CN114133354A - 一种l-组氨酸的工业化制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种L‑组氨酸的工业化制备方法，包括以下步骤：步骤1、将L‑组氨酸盐酸盐加入到纯化水中，室温条件下，搅拌溶解，然后采用碱液调节溶液pH至中性，配制成L‑组氨酸的盐溶液，备用；步骤2、将L‑组氨酸的盐溶液采用电渗析脱盐水箱进行电渗析处理，至脱盐液的电导率小于等于1000ms/cm，停止电渗析，获得L‑组氨酸水溶液；电渗析处理过程中，控制脱盐液的pH成中性；步骤3、将脱盐后的L‑组氨酸水溶液高温减压凝缩至原体积的0.25‑0.3倍后，向浓缩液中加入复合有机溶剂，然后经降温析晶、离心过滤，减压干燥，获得L‑组氨酸。本发明方法绿色环保，成本低，适合于商业化生产。

Description

一种L-组氨酸的工业化制备方法
技术领域
本发明属于L-组氨酸的制备领域，具体涉及一种L-组氨酸的工业化制备方法。
背景技术
L-组氨酸(L-Histidine)为分子中含有咪唑核的碱性氨基酸，为婴幼儿必需氨基酸。在人体生长、组织修复过程中起着重要作用，可用于治疗溃疡、胃酸过多、过敏、风湿性关节炎、贫血等，还可用于氨基酸输液及综合氨基酸制剂。由于L-组氨酸具有多种生理功能，已经被广泛用于医药、饲料及食品保健等诸多领域，尤其在医学研究中的作用日益受到重视。
目前L-组氨酸的生产方法有如下两种：1)、从猪毛中提取的L-组氨酸液，用盐酸中和至pH偏酸性，再用强碱性阴离子树脂进行去除离子处理，浓缩结晶制备L-组氨酸；2)、从猪血粉中提取制得组氨酸硫酸盐，使用了氢氧化钡和硫酸，经两次除盐得L-组氨酸。而这些方法存在有如下问题：1)均会产生大量的废液，废液处理不仅难度大而且成本高，提高了L-组氨酸的生产成本；2)获得的L-组氨酸晶型不稳定，提高了产品的储藏难度；3)原料均来源于猪毛和猪血粉，原料收到猪周期的限制，原料供应不稳定；以上这些问题均限制了L-组氨酸的工业化生产，从而使得L-组氨酸成为我国氨基酸工业的瓶颈氨基酸之一，影响着我国实现氨基酸输液原料全部国产化的进程。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的的缺陷，提供了一种L-组氨酸的工业化制备方法，其采用电渗析膜分离技术，实现高效脱盐，制备处理复合药用标准要求的L-组氨酸，其不仅简化了工艺操作步骤，而且提高了工艺收率，且工艺绿色环保，废液处理容易，适合于商业化生产，此外，还其结晶工艺还能够控制L-组氨酸的晶型，使其获得稳定的A晶型的L组氨酸。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种L-组氨酸的工业化制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将L-组氨酸盐酸盐加入到纯化水中，室温条件下，搅拌溶解，然后采用碱液调节溶液pH至中性，配制成L-组氨酸的盐溶液，备用；
步骤2、将L-组氨酸的盐溶液采用电渗析脱盐水箱进行电渗析处理，至脱盐液的电导率小于等于1000ms/cm，停止电渗析，获得L-组氨酸水溶液；电渗析处理过程中，控制脱盐液的pH成中性；
步骤3、将脱盐后的L-组氨酸水溶液高温减压凝缩至原体积的0.25-0.3倍后，向浓缩液中加入复合有机溶剂，然后经降温析晶、离心过滤，减压干燥，获得L-组氨酸。
进一步的，所述L-组氨酸盐酸盐采用微生物发酵法制备而得。
进一步的，L-组氨酸盐酸盐加在配制成L-组氨酸盐酸盐加溶液前，还需对L-组氨酸盐酸盐进行纯化处理。
更进一步的，所述纯化处理包括如下步骤：
将L-组氨酸盐酸盐溶于质量浓度为60-80％的有机溶液中，搅拌升温回流至完全溶解后，降温析晶，过滤、干燥后备用。
进一步的，所述有机溶液采用丙酮溶液或者乙腈溶液中的任意一种。
进一步的，步骤1中，所述L-组氨酸盐酸盐水溶液的质量浓度为3.5％-4.0％。
进一步的，在步骤1中，所述碱液为NaOH水溶液、KOH水溶液、LiOH水溶液中的一种或几种；优选为NaOH水溶液。
进一步的，步骤2中，电渗析处理时，膜间电压小于5V，电渗析处理至脱盐液的电导率为200-400ms/cm。
进一步的，步骤3中，高温减压浓缩的温度为80-90℃。
进一步的，步骤3中，复合有机溶剂的加入体积为：浓缩液体积的0.2-0.6倍；
复合有机溶剂采用正丁醇和甲基叔丁基醚按体积比10：1复配的混合溶剂。
进一步的，步骤3中，所述降温析晶的过程包括降温至25-45℃养晶6-12h，然后继续降温至10℃，保温搅拌2h，析晶即可；
减压干燥的温度为45～50℃。
更进一步的，降温至40℃进行养晶。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明以微生物发酵法制得L-组氨酸盐酸盐为起始物料，其原料不仅不受猪周期的限制，廉价易得，还避免了非手性物的拆分处理，降低了生产成本。
2、本发明采用电渗析膜分离技术对L-组氨酸盐酸盐进行脱盐处理，其脱盐效率高，氯离子残留远低于药典规定限度，产品符合药用级要求，其相较于传统工艺而言，减少了因制备中间体所导致的物料损失，提高了L-组氨酸的总收率，降低了成本，此外，采用电渗析法进行脱盐处理，相较于传统工艺而言，产生的固废、液废较少，适用于商业化生产。
3、本发明进行电渗析脱盐时，膜间电压小于5V，能耗低，且整个工艺不使用其他较昂贵试剂，也不引入其他酸根离子，节能环保，成本消耗低。
4、本发明采用加入复合有机溶剂，并降温析晶的方式进行结晶、养晶，能够获得稳定的A晶型L-组氨酸，提高了L组氨酸的稳定性。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所用的原料均为市购原料，其中，L-组氨酸盐酸盐由微生物发酵法制得。
实施例1：
一种L-组氨酸的工业化制备方法，包括如下步骤：
步骤1、向反应釜中加入1.7kgL-组氨酸盐酸盐、10.5kg质量溶度为62％的丙酮溶液，搅拌升温回流至完全溶解后，降温至25℃，保温搅拌2h析晶，然后离心过滤、50℃减压真空干燥，获得纯化后的L-组氨酸盐酸盐1.5kg；
步骤2、将纯化后的L-组氨酸盐酸盐1.5kg，加入到26kg纯化水中，室温条件下搅拌溶解，然后采用25％氢氧化钠溶液调节溶液pH至7.59，配制成L-组氨酸的盐溶液，备用；
步骤3、将L-组氨酸的盐溶液采用电渗析脱盐水箱进行电渗析处理，至脱盐液的电导率小于等于350ms/cm，停止电渗析，获得L-组氨酸水溶液；电渗析处理过程中，控制脱盐液pH为7.59左右；
步骤4、将脱盐后的L-组氨酸水溶液于80～90℃高温减压凝缩至8L后，向浓缩液中加入复合有机溶剂(所述复合有机溶剂由2L正丁醇和0.2L甲基叔丁基醚复配而成)，然后经降温析晶(所述降温析晶的步骤为将料液降温至40℃养晶8h，继续降温至10℃，保温搅拌2h析晶，即可)、离心过滤，50℃减压真空干燥，获得L-组氨酸产品1.08kg。
经检测，L-组氨酸为A晶型，L-组氨酸产品的摩尔收率97.3％，纯度为99.8％，氯化物小于0.02％，其他氨基酸均未检出。
实施例2：
一种L-组氨酸的工业化制备方法，包括如下步骤：
步骤1、向反应釜中加入2.2kg L-组氨酸盐酸盐、13.2kg质量溶度为70％的乙腈溶液，搅拌升温回流至完全溶解后，降温至25℃，保温搅拌2h析晶，然后离心过滤、50℃减压真空干燥，获得纯化后的L-组氨酸盐酸盐2.0kg；
步骤2、将纯化后的L-组氨酸盐酸盐2.0kg，加入到40kg纯化水中，室温条件下搅拌溶解，然后采用25％氢氧化钾溶液调节溶液pH至7.59，配制成L-组氨酸的盐溶液，备用；
步骤3、将L-组氨酸的盐溶液采用电渗析脱盐水箱进行电渗析处理，至脱盐液的电导率小于等于566ms/cm，停止电渗析，获得L-组氨酸水溶液；电渗析处理过程中，控制脱盐液pH为7.59左右；
步骤4、将脱盐后的L-组氨酸水溶液于80～90℃高温减压凝缩至10L后，向浓缩液中加入复合有机溶剂(所述复合有机溶剂由3.5L正丁醇和0.35L甲基叔丁基醚复配而成)，然后经降温析晶(所述降温析晶的步骤为将料液降温至30℃养晶12h，继续降温至10℃，保温搅拌2h析晶，即可)、离心过滤，47℃减压真空干燥，获得L-组氨酸产品1.41kg。
经检测，L-组氨酸为A晶型，L-组氨酸产品的摩尔收率95.3％，纯度为99.6％，氯化物小于0.02％，其他氨基酸均未检出。
实施例3：
一种L-组氨酸的工业化制备方法，包括如下步骤：
步骤1、向反应釜中加入2.0kg L-组氨酸盐酸盐、14kg质量溶度为61％的乙腈溶液，搅拌升温回流至完全溶解后，降温至25℃，保温搅拌2h析晶，然后离心过滤、50℃减压真空干燥，获得纯化后的L-组氨酸盐酸盐1.8kg；
步骤2、将纯化后的L-组氨酸盐酸盐1.8kg，加入到33kg纯化水中，室温条件下搅拌溶解，然后采用20％氢氧化锂溶液调节溶液pH至7.59，配制成L-组氨酸的盐溶液，备用；
步骤3、将L-组氨酸的盐溶液采用电渗析脱盐水箱进行电渗析处理，至脱盐液的电导率小于等于282ms/cm，停止电渗析，获得L-组氨酸水溶液；电渗析处理过程中，控制脱盐液pH为7.59左右；
步骤4、将脱盐后的L-组氨酸水溶液于80～90℃高温减压凝缩至10L后，向浓缩液中加入复合有机溶剂(所述复合有机溶剂由2.8L正丁醇和和0.28L甲基叔丁基醚复配而成)，然后经降温析晶(所述降温析晶的步骤为将料液降温至35℃养晶8h，继续降温至10℃，保温搅拌2h析晶，即可)、离心过滤，45℃减压真空干燥，获得L-组氨酸产品1.28kg。
经检测，L-组氨酸为A晶型，L-组氨酸产品的摩尔收率96.2％，纯度为99.7％，氯化物小于0.02％，其他氨基酸均未检出。
实施例4：
一种L-组氨酸的工业化制备方法，包括如下步骤：
步骤1、向反应釜中加入2.7kg L-组氨酸盐酸盐、18.8kg质量溶度为60％的乙腈溶液，搅拌升温回流至完全溶解后，降温至25℃，保温搅拌2h析晶，然后离心过滤、50℃减压真空干燥，获得纯化后的L-组氨酸盐酸盐2.5kg；
步骤2、将纯化后的L-组氨酸盐酸盐2.5kg，加入到45kg纯化水中，室温条件下搅拌溶解，然后采用20％氢氧化锂溶液调节溶液pH至7.59，配制成L-组氨酸的盐溶液，备用；
步骤3、将L-组氨酸的盐溶液采用电渗析脱盐水箱进行电渗析处理，至脱盐液的电导率小于等于886ms/cm，停止电渗析，获得L-组氨酸水溶液；电渗析处理过程中，控制脱盐液pH为7.59左右；
步骤4、将脱盐后的L-组氨酸水溶液于80～90℃高温减压凝缩至12L后，向浓缩液中加入复合有机溶剂(所述复合有机溶剂由6.7L正丁醇和和0.67L甲基叔丁基醚复配而成)，然后经降温析晶(所述降温析晶的步骤为将料液降温至37℃养晶6h，继续降温至10℃，保温搅拌2h析晶，即可)、离心过滤，45℃减压真空干燥，获得L-组氨酸产品1.79kg。
经检测，L-组氨酸为A晶型，L-组氨酸产品的摩尔收率96.7％，纯度为99.9％，氯化物小于0.02％，其他氨基酸均未检出。
跟据《中国药典2020版》中，L-组氨酸标准为：含组氨酸(C6H9N3O2)不得少于99.0％；氯化物不得过0.02％。本发明实施例1-4制备的L-组氨酸产品的纯度均在99.0％以上，符合中国药典标准要求。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种L-组氨酸的工业化制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将L-组氨酸盐酸盐加入到纯化水中，室温条件下，搅拌溶解，然后采用碱液调节溶液pH至中性，配制成L-组氨酸的盐溶液，备用；
步骤2、将L-组氨酸的盐溶液采用电渗析脱盐水箱进行电渗析处理，至脱盐液的电导率小于等于1000ms/cm，停止电渗析，获得L-组氨酸水溶液；电渗析处理过程中，控制脱盐液的pH成中性；
步骤3、将脱盐后的L-组氨酸水溶液高温减压凝缩至原体积的0.25-0.3倍后，向浓缩液中加入复合有机溶剂，然后经降温析晶、离心过滤，减压干燥，获得L-组氨酸。
2.根据权利要求1所述的一种L-组氨酸的工业化制备方法，其特征在于，所述L-组氨酸盐酸盐采用微生物发酵法制备而得。
3.根据权利要求1所述的一种L-组氨酸的工业化制备方法，其特征在于，L-组氨酸盐酸盐加在配制成L-组氨酸盐酸盐加溶液前，还需对L-组氨酸盐酸盐进行纯化处理。
4.根据权利要求2所述的一种L-组氨酸的工业化制备方法，其特征在于，所述纯化处理包括如下步骤：
将L-组氨酸盐酸盐溶于质量浓度为60-80％的有机溶液中，搅拌升温回流至完全溶解后，降温析晶，过滤、干燥后备用。
5.根据权利要求3所述的一种L-组氨酸的工业化制备方法，其特征在于，所述有机溶液采用丙酮溶液或者乙腈溶液中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种L-组氨酸的工业化制备方法，其特征在于，步骤1中，所述L-组氨酸盐酸盐水溶液的质量浓度为3.5％-4.0％。
7.根据权利要求1所述的一种L-组氨酸的工业化制备方法，其特征在于，步骤2中，电渗析处理，至脱盐液的电导率为200-400ms/cm。
8.根据权利要求1所述的一种L-组氨酸的工业化制备方法，其特征在于，步骤3中，高温减压浓缩的温度为80-90℃。
9.根据权利要求1所述的一种L-组氨酸的工业化制备方法，其特征在于，步骤3中，复合有机溶剂的加入体积为：浓缩液体积的0.2-0.6倍；
复合有机溶剂采用正丁醇和甲基叔丁基醚按体积比10：1复配的混合溶剂。
10.根据权利要求1所述的一种L-组氨酸的工业化制备方法，其特征在于，步骤3中，所述降温析晶的过程包括降温至25-45℃养晶6-12h，然后继续降温至10℃，保温搅拌2h，析晶即可；
减压干燥的温度为45～50℃。
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