专利名称：色氨酸提纯方法
技术领域：
本发明涉及一种氨基酸的提纯方法，具体是色氨酸的提纯方法。
技术背景L-色氨酸的分子式CuHuN202，分子量204.23， CAS No.73-22-3，结构L-色氨酸是人体八种必需氨基酸之一，在生物体内，色氨酸可以转化成 5-羟色胺、吲哚乙酸、烟酸、生物碱和辅酶等重要生理活性物质，参与调节 蛋白质的合成，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要的作用，因此研 究生产符合食用和药用的高纯度色氨酸产品有重要社会和经济意义。目前色氨酸纯化技术主要采用吸附和离子交换法纯化，在低级脂肪醇存 在下通过中和或降温重结晶，工艺复杂，采用了有机溶剂，增加溶剂回收和 后处理难度，对环保造成不利影响。日本专利公开说明书JP895/1983采用色氨酸溶液先通过非极性多孔树 脂，再经过超滤的方法提纯色氨酸，但杂质去除不理想，达不到高透光率要 求。日本专利公开说明书JP39857/1984提出色氨酸用碱液溶解，在低级脂肪 醇或酮存在下中和结晶，提高纯度，但杂质去除仍不充分，透光率很难达到 95%，而且，使用大量溶剂，溶剂需要回收和后处理。日本专利公开说明书 JP126070/1986将色氨酸溶解在95~100°C的酸性水溶液中，用活性碳吸附，式如下:4滤除碳后，再经过非极性多孔树脂吸附，洗脱色氨酸，在低级脂肪醇存在下 中和结晶，因色氨酸的吲哚环不稳定，在较酸性高温度分解和产生有色物质， 透光率不理想。美国专利说明书US4820825将色氨酸溶液在pH值1 4条件下，5(TC用 活性炭吸附，再经非极性多孔树脂吸附，在低级脂肪醇存在下中和结晶，透 光率达到95%以上，但同样使用大量溶剂，需要溶剂回收后处理。美国专利 说明书US5057615中，将色氨酸在40 115t:的醋酸水溶液中，先用活性炭 吸附，滤除碳后，降温结晶，色氨酸可以达到99%含量，但同样存在色氨酸 分解变色问题。国内色氨酸纯化技术报道较少，《离子交换吸附L-色氮酸的研究》(生物 工程学报，1996， 12(4): 499 502页)研究在水溶液中，用阳离子交换树脂 的吸附、洗脱对L-色氨酸进行分蓠纯化；《酶法合成中色氮酸的分离》(工业 微生物，1996， 26 (1): 27 30页)将色氨酸溶液先过330和732离子交换 树脂串联柱，5%丙酮和5%氨水混合液洗脱，浓縮得粗品，再活性炭脱色， 用60%乙醇多次重结晶，产品纯度99%，虽然达到纯度要求，但工艺复杂烦 琐，使用有机溶剂，后处理要求高，工业化适用性差。发明内容本发明的目的是提供一种工艺简单而获得高纯度和高透光率晶体的色氨 酸提纯方法。本发明包括以下步骤A. 待纯化色氨酸溶解于水中，形成重量浓度为1~1.5%的溶液，按待纯 化色氨酸重量的0.5 2.5%加入表面氧化活性炭，搅拌吸附后过滤去除表面氧 化活性炭，再用0.15 0.4pm过滤膜进行膜过滤；B. 滤液在40 65。C下真空浓縮至原体积6~10%，降温至3 5。C搅拌结晶；C.结晶液离心过滤得到的白色晶体，纯水洗涤后，在30 45'C下真空干 燥得纯品。在步骤A中，表面氧化活性炭是在酸性环境中，将活性炭浸泡在氧化剂 水溶液后，用纯水洗涤至洗涤液无酸根离子，干燥，再在80 25(TC下烘干活 化，其中，所述氧化剂是浓硝酸、铬酸盐、过氧化氢、过氧酸盐、次氯酸 盐、高锰酸盐，高氯酸或其盐、氯酸或其盐的一种或一种以上的混合物。待纯化色氨酸可以是合成或发酵的色氨酸经初步结晶得到的粗品。最好 选用色氨酸含量为95%以上的粗品，如果色氨酸含量低于95%，可重复一次 本发明操作完成纯化。色氨酸粗品的溶解、表面氧化活性炭的吸附最好在 40 45X:下进行，以获得较好的工作效率。表面氧化活性炭搅拌吸附时间优 选15~60分钟。去除表面氧化活性炭可采用的10~15pm过滤器过滤。步骤B中，浓縮体系压强优选是10 40Kpa。浓縮过程优选采用间歇浓縮冷却结晶方式，先取部分滤液在40 65'C浓 縮至10~35%体积时停止加热，冷却至15 25"C搅拌40 80分钟，然后升温至 40 65'C浓縮并逐步加入部分滤液，控制加入速度使浓縮液体积为加入前滤 液体积的10~35%，再降温至15 25。C搅拌20-40分钟，重复升温-补充滤液-降温-保温操作直至加完全部滤液，再浓縮至全部滤液体积的6 10%。浓缩过程更优选为取滤液20 40%在40 65。C浓縮至20~35%体积时停 止加热，冷却至15 25。C搅拌40 80分钟，然后升温至40 65。C浓縮并逐步 补充滤液20 40%，控制加入速度使浓縮液体积为浓縮前体积的15~25%，再 降温至15 25X:搅拌20~40分钟，再升温至40 65。C浓縮并不断补充剩余滤 液，保持浓縮体积为浓縮前体积的12 16%，全部滤液加完后，再浓縮至浓 縮前体积的6~10%。本发明对活性炭进行氧化处理，在活性炭表面形成了一层带部分负电荷的氧化碳层，采用表面氧化活性炭作为吸附材料，除了具有活性炭的脱色性 能外，还具有吸附金属离子的能力，有良好的脱色和杂质去除效果，表面氧 化活性碳制备方便，原料易得。通过控制浓縮结晶过程，采用间歇浓縮冷却 结晶方式，使溶液过饱和度在整个结晶过程中维持在一个较低的水平，避免 杂质嵌入到晶格中，结晶纯品具有较大的粒度。本发明得到的产品为白色结晶性粉末，纯度〉99%，透光率〉96°/。，铁盐〈10ppm，重金属〈10ppm，石申 盐〈lppm，氯化物<0.02%，硫酸盐<0.02%，基本无三废，母液可多次循环 使用，成本低，工艺控制简单，较方便的获得符合中国药典2005版和美国药 典29版的要求色氨酸产品。
具体实施方式
实施例l将活性炭浸泡在浓硝酸中，搅拌30分钟后过滤，用纯水洗涤至洗涤液无 酸根离子，干燥，再在12(TC下烘干活化，得到表面氧化活性炭。含量97.3wt%，透光率53%的色氨酸粗品1.8千克溶于150升45。C纯水 中，加入18g上述表面氧化活性炭，搅拌30分钟，溶液通过12)Lim过滤器去 除表面氧化活性炭，再用0.22pm过滤膜进行膜过滤，取50升滤液在45'C， 10Kpa压强环境中浓縮至约17.5升，冷却至15°C，搅拌1小时，再升温至 45"C浓縮并不断补充滤液，保持浓縮液体积约23升，续加滤液达到50升时， 降温至25'C，搅拌30分钟，再升温至45'C浓縮并不断补充滤液，保持浓縮 体积约23升，所有滤液加完后，浓縮至15升，冷却至5'C，搅拌2小时， 过滤，少量纯水洗涤，真空烘干得到纯品。经检测，纯品中色氨酸含量99.7%， 铁盐4ppm，铵盐未检出，重金属盐3ppm，砷盐〈0.5ppm (比色法)，氯化 物0.007%，硫酸盐未检出，透光率97.6%，比旋光度-31.3° 。实施例2含量97.3wt。/。，透光率53%的色氨酸粗品1.8千克溶于150升45'C纯化 水中，加入18克实施例1所述表面氧化活性炭，搅拌30分钟，溶液通过12^im 过滤器去除表面氧化活性炭，再用0.22pm过滤膜进行膜过滤，取50升滤液 在6(TC， 30KPa压强环境中浓縮至约12升，冷却至25"C，搅拌2小时，继 续升温至6(rC浓縮并不断补充滤液，保持浓縮体积约20升，续加滤液50升 后，降温至25。C，搅拌30分钟，再升温至6(TC浓縮并不断补充滤液，保持 浓縮体积约20升，所有滤液加完后，浓縮至10升，冷却至4"C，搅拌2小 时，过滤，少量纯水洗涤，真空烘干得到纯品。经检测，纯品中色氮酸含量 99.2%，铁盐5ppm，铵盐未检出，重金属盐5ppm，砷盐〈0.5ppm (比色法)， 氯化物0.008%，硫酸盐未检出，透光率96.4%，比旋光度-31.9° 。
权利要求
1.一种色氨酸提纯方法，包括以下步骤A.待纯化色氨酸溶解于水中，形成重量浓度为1～1.5％的溶液，按待纯化色氨酸重量的0.5～2.5％加入表面氧化活性炭，搅拌吸附后过滤去除表面氧化活性炭，再用0.15～0.4μm过滤膜进行膜过滤；B.滤液在40～65℃下真空浓缩至原体积6～10％，降温至3～5℃搅拌结晶；C.结晶液离心过滤得到的白色晶体，纯水洗涤后，在30～45℃下真空干燥得纯品；上述表面氧化活性炭是在酸性环境中，将活性炭浸泡在氧化剂水溶液后，用纯水洗涤至洗涤液无酸根离子，干燥，再在80～250℃下烘干活化，其中，所述氧化剂是浓硝酸、铬酸盐、过氧化氢、过氧酸盐、次氯酸盐、高锰酸盐，高氯酸或其盐、氯酸或其盐的一种或一种以上的混合物。
2. 根据权利要求1所述色氨酸提纯方法，其特征在于，所述步骤B中， 浓縮过程为先取部分滤液在40 65。C浓縮至10 35%体积时停止加热，冷却 至15 2S'C搅拌40 80分钟，然后升温至40 65。C浓縮并逐步加入部分滤液， 控制加入速度使浓縮液体积为加入前滤液体积的10~35%，再降温至15~25°C 搅拌20 40分钟，重复升温-补充滤液-降温-保温操作直至加完全部滤液，再 浓縮至全部滤液体积的6~10%。
3. 根据权利要求2所述色氨酸提纯方法，其特征在于，所述步骤B中， 浓縮过程为取滤液20 40%在40 65。C浓縮至20~35°/。体积时停止加热，冷 却至15 25。C搅拌40 80分钟，然后升温至40 65。C浓縮并逐步补充滤液 20~40%，控制加入速度使浓縮液体积为浓縮前体积的15~25%，再降温至 15 25。C搅拌20 40分钟，再升温至40 65。C浓縮并不断补充剩余滤液，保持 浓縮体积为浓縮前体积的12~16%，全部滤液加完后，再浓縮至浓縮前体积的 6~10%。4.根据权利要求1~3任一权利要求所述色氨酸提纯方法，其特征在于，所述步骤B中，浓縮的环境压强为10 40KPa。
全文摘要
本发明公开一种色氨酸的提纯方法，将待纯化色氨酸溶解于水中，加入表面氧化活性炭吸附后的滤液在40～65℃下真空浓缩至原体积6～10％，降温至3～5℃搅拌结晶得纯品，浓缩过程优选采用间歇浓缩冷却结晶方式。本发明基本无三废，母液可多次循环使用，成本低，工艺控制简单，得到的产品纯度高，杂质含量低，较方便的获得符合中国药典2005版和美国药典29版的要求色氨酸产品。
文档编号C07D209/20GK101245047SQ20081006576
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月4日 优先权日2008年3月4日
发明者张楚扬, 章小亮, 袁爱国, 陈家荣, 陈德苞, 黄云生 申请人:汕头市紫光古汉氨基酸有限公司