CN111748591B - 一种d-泛解酸内酯的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物合成技术领域，尤其涉及一种D‑泛解酸内酯的生产方法，以DL‑泛解酸内酯和含钙化合物为原料制备D‑泛解酸钙，再加入酸性溶液将D‑泛解酸钙酸解，即得D‑泛解酸内酯溶液。采用上述方案制备的D‑泛解酸内酯，所得D‑泛解酸内酯光学纯度高，生产方法简单，L‑泛解酸内酯仍然可以回收利用，尤其是避免了采用有机溶剂萃取中间产物而导致的高成本和高污染，适合在工业大生产中大力推广。

Description

一种D-泛解酸内酯的生产方法
技术领域
本发明属于生物合成技术领域，尤其涉及一种D-泛解酸内酯的生产方法。
背景技术
D-泛解酸钙又称维生素B5，是泛酸的右旋异构体钙盐，为白色粉末，无臭，带苦味，有轻微吸潮性，作为B族维生素之一，是一种重要的医药、食品、保健品等原料。
D-泛酸广泛存在于生物界中，是动物体内合成辅酶A的主要原料，其主要作用是参与糖、脂肪和蛋白质的代谢。人体缺乏泛酸会引起肌肉酸痛或痉挛、肾上腺机能不足和减退、注意力不集中、手脚麻木、便秘、精力缺乏、轻微锻炼后即筋疲力尽、忧虑、紧张以及磨牙等症状。泛酸以其特有的生化功能广泛应用于医药、饲料和食品等衍生物。目前比较有效、且广为利用的泛酸系列产品是泛解酸钙、泛醇、泛硫乙胺等。
D-泛解酸钙是泛酸系列产品中产量最大的一种，也是泛酸最主要的商品形式，广泛应用于饲料、医药、食品工业中。D-泛解酸钙作为辅酶A的组成物质参与调节蛋白质、糖和脂肪的代谢，改善毛发色泽并预防疾病。特别是家禽家畜及鱼科类动物的生长发育、脂肪的合成和分解，都不可缺少对泛解酸钙的需求。缺乏泛酸会导致家禽、家畜生长迟缓，生殖机能发生障碍，适应性降低。
D-泛解酸内酯(D-PL)，是合成D-泛酸系列产品重要的手型中间体。传统的D-泛解酸内酯的合成方法是以微生物酶法水解DL-泛解酸内酯中的D-泛解酸内酯，得到L-泛解酸内酯和D-泛解酸，然后利用乙酸乙酯分离萃取萃取得到D-泛解酸，再经过内酯化处理，得到纯的D-泛解酸内酯。这种方法的缺点是需要使用有机试剂乙酸乙酯，产生大量的有机废液，不仅提高了生产成本，还加大了环境污染，并且，只有L-构型的内酯被水解得非常彻底才能得到高光学纯度的D-泛解酸内酯。
发明内容
本发明的目的在于提供一种D-泛解酸内酯的生产方法，D-泛解酸内酯产品纯度更高，且避免了使用乙酸乙酯等有机溶剂造成的环境污染。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：以DL-泛解酸内酯和含钙化合物为原料制备D-泛解酸钙，再加入酸性溶液将D-泛解酸钙酸解，即得D-泛解酸内酯溶液。
采用上述方案制备的D-泛解酸内酯，所得D-泛解酸内酯光学纯度高，生产方法简单，L-泛解酸内酯仍然可以回收利用，尤其是避免了采用有机溶剂萃取中间产物而导致的高成本和高污染，适合在工业大生产中大力推广。
作为优选方案，D-泛解酸内酯的生产方法具体步骤为：
A)向DL-泛解酸内酯的水溶液中加入含钙化合物，然后再加入D-泛解酸内酯水解酶，在25～35℃下反应10～20小时，过滤得到沉淀物A；
B)将沉淀物A与浓硫酸混合，在恒温条件下反应，反应结束后离心去除沉淀得到溶液B，即为D-泛解酸内酯溶液。
优选的，加入产D-泛解酸内酯水解酶的微生物菌液后，混合液酶活浓度为3～5U。其中，酶活定义为：每ml转化液每min产生1μmol的D-泛解酸钙定义为1个酶活单位U。关于D-泛解酸内酯水解酶的获得方法，现有技术已比较成熟，例如“D-泛解酸内酯水解酶产生菌的筛选及产酶条件研究”(《微生物学报》42卷第1期，2002年2月，汤一新、孙志浩等，第81-87页)公开了一种培养串珠镰孢霉菌生产D-泛解酸内酯水解酶的方法，因此本发明对D-泛解酸内酯水解酶的来源不作限定。
进一步地，加入含钙化合物至pH为5～7。其中，含钙化合物为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙中的至少一种。事实上，含钙化合物不仅可以选择上述含钙无机化合物，如乳酸钙、柠檬酸钙、醋酸钙等有机含钙化合物也具有调节混合液pH的作用，但含钙有机化合物会引入有机基团，给后续的产物纯化带来麻烦，因此一般情况下会采用无机的含钙化合物参与反应。
优选的，加入浓硫酸至pH为1～2，在30～80℃恒温条件下反应1～2小时。具体地，所述恒温反应温度为(50±5)℃。
采用上述方案制备D-泛解酸内酯，先向DL-泛解酸内酯中加入含钙化合物和D泛解酸内酯水解酶，将D-泛解酸内酯转化为D-泛解酸钙沉淀，过滤后与浓硫酸发生内酯化反应，钙离子与硫酸携带的硫酸根离子生成硫酸钙沉淀，滤除沉淀后即得到D-泛解酸钙内酯溶液。
附图说明
图1为实施例1中步骤A)所得A溶液的液相色谱图；
图2为实施例1中步骤B)所得B溶液的液相色谱图。
具体实施方式
一、制备
实施例1
A)向10L反应釜中加入1.2kgDL-泛解酸内酯并加水搅拌，加入D-泛解酸内酯水解酶菌液，添加量3U，加水定容至8L，再加入碳酸钙至pH＝6.5，在28℃恒温条件下反应20小时，过滤去渣后得到溶液A；
B)将溶液A浓缩至2L(有晶体析出)，离心处理得到D-泛解酸钙湿品，再将D-泛解酸钙湿品加水溶解后，加入浓硫酸至pH＝1.0，在(50±5)℃恒温条件下反应1小时，反应结束后离心去除沉淀得到溶液B，即为D-泛解酸内酯溶液。
实施例2
A)向10L反应釜中加入1.6kgDL-泛解酸内酯并加水搅拌，加入D-泛解酸内酯水解酶菌液，添加量4U，加水定容至8L，再加入碳酸钙至pH＝5，在28℃恒温条件下反应16小时，过滤去渣后得到溶液A；
B)将溶液A浓缩至2L(有晶体析出)，离心处理得到D-泛解酸钙湿品，再将D-泛解酸钙湿品加水溶解后，加入浓硫酸至pH＝2.0，在(50±5)℃恒温条件下反应1小时，反应结束后离心去除沉淀得到溶液B，即为D-泛解酸内酯溶液。
实施例3
A)向10L反应釜中加入1.6kgDL-泛解酸内酯并加水搅拌，加入D-泛解酸内酯水解酶菌液，添加量4U，加水定容至8L，再加入碳酸钙至pH＝6.5，在33℃恒温条件下反应20小时，过滤去渣后得到溶液A；
B)将溶液A浓缩至2L(有晶体析出)，离心处理得到D-泛解酸钙湿品，再将D-泛解酸钙湿品加水溶解后，加入浓硫酸至pH＝1.0，在(50±5)℃恒温条件下反应1小时，反应结束后离心去除沉淀得到溶液B，即为D-泛解酸内酯溶液。
实施例4
A)向10L反应釜中加入1.2kgDL-泛解酸内酯并加水搅拌，加入D-泛解酸内酯水解酶菌液，添加量4U，加水定容至8L，再加入碳酸钙至pH＝6，在33℃恒温条件下反应20小时，过滤去渣后得到溶液A；
B)将溶液A浓缩至2L(有晶体析出)，离心处理得到D-泛解酸钙湿品，再将D-泛解酸钙湿品加水溶解后，加入浓硫酸至pH＝1.5，在(50±5)℃恒温条件下反应2小时，反应结束后离心去除沉淀得到溶液B，即为D-泛解酸内酯溶液。
实施例5
A)向10L反应釜中加入1.2kgDL-泛解酸内酯并加水搅拌，加入D-泛解酸内酯水解酶菌液，添加量5U，加水定容至8L，再加入碳酸钙至pH＝5.5，在30℃恒温条件下反应18小时，过滤去渣后得到溶液A；
B)将溶液A浓缩至2.5L(有晶体析出)，离心处理得到D-泛解酸钙湿品，再将D-泛解酸钙湿品加水溶解后，加入浓硫酸至pH＝1.0，在(50±5)℃恒温条件下反应1.5小时，反应结束后离心去除沉淀得到溶液B，即为D-泛解酸内酯溶液。
二、检测
1、将上述实施例1中步骤A)所得A溶液进行液相色谱检测，所得色谱图如图1所示。图中，1号峰为D-泛解酸、2号峰为L-泛解酸、3号峰为D-泛解酸内酯、4号峰为L-泛解酸内酯。图中各峰的保留时间及面积如表1所示。
由图1和表1可知，A溶液中的主要物质为D-泛解酸(钙)和L-泛解酸内酯，含有少量的未反应的D-泛解酸内酯以及极少量的L-泛解酸(钙)。
表1A溶液液相色谱图中各峰保留时间及面积
峰号 峰开始 峰结束 保留时间 面积 高度 面积％
1 7.867 9.442 8.643 622311 18888 57.447
2 10.850 12.325 11.166 6498 115 0.600
3 13.567 14.650 14.121 30124 1157 2.781
4 14.650 16.700 15.295 424337 13786 39.172
总计 1083271 33946 100.00
2、将上述步骤B)最终所得滤液进行液相色谱检测，所得色谱图如图2所示。图中，1号峰为D-泛解酸内酯、2号峰为L-泛解酸内酯。图中各峰的保留时间及面积如表2所示。
由图2和表2可知，步骤B)最终所得滤液中的主要物质为D-泛解酸内酯，含有少量的L-泛解酸内酯。即D-泛解酸内酯含量为97.50％，L-泛解酸内酯含量为2.50％。
表2步骤B)所得滤液液相色谱图中各峰保留时间及面积
峰号 峰开始 峰结束 保留时间 面积 高度 面积％
1 12.283 13.483 12.790 401737 17862 97.502
2 13.483 14.350 13.852 10292 450 2.498
总计 412030 18312 100.00
3、将实施例2-5步骤A)所得A溶液和步骤B)最终所得滤液均做液相色谱检测，分析色谱图，记录各峰保留时间并计算峰面积后，得到个实施例2-5最终所得滤液中D-泛解酸内酯的含量如表3所示，由此可知，本发明的生产方法制备的D-泛解酸内酯溶液，其溶液中DL-泛解酸内酯总量D-泛解酸内酯占97％以上。
表3实施例2-5所得溶液B中组分含量
实施例╲含量 D-泛解酸内酯 L-泛解酸内酯
2 97.70％ 2.30％
3 97.35％ 2.65％
4 97.14％ 2.86％
5 98.10％ 1.90％

Claims (6)

1.一种D-泛解酸内酯的生产方法，具体步骤为：
A)向DL-泛解酸内酯的水溶液中加入D-泛解酸内酯水解酶，然后再加入含钙无机化合物，在25～35℃下反应10～20小时，过滤去渣得到溶液A；
B)将溶液A浓缩后有结晶析出，离心处理得到D-泛解酸钙湿品，再将D-泛解酸钙湿品加水溶解后，加入酸性溶液将D-泛解酸钙酸解，离心去除沉淀得到的溶液即为D-泛解酸内酯溶液。
2.根据权利要求1所述的D-泛解酸内酯的生产方法，其特征在于：所述步骤A)中，加入D-泛解酸内酯水解酶菌液，添加量为3～5U。
3.根据权利要求1所述的D-泛解酸内酯的生产方法，其特征在于：所述步骤A)中，加入含钙无机化合物至pH为5～7。
4.根据权利要求1所述的D-泛解酸内酯的生产方法，其特征在于：所述含钙无机化合物为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的D-泛解酸内酯的生产方法，其特征在于：所述步骤B)中，将D-泛解酸钙湿品加水溶解后，加入浓硫酸至pH为1～2，在30～80℃恒温条件下反应1～2小时，反应结束后离心去除沉淀得到的溶液即为D-泛解酸内酯溶液。
6.根据权利要求5所述的D-泛解酸内酯的生产方法，其特征在于：所述恒温条件为50±5℃。
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