专利名称：一种仔猪肠道营养调控物质-α-吡咯烷甲酸的制备方法
技术领域：
本发明涉及有机合成及仔猪肠道营养调控技术领域，更具体涉及一种仔猪肠道营养调控物质- α -吡咯烷甲酸的制备方法。本产品为仔猪饲料添加剂。
背景技术：
精氨酸是哺乳仔猪的一种必需氨基酸，母乳中的精氨酸量与哺乳仔猪自身的肠道内源合成不能满足其最佳的生长需要，精氨酸不足是限制哺乳仔猪最佳生长的一个主要因素。仔猪对精氨酸的需要量很高，母乳中的精氨酸含量为1.34g/L，约能满足仔猪需要量的 40%。哺乳仔猪生产对于整个养猪生产来说十分重要，如何更好的满足哺乳仔猪的精氨酸需要显得尤为重要。但是其吸收与赖氨酸等拮抗，过量服用外源性精氨酸时有腹泻等等副作用，而且精氨酸的价格昂贵。因此非常有必要寻求另一种新途径来提高仔猪机体精氨酸的供给量。α -吡咯烷甲酸即脯氨酸是精氨酸合成前体，除初生乳猪体蛋白质所含必需氨基酸比例较低，而甘氨酸和脯氨酸比例较高外，生长猪体蛋白质的氨基酸模式在整个生长育肥阶段中没有显著变化。Wu等(2007)指出Pro影响机体免疫(Wu G Y等，精氨酸仔肠营养和生产中的重要作用，家畜科学，2007)。推测Pro可能是肠道萎缩仔猪的必需氨基酸(Ronald 0. Ball等，2007)。α -吡咯烷甲酸在仔猪肠道营养调控方面有独特的优势。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种仔猪肠道营养调控物质_ α -吡咯烷甲酸的制备方法。本方法以味精为原料，原料易得，反应在常温常压下进行，生产工艺简单，节能环保， 生产成本低。一种仔猪肠道营养调控物质-α _吡咯烷甲酸的制备方法，材料包括以下L_谷氨酸、甲醇、硫酸、三乙胺、硼氢化钾、盐酸、氢氧化钠、氨水、阳离子交换树脂(732轻型树脂)、 中性氧化铝。其特征包括下列步骤a.将 L-谷氨酸(0. 05 0. 30kg)，甲醇(0. 5-3. 0L)和硫酸(0. 0025 0. 15L)充分混合，用三乙胺调pH值至8 9，以上物质混合反应得到L-谷氨酸-Y -甲酯。b.将步骤a得到的废液用蒸馏法回收得到甲醇，然后用NaOH与回收甲醇后的废液中的硫酸作用，释放出三乙胺，再用蒸馏法回收三乙胺。c.将步骤a得到的L-谷氨酸-γ -甲酯0. 075 0. 45kg，蒸馏水2. 5 14L置三颈瓶中，搅拌冷却至0 5 °C，加入硼氢化钾0. 14 0. 86kg，分十次加入每次0. 014 0. 086kg，50 80分钟内加完，室温(20-25°C，以下相同)反应1. 5-3. 0h，加热至45-60°C 反应2. 0-4. 0h，冷却至0_5°C，用2-6mmol/L盐酸调节pH为3. 0-5. 0，得粗α -吡咯烷甲酸溶液。d.对步骤c已调至pH为3. 0-5. 0的粗α -吡咯烷甲酸液体，以每分钟4mL的流速进入已预先处理好的阳离子交换树脂柱吸附α-吡咯烷甲酸，用蒸馏水洗柱到中性，再用 lmol/L的氨水洗脱，收集含有α-吡咯烷甲酸的洗脱液(用茚三酮检测)，减压、浓缩至干， 少量蒸馏水溶解后，进入中性氧化铝柱，60%的甲醇洗脱，收集含有α-吡咯烷甲酸的洗脱液，减压、浓缩至干，得到α-吡咯烷甲酸。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果 1、本发明中利用甲醇替代无水乙醇，甲醇沸点64. 7°C，无水乙醇的沸点78. 3°C， 甲醇的沸点低，便于回收节约能源；另外无水乙醇的纯度为99.5%，含有0.5%的水分，不利于酯化反应；无水乙醇的价格8000元/吨，而甲醇的价格3000元/吨，成本降低。②利用NaOH与硫酸三乙胺复盐反应释放出三乙胺，用蒸馏法回收三乙胺，减少环境污染，节约成本。③利用阳离子交换树脂法替代五氯酚沉淀法分离α-吡咯烷甲酸，五氯酚是农药，对鱼类特别敏感，对环境有一定的污染，同时成本较高。而本发明用的阳离子交换树脂用后可以再生，可以反复使用，节约成本，降低污染。2、本发明生产的α-吡咯烷甲酸，采用味精为原料，原料易得，反应在常温常压下进行，并且进行了废物回收利用，降低成本30%以上，节能环保。α -吡咯烷甲酸不仅具有调控仔猪肠道精氨酸营养功能，而且具有防止淋巴细胞凋亡，刺激细胞生长和促进抗体产生的作用。该物质在促进仔猪生长性能方面具有重要作用。请见表1，α-吡咯烷甲酸和精氨酸对早期断奶仔猪生长性能的影响。
图1为一种α -吡咯烷甲酸和精氨酸对仔猪腹泻状况的影响示意图。
具体实施例方式根据以上生产流程，以下给出几个
具体实施例方式实施例1:a.取甲醇1.5L，加入干燥的反应瓶内，再加入L-谷氨酸0. 15kg，搅拌冷却至5°C， 滴加硫酸0. 075L，在5°C反应lh，室温下继续搅拌反应lh，反应液全部变清后，在室温下滴加三乙胺0. 75L，调pH值至8. 0，析出白色沉淀，在5°C继续搅拌反应Ih后，过滤，滤饼用 0. 15L甲醇洗涤，过滤、烘干，得L-谷氨酸-Y -甲酯；b.将步骤a得到的废液用蒸馏法回收得到甲醇，得到甲醇1.27L，回收率为85% ； 然后用40% NaOH 0. 8L与回收甲醇后的废液中的硫酸作用，再用蒸馏法回收三乙胺0. 6L， 回收率80% ；c.该步骤a得到的酯0. 075kg与2. 5L蒸馏水混合加入反应器中，搅拌冷却至3°C， 加入0. 43kg硼氢化钾，分十次加入每次0. 043kg, 56分钟内加完，室温下反应3h，用2mol/L 盐酸调PH为3. 5，得粗α -吡咯烷甲酸；d.对步骤c得到的粗α -吡咯烷甲酸液体，以每分钟4mL的流速进入已预先处理好的阳离子交换树脂柱吸附α-吡咯烷甲酸，用蒸馏水洗柱到中性，再用lmol/L的氨水洗脱，收集含有α-吡咯烷甲酸的洗脱液(用茚三酮检测)，减压、浓缩至干，少量蒸馏水溶解后，进入中性氧化铝柱，60%的甲醇洗脱，收集含有α-吡咯烷甲酸的洗脱液，减压、浓缩至干，得α-吡咯烷甲酸成品。实施例2 a.取甲醇2. 0L，加入干燥的反应瓶内，再加入L-谷氨酸0.20kg，搅拌冷却至5°C， 滴加硫酸0. 10L,在5°C反应lh，室温下继续搅拌反应lh，反应液全部变清后，在室温下滴加三乙胺1. 2L，调pH值至8. 2，析出白色沉淀，在5°C继续搅拌反应Ih后，过滤，滤饼用0. 15L 甲醇洗涤，过滤、烘干，得L-谷氨酸-Y -甲酯；b.将步骤a得到的废液用蒸馏法回收得到甲醇，得到甲醇1. 8L，然后用40% NaOH 1. OL与回收甲醇后的废液中的硫酸作用，再用蒸馏法回收三乙胺0. 96L ；c.该步骤a得到的酯0. 15kg与4. 95L蒸馏水混合加入反应器中，搅拌冷却至1°C， 加入0. 43kg硼氢化钾，分十次加入每次0. 043kg, 56分钟内加完，室温下反应3h，用2mol/L 盐酸调PH为3. 5，得粗α -吡咯烷甲酸；d.对步骤c得到的粗α -吡咯烷甲酸用阳离子交换树脂柱和中性氧化铝柱纯化得到α-吡咯烷甲酸成品。实施例3 a.取甲醇2. 5L，加入干燥的反应瓶内，再加入L-谷氨酸0.25kg，搅拌冷却至5°C， 滴加硫酸0. 125L，在5°C反应lh，室温下继续搅拌反应lh，反应液全部变清后，在室温下滴加三乙胺1. 4L，调pH值至8. 4，析出白色沉淀，在5°C继续搅拌反应Ih后，过滤，滤饼用
0.15L甲醇洗涤，过滤、烘干，得L-谷氨酸-Y -甲酯；b.将步骤a得到的废液用蒸馏法回收得到甲醇，得到甲醇2. 25L，然后用40% NaOH 1. 25L与回收甲醇后的废液中的硫酸作用，再用蒸馏法回收三乙胺1. 12L ；c.该步骤a得到的酯0. 15kg与4. 95L蒸馏水混合加入反应器中，搅拌冷却至1°C， 加入0. 43kg硼氢化钾，分十次加入每次0. 043kg, 56分钟内加完，室温下反应3h，用2mol/L 盐酸调PH为3. 5，得粗α -吡咯烷甲酸；d.对步骤c得到的粗α -吡咯烷甲酸用阳离子交换树脂柱和中性氧化铝柱纯化得到α-吡咯烷甲酸成品。实施例4 a.取甲醇3. 0L，加入干燥的反应瓶内，再加入L-谷氨酸0.30kg，搅拌冷却至5°C， 滴加硫酸0. 15L，在5°C反应lh，室温下继续搅拌反应lh，反应液全部变清后，在室温下滴加三乙胺1. 5L，调pH值至9. 0，析出白色沉淀，在5°C继续搅拌反应Ih后，过滤，滤饼用0. 15L 甲醇洗涤，过滤、烘干，得L-谷氨酸-Y -甲酯；b.将步骤a得到的废液用蒸馏法回收得到甲醇，得到甲醇2. 6L，然后用40% NaOH
1.5L与回收甲醇后的废液中的硫酸作用，再用蒸馏法回收三乙胺1. 2L ；c.该步骤a得到的酯0. 15kg与4. 95L蒸馏水混合加入反应器中，搅拌冷却至1°C， 加入0. 43kg硼氢化钾，分十次加入每次0. 043kg, 56分钟内加完，室温下反应3h，用2mol/L 盐酸调PH为3. 5，得粗α -吡咯烷甲酸；d.对步骤c得到的粗α -吡咯烷甲酸用阳离子交换树脂柱和中性氧化铝柱纯化得到α-吡咯烷甲酸成品。用本发明方法制得的α -吡咯烷甲酸对仔猪服用方式如下一、针对不会采食的哺乳仔猪，将α -吡咯烷甲酸用生理盐水配制成浓度为1%，按哺乳仔猪每天2次，每次40-80mg/kg体重给服。二、针对会采食的仔猪，按每千克饲料添加0. 5-lg α -吡咯烷甲酸配成日粮供用。试验结果表明，添加0. 08 %的α -吡咯烷甲酸的仔猪饲料与对照组相比，仔猪平均日采食量由124.01g/d提高到176. 54g/d，提高幅度达42. 36%;平均日增重有58. 07g/d 提高到110. 00 g/d，提高幅度达89. 43% (表1)；仔猪腹泻率由15. 83%下降到2. 96%，而且效果优于0. 6%的精氨酸(图1)。表1 α -吡咯烷甲酸和精氨酸对早期断奶仔猪生长性能的影响(η = 4)
权利要求
1.一种仔猪肠道营养调控物质-α -吡咯烷甲酸的制备方法，其步骤是a.将L-谷氨酸，甲醇和硫酸混合，用三乙胺调pH值至8 9，以上物质混合反应得到 L-谷氨酸-Y -甲酯；b.将步骤(a)得到的废液用蒸馏法回收得到甲醇，然后用NaOH与回收甲醇后的废液中的硫酸作用，释放出三乙胺，再用蒸馏法回收三乙胺。c.将步骤a得到的L-谷氨酸-Y-甲酯，蒸馏水置三颈瓶中，搅拌冷却至0 5°C，力口入硼氢化钾0. 14 0. 86kg，分十次加入每次0.014 - 0. 086kg, 50 80分钟内加完，室温反应1. 5-3. 0h，加热至45-60°C反应2. 0-4. Oh，冷却，用盐酸调节pH为3. 0-5. 0，得粗α -吡咯烷甲酸溶液；d.对步骤(c)得到的粗α-吡咯烷甲酸用阳离子交换树脂柱和中性氧化铝柱纯化得到 α-吡咯烷甲酸成品。
2.权利要求1的方法，其中用蒸馏法回收得到甲醇和三乙胺。
3.权利要求1的方法，用阳离子交换树脂柱和中性氧化铝柱纯化得到α-吡咯烷甲酸成品。
4.权利要求1的方法，其中使用分次加入硼氢化钾0.14 0. 86kg的方法、用盐酸调节 PH为3. 0-5. 0进行反应，以制备粗α -吡咯烷甲酸溶液。
5.权利要求1的方法，其中步骤c中加热至45-60°C反应2.0-4. 0h，进行制备粗α -吡咯烷甲酸。
全文摘要
本发明公开了一种仔猪肠道营养调控物质-α-吡咯烷甲酸的制备方法，包括下列步骤将L-谷氨酸，甲醇，硫酸，三乙胺混合反应得到L-谷氨酸-γ-甲酯；其废液用蒸馏法回收得到甲醇和三乙胺，将L-谷氨酸-γ-甲酯用硼氢化钾还原，得粗α-吡咯烷甲酸溶液；用阳离子交换树脂柱和中性氧化铝柱纯化，得α-吡咯烷甲酸。本发明生产的α-吡咯烷甲酸，采用味精为原料，原料易得、操作简便、成本低；同时，生产过程可以回收甲醇和三乙胺，而且所用的阳离子交换树脂用后可以反复使用，节约成本，降低污染。
文档编号C07D207/16GK102285908SQ201010540659
公开日2011年12月21日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者印遇龙, 吴信 申请人:中国科学院亚热带农业生态研究所