一种以酶法结合膜技术生产d-盐酸半胱氨酸的方法
【技术领域】
:
[0001]本发明属于氨基酸生产领域，尤其涉及一种以酶法结合膜技术生产D-盐酸半胱氨酸的方法。
【背景技术】
:
[0002]半胱氨酸是一种生物体内常见的氨基酸，是人体必须的氨基酸之一，常见的天然半胱氨酸为L-半胱氨酸，可以通过消旋的工艺使其手性碳原子对偏振光产生右旋而制得D-半胱氨酸。D-半胱氨酸的用途是:1.在生物体内具有抱合作用，故对范围广泛的毒物如甲醛、酒精等具有有效的解毒作用；2.可有效地预防和治疗放射性伤害；3.在皮肤蛋白的角蛋白生成中维持重要的琉基酶的活性，并且补充硫基，以维持皮肤的正常代谢，调节表皮最下层的色素细胞生成的底层黑色素，是种非常理想的自然美白化妆品，因此，D-半胱氨酸在生物化学、医药、化妆品等行业有广泛的用途。但D-半胱氨酸最重要的用途是作为手性药物第三代头孢抗生素头孢米诺钠的重要手性医药中间体。由于天然的半胱氨酸均为L-型，而D-型的必须人工合成，由于L-半胱氨酸来源较丰富，价格相对低廉，生产D-半胱氨酸时人们自然就会想到以L-半胱氨酸为原料来生产，但经过实践检验，以L-半胱氨酸为原料通过消旋法来制取D-半胱氨酸的方法在实践中操作难度非常大。本公司的前身新沂市汉菱生物工程有限公司吸收引进了微生物酶转化L-半胱氨酸合成L-色氨酸的新技术，已进行了试生产，经过几年的生产，公司又对生产工艺进行了革新，增加了过滤膜技术，原材料由L-半胱氨酸变更为DL-盐酸半胱氨酸，革新了部分工艺，使生产的L-色氨酸具有纯度高、收率高、副产物少、精制操作容易的优点，在生产中发现，在生产L-色氨酸的同时可分离生产出D-盐酸半胱氨酸。本发明装置是一种以DL-盐酸半胱氨酸为原料通过以酶法结合膜技术生产转化制备D-盐酸半胱氨酸的生产装置，该装置具有使用通用设备组合、生产工艺简单、转化时间短、转化效率高、产品纯度高等一系列优点。
【发明内容】
:
[0003]本发明主要解决的问题是提供一种以酶法结合膜技术生产D-盐酸半胱氨酸的方法，该方法以发酵罐、第一过滤膜、化学反应釜、第二过滤膜、氧化结晶罐、电解槽、结晶釜、干燥机、粉碎机为设备，以浓缩色氨酸酶培养液、纯水、DL-盐酸半胱氨酸、吲哚、活性炭、氢氧化钠水溶液、盐酸为原料来生产D-盐酸半胱氨酸。
[0004]本发明采用的技术方案是:
[0005](I)将纯水、DL-盐酸半胱氨酸、吲哚送入化学反应釜中，其重量比为纯水:DL-盐酸半胱氨酸:吲哚=6-6.5: 2.5-3: 1，搅拌使DL-盐酸半胱氨酸、吲哚全部溶解后，使用循环恒温系统加热，使得料液温度保持在35°C -40°C之间；此时将发酵罐中的浓缩色氨酸酶培养液送入第一过滤膜过滤，得到的滤液通排出他用，滤渣送入化学反应釜中，添加量为釜中液体总重量的1%，搅拌反应10-12小时反应结束后，使用循环恒温系统加热料液至65°C，向釜中加入活性炭，添加量为釜中液体总重量的2%，搅拌脱色0.5-0.6小时降温至常温后得到反应液。
[0006](2)将反应液送入第二过滤膜过滤，得到的滤渣排出用于生产L-色氨酸，滤液送入氧化结晶罐，向氧化结晶罐中加入适量的氢氧化钠水溶液，调滤液的PH值为8.9-9.1，然后送入氧气，搅拌滤液使之发生氧化后产生结晶，结晶物为D-半胱氨酸，结晶完毕后将液体部分通过氧化结晶罐上的出口排出他用，结晶物D-半胱氨酸送入电解槽。
[0007](3)向电解槽中加入盐酸，数量为D-半胱氨酸固体的重量的8-10倍，待搅拌掺混均匀后开始电解0.8-1.0小时后电解结束，得到的电解液送入结晶釜，向结晶釜中加入适量的氢氧化钠水溶液，调结晶釜中液体的pH值为5.05，这时候有大量D-盐酸半胱氨酸结晶出现，搅拌0.5小时后结晶完毕，此时将废水排出，固体D-盐酸半胱氨酸送入干燥机在50-60°C的温度下干燥2.5-3小时，干燥后的D-盐酸半胱氨酸固体送入粉碎机粉碎为粉末后得到成品。
[0008]本发明的进一步技术方案是:
[0009]所述的发酵罐为I吨级不锈钢罐。
[0010]所述的化学反应釜为5吨陶瓷内胆釜。
[0011]所述的第一过滤膜、第二过滤膜为超滤膜。
[0012]步骤(I)所述的反应温度为37.5°C，搅拌反应时间为11小时。
[0013]本发明的有益效果是:提供了一种以酶法结合膜技术生产D-盐酸半胱氨酸的方法，该方法使用通用设备，生产效率高，转化时间短，尤其是增加了二级膜过滤，使产品的纯度大大提高，纯度的提高使产品进入医药级，其销售价格大大增加。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
[0015]将纯水、DL-盐酸半胱氨酸、吲哚送入化学反应釜中，其重量比为纯水:DL-盐酸半胱氨酸:吲哚=6: 3: 1，搅拌使DL-盐酸半胱氨酸、吲哚全部溶解后，使用循环恒温系统加热，使得料液温度保持在35°C ;此时将发酵罐中的浓缩色氨酸酶培养液送入第一过滤膜过滤，得到的滤液通排出他用，滤渣送入化学反应釜中，添加量为釜中液体总重量的I %，搅拌反应12小时反应结束后，使用循环恒温系统加热料液至65°C，向釜中加入活性炭，添加量为釜中液体总重量的2%，搅拌脱色0.5-0.6小时降温至常温后得到反应液；将反应液送入第二过滤膜过滤，得到的滤渣排出用于生产L-色氨酸，滤液送入氧化结晶罐，向氧化结晶罐中加入适量的氢氧化钠水溶液，调滤液的pH值为8.9，然后送入氧气，搅拌滤液使之发生氧化后产生结晶，结晶物为D-半胱氨酸，结晶完毕后将液体部分通过氧化结晶罐上的出口排出他用，结晶物D-半胱氨酸送入电解槽；向电解槽中加入盐酸，数量为D-半胱氨酸固体的重量的8倍，待搅拌掺混均匀后开始电解1.0小时后电解结束，得到的电解液送入结晶釜，向结晶釜中加入适量的氢氧化钠水溶液，调结晶釜中液体的PH值为5.05，这时候有大量D-盐酸半胱氨酸结晶出现，搅拌0.5小时后结晶完毕，此时将废水排出，固体D-盐酸半胱氨酸送入干燥机在50°C的温度下干燥3小时，干燥后的D-盐酸半胱氨酸固体送入粉碎机粉碎为粉末后得到成品。
[0016]实施例2