的浓度为40μg/mL，N-乙酰-DL蛋氨酸的浓度为0.7mol/L)，然后加热至40℃酶解54h，得到酶解产物；按照每升酶解产物中加入1g活性炭的比例，向得到的酶解产物中加入活性炭，混合均匀后经过板框过滤并收集滤液，得到含有L-蛋氨酸的产物溶液；
(4)将步骤(3)得到的产物溶液在真空度0.02MPa、温度32℃的条件下进行减压结晶，直至产物溶液的体积减少至原始体积的1/7，然后通过抽滤分离并收集析出的结晶固体；再将该结晶固体溶解于体积浓度为95％的乙醇溶液中，然后抽滤并收集固体物质，烘干，制得L-蛋氨酸成品。
制得的L-蛋氨酸成品的旋光为[α]20/D+23.2°，c＝5％in 5M HCl。
对比例2
(1)将市售DL-蛋氨酸与NaOH、醋酸酐(三者的质量比为1:0.5:0.5)混合，在40℃的温度下进行乙酰化反应，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；
(2)向步骤(1)得到的乙酰化产物中加入直径为2.5mm的玻璃微珠(玻璃微珠与乙酰化产物的质量比为1:5)，然后抽滤并收集固体物质，将固体物质在60℃的温度下烘干，得到乙酰化蛋氨酸；
(3)将步骤(2)得到的乙酰化蛋氨酸投入酶解罐中，然后加入氨基酰化酶和适量的水，形成待酶解物料(其中，氨基酰化酶的浓度为40μg/mL，N-乙酰-DL蛋氨酸的浓度为0.7mol/L)，然后加热至40℃酶解54h，得到酶解产物；按照每升酶解产物中加入1g活性炭的比例，向得到的酶解产物中加入活性炭，混合均匀后经过板框过滤并收集滤液，得到含有L-蛋氨酸的产物溶液；
(4)将步骤(3)得到的产物溶液在真空度0.02MPa、温度32℃的条件下进行减压结晶，直至产物溶液的体积减少至原始体积的1/7，然后通过抽滤分离并收集析出的结晶固体，烘干，制得L-蛋氨酸成品。
制得的L-蛋氨酸成品的旋光为[α]20/D+23.1°，c＝5％in 5M HCl。
对比例3
(1)将市售DL-蛋氨酸与NaOH、醋酸酐(三者的质量比为1:0.5:0.5)混合，在40℃的温度下进行乙酰化反应，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；
(2)向步骤(1)得到的乙酰化产物中加入直径为2.5mm的玻璃微珠(玻璃微珠与乙酰化产物的质量比为1:5)，然后抽滤并收集固体物质，将固体物质在60℃的温度下烘干，得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物；
(3)将步骤(2)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于无水乙醇中形成溶解液，然后加入直径为3.0mm的玻璃微珠(玻璃微珠与溶解液的质量比为1:5)，再进行抽滤并收集滤液；
(4)在0.03MPa的加压环境下，将步骤(3)得到的滤液加热蒸馏至溶剂完全挥发，然后收集蒸馏得到的固体物质，得到N-乙酰-DL蛋氨酸；
(5)将步骤(4)得到的N-乙酰-DL蛋氨酸投入酶解罐中，然后加入氨基酰化酶和适量的水，形成待酶解物料(其中，氨基酰化酶的浓度为40μg/mL，N-乙酰-DL蛋氨酸的浓度为0.7mol/L)，然后加热至40℃酶解54h，得到酶解产物；按照每升酶解产物中加入1g活性炭的比例，向得到的酶解产物中加入活性炭，混合均匀后经过板框过滤并收集滤液，得到含有L-蛋氨酸的产物溶液；
(6)将步骤(5)得到的产物溶液在真空度0.02MPa、温度32℃的条件下进行减压结晶，直至产物溶液的体积减少至原始体积的1/7，然后通过抽滤分离并收集析出的结晶固体，烘干，制得L-蛋氨酸成品。
制得的L-蛋氨酸成品的旋光为[α]20/D+23.4°，c＝5％in 5M HCl。
由上述实施例1至实施例6、以及对比例1至对比例3制得的L-蛋氨酸成品而言，与对比例比较，通过本发明实施例提供的方法制得的L-蛋氨酸的旋光品质更加优良，纯度更高。此外，与实施例4至6相比，实施例1中整个制备L-蛋氨酸所需的工艺时间延长了6～8个小时，其中一部分时间耗费在抽滤过程中，另一部分时间耗费在烘干过程中，增加了整个工艺过程的耗电量；而与实施例1相比，实施例2所需的工艺时间缩短了3～6个小时，实施例3所需的工艺时间缩短了2～3个小时，说明本发明实施例提供的方法中，在对DL-蛋氨酸的乙酰化产物进行分离和提取的过程中，添加玻璃微珠作为固体介质进行抽滤，可以大大缩短工艺耗时，节省耗电量，降低工艺成本。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种L-蛋氨酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将DL-蛋氨酸经过乙酰化处理，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；
将所述乙酰化产物与固体介质混合后进行抽滤，收集固体物质并烘干，得到N-乙酰-DL蛋氨酸混合物；
将所述N-乙酰-DL蛋氨酸混合物溶解于乙醇中，然后加入固体介质后抽滤，收集滤液；
对所述滤液进行减压蒸馏后收集固体物质，得到N-乙酰-DL蛋氨酸；
对所述N-乙酰-DL蛋氨酸进行酶解和脱色处理，得到生成有L-蛋氨酸的产物溶液；
对所述产物溶液进行减压结晶并收集结晶固体，然后使用乙醇溶液对所述结晶固体进行除杂后烘干，制得L-蛋氨酸；
其中，所述固体介质为玻璃微珠，所述玻璃微珠的直径为2.5～3.0mm。
2.如权利要求1所述的L-蛋氨酸的制备方法，其特征在于，将DL-蛋氨酸经过乙酰化处理，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物的步骤，包括：
将DL-蛋氨酸与NaOH、醋酸酐混合，在35～50℃的温度下进行乙酰化反应，得到生成有N-乙酰-DL蛋氨酸的乙酰化产物；其中，所述DL-蛋氨酸、NaOH和醋酸酐的质量比为1：(0.2～0.6)：(0.3～1.0)。
3.如权利要求1所述的L-蛋氨酸的制备方法，其特征在于，对所述N-乙酰-DL蛋氨酸进行酶解和脱色处理，得到生成有L-蛋氨酸的产物溶液的步骤，包括：
将所述N-乙酰-DL蛋氨酸与氨基酰化酶、水混合形成待酶解物料，然后在35～42℃的温度下酶解48～72h，得到酶解产物；
将所述酶解产物升温至45～65℃，并向其中加入活性炭，混合均匀后过滤并收集滤液，得到生成有L-蛋氨酸的产物溶液。
4.如权利要求3所述的L-蛋氨酸的制备方法，其特征在于，在所述待酶解物料中，所述氨基酰化酶的浓度为20～100μg/mL，所述N-乙酰-DL蛋氨酸的浓度为0.2～1mol/L。
5.如权利要求3所述的L-蛋氨酸的制备方法，其特征在于，所述活性炭的质量与所述酶解产物的体积比为(0.7～1.3)g：1L。
6.如权利要求1所述的L-蛋氨酸的制备方法，其特征在于，对所述产物溶液进行减压结晶并收集结晶固体，然后使用乙醇溶液对所述结晶固体进行除杂后烘干，制得L-蛋氨酸的步骤中：
所述减压结晶时的温度为30～40℃、真空度为0.01～0.05MPa。
7.如权利要求1所述的L-蛋氨酸的制备方法，其特征在于，对所述产物溶液进行减压结晶并收集结晶固体，然后使用乙醇溶液对所述结晶固体进行除杂后烘干，制得L-蛋氨酸的步骤中：
所述乙醇溶液中乙醇的体积浓度为90～95％。
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