CN115925620A - 生物基烟酰胺的纯化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物基烟酰胺的纯化方法，以全细胞催化后的烟酰胺反应液为原料，具体步骤为：离心：去除反应液中的细胞与细胞组织碎片；脱水：40‑80℃旋转蒸干反应液，得到固体粉末；复溶：加入10‑20倍质量的无水乙醇溶解淡固体粉末；除杂：过滤去除溶液中的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠；结晶：40‑80℃旋转浓缩至原体积的30‑50％，冷却至室温，结晶，过滤，重复此步骤，收集烟酰胺晶体；烘干：旋转烘干残存乙醇，获得烟酰胺产品。本发明利用烟酰胺与磷酸氢二钠及磷酸二氢钠在乙醇中的可溶性对其进行分离，经过滤快速去除烟酰胺乙醇溶液中不溶的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠，且无水乙醇在后续阶段极易挥发去除并能够多次循环重复使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物基烟酰胺的纯化方法。
背景技术
烟酰胺(Nicotinamide/Niacinamide)别称3-吡啶甲酰胺，是一种维生素B3的衍生物，主要应用于饲料添加剂，食品、医药、化妆品等领域。据统计，全球烟酰胺产量约24900吨，国内烟酰胺供应量约14600吨，总需求约11600吨，国内烟酰胺的市场需求并未饱和，并保持高速增长。当前国内在售的烟酰胺产品，多为化学方法制备，此方法合成工艺简单、成本低，但化学合成烟酰胺中底物烟酸的残留量，将作为评价烟酰胺质量的重要指标，影响烟酰胺的价格。生物合成法利用全细胞催化的方法，通过高分子量腈水合酶大肠杆菌Escherichia coli Rosetta(DE3)/pET28a(+)-nhhBrbsArbsG(BAG)，将底物3-氰基吡啶(3-Cyanopyridine)完全转化为烟酰胺(郭军玲，王哲，刘中美，等.高分子量腈水合酶工程菌生产烟酰胺的工艺建立[J].食品与发酵工业,2018,44(2):8-14)，该方法生产的烟酰胺纯度高且没有烟酸的产生，但目前鲜有生物合成烟酰胺的纯化工艺方法的报道，因此开发新的纯化工艺方法是生物基烟酰胺生产工艺的重点方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物基烟酰胺的纯化方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种生物基烟酰胺的纯化方法，其特征在于其步骤包括：
(1)离心：以全细胞催化后的烟酰胺反应液为原料，利用离心机差速离心，去除全细胞催化反应液中的大肠杆菌细胞与细胞破碎组织，收集液体；
(2)脱水：蒸发掉全部反应液，收集固体粉末；
(3)复溶：将固体粉末复溶于无水乙醇中；
(4)除杂：滤纸过滤，收集滤液；
(5)结晶：蒸发浓缩部分无水乙醇，冷却至室温结晶，滤纸过滤，重复此步骤，收集烟酰胺晶体；
(6)烘干：烘干残存乙醇，获得烟酰胺晶体。
优选的，所述步骤(2)中在40-80℃条件下旋转蒸干反应液。
优选的，所述步骤(3)中将固体粉末复溶于10-20倍质量的无水乙醇中。
优选的，所述步骤(5)中在40-80℃条件下通过旋转蒸发仪浓缩至原体积的30-50％。
优选的，所述步骤(6)中在40-80℃条件下旋转烘干残存乙醇。
本发明公开了一种生物基烟酰胺的纯化工艺方法，该方法以全细胞催化后的烟酰胺反应液为原料，反应液包括：大肠杆菌细胞与细胞组织、磷酸氢二钠及磷酸二氢钠、水、烟酰胺，本专利通过多步工序步骤制备高品质烟酰胺产品，具体步骤为：1.离心：去除反应液中的细胞与细胞组织碎片；2.脱水：40-80℃旋转蒸干反应液，得到固体粉末；3.复溶：加入10-20倍质量的无水乙醇溶解淡固体粉末；4.除杂：过滤去除溶液中的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠；5.结晶：40-80℃旋转浓缩至原体积的30-50％，冷却至室温，结晶，过滤，重复此步骤，收集烟酰胺晶体；6.烘干：40-80℃旋转烘干残存乙醇，获得烟酰胺产品。
反应液中的大肠杆菌细胞及细胞碎片可通过差速离心与过滤步骤去除，磷酸氢二钠与磷酸二氢钠的分离的常用方法为离子树脂交换层析，但该方法存在操作复杂、效率低下、成本高的问题，本发明利用烟酰胺与磷酸氢二钠及磷酸二氢钠在乙醇中的可溶性对其进行分离(烟酰胺在乙醇中可溶，磷酸氢二钠与磷酸二氢钠在乙醇中不溶)，经过滤快速去除烟酰胺乙醇溶液中不溶的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠，且无水乙醇在后续阶段极易挥发去除并能够多次循环重复使用。本发明提供的生物基烟酰胺纯化方法，操作简便，成本低廉，物质纯度高，回收率高，适合大规模工业化生物发酵生产纯化烟酰胺。
附图说明
图1本发明的生物基烟酰胺的纯化方法的流程示意图。
图2HPLC检测烟酰胺峰图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但实施例的描述不对本发明的保护范围产生任何限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
下列实施例中所用的物质或仪器，如果未进行特殊说明的话，均可以从常规的商用渠道获取。
实施例1本生物基烟酰胺的纯化方法，其步骤具体为：
1.离心：利用离心机差速离心，去除全细胞催化反应液中的大肠杆菌细胞与细胞破碎组织，收集液体；
2.脱水：使用旋转蒸发仪，60℃，旋蒸至反应液全部蒸发，收集固体粉末；
3.复溶：加入10倍质量的无水乙醇对固体粉末进行复溶，烟酰胺可溶于乙醇，反应液中的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠不溶于乙醇，可分离烟酰胺中的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠；
4.除杂：滤纸过滤，去除不溶于无水乙醇的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠，以及残存大肠杆菌细胞与细胞组织碎片等；
5.结晶：通过旋转蒸发仪40℃浓缩至原体积30％，冷却至室温结晶，滤纸过滤，重复此步骤，收集烟酰胺晶体；
6.烘干：旋转烘干仪60℃旋转烘干残存乙醇，获得烟酰胺晶体；
7.检测：使用HPLC对纯化后的烟酰胺进行检测，计算统计得到：烟酰胺纯度为99.6％，回收率在87％以上。
实施例2本生物基烟酰胺的纯化方法，其步骤具体为：
1.离心：利用离心机差速离心，去除全细胞催化反应液中的大肠杆菌细胞与细胞破碎组织，收集液体；
2.脱水：使用旋转蒸发仪，40℃，旋蒸至反应液全部蒸发，收集固体粉末；
3.复溶：加入15倍质量的无水乙醇对固体粉末进行复溶，烟酰胺可溶于乙醇，反应液中的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠不溶于乙醇，可分离烟酰胺中的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠；
4.除杂：滤纸过滤，去除不溶于无水乙醇的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠，以及残存大肠杆菌细胞与细胞组织碎片等；
5.结晶：通过旋转蒸发仪60℃浓缩至原体积40％，冷却至室温结晶，滤纸过滤，重复此步骤，收集烟酰胺晶体；
6.烘干：旋转烘干仪40℃旋转烘干残存乙醇，获得烟酰胺晶体；
7.检测：使用HPLC对纯化后的烟酰胺进行检测，计算统计得到：烟酰胺纯度为99.7％，回收率在89％以上。
实施例3本生物基烟酰胺的纯化方法，其步骤具体为：
1.离心：利用离心机差速离心，去除全细胞催化反应液中的大肠杆菌细胞与细胞破碎组织，收集液体；
2.脱水：使用旋转蒸发仪，80℃，旋蒸至反应液全部蒸发，收集固体粉末；
3.复溶：加入20倍质量的无水乙醇对固体粉末进行复溶，烟酰胺可溶于乙醇，反应液中的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠不溶于乙醇，可分离烟酰胺中的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠；
4.除杂：滤纸过滤，去除不溶于无水乙醇的磷酸氢二钠与磷酸二氢钠，以及残存大肠杆菌细胞与细胞组织碎片等；
5.结晶：通过旋转蒸发仪80℃浓缩至原体积50％，冷却至室温结晶，滤纸过滤，重复此步骤，收集烟酰胺晶体；
6.烘干：旋转烘干仪80℃旋转烘干残存乙醇，获得烟酰胺晶体；
7.检测：使用HPLC对纯化后的烟酰胺进行检测，计算统计得到：烟酰胺纯度为99.8％，回收率在90％以上。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种生物基烟酰胺的纯化方法，其特征在于其步骤包括：
(1)离心：以全细胞催化后的烟酰胺反应液为原料，利用离心机差速离心，去除全细胞催化反应液中的大肠杆菌细胞与细胞破碎组织，收集液体；
(2)脱水：蒸发掉全部反应液，收集固体粉末；
(3)复溶：将固体粉末复溶于无水乙醇中；
(4)除杂：滤纸过滤，收集滤液；
(5)结晶：蒸发浓缩部分无水乙醇，冷却至室温结晶，滤纸过滤，重复此步骤，收集烟酰胺晶体；
(6)烘干：烘干残存乙醇，获得烟酰胺晶体。
2.根据权利要求1所述的生物基烟酰胺的纯化方法，其特征在于：所述步骤(2)中在40-80℃条件下旋转蒸干反应液。
3.根据权利要求1所述的生物基烟酰胺的纯化方法，其特征在于：所述步骤(3)中将固体粉末复溶于10-20倍质量的无水乙醇中。
4.根据权利要求1所述的生物基烟酰胺的纯化方法，其特征在于：所述步骤(5)中在40-80℃条件下通过旋转蒸发仪浓缩至原体积的30-50％。
5.根据权利要求1所述的生物基烟酰胺的纯化方法，其特征在于：所述步骤(6)中在40-80℃条件下旋转烘干残存乙醇。
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