用蛋白质水解液分离提取l-苯丙氨酸的方法
【专利摘要】本发明提供了一种用蛋白质水解液分离提取L-苯丙氨酸的方法。所述方法按如下步骤进行：1、连续萃取；2、沉淀；3、树脂离交；4、精制。该方法分离、提取条件温和，生产过程容易控制，无高压、高温步骤，生产安全性高；产生的三废易于处理，从而能够避免对环境的危害。
【专利说明】用蛋白质水解液分离提取L-苯丙氨酸的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到生物【技术领域】，特别涉及到一种用蛋白质水解液分离提取L-苯丙氨酸的方法。
【背景技术】
[0002]一、L-苯丙氨酸概述
L-苯丙氨酸(L-Phenylalanine)又称L- α -氨基化肉桂酸，化学全称为L- α -氨基-β -苯丙氨酸，常缩写为L-Phe。作为营养增补剂，它是人体必需的八种氨基酸之一，也是配制氨基酸输液、调剂和氨基酸营养食品的主要成份。近年来，利用L-苯丙氨酸生产甜味剂二肽阿斯巴甜(AsPansme，APM)中间体以及氨基酸类抗病毒和抗癌新药的研究越来越受到广泛的关注。特别是作为新型保健甜味剂APM的生产和应用的日渐广泛，使得作为其生产的重要原料之一的L-苯丙氨酸在全球的需求量急剧上升。目前，国内L-苯丙氨酸也有几百吨级的年销售量。全世界的销售量则从1981年的50吨增加到2000年的2万吨，20年里共增长400倍。
[0003]二、L-苯丙氨酸的制备方法
由于L-苯丙氨酸的应用迅速展开，促进了对制备这种有旋光活性氨基酸的各种方法的研究。随着近二十年来不对称合成研究理论的日趋成熟，国内外对苯丙氨酸不对称合成的研究非常活跃。目前，L-苯丙氨酸制备方法主要有4种:①发酵法；②酶法；③化学合成法；④提取法。
[0004]1、发酵法
发酵法是借助微生物具有合成自身所需氨基酸的能力，通过对菌株的诱变等处理，选育出各种营养缺陷型及氨基酸结构类似物抗性变异株，以解除代谢调节中的反馈抑制与阻碍，达到过量合成某种氨基酸的目的，其优点是可利用廉价原料直接生产L-苯丙氨酸，缺点是发酵产物浓度低、需要消耗大量粮食、污染大、生产周期长、工艺管理要求严格。
[0005]2、酶法
酶法即利用酶催化的立体专一性反应，从化学合成的底物生产具有旋光结构的氨基酸，其优点为生产工艺简便，产物浓度高，转化率高，分离精制容易且可生产D型氨基酸及其衍生物，缺点为酶和底物价格关系其成本较高。目前酶法生产苯丙氨酸方法主要有3种DL-苯乙内酰脲水解法、苯丙氨酸解氨酶法、苯丙氨酸脱氢酶法。
[0006]3、化学合成法
化学合成法为以α-卤代羧酸、醛类、甘氨酸衍生物、异氰酸盐、卤代烃、α-酮酸及某些氨基酸为原料，经氨解、水解、缩合、取代及氢化还原等化学反应合成α -氨基酸的方法，可分为一般合成法和不对称合成法两种，前法主要合成DL-型氨基酸混合物，要得到具有旋光性氨基酸必须通过拆分得到；后法主要合成具旋光活性的L-型氨基酸，该法可以说是合成氨基酸最具前景的方法。
[0007]4、提取法将羽毛、人发等角质蛋白及脱脂大豆等植物蛋白用盐酸水解，除去酸性氨基酸，用活性炭或脱色树脂吸附苯丙氨酸和酪氨酸，然后用溶剂将苯丙氨酸溶出，分离即得L-苯丙氨酸。该法生产的L-苯丙氨酸产量收率低,不适合大规模工业化生产。
[0008]上述四种L-苯丙氨酸的制备方法在我国应用的均不是成熟，未形成大规模的生产。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种通过连续萃取、沉淀、树脂离交和精制等工艺，用蛋白质水解液分离提取L-苯丙氨酸的方法。
[0010]为实现上述目的，本发明的技术方案为:
一种用蛋白质水解液分离提取L-苯丙氨酸的方法，所述方法按如下步骤进行:
1、连续萃取:将提取胱氨酸后的母液1m3输送至萃取槽中，控制母液温度30-45°C，pH值控制在4.5~5.0,向萃取槽中加入2-乙基己基磷酸萃取剂或辛一癸烷基叔胺萃取剂和体积百分比浓度为10%的稀盐酸，其配料比例为母液:萃取剂:稀盐酸=1:1:0.25~0.35，萃取结束后，将萃取液pH值调至制在1.5~2.0，送入下道工序，然后再分批次萃取；
2、沉淀:将步骤I中所获得的萃取液经冷却后输入中和结晶釜中，开始搅拌，待搅拌均匀后，缓慢加入400L对异丙苯磺酸沉淀剂，pH控制在2.0~2.5，继续搅拌7~8小时，经板框过滤，将苯丙氨酸复盐与母液分离，得到苯丙氨酸复盐；
3、树脂离交:将苯丙氨酸复盐加入5000-6000L纯化水中溶解，用体积百分比浓度为10%的浓氨水调pH值至8-9后等待上柱。以5m3/h的流速上已经处理好的大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂(D301)或大孔弱碱性丙烯酸系阴离子交换树脂(D311)交换柱，7小时后，将上柱流速调至2m3/h，5~6小时后树脂吸附接近饱和，用薄层层析判断吸附终点，当薄层层析显示有苯丙氨酸复盐流出时停止上柱。用无离子水正洗柱子，流速控制在8m3/h，冲洗2.5~3.0小时。然后用体积百分比浓度为4%的稀盐酸对苯丙氨酸进行洗脱，用纸层析通过茚三酮显色判断收集苯丙氨酸的起点及终点，当下柱流出液用纸层析检测出苯丙氨酸浓度大于0.5%时开始收苯丙氨酸，当下柱流出液中苯丙氨酸浓度小于1.0%时停止收集苯丙氨酸。将苯丙氨酸料液经浓缩、冷却析晶、离心得到苯丙氨酸粗品；
4、精制:将步骤3获得的苯丙氨酸粗品加入2000L无离子水，再加入体积百分比30%浓盐酸250L，开始搅拌，升温至45~50°C，待完全溶解后，加入1kg活性炭脱色，脱色时间I小时，脱色完成后，过滤，滤液用体积百分比浓度为4%的稀氨水中和，中和至pH值4.5，然后离心、烘干后得L-苯丙氨酸产品。
[0011]所述的对异丙苯磺酸沉淀剂制备方法为:将对异丙苯用泵抽入计量罐中，准确计量1200L放入搪瓷反应釜中，慢慢升温至70°C，缓慢加入1200L体积百分比浓度为98%的浓硫酸，边加入边搅拌，在2~3小时内加完浓硫酸，控制温度为70-95°C，然后在85~95°C温度下保温I小时并不断搅拌，然后冷却使液体温度降至40°C以下备用。
[0012]本发明的积极效果为:
1、原材料充足，我公司生产时产生了大量的含苯丙氨酸的母液，为苯丙氨酸的生产提供了充足的原材料；
2、分离、提取条件温和，生产过程容易控制，无高压、高温步骤，生产安全性高；3、产生的三废易于处理，从而能够避免对环境的危害；
4、生产工艺稳定，提取收率高，每吨原料中可以提取到合格苯丙氨酸32kg以上；
5、产品质量优，生产的产品符合氨基酸行业国际质量标准；
6、生产成本低，具有很强的价格竞争优势。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例进一步说明本发明的【具体实施方式】。
[0014]实施例一
1、对异丙苯磺酸沉淀剂的配制:
将对异丙苯用泵抽入计量罐中，准确计量1200L放入搪瓷反应釜中，慢慢升温至70°C，缓慢加入1200L体积百分比浓度为98%的浓硫酸，边加入边搅拌，在2~3小时内加完浓硫酸，控制温度为70-95°C，然后在85~95°C温度下保温I小时并不断搅拌，然后冷却使液体温度降至40°C以下备用。
[0015]2、用蛋白质水解液分离提取L-苯丙氨酸的制备:
将提取胱氨酸后的母液1m3输送至萃取槽中，控制母液温度30°C，pH值控制在4.5。向萃取槽中加入2-乙基己基磷酸萃取剂(即P204型萃取剂)或辛一癸烷基叔胺萃取剂(即3701型萃取剂)。启动萃取槽开机，调整各料液流量。萃取与反萃取料液配料比例按母液:萃取剂:稀盐酸=1:1:0.25进萃取槽萃取，稀盐酸体积百分比浓度为10%。萃取结束后，将含苯丙氨酸料液PH值调至在1.5，萃取余液转到肥料生产车间。
[0016]将1500L的萃取液经冷却后转入中和结晶釜中，开始搅拌，待搅拌均匀后，缓慢加入配制好的对异丙苯磺酸沉淀剂400L，pH控制在2.0，继续搅拌，持续时间7小时，经板框过滤，将苯丙氨酸复盐与母液分离，得到苯丙氨酸复盐。
[0017]将苯丙氨酸复盐加入5000-6000L纯化水中溶解，用体积百分比浓度为10%的浓氨水调PH值至8-9后等待上柱。以5m3/h的流速上已经处理好的大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂(D301)交换柱，7小时后，将上柱流速调至2m3/h，5~6小时后树脂吸附接近饱和，用薄层层析判断吸附终点，当薄层层析显示有苯丙氨酸复盐流出时停止上柱。用无离子水正洗柱子，流速控制在8m3/h，冲洗2.5~3.0小时。然后用体积百分比浓度为4%的稀盐酸对苯丙氨酸进行洗脱，用纸层析通过茚三酮显色判断收集苯丙氨酸的起点及终点，当下柱流出液用纸层析检测出苯丙氨酸浓度大于0.5%时开始收苯丙氨酸，当下柱流出液中苯丙氨酸浓度小于1.0%时停止收集苯丙氨酸。将苯丙氨酸料液经浓缩、冷却析晶、离心得到本丙氣Ife粗品。
[0018]将苯丙氨酸粗品加入2000L无离子水，加入体积百分比浓度为30%的浓盐酸250L，开始搅拌，升温至45°C，待完全溶解后，加入活性炭1kg脱色，脱色时间I小时，脱色完成后，过滤。滤液用体积百分比浓度为4%的稀氨水中和，中和至pH值4.5，离心得L-苯丙氨酸，烘干后得产品145.5kg。
[0019]实施例二
1、对异丙苯磺酸沉淀剂的配制:
将对异丙苯用泵抽入计量罐中，准确计量1200L放入搪瓷反应釜中，慢慢升温至70°C，缓慢加入1200L体积百分比浓度为98%的浓硫酸，边加入边搅拌，在2~3小时内加完浓硫酸，控制温度为70-95°C，然后在85~95°C温度下保温I小时并不断搅拌，然后冷却使液体温度降至40°C以下备用。
[0020]2、用蛋白质水解液分离提取L-苯丙氨酸的制备:
将提取胱氨酸后的母液1m3输送至萃取槽中，控制母液温度40°C，pH值控制在5.0。向萃取槽中加入2-乙基己基磷酸型萃取剂(即P204型萃取剂)。启动萃取槽开机，调整各料液流量。萃取与反萃取料液配料比例按母液:萃取剂:稀盐酸=1:1:0.30进萃取槽萃取，稀盐酸体积百分比浓度为10%。萃取结束后，将含苯丙氨酸料液pH值调至1.8，萃取余液转到肥料生产车间。
[0021]将1500L的萃取液经冷却后转入的中和结晶釜中，开始搅拌，待搅拌均匀后，缓慢加入配制好的对异丙苯磺酸沉淀剂400L，pH控制在2.5，继续搅拌，持续时间7.5小时，经板框过滤，将苯丙氨酸复盐与母液分离，得到苯丙氨酸复盐。
[0022]将苯丙氨酸复盐加入5000-6000L纯化水中溶解，用体积百分比浓度为10%的浓氨水调PH值至8-9后等待上柱。以5m3/h的流速上已经处理好的大孔弱碱性丙烯酸系阴离子交换树脂(D311)交换柱，7小时后，将上柱流速调至2m3/h，5~6小时后树脂吸附接近饱和，用薄层层析判断吸附终点，当薄层层析显示有苯丙氨酸复盐流出时停止上柱。用无离子水正洗柱子，流速控制在8m3/h，冲洗2.5~3.0小时。然后用体积百分比浓度为4%的稀盐酸对苯丙氨酸进行洗脱，用纸层析通过茚三酮显色判断收集苯丙氨酸的起点及终点，当下柱流出液用纸层析检测出苯丙氨酸浓度大于0.5%时开始收苯丙氨酸，当下柱流出液中苯丙氨酸浓度小于1.0%时停止收集苯丙氨酸。将苯丙氨酸料液经浓缩、冷却析晶、离心得到本丙氣Ife粗品。
[0023]将苯丙氨酸粗品加入2000L无离子水，加入体积百分比浓度30%浓盐酸250L，开始搅拌，升温至50°C，待完全溶解后，加入活性炭1kg脱色，脱色时间I小时，脱色完成后，过滤。滤液用体积百分比浓度为4%的稀氨水中和，中和至pH值4.5，离心得L-苯丙氨酸，烘干后得产品146.3kg。
[0024]实施例三
1、对异丙苯磺酸沉淀剂的配制:
将对异丙苯用泵抽入计量罐中，准确计量1200L放入搪瓷反应釜中，慢慢升温至70°C，缓慢加入1200L体积百分比浓度为98%的浓硫酸，边加入边搅拌，在2~3小时内加完浓硫酸，控制温度为70-95°C，然后在85~95°C温度下保温I小时并不断搅拌，然后冷却使液体温度降至40°C以下备用。
[0025]2、用蛋白质水解液分离提取L-苯丙氨酸的制备:
将提取胱氨酸后的母液1m3输送至萃取槽中，控制母液温度45°C，pH值控制在4.8。向萃取槽中加入辛一癸烷基叔胺萃取剂(即3701型萃取剂)。启动萃取槽开机，调整各料液流量。萃取与反萃取料液配料比例按母液:萃取剂:稀盐酸=1:1: 0.35进萃取槽萃取，稀盐酸体积百分比浓度为10%。萃取结束后，将含苯丙氨酸料液pH值调至制在2.0，萃取余液转到肥料生产车间。
[0026]将1500L的萃取液经冷却后转入中和结晶釜中，开始搅拌，待搅拌均匀后，缓慢加入配制好的对异丙苯磺酸沉淀剂400L，pH控制在2.3，继续搅拌，持续时间8小时，经板框过滤，将苯丙氨酸复盐与母液分离，得到苯丙氨酸复盐。
[0027]将苯丙氨酸复盐加入5000-6000L纯化水中溶解,用体积百分比浓度为10%的浓氨水调PH值至8-9后等待上柱。以5m3/h的流速上已经处理好的大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂(D301)交换柱，7小时后，将上柱流速调至2m3/h，5~6小时后树脂吸附接近饱和，用薄层层析判断吸附终点，当薄层层析显示有苯丙氨酸复盐流出时停止上柱。用无离子水正洗柱子，流速控制在8m3/h，冲洗2.5~3.0小时。然后用体积百分比浓度为4%的稀盐酸对苯丙氨酸进行洗脱，用纸层析通过茚三酮显色判断收集苯丙氨酸的起点及终点，当下柱流出液用纸层析检测出苯丙氨酸浓度大于0.5%时开始收苯丙氨酸，当下柱流出液中苯丙氨酸浓度小于1.0%时停止收集苯丙氨酸。将苯丙氨酸料液经浓缩、冷却析晶、离心得到本丙氣Ife粗品。
[0028]将苯丙氨酸粗品加入2000L无离子水，加入体积百分比浓度为30%浓盐酸250L，开启搅拌，升温至48°C，待完全溶解后，加入活性炭1kg脱色，脱色时间I小时，脱色完成后，过滤。滤液用体积百分比浓度为4%的稀氨水中和，中和至pH值4.5，离心得苯丙氨酸，烘干后得产品146.2kg。
[0029]实施例四
1、对异丙苯磺酸沉淀剂的配制:
将对异丙苯用泵抽入计量罐中，准确计量1200L放入搪瓷反应釜中，慢慢升温至70°C，缓慢加入1200L体积百分比浓度为98%的浓硫酸，边加入边搅拌，在2~3小时内加完浓硫酸，控制温度为70-95°C，然后在85~95°C温度下保温I小时并不断搅拌，然后冷却使液体温度降至40°C以下备用。
[0030]2、用蛋白质水解液分离提取L-苯丙氨酸的制备:
将提取胱氨酸后的母液1m3输送至萃取槽中，控制母液温度45°C，pH值控制在4.8。向萃取槽中加入辛一癸烷基叔胺萃取剂(即3701型萃取剂)。启动萃取槽开机，调整各料液流量。萃取与反萃取料液配料比例按母液:萃取剂:稀盐酸=1:1: 0.35进萃取槽萃取，稀盐酸体积百分比浓度为10%。萃取结束后，将含苯丙氨酸料液pH值调至制在2.0，萃取余液转到肥料生产车间。
[0031]将1500L的萃取液经冷却后转入中和结晶釜中，开始搅拌，待搅拌均匀后，缓慢加入配制好的对异丙苯磺酸沉淀剂400L，pH控制在2.3，继续搅拌，持续时间8小时，经板框过滤，将苯丙氨酸复盐与母液分离，得到苯丙氨酸复盐。
[0032]将苯丙氨酸复盐加入5000-6000L纯化水中溶解，用体积百分比浓度为10%的浓氨水调PH值至8-9后等待上柱。以5m3/h的流速上已经处理好的大孔弱碱性丙烯酸系阴离子交换树脂(D311)交换柱，7小时后，将上柱流速调至2m3/h，5~6小时后树脂吸附接近饱和，用薄层层析判断吸附终点，当薄层层析显示有苯丙氨酸复盐流出时停止上柱。用无离子水正洗柱子，流速控制在8m3/h，冲洗2.5~3.0小时。然后用体积百分比浓度为4%的稀盐酸对苯丙氨酸进行洗脱，用纸层析通过茚三酮显色判断收集苯丙氨酸的起点及终点，当下柱流出液用纸层析检测出苯丙氨酸浓度大于0.5%时开始收苯丙氨酸，当下柱流出液中苯丙氨酸浓度小于1.0%时停止收集苯丙氨酸。将苯丙氨酸料液经浓缩、冷却析晶、离心得到本丙氣Ife粗品。
[0033]将苯丙氨酸粗品加入2000L无离子水，加入体积百分比浓度为30%浓盐酸250L，开启搅拌，升温至48°C，待完全溶解后，加入活性炭1kg脱色，脱色时间I小时，脱色完成后，过滤。滤液用体积百分比浓度为4%的稀氨水中和，中和至pH值4.5，离心得苯丙氨酸，烘干后得产品146.2kg。
[0034]实例检测结果
产品质量如表1:
表 1
【权利要求】
1.一种用蛋白质水解液分离提取L-苯丙氨酸的方法，其特征是:所述方法按如下步骤进行: (1)、连续萃取:将提取胱氨酸后的母液1m3输送至萃取槽中，控制母液温度30-45°C，pH值控制在4.5~5.0,向萃取槽中加入2-乙基己基磷酸萃取剂或辛一癸烷基叔胺萃取剂中的任意一种，再加入体积百分比浓度为10%的稀盐酸，其配料比例为母液:萃取剂:稀盐酸=1:1:0.25~0.35，萃取结束后，将萃取液的pH值调至在1.5~2.0，送入下道工序，然后再分批次萃取； (2)、沉淀:将步骤I中所获得的萃取液经冷却后输入中和结晶釜中，开始搅拌，待搅拌均匀后，缓慢加入400L对异丙苯磺酸沉淀剂，pH控制在2.0~2.5，继续搅拌7~8小时，经板框过滤，将苯丙氨酸复盐与母液分离，得到苯丙氨酸复盐； (3)、树脂离交:将步骤(2)获得的苯丙氨酸复盐加入5000-6000L纯化水中溶解，用体积百分比浓度为10%的 浓氨水调pH值至8-9后等待上柱，以5m3/h的流速上已经处理好的大孔弱碱性阴离子交换树脂交换柱，7小时后，将上柱流速调至2m3/h，5~6小时后树脂吸附接近饱和，用薄层层析判断吸附终点，当薄层层析显示有苯丙氨酸复盐流出时停止上柱，用无离子水正洗柱子，流速控制在8m3/h，冲洗2.5~3.0小时,然后用体积百分比浓度为4%的稀盐酸对苯丙氨酸进行洗脱，用纸层析通过茚三酮显色判断收集苯丙氨酸的起点及终点，当下柱流出液用纸层析检测出苯丙氨酸浓度大于0.5%时开始收苯丙氨酸，当下柱流出液中苯丙氨酸浓度小于1.0%时停止收集苯丙氨酸，将苯丙氨酸料液经浓缩、冷却析晶、离心得到苯丙氨酸粗品； (4)、精制:将步骤(3)获得的苯丙氨酸粗品加入2000L无离子水，再加入体积百分比30%浓盐酸250L，开始搅拌，升温至45~50°C，待完全溶解后，加入1kg活性炭脱色，脱色时间I小时，脱色完成后，过滤，滤液用体积百分比浓度为4%的稀氨水中和，中和至pH值4.5，然后离心、烘干后得L-苯丙氨酸产品。
2.根据权利要求1所述的用蛋白质水解液分离提取L-苯丙氨酸的方法，其特征是:所述的对异丙苯磺酸沉淀剂制备方法为:将对异丙苯用泵抽入计量罐中，准确计量1200L放入搪瓷反应釜中，慢慢升温至70°C，缓慢加入1200L体积百分比浓度为98%的浓硫酸，边加入边搅拌，在2~3小时内加完浓硫酸，控制温度为70-95°C，然后在85~95°C温度下保温I小时并不断搅拌，然后冷却使液体温度降至40°C以下备用。
3.根据权利要求1所述的用蛋白质水解液分离提取L-苯丙氨酸的方法，其特征是:所述的大孔弱碱性阴离子交换树脂为大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂或大孔弱碱性丙烯酸系阴离子交换树脂中的任意一种。
【文档编号】C07C229/36GK104130150SQ201410375631
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】李凯, 苏华安, 鲁继华, 曾庆国, 李娟 , 章平, 王祥兵, 肖国安 申请人:湖北新生源生物工程股份有限公司