CN114539333A - 一种唾液酸的循环生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种唾液酸的循环生产工艺，包括：((1)在聚唾液酸水溶液中加入硫酸铵或氯化铵，然后加热使聚唾液酸水溶液水解，收集水解过程中产生的氨气通入水中，向水中通入CO2；并在水解过程中向所述聚唾液酸水溶液进行超声振荡。(2)所述水解完成后对水解液脱色、浓缩，然后加入硫酸或盐酸，分离出湿唾液酸晶体干燥，得唾液酸。(3)收集分离晶体得到的液相，将其与所述通入了氨气和CO2得到水溶液混合，并收集反应产生的CO2；然后分离出混合液中的硫酸铵或氯化铵；将该硫酸铵或氯化铵、CO2用于步骤(1)中。该工艺采用新地工艺路线既能够实现唾液酸的生产，又能循环利用生产过程中产生的废液和废气，实现唾液酸资源化生产。
Description
技术领域
本发明涉及唾液酸制备技术领域，尤其涉及一种唾液酸的循环生产工艺。
背景技术
唾液酸学名叫作“N-乙酰神经氨酸”，也叫燕窝酸，是一种天然存在的碳水化合物，既可以在生物体内合成，也可以从燕窝、牛奶等外界食物中获得。研究表明，唾液酸不仅具有诱导入侵病菌的作用，同时唾液酸也是流感病毒的受体，目前唾液酸还是神经节苷脂的传递递质，并且是大脑的组成成分，唾液酸具有提高婴儿智力和记忆力、抗老年痴呆、抗菌抗病毒，提高人体免疫力等方面的作用。因此，唾液酸产品在医药领域应用越来越广泛，市场对唾液酸的需求也日益增大。
目前，唾液酸的产业化生产方法主要为微生物发酵法，其具有化学合成法、酶法合成和天然物提取法不可比拟的优势。微生物发酵法一般是采用微生物进行发酵，然后对发酵液中的聚唾液酸用强酸进行水解得到唾液酸水解液，对水解进一步脱色、除杂、浓缩后加入强酸进行唾液酸的结晶。然而，这种工艺存在的问题是：强酸水解后以及唾液酸结晶工序都会产生大量的废酸，需要中和处理后才能排放，增加了生产成本的同时还造成了大量资源的浪费。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种唾液酸的循环生产工艺，该工艺采用新地工艺路线既能够实现唾液酸的生产，又能循环利用生产过程中产生的废液和废气，实现唾液酸资源化生产。为实现上述发明目的，本发明公开以下技术方案：
一种唾液酸的循环生产工艺，包括如下的步骤：
(1)在聚唾液酸水溶液中加入硫酸铵或氯化铵，然后在加热条件下进行所述聚唾液酸水溶液的水解，并收集水解过程中产生的氨气通入水中，向水中通入二氧化碳；并在水解过程中向所述聚唾液酸水溶液进行超声振荡。
(2)所述水解完成后，对得到的水解液进行脱色、浓缩，然后在冷却的浓缩液中加入硫酸或盐酸后静置使唾液酸结晶沉淀，完成后固液分离，将得到的湿唾液酸晶体干燥，即得唾液酸晶体。
(3)收集步骤(2)固液分离得到的液相，将其与步骤(1)中通入了氨气和二氧化碳得到水溶液混合，并收集反应产生的二氧化碳。然后分离出混合液中的硫酸铵或氯化铵；将该硫酸铵或氯化铵用于步骤(1)中作为向所述聚唾液酸水溶液中添加的反应原料。将收集到的所述二氧化碳作为步骤(1)中向所述水中通入的反应原料。
进一步地，步骤(1)中，所述硫酸铵或氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为4～5.5：1。
进一步地，步骤(1)中，所述加热温度为60～70℃，通过加热促进所述聚唾液酸的水解以及加速硫酸铵或氯化铵的水解产生的氨气或氨水的排出。
进一步地，步骤(1)中，所述水解的时间为3～4.5小时。本发明采用的是非强酸水解聚唾液酸的方式，该水解过程更加温和，对聚唾液酸的影响小，水解时间也可以根据需要适当延长。
进一步地，步骤(1)中，所述二氧化碳的通入体积为氨气体积的0.5倍以上，如0.55倍、0.6倍、0.7倍等，以充分吸收氨气，并将氨气转换成碳酸氢铵。
进一步地，步骤(1)中，所述超声处理的功率为330～400W，利用超声处理进一步加速所述聚唾液酸的水解及硫酸铵或氯化铵的水解产生的氨气或氨水的排出。
进一步地，步骤(2)中，加入活性炭、硅藻土等脱色剂中的任意一种对所述水解液进行脱色。可选地，所述脱色剂的加入质量为水解液体积的2～5％。
进一步地，步骤(2)中，将所述水解液在不高于70℃的加热温度下浓缩至其体积的45％以下，以便于后续进行唾液酸的结晶沉淀。
进一步地，步骤(2)中，在所述浓缩液中加入硫酸或盐酸将浓缩液pH值调解至1～2。优选地，当所述步骤(1)采用硫酸铵时，步骤(2)采用硫酸进行浓缩液中唾液酸的结晶，当所述步骤(1)采用氯化铵时，步骤(2)采用盐酸进行浓缩液中唾液酸的结晶，从而使前后阴离子保持一致。
进一步地，步骤(2)中，所述冷却的浓缩液的温度处在2～5℃之间，使唾液酸更加充分地结晶出来。
进一步地，步骤(2)中，所述干燥的方法包括真空干燥、冻干等方式中的任意一种。
进一步地，步骤(3)中，分离出所述混合液中的硫酸铵或氯化铵的方法包括：将所述混合液干燥或者向所述混合液中加入乙醇使硫酸铵或氯化铵结晶沉淀，然后分离出该沉淀物后干燥，即得硫酸铵或氯化铵固体。
现有技术相比，本发明取得的有益效果包括：
(1)相对于传统采用硫酸或盐酸等强酸进行聚唾液酸水解的工艺，本发明采用了用氯化铵或硫酸铵这两种水解成酸性的铵盐，同时采用加热和超声辅助后促进铵盐的水解而使溶液保持酸性，为聚唾液酸提供水解所需的条件，同时通过收集释放的氨气还可以进一步促进铵盐的水解而加入聚唾液酸的水解。克服传统工艺中采用强酸在加热条件下进行长时间的水解容易造成副产物的产生，不仅造成唾液酸的收率降低，而且导致得到的唾液酸的纯度降低的问题。这是因为在本发明提出的氯化铵和聚唾液酸的双水解工艺中，所述溶解在水中后在加热后会发生水解产生酸性环境，这种酸性环境的烈度低于直接添加盐酸、硫酸形成的酸性环境，同时在加热的过程中铵盐水解产生的氨气挥发后从水解液中挥发出来可以进一步促进水解反应的发生，从而可以不断促使铵盐水解，使水解液保持酸性环境。另外，随着唾液酸水解持续消耗氢离子，也会不断促使铵盐水解，因此这种铵盐和聚唾液酸双水解相互促进的方式使聚唾液酸的水解过程更加温和、可控。同时，通过采用超声辅助处理不仅会促进聚唾液酸分子的剧烈运动、碰撞而加速水解，同时也使水解液激烈震荡而促使水解产生的氨气从水解液中释放出来，进而促进铵盐的水解，使水解液持续保持酸性环境。
(2)在上述的基础上，本发明进一步采用了将铵盐水解产生的氨气用水吸收后再过量的二氧化碳转换为碳酸氢铵溶液的方式，同时，将浓缩液分离唾液酸结晶物后剩余的硫酸或盐酸溶液与所述碳酸氢铵的溶液混合，将碳酸氢铵转换成硫酸铵或氯化铵，而该产物正是本发明用于唾液酸水解的原料，同时，在生成硫酸铵或氯化铵的过程中还会产生二氧化碳，而二氧化碳又正是本发明将铵盐水解产生的氨气转换为碳酸氢铵所需的原料，这样使本发明的工艺实现了循环，尽可能地减少废液、废气的产生，同时使各原料可以重复使用，使唾液酸的生产更具资源化。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。现通过具体实施对本发明进一步说明。
实施例1
一种唾液酸的循环生产工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.5％的聚唾液酸水溶液，然后向该聚唾液酸水溶液中加入硫酸铵粉末，所述硫酸铵与聚唾液酸的摩尔比为4.5：1，将所述反应釜密闭后加热至65℃进行水解，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理，并通过塑料软管将反应釜与盛水容器连通，将塑料软管的一端插入在水下使硫酸铵水解产生的氨气溶解在水中形成氨水。水解时间为3.5小时，超声功率为380W。
(2)水解完成后向水解液中加入2.5g活性炭脱色20min，然后将水解液导入过滤器中进行过滤，收集液相得到脱色水解液，然后在65℃下将所述脱色水解液浓缩至0.45L。
(3)在得到的浓缩液中加入硫酸调节pH＝2，最后将浓缩液冷冻至4℃静置至结晶物充分析出沉淀，进行过滤，分别收集沉淀物和液相，将所述沉淀物在60℃下真空干燥1小时，即得唾液酸粉。
(4)向步骤(1)中的氨水中通入过量二氧化碳使所述氨水转换成碳酸氢铵溶液，然后将所述步骤(3)收集的液相与所述碳酸氢铵溶液混合，并收集反应产生的二氧化碳。待二氧化碳收集完毕后将剩余的反应液加热使水分蒸发，得到硫酸铵固体，该硫酸铵用于其他实施例步骤(1)中作为向所述聚唾液酸水溶液中添加的反应原料，而收集到的二氧化碳作为其他实施例步骤(1)中向所述水中通入的反应原料。
实施例2
一种唾液酸的循环生产工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.5％的聚唾液酸水溶液，然后向该聚唾液酸水溶液中加入氯化铵粉末，所述氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为4.0：1，将所述反应釜密闭后加热至60℃进行水解，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理，并通过塑料软管将反应釜与盛水容器连通，将塑料软管的一端插入在水下使氯化铵水解产生的氨气溶解在水中形成氨水。水解时间为4小时，超声功率为350W。
(2)水解完成后向水解液中加入3g活性炭脱色20min，然后将水解液导入过滤器中进行过滤，收集液相得到脱色水解液，然后在70℃下将所述脱色水解液浓缩至0.45L。
(3)在得到的浓缩液中加入盐酸调节pH＝1，最后将浓缩液冷冻至5℃静置至结晶物充分析出沉淀，进行过滤，分别收集沉淀物和液相，将所述沉淀物在60℃下真空干燥1小时，即得唾液酸粉。
(4)向步骤(1)中的氨水中通入过量二氧化碳使所述氨水转换成碳酸氢铵溶液，然后将所述步骤(3)收集的液相与所述碳酸氢铵溶液混合，并收集反应产生的二氧化碳。待二氧化碳收集完毕后将剩余的反应液加热使水分蒸发，得到氯化铵固体，该氯化铵用于其他实施例步骤(1)中作为向所述聚唾液酸水溶液中添加的反应原料，而收集到的二氧化碳作为其他实施例步骤(1)中向所述水中通入的反应原料。
实施例3
一种唾液酸的循环生产工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.5％的聚唾液酸水溶液，然后向该聚唾液酸水溶液中加入氯化铵粉末，所述氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为5.5：1，将所述反应釜密闭后加热至65℃进行水解，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理，并通过塑料软管将反应釜与盛水容器连通，将塑料软管的一端插入在水下使氯化铵水解产生的氨气溶解在水中形成氨水。水解时间为3小时，超声功率为330W。
(2)水解完成后向水解液中加入2g硅藻土脱色20min，然后将水解液导入过滤器中进行过滤，收集液相得到脱色水解液，然后在65℃下将所述脱色水解液浓缩至0.4L。
(3)在得到的浓缩液中加入盐酸调节pH＝1，最后将浓缩液冷冻至2℃静置至结晶物充分析出沉淀，进行过滤，分别收集沉淀物和液相，将所述沉淀物在60℃下真空干燥1小时，即得唾液酸粉。
(4)向步骤(1)中的氨水中通入过量二氧化碳使所述氨水转换成碳酸氢铵溶液，然后将所述步骤(3)收集的液相与所述碳酸氢铵溶液混合，并收集反应产生的二氧化碳。待二氧化碳收集完毕后将剩余的反应液加热使水分蒸发，得到氯化铵固体，该氯化铵用于其他实施例步骤(1)中作为向所述聚唾液酸水溶液中添加的反应原料，而收集到的二氧化碳作为其他实施例步骤(1)中向所述水中通入的反应原料。
实施例4
一种唾液酸的循环生产工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.5％的聚唾液酸水溶液，然后向该聚唾液酸水溶液中加入硫酸铵粉末，所述硫酸铵与聚唾液酸的摩尔比为4.5：1，将所述反应釜密闭后加热至70℃进行水解，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理，并通过塑料软管将反应釜与盛水容器连通，将塑料软管的一端插入在水下使硫酸铵水解产生的氨气溶解在水中形成氨水。水解时间为4.5小时，超声功率为400W。
(2)水解完成后向水解液中加入5g活性炭脱色20min，然后将水解液导入过滤器中进行过滤，收集液相得到脱色水解液，然后在65℃下将所述脱色水解液浓缩至0.45L。
(3)在得到的浓缩液中加入硫酸调节pH＝2，最后将浓缩液冷冻至2℃静置至结晶物充分析出沉淀，进行过滤，分别收集沉淀物和液相，将所述沉淀物在60℃下真空干燥1小时，即得唾液酸粉。
(4)向步骤(1)中的氨水中通入过量二氧化碳使所述氨水转换成碳酸氢铵溶液，然后将所述步骤(3)收集的液相与所述碳酸氢铵溶液混合，并收集反应产生的二氧化碳。待二氧化碳收集完毕后将剩余的反应液加热使水分蒸发，得到硫酸铵固体，该硫酸铵用于其他实施例步骤(1)中作为向所述聚唾液酸水溶液中添加的反应原料，而收集到的二氧化碳作为其他实施例步骤(1)中向所述水中通入的反应原料。
实施例5
一种唾液酸的循环生产工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.5％的聚唾液酸水溶液，然后向该聚唾液酸水溶液中加入硫酸将pH调节为2，将所述反应釜密闭后加热至65℃进行水解，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理，水解时间为3.5小时，超声功率为380W。
(2)水解完成后向水解液中加入2.5g活性炭脱色20min，然后将水解液导入过滤器中进行过滤，收集液相得到脱色水解液，然后在65℃下将所述脱色水解液浓缩至0.45L。
(3)在得到的浓缩液中加入硫酸调节pH＝2，最后将浓缩液冷冻至4℃静置至结晶物充分析出沉淀，进行过滤，分别收集沉淀物和液相，将所述沉淀物在60℃下真空干燥1小时，即得唾液酸粉。
实施例6
一种唾液酸的循环生产工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.5％的聚唾液酸水溶液，然后向该聚唾液酸水溶液中加入硫酸铵粉末，所述硫酸铵与聚唾液酸的摩尔比为4.5：1，将所述反应釜密闭后加热至65℃进行水解，并通过塑料软管将反应釜与盛水容器连通，将塑料软管的一端插入在水下使硫酸铵水解产生的氨气溶解在水中形成氨水。水解时间为3.5小时。
(2)水解完成后向水解液中加入2.5g活性炭脱色20min，然后将水解液导入过滤器中进行过滤，收集液相得到脱色水解液，然后在65℃下将所述脱色水解液浓缩至0.45L。
(3)在得到的浓缩液中加入硫酸调节pH＝2，最后将浓缩液冷冻至4℃静置至结晶物充分析出沉淀，进行过滤，分别收集沉淀物和液相，将所述沉淀物在60℃下真空干燥1小时，即得唾液酸粉。
(4)向步骤(1)中的氨水中通入过量二氧化碳使所述氨水转换成碳酸氢铵溶液，然后将所述步骤(3)收集的液相与所述碳酸氢铵溶液混合，并收集反应产生的二氧化碳。待二氧化碳收集完毕后将剩余的反应液加热使水分蒸发，得到硫酸铵固体，该硫酸铵用于其他实施例步骤(1)中作为向所述聚唾液酸水溶液中添加的反应原料，而收集到的二氧化碳作为其他实施例步骤(1)中向所述水中通入的反应原料。
实施例7
一种唾液酸的循环生产工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.5％的聚唾液酸水溶液，然后向该聚唾液酸水溶液中加入硫酸亚铁粉末，所述硫酸亚铁与聚唾液酸的摩尔比为4.5：1，将所述反应釜密闭后加热至65℃进行水解，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理；水解时间为3.5小时，超声功率为380W。
(2)水解完成后向水解液中加入2.5g活性炭脱色20min，然后将水解液导入过滤器中进行过滤，收集液相得到脱色水解液，然后在65℃下将所述脱色水解液浓缩至0.45L。
(3)在得到的浓缩液中加入硫酸调节pH＝2，最后将浓缩液冷冻至4℃静置至结晶物充分析出沉淀，进行过滤，收集沉淀物，将所述沉淀物在60℃下真空干燥1小时，即得唾液酸粉。
性能测试
对上述各实施例的聚唾液酸的水解率和得到的唾液酸冻干粉的纯度进行测试。其中：所述水解率的测试方法为：先采用间苯二酚-盐酸法测定水解之前的总聚唾液酸质量分数(X)。然后用高效液相色谱法法测定水解后唾液酸单体质量分数(Y)，所述水解率即为Y和X的比值。采用高效液相色谱法检测唾液酸粉中唾液酸含量，计算百分比，即得唾液酸纯度。
表1
| 实施例序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 9 |
| 水解率/％ | 96.17 | 95.39 | 94.88 | 96.45 | 94.66 | 84.73 | 15.92 |
| 唾液酸纯度/％ | 99.04 | 98.72 | 98.57 | 97.81 | 90.19 | 98.86 | / |
从表1的检测结果可以看出，实施例1～4采用本发明提出的工艺克服传统工艺中采用强酸水解唾液酸容易导致副产物的产生而影响唾液酸纯度的问题。另外，本发明的工艺还能够循环利用生产过程中产生的废液和废气，实现唾液酸资源化生产，而实施例5和实施例7的工艺则不具有上述的特点。实施例6的测试结果说明通过采用超声辅助处理对加速聚唾液酸的水解具有明显的促进作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种唾液酸的循环生产工艺，其特征在于，包括如下的步骤：
(1)在聚唾液酸水溶液中加入硫酸铵或氯化铵，然后在加热条件下进行所述聚唾液酸水溶液的水解，并收集水解过程中产生的氨气通入水中，向水中通入二氧化碳；并在水解过程中向所述聚唾液酸水溶液进行超声振荡；
(2)所述水解完成后，对得到的水解液进行脱色、浓缩，然后在冷却的浓缩液中加入硫酸或盐酸后静置使唾液酸结晶沉淀，完成后固液分离，将得到的湿唾液酸晶体干燥，即得唾液酸晶体；
(3)收集步骤(2)固液分离得到的液相，将其与步骤(1)中通入了氨气和二氧化碳得到水溶液混合，并收集反应产生的二氧化碳；然后分离出混合液中的硫酸铵或氯化铵；将该硫酸铵或氯化铵用于步骤(1)中作为向所述聚唾液酸水溶液中添加的反应原料；将收集到的所述二氧化碳作为步骤(1)中向所述水中通入的反应原料。
2.根据权利要求1所述的唾液酸的循环生产工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述硫酸铵或氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为4～5.5：1。
3.根据权利要求1所述的唾液酸的循环生产工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述加热温度为60～70℃；优选地，步骤(1)中，所述水解的时间为3～4.5小时。
4.根据权利要求1所述的唾液酸的循环生产工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述二氧化碳的通入体积为氨气体积的0.5倍以上。
5.根据权利要求1所述的唾液酸的循环生产工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述超声处理的功率为330～400W。
6.根据权利要求1所述的唾液酸的循环生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，加入活性炭、硅藻土中的任意一种对所述水解液进行脱色；优选地，所述脱色剂的加入质量为水解液体积的2～5％。
7.根据权利要求1所述的唾液酸的循环生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，将所述水解液在不高于70℃的加热温度下浓缩至其体积的45％以下。
8.根据权利要求1所述的唾液酸的循环生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，在所述浓缩液中加入硫酸或盐酸将浓缩液pH值调解至1～2，且当所述步骤(1)采用硫酸铵时，步骤(2)采用硫酸进行浓缩液中唾液酸的结晶，当所述步骤(1)采用氯化铵时，步骤(2)采用盐酸进行浓缩液中唾液酸的结晶；
优选地，所述冷却的浓缩液的温度处在2～5℃之间。
9.根据权利要求1-8任一项所述的唾液酸的循环生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述干燥的方法包括真空干燥、冻干中的任意一种。
10.根据权利要求1-8任一项所述的唾液酸的循环生产工艺，其特征在于，步骤(3)中，分离出所述混合液中的硫酸铵或氯化铵的方法包括：将所述混合液干燥或者向所述混合液中加入乙醇使硫酸铵或氯化铵结晶沉淀，然后分离出该沉淀物后干燥，即得硫酸铵或氯化铵固体。
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