一種以酶法結(jié)合膜技術(shù)生產(chǎn)d-鹽酸半胱氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于氨基酸生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種以酶法結(jié)合膜技術(shù)生產(chǎn)D-鹽酸半胱氨酸的方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]半胱氨酸是一種生物體內(nèi)常見的氨基酸，是人體必須的氨基酸之一，常見的天然半胱氨酸為L-半胱氨酸，可以通過消旋的工藝使其手性碳原子對(duì)偏振光產(chǎn)生右旋而制得D-半胱氨酸。D-半胱氨酸的用途是:1.在生物體內(nèi)具有抱合作用，故對(duì)范圍廣泛的毒物如甲醛、酒精等具有有效的解毒作用；2.可有效地預(yù)防和治療放射性傷害；3.在皮膚蛋白的角蛋白生成中維持重要的琉基酶的活性，并且補(bǔ)充硫基，以維持皮膚的正常代謝，調(diào)節(jié)表皮最下層的色素細(xì)胞生成的底層黑色素，是種非常理想的自然美白化妝品，因此，D-半胱氨酸在生物化學(xué)、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)有廣泛的用途。但D-半胱氨酸最重要的用途是作為手性藥物第三代頭孢抗生素頭孢米諾鈉的重要手性醫(yī)藥中間體。由于天然的半胱氨酸均為L-型，而D-型的必須人工合成，由于L-半胱氨酸來源較豐富，價(jià)格相對(duì)低廉，生產(chǎn)D-半胱氨酸時(shí)人們自然就會(huì)想到以L-半胱氨酸為原料來生產(chǎn)，但經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，以L-半胱氨酸為原料通過消旋法來制取D-半胱氨酸的方法在實(shí)踐中操作難度非常大。本公司的前身新沂市漢菱生物工程有限公司吸收引進(jìn)了微生物酶轉(zhuǎn)化L-半胱氨酸合成L-色氨酸的新技術(shù)，已進(jìn)行了試生產(chǎn)，經(jīng)過幾年的生產(chǎn)，公司又對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了革新，增加了過濾膜技術(shù)，原材料由L-半胱氨酸變更為DL-鹽酸半胱氨酸，革新了部分工藝，使生產(chǎn)的L-色氨酸具有純度高、收率高、副產(chǎn)物少、精制操作容易的優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)L-色氨酸的同時(shí)可分離生產(chǎn)出D-鹽酸半胱氨酸。本發(fā)明裝置是一種以DL-鹽酸半胱氨酸為原料通過以酶法結(jié)合膜技術(shù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)化制備D-鹽酸半胱氨酸的生產(chǎn)裝置，該裝置具有使用通用設(shè)備組合、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)化時(shí)間短、轉(zhuǎn)化效率高、產(chǎn)品純度高等一系列優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明主要解決的問題是提供一種以酶法結(jié)合膜技術(shù)生產(chǎn)D-鹽酸半胱氨酸的方法，該方法以發(fā)酵罐、第一過濾膜、化學(xué)反應(yīng)釜、第二過濾膜、氧化結(jié)晶罐、電解槽、結(jié)晶釜、干燥機(jī)、粉碎機(jī)為設(shè)備，以濃縮色氨酸酶培養(yǎng)液、純水、DL-鹽酸半胱氨酸、吲哚、活性炭、氫氧化鈉水溶液、鹽酸為原料來生產(chǎn)D-鹽酸半胱氨酸。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005](I)將純水、DL-鹽酸半胱氨酸、吲哚送入化學(xué)反應(yīng)釜中，其重量比為純水:DL-鹽酸半胱氨酸:吲哚=6-6.5: 2.5-3: 1，攪拌使DL-鹽酸半胱氨酸、吲哚全部溶解后，使用循環(huán)恒溫系統(tǒng)加熱，使得料液溫度保持在35°C -40°C之間；此時(shí)將發(fā)酵罐中的濃縮色氨酸酶培養(yǎng)液送入第一過濾膜過濾，得到的濾液通排出他用，濾渣送入化學(xué)反應(yīng)釜中，添加量為釜中液體總重量的1%，攪拌反應(yīng)10-12小時(shí)反應(yīng)結(jié)束后，使用循環(huán)恒溫系統(tǒng)加熱料液至65°C，向釜中加入活性炭，添加量為釜中液體總重量的2%，攪拌脫色0.5-0.6小時(shí)降溫至常溫后得到反應(yīng)液。
[0006](2)將反應(yīng)液送入第二過濾膜過濾，得到的濾渣排出用于生產(chǎn)L-色氨酸，濾液送入氧化結(jié)晶罐，向氧化結(jié)晶罐中加入適量的氫氧化鈉水溶液，調(diào)濾液的PH值為8.9-9.1，然后送入氧氣，攪拌濾液使之發(fā)生氧化后產(chǎn)生結(jié)晶，結(jié)晶物為D-半胱氨酸，結(jié)晶完畢后將液體部分通過氧化結(jié)晶罐上的出口排出他用，結(jié)晶物D-半胱氨酸送入電解槽。
[0007](3)向電解槽中加入鹽酸，數(shù)量為D-半胱氨酸固體的重量的8-10倍，待攪拌摻混均勻后開始電解0.8-1.0小時(shí)后電解結(jié)束，得到的電解液送入結(jié)晶釜，向結(jié)晶釜中加入適量的氫氧化鈉水溶液，調(diào)結(jié)晶釜中液體的pH值為5.05，這時(shí)候有大量D-鹽酸半胱氨酸結(jié)晶出現(xiàn)，攪拌0.5小時(shí)后結(jié)晶完畢，此時(shí)將廢水排出，固體D-鹽酸半胱氨酸送入干燥機(jī)在50-60°C的溫度下干燥2.5-3小時(shí)，干燥后的D-鹽酸半胱氨酸固體送入粉碎機(jī)粉碎為粉末后得到成品。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:
[0009]所述的發(fā)酵罐為I噸級(jí)不銹鋼罐。
[0010]所述的化學(xué)反應(yīng)釜為5噸陶瓷內(nèi)膽釜。
[0011]所述的第一過濾膜、第二過濾膜為超濾膜。
[0012]步驟(I)所述的反應(yīng)溫度為37.5°C，攪拌反應(yīng)時(shí)間為11小時(shí)。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:提供了一種以酶法結(jié)合膜技術(shù)生產(chǎn)D-鹽酸半胱氨酸的方法，該方法使用通用設(shè)備，生產(chǎn)效率高，轉(zhuǎn)化時(shí)間短，尤其是增加了二級(jí)膜過濾，使產(chǎn)品的純度大大提高，純度的提高使產(chǎn)品進(jìn)入醫(yī)藥級(jí)，其銷售價(jià)格大大增加。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
[0015]將純水、DL-鹽酸半胱氨酸、吲哚送入化學(xué)反應(yīng)釜中，其重量比為純水:DL-鹽酸半胱氨酸:吲哚=6: 3: 1，攪拌使DL-鹽酸半胱氨酸、吲哚全部溶解后，使用循環(huán)恒溫系統(tǒng)加熱，使得料液溫度保持在35°C ;此時(shí)將發(fā)酵罐中的濃縮色氨酸酶培養(yǎng)液送入第一過濾膜過濾，得到的濾液通排出他用，濾渣送入化學(xué)反應(yīng)釜中，添加量為釜中液體總重量的I %，攪拌反應(yīng)12小時(shí)反應(yīng)結(jié)束后，使用循環(huán)恒溫系統(tǒng)加熱料液至65°C，向釜中加入活性炭，添加量為釜中液體總重量的2%，攪拌脫色0.5-0.6小時(shí)降溫至常溫后得到反應(yīng)液；將反應(yīng)液送入第二過濾膜過濾，得到的濾渣排出用于生產(chǎn)L-色氨酸，濾液送入氧化結(jié)晶罐，向氧化結(jié)晶罐中加入適量的氫氧化鈉水溶液，調(diào)濾液的pH值為8.9，然后送入氧氣，攪拌濾液使之發(fā)生氧化后產(chǎn)生結(jié)晶，結(jié)晶物為D-半胱氨酸，結(jié)晶完畢后將液體部分通過氧化結(jié)晶罐上的出口排出他用，結(jié)晶物D-半胱氨酸送入電解槽；向電解槽中加入鹽酸，數(shù)量為D-半胱氨酸固體的重量的8倍，待攪拌摻混均勻后開始電解1.0小時(shí)后電解結(jié)束，得到的電解液送入結(jié)晶釜，向結(jié)晶釜中加入適量的氫氧化鈉水溶液，調(diào)結(jié)晶釜中液體的PH值為5.05，這時(shí)候有大量D-鹽酸半胱氨酸結(jié)晶出現(xiàn)，攪拌0.5小時(shí)后結(jié)晶完畢，此時(shí)將廢水排出，固體D-鹽酸半胱氨酸送入干燥機(jī)在50°C的溫度下干燥3小時(shí)，干燥后的D-鹽酸半胱氨酸固體送入粉碎機(jī)粉碎為粉末后得到成品。
[0016]實(shí)施例2