CN113354702B - 一种高纯nadp的分离提纯工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物制药领域，更具体地涉及一种高纯NADP的分离提纯工艺，包括以下步骤：对调节好pH值的NADP粗产品进行离心过滤，对预处理好的NADP溶液进行纳滤浓缩，调节NADP浓缩液的pH调至3.0‑6.0，调好pH的NADP浓缩液中加入二价金属离子和不良溶剂得到NADP处理液，对NADP处理液结晶、过滤、洗涤得到含二价金属离子的NADP，将含二价金属离子的NADP溶解后加入氨水和磷酸二氢钠，对去除二价金属离子的第二处理液进行浓缩冻干得到高纯度NADP，本申请既能生产高纯度的NADP，且不产生大量的废水，既降低生产成本，又环保。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，更具体地涉及一种高纯NADP的分离提纯工艺。
背景技术
NADP是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotidephosphate)的缩写，曾称为三磷酸吡啶核苷酸(TPN)或辅脱氢酶Ⅱ或氧化型辅酶Ⅱ，是烟酸酰胺腺嘌呤二核苷酸与一个磷酸分子以酯键结合的物质，其作为一种常用的酶催化剂，在工业生产中大量使用。
现有市场所使用的NADP的成品大多纯度较低，而纯度较低的NADP会影响工业催化效果，同时低纯度NADP中的杂质也会带入工艺转化反应中，增加下游产品的难度，进而导致分离提纯的成本提高；而若需要获取纯度高的NADP，则需要经过较多步骤的提纯，但是传统方式中经过多步骤提纯NADP的分离手段回收率较低，且会产生大量的废水。
目前常用的分离手段为使用离子交换树脂或者大孔树脂进行纯化，但这种方法会产生大量的废水，处理废水也会使成本变高，因此不适合大规模的生产。
总结而言，低纯度NADP在工业生产会降低酶的效能，并由于杂质多而增加分离提纯的成本；而高纯度的NADP用离子交换或者大孔树脂等工艺会产生大量的废水，污染环境。
发明内容
基于此，本申请提供一种既能生产高纯度的NADP，且不产生大量的废水，既降低生产成本，又环保的高纯NADP的分离提纯工艺。
本申请提供一种高纯NADP的分离提纯工艺，包括以下步骤：
1)预处理：将NADP粗产品置于酸性条件下过滤去除其内的固体及大分子杂质，得到预处理NADP产品；
2)浓缩：对NADP溶液进行纳滤浓缩，去除大量的水及小分子后得到NADP浓缩液；
3)结晶：在酸性条件下，混合NADP浓缩液、不良溶剂以及二价金属离子得到NADP处理液，对NADP处理液降温结晶、过滤洗涤后得到含二价金属离子的NADP，其中NADP二价金属离子结晶反应式如图1所示；
具体的，通过不良溶剂、调节pH以及降温使NADP与二价金属离子结晶沉淀，进而实现高浓度的NADP的提纯，此时混合液体还包括未反应完的NADP、催化剂、二价金属离子、无机盐等杂质，故需要进一步地对其进行过滤、洗涤以获取含二价金属离子的NADP；
4)除杂：将含二价金属离子的NADP纯水溶解后，加入氨水和磷酸二氢钠，通过高pH并降温至二价金属离子和磷酸铵形成二价盐沉淀，以去除二价金属离子，得到NADP水溶液；
5)脱水：浓缩NADP水溶液并冻干得到高纯度NADP。
具体的，步骤1)所述的NADP粗产品通过生物催化反应得到，NADP粗产品的pH值为2-7，通过微滤和超滤去除杂质，其中微滤所用的微滤膜为0.22-0.45μm孔径的中空纤维膜，超滤所用的超滤膜为5-10kd孔径卷式膜或中空纤维膜。
具体的，步骤2)所述的NADP浓缩液的浓度为100-250g/L，纳滤所用的纳滤膜为截留分子量为100-500的卷式膜。
具体的，步骤3)所述的二价金属离子为镁离子、镍离子、锰离子或钙离子中的一种，更优选用钙离子；不良溶剂为甲醇、乙醇、乙腈或丙酮中的一种，更优选用乙醇；其中，钙离子易容于醇，钙已其他形式沉淀后，可用乙醇水溶液洗涤干净，优选乙醇主要是乙醇价格便宜，无毒无害。
具体的，步骤3)所述的NADP与二价金属离子的摩尔比为1:1.2-1.5。
具体的，步骤3)所述的不良溶剂与NADP浓缩液的体积比为0.3-1.5：1。
具体的，步骤3)中，所述的NADP处理液结晶前还包括以下步骤：将NADP浓缩液的pH调至3.0-6.0后在其中加入二价金属离子，以100-200rpm的速率对NADP浓缩液和二价金属离子进行搅拌，搅拌过程中将搅拌物的温度升至25℃后再加入不良溶剂，加完不良溶剂后开始降温，先降温至8-13℃，加入一定量的晶种，每隔2h取样检测，当结晶釜的溶液中NADP的含量≤50％，再将结晶温度降低至3℃，每隔3h取样检测，直至转化率在85-95％之间结束结晶，NADP结晶完成后，HPLC检测结晶NADP的纯度，纯度应≥98.5％。
具体的，步骤3)所述的NADP处理液过滤时用平板离心机或者抽滤等过滤设备过滤，滤布为500-700目孔径，洗涤时用50％的乙醇水溶液洗涤三次。
具体的，步骤4)所述的含二价金属离子的NADP溶解时按照1:5-10的比例加入纯水，然后用6.0mol/L的盐酸助溶，直至NADP完全溶解。
具体的，步骤4)所述的磷酸二氢钠与氨水及NADP的摩尔比为1:1:1。
具体的，步骤4)所述的pH值为8.5，降温温度为5℃，二价盐沉淀过程中通过6.0mol/L的氢氧化钠控制pH在8.0-8.5之间，pH稳定后用0.45um的滤膜过滤直至二价金属离子沉淀完成。
具体的，步骤5)所述的NADP水溶液包括去除二价金属离子后的滤液和对二价金属离子洗涤后滤出的洗涤液，即在二价金属离子沉淀完成后，用孔径为500-700目的滤布过滤得到二价金属离子沉淀物和滤液，用纯水洗涤三次二价金属离子沉淀物得到洗涤液，合并滤液和洗涤液得到NADP水溶液。
具体的，步骤5)所述的NADP水溶液通过100-500分子量的纳滤膜纳滤浓缩至150-180g/L后冻干。
相较现有技术，本发明具有以下的特点和有益效果：
1、本申请使用二价金属离子与NADP配位的方式对NADP进行纯化，工艺简单，该纯化方法的收率可达85％以上，纯化后的NADP纯度可达98％以上，保证其在工业生产上不会降低酶的效能，增加分离提纯的成本；
2、本申请使用结晶方法代替市场所使用离子交换的方法，减少废水的产生(目前市场的NADP生产每生产1kg的NADP产生2-3吨的废水，使用本工艺后，每生产1kg的NADP只产生100-300L废水)，且整个生产过程都不需要使用大型设备和有机试剂，投入较低，无重污染，绿色环保。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
图1为NADP二价金属离子结晶反应式；
图2为实施例1中NADP反应液高效液相图谱；
图3为实施例1中NADP二价金属离子结晶后高效液相图谱；
图4为实施例1中NADP干燥后高效液相图谱。
具体实施方式
本领域技术人员应理解的是，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义，描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本申请保护的范围。
实施例1：
取NADP反应液2000L，其中含NADP 18.9kg，如图2所示，纯度为81.7％，pH＝5.92，用6.0mol/L的盐酸调pH至5.1，经过离心得到1980L清液；将澄清的NADP溶液经过微滤、超滤、纳滤后得到70L浓缩液，加入3600g氯化钙，调pH至5.1，并缓慢滴加60L乙醇；滴加完后开始降温至10℃，4h后取样检测，转化率已达到71.5％，继续降温至3℃，11h后检测转化率已达91.3％，过滤离心，用50％的乙醇水溶液洗涤三次，得到35kg固体沉淀，如图3所示，经HPLC检测纯度为99.5％；将沉淀加入至80L纯水中，再用6.0mol/L的盐酸溶解，高效液相检测溶液中含有17.2kg的NADP；再按照NADP：氨：磷酸氢二钠的摩尔比1:1:1加入氨水和磷酸氢二钠，并将pH调至8.5，降温至5℃，过程中用6.0mol/L的氢氧化钠控制pH在8-8.5之间，温度降至5℃，再搅拌2.5h后取样用硬水指示剂检测蓝色不变色，过滤、洗涤得到130LNADP水溶液，再纳滤、冷冻干燥到16.9kg NADP二钠盐，如图4所示，经高效液相检测纯度为99.1％，生产过程中产生废水为3000L。
实施例2：
取NADP反应液500L，其中含NADP 6.3kg，纯度为83.5％，pH＝7.39，用6.0mol/L的盐酸调pH至5.62，经过离心得到490L清液；将澄清的NADP溶液经过微滤、超滤、纳滤后得到40L浓缩液，加入900g氯化钙，调pH至5.31，并缓慢滴加20L乙醇；滴加完后开始降温至10℃，4h后取样检测，转化率已达到63.0％，继续降温至3℃，9h后检测转化率已达89.5％，过滤离心，用50％的乙醇水溶液洗涤三次，得到10.1kg固体沉淀，经HPLC检测纯度为99.3％；将沉淀加入至50L纯水中，再用6.0mol/L的盐酸溶解，检测溶液中含有5.7kg的NADP；再按照NADP：氨：磷酸氢二钠的摩尔比1:1:1加入氨水和磷酸氢二钠，并将pH调至8.5，降温至5℃，过程中用6.0mol/L的氢氧化钠控制pH在8-8.5之间，温度降至5℃，搅拌1.5h用硬水指示剂检测蓝色不变色，过滤、洗涤得到70LNADP水溶液，再将NADP水溶液纳滤、冷冻干燥等到5.3kg NADP二钠盐，经高效液相检测纯度为98.9％，生产过程中产生废水为800L。
实施例3：
取NADP反应液1800L，其中含NADP 16.5kg，纯度为79.5％，pH＝5.3，经过离心得到1790L清液；将澄清的NADP溶液经过微滤、超滤、纳滤后得到65L浓缩液，加入2200g氯化镁，调pH至5.1，并缓慢滴加75L乙醇；滴加完后开始降温至10℃，4h后取样检测，转化率已达到65.3％，继续降温至3℃，11h后检测转化率已达85.6％，过滤离心，用50％的乙醇水溶液洗涤三次，得到26kg固体沉淀，经HPLC检测纯度为99.6％；将沉淀加入至80L纯水中，再用6.0mol/L的盐酸溶解，高效液相检测溶液中含有14.1kg的NADP；再按照NADP：氨：磷酸氢二钠的摩尔比1:1:1加入氨水和磷酸氢二钠，并将pH调至8.5，降温至5℃，过程中用6.0mol/L的氢氧化钠控制pH在8-8.5之间，温度降至5℃，再搅拌2.5h后取样用硬水指示剂检测蓝色不变色，过滤、洗涤得到130LNADP水溶液，再纳滤、冷冻干燥到13.8kg NADP二钠盐，经高效液相检测纯度为99.0％，生产过程中产生废水为2500L。
实施例4：
取NADP反应液500L，其中含NADP 6.7kg，纯度为83.4％，pH＝4.89，用6.0mol/L的盐酸调pH至5.3，经过离心得到490L清液；将澄清的NADP溶液经过微滤、超滤、纳滤后得到30L浓缩液，加入600g氯化钙，调pH至5.2，并缓慢滴加25L乙醇；滴加完后开始降温至10℃，4h后取样检测，转化率已达到45.1％，继续降温至3℃，30h后检测转化率已达49.5％，过滤离心，用50％的乙醇水溶液洗涤三次，得到6.2kg固体沉淀，经HPLC检测纯度为99.6％；将沉淀加入至50L纯水中，再用6.0mol/L的盐酸溶解，高效液相检测溶液中含有3.3kg的NADP；再按照NADP：氨：磷酸氢二钠的摩尔比1:1:1加入氨水和磷酸氢二钠，并将pH调至8.5，降温至5℃，过程中用6.0mol/L的氢氧化钠控制pH在8-8.5之间，温度降至5℃，再搅拌2.5h后取样用硬水指示剂检测蓝色不变色，过滤、洗涤得到130LNADP水溶液，再纳滤、冷冻干燥到2.9kgNADP二钠盐，经高效液相检测纯度为99.3％，生产过程中产生废水为800L。
本实施例由于二价金属离子摩尔量不够，因此收率较低。
实施例5：
取NADP反应液500L，其中含NADP 6.7kg，纯度为83.4％，pH＝4.89；用1000L的阴离子树脂纯化，上样后用4000L纯水淋洗，淋洗完后检测流穿液不含NADP；再用4000L的氯化钠水溶液淋洗，去除NAD、无机盐、催化剂；再用3000L的0.1mol/L的盐酸水溶液淋洗得到3000L，含纯度为99.2％的NADP6.1kg，用6.0mol/L的氢氧化钠溶液将pH调至5.3；纳滤浓缩，再用1000L纯水纳滤洗涤(去除多余的氯化钠)，冷冻干燥得到5.8kg的NADP，经高效液相检测纯度为98.9％，产生废水为13500L的废水。
本实施例采用离子交换树脂方式提纯，产生的废水量大。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种高纯NADP的分离提纯工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)预处理：将NADP粗产品置于酸性条件下过滤去除其内的固体及大分子杂质，得到预处理NADP产品；
2)浓缩：对预处理NADP产品进行纳滤浓缩，去除大量的水及小分子后得到NADP浓缩液；
3)结晶：在酸性条件下，混合NADP浓缩液、不良溶剂以及二价金属离子得到NADP处理液，对NADP处理液降温结晶、过滤洗涤后得到含二价金属离子的NADP，其中二价金属离子为镁离子、镍离子、锰离子或钙离子中的一种，所述二价金属离子与NADP的摩尔比为1-1.5：1；
4)除杂：将含二价金属离子的NADP纯水溶解后，加入氨水和磷酸二氢钠，通过高pH至二价金属离子和磷酸铵形成二价盐沉淀，以去除二价金属离子，得到NADP水溶液；
5)脱水：浓缩NADP水溶液并冻干得到高纯度NADP。
2.根据权利要求1所述的一种高纯NADP的分离提纯工艺，其特征在于，步骤1)所述的NADP粗产品通过生物催化反应得到，NADP粗产品的pH值为2-7。
3.根据权利要求1所述的一种高纯NADP的分离提纯工艺，其特征在于，步骤2)所述的NADP浓缩液的浓度为100-250g/L。
4.根据权利要求1所述的一种高纯NADP的分离提纯工艺，其特征在于，步骤3)所述的不良溶剂为甲醇、乙醇、乙腈或丙酮中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种高纯NADP的分离提纯工艺，其特征在于，步骤3)中，所述的NADP处理液结晶前还包括以下步骤：在对NADP浓缩液与二价金属离子混合时，将混合物的温度升至25℃后再加入不良溶剂。
6.根据权利要求1所述的一种高纯NADP的分离提纯工艺，其特征在于，步骤3)所述的不良溶剂与NADP浓缩液的体积比为0.3-1.5：1。
7.根据权利要求1所述的一种高纯NADP的分离提纯工艺，其特征在于，步骤4)所述的磷酸二氢钠与氨水及NADP的摩尔比为1:1:1。
8.根据权利要求1所述的一种高纯NADP的分离提纯工艺，其特征在于，步骤5)所述的NADP水溶液包括去除二价金属离子后的滤液和对二价金属离子洗涤后滤出的洗涤液。
9.根据权利要求1所述的一种高纯NADP的分离提纯工艺，其特征在于，步骤5)所述的NADP水溶液浓缩后的浓度为150-180g/L。
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