專利名稱：一種藥用級纈氨酸的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氨基酸的分離和提純方法，尤其是高純度藥用級L-纈氨酸的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
L-纈氨酸屬于分支氨基酸，是人體必須氨基酸之一，具有多種生理功能，廣泛的應(yīng)用于醫(yī)藥、食品及調(diào)味劑、動物飼料和化妝品的制造等領(lǐng)域。在醫(yī)藥領(lǐng)域，纈氨酸常用于制造復(fù)合氨基酸輸液和氨基酸口服液以治療血腦屏障、肝昏迷、慢性肝硬化及腎功能衰竭，先天性代謝缺陷，敗血癥及糖尿病等，也可以作為加快外科創(chuàng)傷愈合的藥物。纈氨酸的主要生產(chǎn)方法是發(fā)酵法，以葡萄糖作為營養(yǎng)物質(zhì)，在相應(yīng)的酶發(fā)酵后產(chǎn)生纈氨酸。在發(fā)酵過程中，由于加入的原料糖不能全部被利用，纈氨酸發(fā)酵液還夾帶多糖、 非還原糖等不能被發(fā)酵利用的物質(zhì)，因此在發(fā)酵結(jié)束時，發(fā)酵液中除存在纈氨酸外，還有蛋白質(zhì)、色素、膠體物、原料還原糖、多糖、非還原糖等，以及氨基酸雜酸如亮氨酸、丙氨酸、異亮氨酸。提純纈氨酸的關(guān)鍵技術(shù)在于纈氨酸中雜酸的分離，現(xiàn)有提純纈氨酸的常用方法有重結(jié)晶法、沉淀法和離子交換方法。重結(jié)晶的方法是利用活性炭對纈氨酸進(jìn)行預(yù)處理，脫色后的液體經(jīng)加熱、真空濃縮、冷卻結(jié)晶。分離出來的母液經(jīng)過處理后回到下批的濾液中循環(huán)使用，這種方法雖然操作簡單，但是由于纈氨酸存在的主要難分離雜酸(丙氨酸、亮氨酸)均為中性氨基酸，因此，在母液套用到一定的程度后，氨基酸雜酸便不能得到有效去除，大量的母液無法利用，降低纈氨酸的收率。味之素株式會社采用對異丙基苯磺酸沉淀來純化纈氨酸，這種沉淀方法雖然操作簡單，選擇性強，但是沉淀劑回收困難，廢液排放造成污染，殘留沉淀劑的毒性較大，食品級和醫(yī)藥級的氨基酸不能采用此方法生產(chǎn)。食品級和藥用級纈氨酸的提取普遍采用的是離子交換法，但此方法存在以下的問題一是采用過濾的方法除去菌體、由于菌體比較小，通常菌體去除不徹底；二是除色素、 細(xì)菌內(nèi)毒素雜質(zhì)時要使用大量活性炭，并需要多次處理，工藝相對復(fù)雜，污染較大，同時活性炭也吸附帶去較多纈氨酸，使收率降低。三是纈氨酸中雜質(zhì)成分多，含量高，四是樹脂污染嚴(yán)重，容易引起樹脂結(jié)構(gòu)的破壞而失去再生能力，增加運行成本，同時含量高的離子性物質(zhì)會使樹脂快速飽和，增加樹脂的再生次數(shù)，造成污水排放等問題。CN101721979A公開一種纈氨酸分離專用大孔吸附樹脂，使用該樹脂可將纈氨酸、 丙氨酸、亮氨酸分離，產(chǎn)品純度可達(dá)99%以上，但該樹脂的生產(chǎn)仍然處于實驗階段，不能大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。此外，中國專利申請公開說明書CN101798273A采用加溫到220± 10°C度，升華去
除丙氨酸與異亮氨酸，但高溫下纈氨酸容易分解破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)藥用級纈氨酸的方法，該方法可有效地除去纈氨酸中的雜酸，提高纈氨酸收率，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明方法包括如下步驟
A.將工業(yè)纈氨酸原料在5(T65°C下配制成重量百分比濃度5%以上的水溶液，加入溶液重量O. 2 2%的絮凝劑，攪拌I飛小時后過濾；
B.濾液中加入濾液重量O.5 2. 5%的改性活性炭，在5(T65°C攪拌I飛小時后過濾；
C.濾液在5(T65°C，用截留分子量大于500超濾膜超濾；
D.超濾后的濾液真空濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，得藥用級纈氨酸結(jié)晶產(chǎn)品。本發(fā)明中，工業(yè)纈氨酸水溶液優(yōu)選的是配制成上述溶解溫度下的飽和水溶液。本發(fā)明所用的絮凝劑可以是將天然的高分子物質(zhì)如淀粉、纖維素、殼聚糖等與丙烯酰胺接枝共聚的聚合物，或者是聚丙烯酰胺。優(yōu)選的是聚丙烯酰胺，可有效地去除纈氨酸母液中的微生物、細(xì)菌內(nèi)毒素及碎片，并可去除部分色素、重金屬離子及其他一些污染物。 絮凝劑的加入量優(yōu)選的是溶液重量的O. 5^1. 5%。改性活性炭是將活性炭浸泡在pH=4 6. 5，重量濃度2(Γ50%的過氧化氫水溶液，然后過濾，洗滌，干燥，再在16(T250°C下活化后得到的產(chǎn)物。改性活性炭的加入量優(yōu)選的是溶液重量的廣2%。本發(fā)明對活性炭進(jìn)行氧化處理，可以在活性炭的表面形成一層帶部分電荷的氧化碳層，采用改性活性炭作為吸附材料，除了具有活性炭的脫色功能外，還具有吸附溶液中大分子包括細(xì)菌內(nèi)毒素，以及陰陽離子的效果。在超濾膜超濾過程中，進(jìn)膜壓力和出膜壓力差可以是O. 02、· IMPa，優(yōu)選是
O.06、. 08MPa。超濾后的纈氨酸溶液可以在常溫至60°C下，操作壓力O. 05、. 09MPa的氣壓下濃縮。然后將濃縮液冷卻到2(T25°C結(jié)晶，過濾，得到藥用級纈氨酸結(jié)晶產(chǎn)品。在本發(fā)明的優(yōu)選方法中，還包括步驟E :在步驟D中結(jié)晶過濾后的母液加入到凝膠層析柱進(jìn)行層析分離，用4(T50°C的純水作為洗脫液，收集柱內(nèi)流出的纈氨酸溶液，經(jīng)濃縮結(jié)晶，得到藥用級纈氨酸結(jié)晶產(chǎn)品。更優(yōu)選的是步驟D中超濾后的濾液真空濃縮過程可以濃縮至原溶液體積2(Γ40% 后停止?jié)饪s，冷卻結(jié)晶，過濾出結(jié)晶產(chǎn)品后，母液加入到凝膠層析柱層析分離。層析分離中洗脫液在凝膠柱中的流動速度為O. 5 5cm/min,優(yōu)選為I. 5^3 cm/min。上述的凝膠是葡聚糖凝膠或者聚丙烯酰胺凝膠，優(yōu)選是聚丙烯酰胺凝膠。本發(fā)明采取絮凝劑-改性活性炭吸附、結(jié)晶和凝膠層析技術(shù)聯(lián)合的生產(chǎn)方法，最終產(chǎn)品中氯化物、硫酸鹽、銨鹽等離子達(dá)到2010年版《中國藥典》要求，細(xì)菌內(nèi)毒素、蛋白質(zhì)去除率達(dá)到99%以上，色素去除率達(dá)到99%，有效地將丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸分離除去， 產(chǎn)品的純度達(dá)到99%以上，達(dá)到藥用級標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的綜合收率達(dá)96%以上，可規(guī)?；a(chǎn)，設(shè)備簡單，操作簡便，凝膠可回收再用。


圖I是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程簡圖。
具體實施例方式改性活性炭的制備常溫下將活性炭浸泡在PH=6，重量濃度為30%的過氧化氫水溶液10小時后，過濾，用純水洗滌至洗滌液無酸根離子，干燥，再在200°c下烘干活化6小時，得到改性活性炭。在溶解罐中泵進(jìn)純水1000L，加熱到60°C，加入工業(yè)纈氨酸原料100. 40Kg,開啟攪拌至溶解完全，保溫6小時左右，加入10. 02Kg聚丙烯酰胺絮凝劑(上海美奈清工貿(mào)有限公司生產(chǎn)，型號為Kingfloc4170的聚丙烯酰胺)，攪拌3小時，過濾除去絮凝劑及其吸附的蛋白質(zhì)、微生物及碎片,過濾,濾液中加入14. 50Kg改性活性炭，攪拌3小時脫色并除去細(xì)菌內(nèi)毒素，過濾，濾液在58飛2°C，進(jìn)膜壓力和出膜壓力差為O. 07MPa的條件下用截留相對分子量大于500的超濾膜進(jìn)行熱過濾。啟動真空泵，超濾后的濾液在60°C，低于O.09MPa的壓力下濃縮至原溶液體積的 1/3時停止?jié)饪s，調(diào)節(jié)pH值為6. 0，冷卻到25°C結(jié)晶，抽濾得到纈氨酸結(jié)晶產(chǎn)品61. 24Kg。母液用凝膠層析方法純化纈氨酸，將濾液加入I. 5米高的聚丙烯酰胺凝膠柱(瑞士 Pharmacia Biotech公司生產(chǎn)，型號為sephadexGlOO的聚丙烯酰胺凝膠),采用40°C的純水作為洗脫液，控制洗脫液在凝膠柱中的流動速度為2cm/min，收集柱內(nèi)首先流出的洗脫液，用示差折光檢測器在線監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)亮氨酸時停止收集，洗脫液在60°C，0. OSMpa操作壓力下濃縮，然后冷卻至25°C時結(jié)晶，用離心濃縮機甩出母液，轉(zhuǎn)鼓真空干燥，得到纈氨酸結(jié)晶產(chǎn)品31.33Kg。累計得到纈氨酸結(jié)晶產(chǎn)品92. 57Kg，總收率96. 04%。原料工業(yè)纈氨酸部分指標(biāo)氯化物> O. 05%,硫酸鹽> O. 05%,銨鹽> O. 05%,透光率81% (C=10, H2O),氨基酸雜酸1. 2 I. 5%，細(xì)菌內(nèi)毒素彡1000EU/mg，纈氨酸含量96%。結(jié)晶產(chǎn)品纈氨酸部分指標(biāo)氯化物< 0. 02%,硫酸鹽< 0. 03%,銨鹽< 0. 02%,透光率99. 1% (C=10, H2O),氨基酸雜酸< O. 2%，細(xì)菌內(nèi)毒素< 10EU/g，纈氨酸含量99. 3%，達(dá)到藥用級纈氨酸的標(biāo)準(zhǔn)。母液結(jié)晶產(chǎn)品纈氨酸部分指標(biāo)氯化物< 0. 02%,硫酸鹽< 0. 03%,銨鹽< 0. 02%, 透光率99. 0% (C=10, H2O),氨基酸雜酸<0.5%，細(xì)菌內(nèi)毒素< 20EU/g，纈氨酸含量99. 0%， 達(dá)到藥用級纈氨酸的標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種藥用級纈氨酸的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括如下步驟A.將工業(yè)纈氨酸原料在5(T65°C下配制成重量百分比濃度5%以上的水溶液，加入溶液重量O. 2 2%的絮凝劑，攪拌I飛小時后過濾；B.濾液中加入濾液重量O.5 2. 5%的改性活性炭，在5(T65°C攪拌I飛小時后過濾；C.濾液在5(T65°C，用截留分子量大于500超濾膜超濾；D.超濾后的濾液真空濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，得藥用級纈氨酸結(jié)晶產(chǎn)品；所述改性活性炭是將活性炭浸泡在ρΗ=Γ6. 5，重量濃度2(Γ50%的過氧化氫水溶液，然后過濾，洗滌，干燥，再在16(T250°C下活化后得到的產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述藥用級纈氨酸的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟A中，工業(yè)纈氨酸配制成所述溶解溫度下的飽和水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述藥用級纈氨酸的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述絮凝劑是聚丙烯酰胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述藥用級纈氨酸的生產(chǎn)方法，其特征在于，在步驟C中，溶液流進(jìn)超濾膜的壓力和流出超濾膜的壓力之差為O. 02、· IMPa0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述藥用級纈氨酸的生產(chǎn)方法，其特征在于，在步驟C中，溶液流進(jìn)超濾膜的壓力和流出超濾膜的壓力之差為O. 06、· OSMPa0
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述藥用級纈氨酸的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述改性活性炭的加入量是溶液重量的廣2%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1飛任一權(quán)利要求所述藥用級纈氨酸的生產(chǎn)方法，其特征在于，還包括步驟E :在步驟D中結(jié)晶過濾后的母液加入到凝膠層析柱進(jìn)行層析分離，用4(T50°C的純水作為洗脫液，收集柱內(nèi)流出的纈氨酸溶液，經(jīng)濃縮結(jié)晶，得到藥用級纈氨酸結(jié)晶產(chǎn)品。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述藥用級纈氨酸的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟D中濾液真空濃縮至原溶液體積20 40%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述藥用級纈氨酸的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述層析分離中洗脫液在凝膠柱中的流動速度為O. 5 5cm/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述藥用級纈氨酸的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述凝膠是聚丙烯酰胺凝膠。
全文摘要
本發(fā)明公開高純度藥用級纈氨酸的生產(chǎn)方法，將工業(yè)纈氨酸原料在50~65℃下配制成5%以上的水溶液，加入絮凝劑，過濾后加入改性活性炭，用截留分子量大于500超濾膜超濾，真空濃縮，冷卻結(jié)晶，得藥用級纈氨酸結(jié)晶產(chǎn)品，母液加入到凝膠層析柱層析分離，用40~50℃的純水作為洗脫液，收集柱內(nèi)流出的纈氨酸溶液，經(jīng)濃縮結(jié)晶，得到藥用級纈氨酸結(jié)晶產(chǎn)品，最終產(chǎn)品中細(xì)菌內(nèi)毒素、蛋白質(zhì)去除率達(dá)到99%以上，色素去除率達(dá)到99%，有效地將丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸分離除去，產(chǎn)品的純度達(dá)到99%以上，達(dá)到藥用級標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的綜合收率達(dá)96%以上，可規(guī)模化生產(chǎn)。
文檔編號C07C229/08GK102584611SQ20121002233
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者官惠卿, 張楚揚, 方玉果, 袁愛國, 陳健平 申請人:汕頭市紫光古漢氨基酸有限公司