CN112870979B - 一种β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于酶促来源的β‑烟酰胺单核苷酸分离纯化领域，涉及一种特种膜及其制备方法和应用以及β‑烟酰胺单核苷酸分离纯化方法。所述特种膜的制备方法包括：将卤代烷烃和烯基取代咪唑进行亲电加成反应，反应结束后将产物真空浓缩至干并进行离子交换树脂提纯处理，往所得树脂提纯液中加入L‑脯氨酸搅拌溶解，之后将所得混合溶液与环糊精搅拌混溶，待溶液体系澄清透明后冷却至室温，固液分离，干燥，所得环糊精‑离子液体的包合物与明胶和致孔剂在溶剂中混合均匀得到成膜溶液，将该成膜溶液消泡后流延至支撑层的表面后冷却至室温。本发明提供的方法不仅能够获得较高的收率和纯度，而且特种膜能够循环利用。

Description

一种β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法
技术领域
本发明属于酶促来源的β-烟酰胺单核苷酸分离纯化领域，具体涉及一种β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法。
背景技术
β-烟酰胺单核苷酸(NMN)是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的前体物质，其在人体内通过转化为NAD+来发挥生理功能，如激活NAD+底物依赖性酶Sirt1(组蛋白脱乙酰酶，又称沉默调节蛋白)、调节细胞存活和死亡、维持氧化还原状态等。近期研究发现，通过调节生物体内NMN的水平，对心脑血管疾病、神经退行性病及老化退行性疾病等有较好的治疗和修复作用。另外，NMN还可通过调节机体的内分泌起到保护和修复胰岛功能、增加胰岛素的分泌、防治糖尿病和肥胖等代谢性疾病的作用。鉴于NMN的重要生理功能，其已经成为近年来在世界医药及食品市场上开发的热点。
近年来，以烟酰胺(VB3)及其核糖(NR)和三磷酸腺苷(ATP)为底物，在少量Mg2+参与下使用专一酶催化合成β-NMN的工艺路线逐渐成熟。相比化学合成法，酶催化法更为高效、绿色、环保、安全，是未来趋势所在。现阶段以酶催化反应液为原料的分离纯化NMN的工艺主要有反相层析法、交换树脂法等。
CN104817604A公开了一种反相层析法制备β-NMN纯品的方法，该方法通过微滤、纳滤、浓缩、反相层析梯度洗脱、膜浓缩、真空冻干等步骤将NMN分离提纯，提纯效果较好，但工艺相对复杂，膜过滤及浓缩步骤较多，容易造成物料损失，反相层析填料昂贵且可重复利用次数有限，最终造成成本增加。
CN108026132A公开了一种交换树脂法纯化β-NMN的方法，该方法使用阴离子交换树脂初步处理原料液后纳滤浓缩，将浓缩液经过螯合树脂处理，后续经浓缩、冻干后得到NMN纯品。然而，酶催化反应液中的杂质往往较为复杂，除了一些盐金属离子之外，还包含部分NMN副反应产物如多种磷类化合物、酶催化蛋白、细胞壁溶解糖类、细胞内核酸等，交换树脂对复杂原料的纯化程度有限，上样量较小，再生时用水量大并会产生大量废酸，多次循环使用后，往往容易造成填料失活、分离效果变差的情况。
另外，β-烟酰胺单核苷酸结晶形态为长针状，在目前已知水系溶液直接结晶的工艺中，最终结晶品堆积密度往往偏小(堆积松密度通常小于0.4g/cm3)，这样会导致产品流动性较差，转移时容易起静电，给产品包装、制粒压片、胶囊灌装等步骤带来较大的不利影响。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术从酶催化反应液中分离提纯NMN时收率和/或纯度较低且填料或树脂无法长期循环利用的缺陷，而提供一种新的特种膜及其制备方法和应用以及β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，该方法不仅能够获得较高的收率和纯度，而且特种膜能够循环利用。
为了实现以上发明目的，本发明提供了一种特种膜的制备方法，其中，该方法包括：将卤代烷烃和烯基取代咪唑以1:(1.5～3)的摩尔比于有机溶剂中进行亲电加成反应，反应结束后将产物浓缩至干，再将所得浓缩产物采用离子交换树脂进行提纯处理，往所得树脂提纯液中加入L-脯氨酸搅拌溶解，之后将所得混合溶液与环糊精于35～50℃下搅拌混溶，待溶液体系澄清透明后冷却至室温，固液分离，所得固体产物经干燥后得到环糊精-离子液体的包合物；将环糊精-离子液体的包合物与明胶和致孔剂在溶剂中于40～50℃下混合均匀得到成膜溶液，将该成膜溶液消泡后流延至支撑层的表面，冷却至室温后得到特种膜。
优选地，所述亲电加成反应的方式为于50～90℃下回流反应2～5h。
优选地，所述浓缩的条件包括温度为40～45℃，真空度为-0.09MPa～-0.1MPa。
优选地，所述卤代烷烃选自1,3-二溴丙烷、溴代正丁烷、1,2-二氯代乙烷和1,2-二溴代乙烷中的至少一种。
优选地，所述烯基取代咪唑选自乙烯基咪唑、1-乙烯基-3-丁基咪唑和1-烯丙基-3-乙烯基咪唑中的至少一种。
优选地，所述离子交换树脂为阴离子交换树脂。
优选地，采用离子交换树脂进行提纯处理的洗脱剂为水。
优选地，所述树脂提纯液与L-脯氨酸的质量比为100:(10～40)。
优选地，所述环糊精与烯基取代咪唑的摩尔比为(0.8～1.2):1，更优选为1:1。
优选地，所述支撑层的材质为尼龙。
优选地，所述支撑层的厚度为特种膜厚度的0.2～0.5倍。
优选地，所述特种膜的厚度为0.8～1.5mm。
优选地，将环糊精-离子液体的包合物与明胶和致孔剂在溶剂中于40～50℃下混合均匀的方式为将明胶水溶液和致孔剂水溶液混合均匀，之后往所得明胶-致孔剂混合物中缓慢滴加环糊精-离子液体的包合物，滴加完毕后于40～50℃下搅拌以形成均相。
优选地，所述明胶水溶液的浓度为3～10wt％。
优选地，所述致孔剂水溶液的浓度为2～6wt％。
优选地，所述明胶水溶液与致孔剂水溶液的体积比为1:(1～1.5)。
优选地，所述明胶-致孔剂混合物与环糊精-离子液体的包合物的质量比为1:(1.5～3.0)。
优选地，所述致孔剂为聚丙烯酰胺。
本发明还提供了由上述方法制备得到的特种膜。
本发明还提供了所述特种膜在分离纯化β-烟酰胺单核苷酸中的应用。
此外，本发明还提供了一种β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，待分离纯化的β-烟酰胺单核苷酸原料液为酶催化反应液，所述β-烟酰胺单核苷酸原料液中β-烟酰胺单核苷酸的含量为10～50g/L且pH值为4.0～7.5，其中，该方法包括：
S1、原料液的预处理：将β-烟酰胺单核苷酸原料液的pH值调节至2～3，缓慢搅拌且缓慢升温至35～45℃，静置降温，待降至5～30℃后离心分离，将所得离心清液与吸附剂混合均匀，过滤，所得过滤清液浓缩至β-烟酰胺单核苷酸的浓度为40～85g/L，之后将pH值调节至6～8，得到待分离料液；
S2、膜吸附分离：将上述特种膜在纯水中浸泡至少30min后取出，得到湿特种膜；将待分离料液升温至30～45℃，之后上样至湿特种膜上，上样完毕后，在30～35℃下采用酸和甲醇的混合溶液洗脱直至洗脱液中基本不含有β-烟酰胺单核苷酸后为止，收集洗脱液；
S3、结晶：将洗脱液浓缩至β-烟酰胺单核苷酸的浓度为80～120g/L，之后在搅拌条件下往所得浓缩液中缓慢滴加甲醇直至有大量白色晶体出现为止，低温静置后固体分离，所得固体产物干燥，得到β-烟酰胺单核苷酸结晶。
优选地，步骤S1中，所述离心分离的条件包括转速为4000～6000r/min，时间为5～10min。
优选地，步骤S1中，所述吸附剂的用量为离心清液质量的0.5～2％。
优选地，步骤S1中，所述吸附剂选自活性炭、硅藻土、珍珠岩和分子筛中的至少一种。
优选地，步骤S1中，将过滤清液浓缩的方式为纳滤膜浓缩和/或真空浓缩设备浓缩。
优选地，步骤S1中，所述浓缩的温度为20～50℃。
优选地，步骤S2中，所述上样的条件包括上样量为0.03～0.1g折纯/cm2，过膜速度≤0.3mL/cm2·s，过膜压力≤40KPa。
优选地，步骤S2中，所述酸和甲醇的混合溶液中的酸为0.01～0.1wt％的盐酸和/或醋酸，且酸和甲醇的体积比为(70～90):(10～30)。
优选地，步骤S2中，所述洗脱的条件包括洗脱液的用量为1.0～8.0mL/cm2，过膜速度≤0.3mL/cm2·s，过膜压力≤40KPa。
优选地，步骤S3中，所述浓缩的温度为35～40℃。
优选地，步骤S3中，所述甲醇的用量为浓缩液总体积的1.5～2.2倍，甲醇的滴加速度为1～1.5h匀速滴加完毕。
优选地，步骤S3中，所述搅拌的转速为30～50r/min。
优选地，步骤S3中，所述低温静置的条件包括温度为4～10℃，时间为2～10h。
优选地，步骤S3中，所述干燥的条件包括温度为40～50℃，真空度为-0.09～-0.1MPa，时间为3～5h。
优选地，本发明提供的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法还包括步骤S2中，将洗脱完毕后的特种膜进行再生，所述再生的方式为在常温下将待再生特种膜采用稀酸清洗直至恢复乳白色，之后采用纯水冲洗至TDS符合要求，冷藏待下次使用；和/或，步骤S3中，在将洗脱液浓缩之后且滴加甲醇之前，往所得浓缩液中添加非离子型表面活性剂。
优选地，所述稀酸为浓度为1～2wt％的盐酸和/或醋酸，所述清洗的条件包括稀酸的用量为0.4～1mL/cm2，洗膜速度≤0.3mL/cm2·s。
优选地，采用纯水冲洗的条件包括纯水的用量为0.2～0.3mL/cm2，冲洗次数为2～3次。
优选地，所述非离子型表面活性剂为聚氧乙烯类表面活性剂和/或C6～C12多元醇类表面活性剂。
优选地，所述非离子型表面活性剂的添加量为浓缩液体积的2～5％。
采用本发明提供的方法所得β-烟酰胺单核苷酸的收率可达75～85％，纯度可达98.52～99.99％，特种膜的有效循环次数可稳定达到10次以上，也即，本发明提供的方法具有提纯效果好、利于循环、产废量少、成本低等优点。
此外，当本发明提供的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法还包括步骤S3中，在将洗脱液浓缩之后且滴加甲醇之前，往所得浓缩液中添加非离子型表面活性剂时，所述非离子型表面活性剂能够辅助NMN结晶，改变NMN结晶形貌，使其由长针型向短针型及球形转变，从而可以有效提高NMN结晶的堆积松密度，结晶后的堆积松密度可以达到0.58～0.76g/cm3，有利于物料的生产包装和转移。
具体实施方式
在本发明提供的特种膜的制备过程中，所述卤代烷烃和烯基取代咪唑经亲电加成反应生成卤代烷基咪唑。所述卤代烷烃与烯基取代咪唑的摩尔比为1:(1.5～3)，例如，可以为1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9、1:2.0、1:2.1、1:2.2、1:2.3、1:2.4、1:2.5、1:2.6、1:2.7、1:2.8、1:2.9、1:3.0等。所述卤代烷烃可以为溴代烷烃、氯代烷烃等，其具体实例包括但不限于：1,3-二溴丙烷、溴代正丁烷、1,2-二氯代乙烷、1,2-二溴代乙烷等中的至少一种。所述烯基取代咪唑可以为现有的咪唑环N原子上的至少一个氢被烯基基团取代的化合物，其具体实例包括但不限于：乙烯基咪唑、1-乙烯基-3-丁基咪唑、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑等中的至少一种。所述亲电加成反应所采用的有机溶剂例如可以选自乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、特戊醇、乙腈、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、N,N-二甲基甲酰胺等中的至少一种。在一种具体实施方式中，所述亲电加成反应的方式为于50～90℃下回流反应2～5h。
在本发明提供的特种膜的制备过程中，将亲电加成反应产物浓缩的方式优选为真空浓缩，且浓缩的条件例如可以包括温度为40～45℃，真空度为-0.09MPa～-0.1MPa。
在本发明提供的特种膜的制备过程中，亲电加成反应产物经浓缩后采用离子交换树脂进行提纯处理。其中，所述离子交换树脂优选为阴离子交换树脂，具体可以为强碱型阴离子交换树脂，也可以为弱碱型阴离子交换树脂，还可以为两者的混合物，优选为强碱型阴离子交换树脂。其中，所述强碱型阴离子交换树脂一般带有季氨基。所述弱碱型阴离子交换树脂一般带有伯氨基、仲氨基或叔氨基。此外，采用离子交换树脂进行提纯处理的洗脱剂优选为水。所述阴离子交换树脂的市售产品例如可以为D201、D301等。
在本发明提供的特种膜的制备过程中，往将树脂提纯液中加入L-脯氨酸搅拌溶解。所述树脂提纯液与L-脯氨酸的质量比优选为100:(10～40)。
在本发明提供的特种膜的制备过程中，将树脂提纯液与L-脯氨酸的混合溶液与环糊精搅拌混溶，待溶液体系澄清透明后冷却至室温，固液分离，所得固体产物经干燥后得到环糊精-离子液体的包合物。其中，所述搅拌混溶的温度为35～50℃，例如，可以为35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃等。所述环糊精与烯基取代咪唑的摩尔比优选为(0.8～1.2):1，最优选为1:1。所述固液分离的方式例如可以为过滤、抽滤、压滤、离心分离等。所述干燥的方法优选为真空干燥，且干燥温度可以为40～50℃，真空度可以为-0.09MPa～-0.1MPa，干燥时间可以为2～5h。
在本发明提供的特种膜的制备过程中，将环糊精-离子液体的包合物与明胶和致孔剂在溶剂中于40～50℃下混合均匀得到成膜溶液，所述混合的方式可以为将环糊精-离子液体的包合物、明胶以及致孔剂按照任意顺序溶于溶剂中，优选为将明胶水溶液和致孔剂水溶液混合均匀，之后往所得明胶-致孔剂混合物中缓慢滴加环糊精-离子液体的包合物，滴加完毕后于40～50℃下搅拌以形成均相。其中，所述明胶水溶液的浓度优选为3～10wt％。所述致孔剂可以为现有的各种能够赋予特种膜一定孔洞的物质，特别优选为聚丙烯酰胺。当采用聚丙烯酰胺作为致孔剂时，所形成的孔洞特别有利于将酶催化反应液中的有效成分NMN与杂质分离，所得收率和纯度均更高。所述致孔剂水溶液的浓度优选为2～6wt％。所述明胶水溶液与致孔剂水溶液的体积比优选为1:(1～1.5)。所述明胶-致孔剂混合物与环糊精-离子液体的包合物的质量比优选为1:(1.5～3.0)。
在本发明提供的特种膜的制备过程中，将成膜溶液消泡后流延至支撑层的表面，冷却至室温后得到特种膜。其中，所述消泡的方式通常为静置消泡且静置的时间一般为1～5h。所述流延的方式例如可以为将支撑层平铺至Büchner漏斗中，再将成膜溶液倒入该Büchner漏斗，自然流延于支撑层的表面，之后冷却至室温后即可得到特种膜。所述支撑层的材质优选为尼龙。所述支撑层的厚度优选为特种膜厚度的0.2～0.5倍。所述特种膜的厚度优选为0.8～1.5mm。
在本发明提供的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法中，待分离纯化的β-烟酰胺单核苷酸原料液为酶催化反应液。其中，所述酶催化反应液中β-烟酰胺单核苷酸的含量为10～50g/L且pH值为4.0～7.5。
在本发明提供的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法中，步骤S1中，将β-烟酰胺单核苷酸原料液的pH值调节至2～3，缓慢搅拌且缓慢升温至35～45℃，静置降温，待降至5～30℃后离心分离，将所得离心清液与吸附剂混合均匀，过滤，所得过滤清液浓缩至β-烟酰胺单核苷酸的浓度为40～85g/L，之后将pH值调节至6～8，得到待分离料液。其中，将β-烟酰胺单核苷酸原料液的pH值调节至2～3所采用的pH值调节剂可以为现有的各种强酸和/或弱酸，例如盐酸、硫酸、硝酸、磷酸等中的至少一种。所述缓慢搅拌的速率例如可以为20～60r/min。所述缓慢升温的速率例如可以为0.5～2℃/min。所述离心分离的条件通常包括转速可以为4000～6000r/min，时间可以为5～10min。所述吸附剂的具体实例包括但不限于：活性炭、硅藻土、珍珠岩和分子筛中的至少一种。所述吸附剂的用量优选为离心清液质量的0.5～2％。此外，将过滤清液浓缩的方式可以为纳滤膜浓缩(纳滤膜的截留分子量可以为1000～3000)，也可以为真空浓缩设备浓缩。所述浓缩的温度可以为20～50℃。
在本发明提供的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法中，步骤S2中，将所述特种膜在纯水中浸泡至少30min后取出，得到湿特种膜；将待分离料液升温至30～45℃，之后上样至湿特种膜上，上样完毕后，在30～35℃下采用酸和甲醇的混合溶液洗脱直至洗脱液中基本不含有β-烟酰胺单核苷酸为止，收集洗脱液。在一种优选实施方式中，所述上样的条件通常包括上样量为0.03～0.1g折纯/cm2，过膜速度≤0.3mL/cm2·s，过膜压力≤40KPa。在本发明中，所述上样量的单位为“g折纯/cm2”，是指每平方厘米特种膜上通过的β-烟酰胺单核苷酸纯品的克数。所述过膜速度的单位为“mL/cm2·s”，是指每秒内通过每平方厘米特种膜上的溶液的毫升数。在本发明中，所述过膜压力均指表压。在一种优选实施方式中，所述洗脱的条件包括洗脱液的用量为1.0～8.0mL/cm2，过膜速度≤0.3mL/cm2·s，过膜压力≤40KPa。此外，所述洗脱剂为酸和甲醇的混合溶液，其中，酸优选为0.01～0.1wt％的盐酸和/或醋酸，且酸和甲醇的体积比优选为(70～90):(10～30)。
在本发明提供的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法中，步骤S3中，将洗脱液浓缩至β-烟酰胺单核苷酸的浓度为80～120g/L，之后在搅拌条件下往所得浓缩液中缓慢滴加甲醇直至有大量白色晶体出现为止，低温静置后固体分离，所得固体产物干燥，得到β-烟酰胺单核苷酸结晶。其中，所述浓缩的温度优选为35～40℃。所述甲醇的用量优选为浓缩液总体积的1.5～2.2倍，甲醇的滴加速度优选为1～1.5h匀速滴加完毕。所述搅拌的转速优选为30～50r/min。所述低温静置的条件优选包括温度为4～10℃，时间为2～10h。所述干燥的条件优选包括温度为40～50℃，真空度为-0.09～-0.1MPa，时间为3～5h。
在一种优选实施方式中，本发明提供的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法还包括步骤S2中，将洗脱完毕后的特种膜进行再生，所述再生的方式为在常温下将待再生特种膜采用稀酸清洗直至恢复乳白色，之后采用纯水冲洗至TDS符合要求，冷藏待下次使用。其中，所述稀酸例如可以为盐酸、醋酸、盐酸等，其浓度例如可以为1～2wt％。所述清洗的条件优选包括稀酸的用量为0.4～1mL/cm2，洗膜速度≤0.3mL/cm2·s。采用纯水冲洗的条件优选包括纯水的用量为0.2～0.3mL/cm2，冲洗次数为2～3次。所述稀酸和纯水用量的单位为“mL/cm2”，是指每平方厘米特种膜所需要的稀酸和纯水的毫升数。所述洗膜速度的单位为“mL/cm2·s”，是指每秒内通过每平方厘米特种膜上的溶液的毫升数。此外，TDS的要求通常为100ppm以下。
在一种优选实施方式中，本发明提供的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法还包括步骤S3中，在将洗脱液浓缩之后且滴加甲醇之前，往所得浓缩液中添加非离子型表面活性剂，此时不仅可以获得较高收率和纯度，而且还可以提高NMN的堆积松密度。所述非离子型表面活性剂可以为聚氧乙烯类表面活性剂和/或多元醇类表面活性剂。其中，所述聚氧乙烯类表面活性剂例如可以为聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯酰胺等中的至少一种。所述脂肪醇聚氧乙烯通常为长链脂肪醇与环氧乙烷的加成聚合产物，其中，所述长链脂肪醇的具体实例包括但不限于：月桂醇油醇、棕榈醇、硬脂醇、环己醇、萜烯醇等中的至少一种，市售脂肪醇聚氧乙烯产品例如可以为平平加。所述烷基酚聚氧乙烯醚通常为烷基酚与环氧乙烷的加成聚合产物，其中，所述烷基酚可以为辛基酚、壬基酚等，市售烷基酚聚氧乙烯醚产品例如可以为OP-10。所述脂肪酸聚氧乙烯酯通常为脂肪酸与环氧乙烷的加成聚合产物，其中，所述脂肪酸例如可以为油酸、硬脂酸等，市售脂肪酸聚氧乙烯酯产品例如可以为Twen系列产品。所述聚氧乙烯酰胺通常为脂肪酰胺和环氧乙烷的加成聚合产物，其中，所述脂肪酰胺可以为椰油酰胺，市售聚氧乙烯酰胺产品例如可以为POEA-15、CAEO-15等。所述多元醇类表面活性剂优选为C6～C12多元醇类表面活性剂，特别优选为脱水山梨醇脂肪酸酯，市售多元醇类表面活性剂产品例如可以为Span系列产品。此外，所述非离子型表面活性剂的添加量优选为浓缩液体积的2～5％。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
(1)特种膜的制备：
将1,3-二溴丙烷和乙烯基咪唑以0.5mol:1mol的摩尔比溶解在500mL乙腈中，在80℃下回流反应2h后，产生大量白色粉末产物，反应结束后真空浓缩至干(真空浓缩温度为45℃，真空度为-0.09MPa～-0.1MPa)，得到浓缩产物。采用301D阴离子交换树脂将上述浓缩产物进行纯化处理，纯水洗脱，得到树脂提纯液。称取50g树脂提纯液，加入12.3g L-脯氨酸搅拌溶解，所得混合溶液维持在40℃，加入1mol环糊精，搅拌使其完全混溶，待溶液体系澄清透明后冷却至室温，使大量环糊精-离子液体的包合物沉淀，过滤，固体于50℃、-0.09MPa条件下真空干燥3h，得到环糊精-离子液体的包合物。分别配制50mL浓度为5wt％的明胶水溶液与60mL浓度为3wt％的聚丙烯酰胺水溶液，并将以上两种水溶液混合均匀，之后缓慢滴加全部环糊精-离子液体的包合物，于40℃下搅拌成均相，静置1h消泡后，通过流延法将80mL均相溶液流延添加到带有尼龙膜(厚度为0.5mm，下同)作为支撑层的Büchner漏斗中，冷却至室温，自然干燥2h，得到厚度为1mm的特种膜，保存在低温和密封的环境中(温度10±2℃)备用。
(2)β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化：
S1、原料液的预处理：往100mL原料液(酶催化反应液，pH值为4.6，其中，β-烟酰胺单核苷酸的含量为20g/L)中滴加少量盐酸以将其pH值调节至2.5，缓慢搅拌并缓慢升温至40℃，静置30min，待降至室温25℃后，于5000r/min下离心分离10min，收集离心清液，向其中添加0.5％的活性炭，常温搅拌30min，过滤，收集清液，所得过滤清液于40℃、-0.08MPa下真空浓缩30min，以将β-烟酰胺单核苷酸的含量浓缩至60g/L，常温下添加少量碱将浓缩液的pH值调整至7.0，得到待分离料液。
S2、膜吸附分离：将制备好的特种膜在纯水中浸泡30min，得到湿特种膜。将待分离料液升温至35℃，按照0.05g折纯/cm2的上样量上样至湿特种膜上，将过膜速度控制在0.2mL/cm2·s，并将过膜压力控制在30KPa，检测过膜后的残留液中产品含量。上样完毕后，在35℃下使用1mL/cm2的80vt％酸(浓度为0.04wt％盐酸)/20vt％甲醇的混合溶液进行洗脱，洗脱过程中，将过膜速度控制在0.2mL/cm2·s，并将过膜压力控制在30KPa，根据检测，洗脱液中不再含有产品后停止洗脱，收集所有洗脱液。常温下使用0.5mL/cm2的1％盐酸对膜进行清洗再生，洗膜速度≤0.3mL/cm2·s，清洗至恢复乳白色，之后使用纯水冲洗至TDS≤100ppm，冷藏待下次使用。
S3、结晶：将洗脱液于35℃下低温浓缩至100g/L，往所得浓缩液中添加5vt％的聚乙二醇，之后在40r/min搅拌速度下缓慢逐步滴加甲醇直至有大量白色晶体出现后停止添加，甲醇的用量为浓度液体积的1.8倍且1.5h均速滴加完毕，5℃低温静置2h，过滤，所得固体于温度50℃、真空度-0.09～-0.1MPa下真空干燥4h得到β-烟酰胺单核苷酸结晶。该批次结晶品收率为78.46％，纯度为99.23％，堆积松密度为0.63g/cm3。
实施例2
(1)特种膜的制备：
将1,2-二溴代乙烷和乙烯基咪唑以2.4mol:4mol的摩尔比溶解在2.4L四氢呋喃中，在90℃下回流反应3h后，产生大量白色粉末产物，反应结束后真空浓缩至干(真空浓缩温度为45℃，真空度为-0.09MPa～-0.1MPa)，得到浓缩产物。采用201D阴离子交换树脂将上述浓缩产物进行纯化处理，纯水洗脱，得到树脂提纯液。称取300g树脂提纯液，加入60g L-脯氨酸搅拌溶解，所得混合溶液维持在35℃，加入4mol环糊精，搅拌使其完全混溶，待溶液体系澄清透明后冷却至室温，使大量环糊精-离子液体的包合物沉淀，过滤，固体于50℃、-0.09MPa条件下真空干燥3h，得到环糊精-离子液体的包合物。分别配制250mL浓度为4wt％的明胶水溶液与350mL浓度为5wt％的聚丙烯酰胺水溶液，并将以上两种水溶液混合均匀，之后缓慢滴加全部环糊精-离子液体的包合物，于40℃下搅拌成均相，静置2h消泡后，通过流延法将300mL均相溶液流延添加到带有尼龙膜作为支撑层的Büchner漏斗中，冷却至室温，自然干燥2h，得到厚度为1mm的特种膜，保存在低温和密封的环境中(温度10±2℃)备用。
(2)β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化：
S1、原料液的预处理：往500mL原料液(酶催化反应液，pH值为5.0，其中，β-烟酰胺单核苷酸的含量为30g/L)中滴加少量盐酸以将其pH值调节至2.5，缓慢搅拌并缓慢升温至40℃，静置30min，待降至室温25℃后，于5000r/min下离心分离10min，收集离心清液，向其中添加1％的硅藻土，常温搅拌30min，过滤，收集清液，所得过滤清液于40℃、-0.08MPa下真空浓缩90min，以将β-烟酰胺单核苷酸的含量浓缩至80g/L，常温下添加少量碱将浓缩液的pH值调整至6.5，得到待分离料液。
S2、膜吸附分离：将制备好的特种膜在纯水中浸泡30min，得到湿特种膜。将待分离料液升温至40℃，按照0.08g折纯/cm2的上样量上样至湿特种膜上，将过膜速度控制在0.25mL/cm2·s，并将过膜压力控制在30KPa，检测过膜后的残留液中产品含量。上样完毕后，在35℃下使用1mL/cm2的85vt％酸(浓度为0.02wt％的醋酸)/15vt％甲醇的混合溶液进行洗脱，洗脱过程中，将过膜速度控制在0.25mL/cm2·s，并将过膜压力控制在30KPa，根据检测，洗脱液中不再含有产品后停止洗脱，收集所有洗脱液。常温下使用0.6mL/cm2的1％盐酸对膜进行清洗再生，洗膜速度≤0.3mL/cm2·s，清洗至恢复乳白色，之后使用纯水冲洗至TDS≤100ppm，冷藏待下次使用。
S3、结晶：将洗脱液于35℃下低温浓缩至110g/L，往所得浓缩液中添加4vt％的聚乙二醇，之后在50r/min搅拌速度下缓慢逐步滴加甲醇直至有大量白色晶体出现后停止添加，甲醇的用量为浓度液体积的1.65倍且1h均速滴加完毕，7℃低温静置5h，过滤，所得固体于温度45℃、真空度-0.09～-0.1MPa下真空干燥4h得到β-烟酰胺单核苷酸结晶。该批次结晶品收率为83.61％，纯度为99.98％，堆积松密度为0.61g/cm3。
实施例3
(1)特种膜的制备：
将溴代正丁烷和1-乙烯基-3-丁基咪唑以1.5mol:3.2mol的摩尔比溶解在2.0L氯仿中，在75℃下回流反应4h后，产生大量白色粉末产物，反应结束后真空浓缩至干(真空浓缩温度为45℃，真空度为-0.09MPa～-0.1MPa)，得到浓缩产物。采用301D阴离子交换树脂将上述浓缩产物进行纯化处理，纯水洗脱，得到树脂提纯液。称取200g树脂提纯液，加入40gL-脯氨酸搅拌溶解，所得混合溶液维持在35℃，加入4mol环糊精，搅拌使其完全混溶，待溶液体系澄清透明后冷却至室温，使大量环糊精-离子液体的包合物沉淀，过滤，固体于45℃、-0.09MPa条件下真空干燥3.5h，得到环糊精-离子液体的包合物。分别配制300mL浓度为3wt％的明胶水溶液与300mL浓度为3wt％的聚丙烯酰胺水溶液，并将以上两种水溶液混合均匀，之后缓慢滴加全部环糊精-离子液体的包合物，于40℃下搅拌成均相，静置2h消泡后，通过流延法将400mL均相溶液流延添加到带有尼龙膜作为支撑层的Büchner漏斗中，冷却至室温，自然干燥2h，得到厚度为1.5mm的特种膜，保存在低温和密封的环境中(温度10±2℃)备用。
(2)β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化：
S1、原料液的预处理：往200mL原料液(酶催化反应液，pH值为7.3，其中，β-烟酰胺单核苷酸的含量为50g/L)中滴加少量盐酸以将其pH值调节至2.0，缓慢搅拌并缓慢升温至37℃，静置30min，待降至室温25℃后，于5000r/min下离心分离10min，收集离心清液，向其中添加1.5％的分子筛，常温搅拌30min，过滤，收集清液，所得过滤清液于50℃、-0.08MPa下真空浓缩90min，以将β-烟酰胺单核苷酸的含量浓缩至85g/L，常温下添加少量碱将浓缩液的pH值调整至6.5，得到待分离料液。
S2、膜吸附分离：将制备好的特种膜在纯水中浸泡30min，得到湿特种膜。将待分离料液升温至40℃，按照0.08g折纯/cm2的上样量上样至湿特种膜上，将过膜速度控制在0.25mL/cm2·s，并将过膜压力控制在30KPa，检测过膜后的残留液中产品含量。上样完毕后，在30℃下使用1mL/cm2的85vt％酸(浓度为0.02wt％的醋酸)/15vt％甲醇的混合溶液进行洗脱，洗脱过程中，将过膜速度控制在0.25mL/cm2·s，并将过膜压力控制在30KPa，根据检测，洗脱液中不再含有产品后停止洗脱，收集所有洗脱液。常温下使用0.5mL/cm2的1％盐酸对膜进行清洗再生，洗膜速度≤0.3mL/cm2·s，清洗至恢复乳白色，之后使用纯水冲洗至TDS≤100ppm，冷藏待下次使用。
S3、结晶：将洗脱液于35℃下低温浓缩至103g/L，往所得浓缩液中添加3vt％的聚乙二醇，之后在50r/min搅拌速度下缓慢逐步滴加甲醇直至有大量白色晶体出现后停止添加，甲醇的用量为浓度液体积的1.93倍且1h均速滴加完毕，5℃低温静置10h，过滤，所得固体于温度45℃、真空度-0.09～-0.1MPa下真空干燥4h得到β-烟酰胺单核苷酸结晶。该批次结晶品收率为81.27％，纯度为99.98％，堆积松密度为0.66g/cm3。
实施例4
连续使用实施例1制备的特种膜10次，并保证与实施例1膜再生、β-烟酰胺单核苷酸分离提纯以及结晶工艺一致，所得结晶品的数据如下表1所示。
表1
使用次数 产品收率(％) 产品纯度(％) 堆积松密度(g/cm<sup>3</sup>)
1 78.46％ 99.23％ 0.63
2 80.65％ 99.45％ 0.70
3 83.21％ 99.78％ 0.63
4 79.67％ 99.23％ 0.60
5 84.88％ 99.03％ 0.62
6 81.34％ 98.89％ 0.66
7 78.98％ 98.96％ 0.65
8 82.65％ 98.52％ 0.61
9 80.24％ 98.56％ 0.60
10 81.73％ 98.80％ 0.64
实施例5
按照实施例1的方法制备特种膜并对β-烟酰胺单核苷酸进行分离纯化，不同的是，步骤S3中未添加聚乙二醇，其余条件与实施例1相同，得到β-烟酰胺单核苷酸结晶。该批次结晶品收率为76.85％，纯度为99.56％，堆积松密度为0.27g/cm3。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (32)

1.一种β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，待分离纯化的β-烟酰胺单核苷酸原料液为酶催化反应液，所述β-烟酰胺单核苷酸原料液中β-烟酰胺单核苷酸的含量为10～50g/L且pH值为4.0～7.5，其特征在于，
该方法包括：
S1、原料液的预处理：将β-烟酰胺单核苷酸原料液的pH值调节至2～3，缓慢搅拌且缓慢升温至35～45℃，静置降温，待降至5～30℃后离心分离，将所得离心清液与吸附剂混合均匀，过滤，所得过滤清液浓缩至β-烟酰胺单核苷酸的浓度为40～85g/L，之后将pH值调节至6～8，得到待分离料液；所述吸附剂选自活性炭、硅藻土、珍珠岩和分子筛中的至少一种；所述吸附剂的用量为离心清液质量的0.5～2％；
S2、膜吸附分离：将特种膜在纯水中浸泡至少30min后取出，得到湿特种膜；将待分离料液升温至30～45℃，之后上样至湿特种膜上，上样完毕后，在30～35℃下采用酸和甲醇的混合溶液洗脱直至洗脱液中基本不含有β-烟酰胺单核苷酸为止，收集洗脱液；所述酸和甲醇的混合溶液中的酸为0.01～0.1wt％的盐酸和/或醋酸，且酸和甲醇的体积比为(70～90):(10～30)；所述洗脱的条件包括洗脱液的用量为1.0～8.0mL/cm2，过膜速度≤0.3mL/cm2·s，过膜压力≤40KPa；
S3、结晶：将洗脱液浓缩至β-烟酰胺单核苷酸的浓度为80～120g/L，之后在搅拌条件下往所得浓缩液中缓慢滴加甲醇直至有大量白色晶体出现为止，低温静置后固体分离，所得固体产物干燥，得到β-烟酰胺单核苷酸结晶；
所述特种膜的制备方法，包括：将卤代烷烃和烯基取代咪唑以1:(1.5～3)的摩尔比于有机溶剂中进行亲电加成反应，反应结束后将产物浓缩至干，再将所得浓缩产物采用离子交换树脂进行提纯处理，往所得树脂提纯液中加入L-脯氨酸搅拌溶解，之后将所得混合溶液与环糊精于35～50℃下搅拌混溶，待溶液体系澄清透明后冷却至室温，固液分离，所得固体产物经干燥后得到环糊精-离子液体的包合物；将环糊精-离子液体的包合物与明胶和致孔剂在溶剂中于40～50℃下混合均匀得到成膜溶液，将该成膜溶液消泡后流延至支撑层的表面，冷却至室温后得到特种膜；所述离子交换树脂为阴离子交换树脂。
2.根据权利要求1所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述亲电加成反应的方式为于50～90℃下回流反应2～5h。
3.根据权利要求2所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，特种膜的制备方法中，所述浓缩的条件包括温度为40～45℃，真空度为-0.09MPa～-0.1MPa。
4.根据权利要求2所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述卤代烷烃选自1,3-二溴丙烷、溴代正丁烷、1,2-二氯代乙烷和1,2-二溴代乙烷中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述烯基取代咪唑选自乙烯基咪唑、1-乙烯基-3-丁基咪唑和1-烯丙基-3-乙烯基咪唑中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，采用离子交换树脂进行提纯处理的洗脱剂为水。
7.根据权利要求2所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述树脂提纯液与L-脯氨酸的质量比为100:(10～40)。
8.根据权利要求2所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述环糊精与烯基取代咪唑的摩尔比为(0.8～1.2):1。
9.根据权利要求8所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述环糊精与烯基取代咪唑的摩尔比为1:1。
10.根据权利要求2所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述支撑层的材质为尼龙。
11.根据权利要求2所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述支撑层的厚度为特种膜厚度的0.2～0.5倍。
12.根据权利要求2所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述特种膜的厚度为0.8～1.5mm。
13.根据权利要求1所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，将环糊精-离子液体的包合物与明胶和致孔剂在溶剂中于40～50℃下混合均匀的方式为将明胶水溶液和致孔剂水溶液混合均匀，之后往所得明胶-致孔剂混合物中缓慢滴加环糊精-离子液体的包合物，滴加完毕后于40～50℃下搅拌以形成均相。
14.根据权利要求13所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述明胶水溶液的浓度为3～10wt％。
15.根据权利要求13所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述致孔剂水溶液的浓度为2～6wt％。
16.根据权利要求13所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述明胶水溶液与致孔剂水溶液的体积比为1:(1～1.5)。
17.根据权利要求13所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述明胶-致孔剂混合物与环糊精-离子液体的包合物的质量比为1:(1.5～3.0)。
18.根据权利要求13所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述致孔剂为聚丙烯酰胺。
19.根据权利要求1所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，步骤S1中，所述离心分离的条件包括转速为4000～6000r/min，时间为5～10min。
20.根据权利要求19所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，将过滤清液浓缩的方式为纳滤膜浓缩和/或真空浓缩设备浓缩。
21.根据权利要求19所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述浓缩的温度为20～50℃。
22.根据权利要求1所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，步骤S2中，所述上样的条件包括上样量为0.03～0.1g折纯/cm2，过膜速度≤0.3mL/cm2·s，过膜压力≤40KPa。
23.根据权利要求1所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，步骤S3中，所述浓缩的温度为35～40℃。
24.根据权利要求23所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述甲醇的用量为浓缩液总体积的1.5～2.2倍，甲醇的滴加速度为1～1.5h匀速滴加完毕。
25.根据权利要求23所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述搅拌的转速为30～50r/min。
26.根据权利要求23所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述低温静置的条件包括温度为4～10℃，时间为2～10h。
27.根据权利要求23所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述干燥的条件包括温度为40～50℃，真空度为-0.09～-0.1MPa，时间为3～5h。
28.根据权利要求1～27中任意一项所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，该方法还包括步骤S2中，将洗脱完毕后的特种膜进行再生，所述再生的方式为在常温下将待再生特种膜采用稀酸清洗直至恢复乳白色，之后采用纯水冲洗至TDS符合要求，冷藏待下次使用；和/或，步骤S3中，在将洗脱液浓缩之后且滴加甲醇之前，往所得浓缩液中添加非离子型表面活性剂。
29.根据权利要求28所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述稀酸为浓度为1～2wt％的盐酸和/或醋酸，所述清洗的条件包括稀酸的用量为0.4～1mL/cm2，洗膜速度≤0.3mL/cm2·s。
30.根据权利要求28所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，采用纯水冲洗的条件包括纯水的用量为0.2～0.3mL/cm2，冲洗次数为2～3次。
31.根据权利要求28所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述非离子型表面活性剂为聚氧乙烯类表面活性剂和/或C6～C12多元醇类表面活性剂。
32.根据权利要求28所述的β-烟酰胺单核苷酸的分离纯化方法，其特征在于，所述非离子型表面活性剂的添加量为浓缩液体积的2～5％。
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