专利名称：一种药用级缬氨酸的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种氨基酸的分离和提纯方法，尤其是高纯度药用级L-缬氨酸的生产方法。
背景技术：
L-缬氨酸属于分支氨基酸，是人体必须氨基酸之一，具有多种生理功能，广泛的应用于医药、食品及调味剂、动物饲料和化妆品的制造等领域。在医药领域，缬氨酸常用于制造复合氨基酸输液和氨基酸口服液以治疗血脑屏障、肝昏迷、慢性肝硬化及肾功能衰竭，先天性代谢缺陷，败血症及糖尿病等，也可以作为加快外科创伤愈合的药物。缬氨酸的主要生产方法是发酵法，以葡萄糖作为营养物质，在相应的酶发酵后产生缬氨酸。在发酵过程中，由于加入的原料糖不能全部被利用，缬氨酸发酵液还夹带多糖、 非还原糖等不能被发酵利用的物质，因此在发酵结束时，发酵液中除存在缬氨酸外，还有蛋白质、色素、胶体物、原料还原糖、多糖、非还原糖等，以及氨基酸杂酸如亮氨酸、丙氨酸、异亮氨酸。提纯缬氨酸的关键技术在于缬氨酸中杂酸的分离，现有提纯缬氨酸的常用方法有重结晶法、沉淀法和离子交换方法。重结晶的方法是利用活性炭对缬氨酸进行预处理，脱色后的液体经加热、真空浓缩、冷却结晶。分离出来的母液经过处理后回到下批的滤液中循环使用，这种方法虽然操作简单，但是由于缬氨酸存在的主要难分离杂酸(丙氨酸、亮氨酸)均为中性氨基酸，因此，在母液套用到一定的程度后，氨基酸杂酸便不能得到有效去除，大量的母液无法利用，降低缬氨酸的收率。味之素株式会社采用对异丙基苯磺酸沉淀来纯化缬氨酸，这种沉淀方法虽然操作简单，选择性强，但是沉淀剂回收困难，废液排放造成污染，残留沉淀剂的毒性较大，食品级和医药级的氨基酸不能采用此方法生产。食品级和药用级缬氨酸的提取普遍采用的是离子交换法，但此方法存在以下的问题一是采用过滤的方法除去菌体、由于菌体比较小，通常菌体去除不彻底；二是除色素、 细菌内毒素杂质时要使用大量活性炭，并需要多次处理，工艺相对复杂，污染较大，同时活性炭也吸附带去较多缬氨酸，使收率降低。三是缬氨酸中杂质成分多，含量高，四是树脂污染严重，容易引起树脂结构的破坏而失去再生能力，增加运行成本，同时含量高的离子性物质会使树脂快速饱和，增加树脂的再生次数，造成污水排放等问题。CN101721979A公开一种缬氨酸分离专用大孔吸附树脂，使用该树脂可将缬氨酸、 丙氨酸、亮氨酸分离，产品纯度可达99%以上，但该树脂的生产仍然处于实验阶段，不能大规模应用于工业生产。此外，中国专利申请公开说明书CN101798273A采用加温到220± 10°C度，升华去
除丙氨酸与异亮氨酸，但高温下缬氨酸容易分解破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种工业规模化生产药用级缬氨酸的方法，该方法可有效地除去缬氨酸中的杂酸，提高缬氨酸收率，降低生产成本。本发明方法包括如下步骤
A.将工业缬氨酸原料在5(T65°C下配制成重量百分比浓度5%以上的水溶液，加入溶液重量O. 2 2%的絮凝剂，搅拌I飞小时后过滤；
B.滤液中加入滤液重量O.5 2. 5%的改性活性炭，在5(T65°C搅拌I飞小时后过滤；
C.滤液在5(T65°C，用截留分子量大于500超滤膜超滤；
D.超滤后的滤液真空浓缩，冷却结晶，过滤，得药用级缬氨酸结晶产品。本发明中，工业缬氨酸水溶液优选的是配制成上述溶解温度下的饱和水溶液。本发明所用的絮凝剂可以是将天然的高分子物质如淀粉、纤维素、壳聚糖等与丙烯酰胺接枝共聚的聚合物，或者是聚丙烯酰胺。优选的是聚丙烯酰胺，可有效地去除缬氨酸母液中的微生物、细菌内毒素及碎片，并可去除部分色素、重金属离子及其他一些污染物。 絮凝剂的加入量优选的是溶液重量的O. 5^1. 5%。改性活性炭是将活性炭浸泡在pH=4 6. 5，重量浓度2(Γ50%的过氧化氢水溶液，然后过滤，洗涤，干燥，再在16(T250°C下活化后得到的产物。改性活性炭的加入量优选的是溶液重量的广2%。本发明对活性炭进行氧化处理，可以在活性炭的表面形成一层带部分电荷的氧化碳层，采用改性活性炭作为吸附材料，除了具有活性炭的脱色功能外，还具有吸附溶液中大分子包括细菌内毒素，以及阴阳离子的效果。在超滤膜超滤过程中，进膜压力和出膜压力差可以是O. 02、· IMPa，优选是
O.06、. 08MPa。超滤后的缬氨酸溶液可以在常温至60°C下，操作压力O. 05、. 09MPa的气压下浓缩。然后将浓缩液冷却到2(T25°C结晶，过滤，得到药用级缬氨酸结晶产品。在本发明的优选方法中，还包括步骤E :在步骤D中结晶过滤后的母液加入到凝胶层析柱进行层析分离，用4(T50°C的纯水作为洗脱液，收集柱内流出的缬氨酸溶液，经浓缩结晶，得到药用级缬氨酸结晶产品。更优选的是步骤D中超滤后的滤液真空浓缩过程可以浓缩至原溶液体积2(Γ40% 后停止浓缩，冷却结晶，过滤出结晶产品后，母液加入到凝胶层析柱层析分离。层析分离中洗脱液在凝胶柱中的流动速度为O. 5 5cm/min,优选为I. 5^3 cm/min。上述的凝胶是葡聚糖凝胶或者聚丙烯酰胺凝胶，优选是聚丙烯酰胺凝胶。本发明采取絮凝剂-改性活性炭吸附、结晶和凝胶层析技术联合的生产方法，最终产品中氯化物、硫酸盐、铵盐等离子达到2010年版《中国药典》要求，细菌内毒素、蛋白质去除率达到99%以上，色素去除率达到99%，有效地将丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸分离除去， 产品的纯度达到99%以上，达到药用级标准，产品的综合收率达96%以上，可规模化生产，设备简单，操作简便，凝胶可回收再用。
图I是本发明的生产工艺流程简图。
具体实施例方式改性活性炭的制备常温下将活性炭浸泡在PH=6，重量浓度为30%的过氧化氢水溶液10小时后，过滤，用纯水洗涤至洗涤液无酸根离子，干燥，再在200°c下烘干活化6小时，得到改性活性炭。在溶解罐中泵进纯水1000L，加热到60°C，加入工业缬氨酸原料100. 40Kg,开启搅拌至溶解完全，保温6小时左右，加入10. 02Kg聚丙烯酰胺絮凝剂(上海美奈清工贸有限公司生产，型号为Kingfloc4170的聚丙烯酰胺)，搅拌3小时，过滤除去絮凝剂及其吸附的蛋白质、微生物及碎片,过滤,滤液中加入14. 50Kg改性活性炭，搅拌3小时脱色并除去细菌内毒素，过滤，滤液在58飞2°C，进膜压力和出膜压力差为O. 07MPa的条件下用截留相对分子量大于500的超滤膜进行热过滤。启动真空泵，超滤后的滤液在60°C，低于O.09MPa的压力下浓缩至原溶液体积的 1/3时停止浓缩，调节pH值为6. 0，冷却到25°C结晶，抽滤得到缬氨酸结晶产品61. 24Kg。母液用凝胶层析方法纯化缬氨酸，将滤液加入I. 5米高的聚丙烯酰胺凝胶柱(瑞士 Pharmacia Biotech公司生产，型号为sephadexGlOO的聚丙烯酰胺凝胶),采用40°C的纯水作为洗脱液，控制洗脱液在凝胶柱中的流动速度为2cm/min，收集柱内首先流出的洗脱液，用示差折光检测器在线监测，当出现亮氨酸时停止收集，洗脱液在60°C，0. OSMpa操作压力下浓缩，然后冷却至25°C时结晶，用离心浓缩机甩出母液，转鼓真空干燥，得到缬氨酸结晶产品31.33Kg。累计得到缬氨酸结晶产品92. 57Kg，总收率96. 04%。原料工业缬氨酸部分指标氯化物> O. 05%,硫酸盐> O. 05%,铵盐> O. 05%,透光率81% (C=10, H2O),氨基酸杂酸1. 2 I. 5%，细菌内毒素彡1000EU/mg，缬氨酸含量96%。结晶产品缬氨酸部分指标氯化物< 0. 02%,硫酸盐< 0. 03%,铵盐< 0. 02%,透光率99. 1% (C=10, H2O),氨基酸杂酸< O. 2%，细菌内毒素< 10EU/g，缬氨酸含量99. 3%，达到药用级缬氨酸的标准。母液结晶产品缬氨酸部分指标氯化物< 0. 02%,硫酸盐< 0. 03%,铵盐< 0. 02%, 透光率99. 0% (C=10, H2O),氨基酸杂酸<0.5%，细菌内毒素< 20EU/g，缬氨酸含量99. 0%， 达到药用级缬氨酸的标准。
权利要求
1.一种药用级缬氨酸的生产方法，其特征在于，包括如下步骤A.将工业缬氨酸原料在5(T65°C下配制成重量百分比浓度5%以上的水溶液，加入溶液重量O. 2 2%的絮凝剂，搅拌I飞小时后过滤；B.滤液中加入滤液重量O.5 2. 5%的改性活性炭，在5(T65°C搅拌I飞小时后过滤；C.滤液在5(T65°C，用截留分子量大于500超滤膜超滤；D.超滤后的滤液真空浓缩，冷却结晶，过滤，得药用级缬氨酸结晶产品；所述改性活性炭是将活性炭浸泡在ρΗ=Γ6. 5，重量浓度2(Γ50%的过氧化氢水溶液，然后过滤，洗涤，干燥，再在16(T250°C下活化后得到的产物。
2.根据权利要求I所述药用级缬氨酸的生产方法，其特征在于，步骤A中，工业缬氨酸配制成所述溶解温度下的饱和水溶液。
3.根据权利要求I所述药用级缬氨酸的生产方法，其特征在于，所述絮凝剂是聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求I所述药用级缬氨酸的生产方法，其特征在于，在步骤C中，溶液流进超滤膜的压力和流出超滤膜的压力之差为O. 02、· IMPa0
5.根据权利要求4所述药用级缬氨酸的生产方法，其特征在于，在步骤C中，溶液流进超滤膜的压力和流出超滤膜的压力之差为O. 06、· OSMPa0
6.根据权利要求I所述药用级缬氨酸的生产方法，其特征在于，所述改性活性炭的加入量是溶液重量的广2%。
7.根据权利要求1飞任一权利要求所述药用级缬氨酸的生产方法，其特征在于，还包括步骤E :在步骤D中结晶过滤后的母液加入到凝胶层析柱进行层析分离，用4(T50°C的纯水作为洗脱液，收集柱内流出的缬氨酸溶液，经浓缩结晶，得到药用级缬氨酸结晶产品。
8.根据权利要求7所述药用级缬氨酸的生产方法，其特征在于，步骤D中滤液真空浓缩至原溶液体积20 40%。
9.根据权利要求7或8所述药用级缬氨酸的生产方法，其特征在于，所述层析分离中洗脱液在凝胶柱中的流动速度为O. 5 5cm/min。
10.根据权利要求7或8所述药用级缬氨酸的生产方法，其特征在于，所述凝胶是聚丙烯酰胺凝胶。
全文摘要
本发明公开高纯度药用级缬氨酸的生产方法，将工业缬氨酸原料在50~65℃下配制成5%以上的水溶液，加入絮凝剂，过滤后加入改性活性炭，用截留分子量大于500超滤膜超滤，真空浓缩，冷却结晶，得药用级缬氨酸结晶产品，母液加入到凝胶层析柱层析分离，用40~50℃的纯水作为洗脱液，收集柱内流出的缬氨酸溶液，经浓缩结晶，得到药用级缬氨酸结晶产品，最终产品中细菌内毒素、蛋白质去除率达到99%以上，色素去除率达到99%，有效地将丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸分离除去，产品的纯度达到99%以上，达到药用级标准，产品的综合收率达96%以上，可规模化生产。
文档编号C07C229/08GK102584611SQ20121002233
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月1日 优先权日2012年2月1日
发明者官惠卿, 张楚扬, 方玉果, 袁爱国, 陈健平 申请人:汕头市紫光古汉氨基酸有限公司