一種羥脯氨酸精制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸的精制方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種羥脯氨酸精制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輕脯氨酸(Hydroxyproline，Hyp)為亞氨基酸，是L-脯氨酸輕基化后的產(chǎn)物，其分子式為C5H9NO3t3羥脯氨酸呈白色片狀結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，微甜，熔點(diǎn)為274°C，易溶于水，微溶于乙醇。自然界中反式-4-羥基脯氨酸較為常見(jiàn)，最早發(fā)現(xiàn)于動(dòng)物膠原蛋白中。
[0003]反式-4-輕脯氨酸廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、動(dòng)物飼料、營(yíng)養(yǎng)和美容業(yè)等方面。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外報(bào)道的生產(chǎn)羥脯氨酸的方法主要有蛋白水解提取法、化學(xué)合成法、微生物發(fā)酵法和酶促轉(zhuǎn)化法四種，其中蛋白水解提取法是目前普遍采用的工業(yè)生產(chǎn)方法。但是，蛋白水解提取法需經(jīng)過(guò)強(qiáng)酸強(qiáng)堿處理，純化步驟長(zhǎng)，而且羥脯氨酸提取率在4%-7 %，提取和原料成本高，不僅浪費(fèi)大量原料，而且廢棄物污染嚴(yán)重，隨著目前環(huán)境壓力的增加和資源原料價(jià)格的上升，傳統(tǒng)的蛋白水解提取法正逐漸被市場(chǎng)淘汰。微生物發(fā)酵法正以其綠色環(huán)保的工藝、原料和成本低廉的優(yōu)勢(shì)迅速發(fā)展起來(lái)。
[0005]自發(fā)酵液中分離提取羥脯氨酸，通常采用離子交換方法，將除去菌體的發(fā)酵液在特定的PH條件下上柱，讓羥脯氨酸吸附在離子交換柱上，隨后用去離子水對(duì)離子交換柱充分洗滌，除去雜質(zhì)，然后用洗脫液將羥脯氨酸從離子交換柱上洗脫，得到羥脯氨酸溶液，再經(jīng)過(guò)結(jié)晶和干燥，得到羥脯氨酸產(chǎn)品。該方法存在以下缺陷:①羥脯氨酸易氧化，收率不穩(wěn)定;②粗羥脯氨酸雜質(zhì)多、色澤深，影響精制收率及產(chǎn)品質(zhì)量。③耗水量大，酸堿用量大，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣和廢水，對(duì)環(huán)境造成非常嚴(yán)重的污染。能夠克服這些缺陷，實(shí)現(xiàn)提取生產(chǎn)過(guò)程的廢渣廢水零排放，徹底根除羥脯氨酸生產(chǎn)過(guò)程中環(huán)境污染問(wèn)題的精制生產(chǎn)工藝國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)任何報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種可簡(jiǎn)單獲得高純度和高透光率晶體的羥脯氨酸精制方法。
[0007]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:一種羥脯氨酸精制方法，其特征在于，包括以下操作步驟:
[0008](I)、原料溶解、過(guò)濾:待純化羥脯氨酸溶解于水中，形成濃度(W/V)為10?30%的溶液，按待純化羥脯氨酸重量的0.5?2.5%加入活性炭，攪拌吸附后過(guò)濾去除活性炭，再用
0.15?0.4μηι過(guò)濾膜進(jìn)行膜過(guò)濾；
[0009](2)、濃縮:濾液在40?85 °C下真空濃縮至原體積5?30 %，降溫至O?5 °C攪拌結(jié)晶;
[0010](3)、洗滌、干燥:結(jié)晶液離心過(guò)濾得到的白色晶體，純水洗滌后，在40?900C下真空干燥得純品。
[0011]所述步驟(I)中待純化羥脯氨酸為合成或發(fā)酵的羥脯氨酸經(jīng)初步結(jié)晶得到的粗品，優(yōu)選選用羥脯氨酸含量為95%以上的粗品;羥脯氨酸粗品的溶解、活性炭的吸附優(yōu)選在溫度40?45°C下進(jìn)行，活性炭攪拌吸附時(shí)間優(yōu)選15?60分鐘，去除活性炭可采用10?15μπι過(guò)濾器過(guò)濾。
[0012]所述步驟(2)中真空濃縮體系壓強(qiáng)優(yōu)選為10?40KPa。
[0013]所述步驟(2)中真空濃縮優(yōu)選采用連續(xù)濃縮冷卻結(jié)晶方式，先取10?50%濾液在40?85°C濃縮至10?35%體積時(shí)停止加熱，冷卻至15?25°C攪拌40?80分鐘，然后升溫至40?85 °(:濃縮并逐步加入10?50 %濾液，控制加入速度使?jié)饪s液體積為加入前濾液體積的10?35%，再降溫至15?25°C攪拌20?40分鐘，重復(fù)升溫-補(bǔ)充濾液-降溫-保溫操作直至加完全部濾液，再濃縮至全部濾液體積的5?30 %。
[0014]所述步驟(2)中真空濃縮過(guò)程更優(yōu)選的為:取濾液20?40%在40?85°C濃縮至20?35%體積時(shí)停止加熱，冷卻至15?25°C攪拌40?80分鐘，然后升溫至40?85°C濃縮，并逐步補(bǔ)充濾液20?40%，控制加入速度使?jié)饪s液體積為濃縮前體積的15?25%，再降溫至15?25°C攪拌20?40分鐘，再升溫至40?85°C濃縮并不斷補(bǔ)充剩余濾液，保持濃縮體積為濃縮前體積的12?16%，全部濾液加完后，再濃縮至濃縮前體積的5?30%。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)本發(fā)明的精制工藝得到的產(chǎn)品為白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，純度>99%、透光率>96%、鐵鹽〈lOppm、重金屬〈lOppm、砷鹽〈lppm、氯化物〈0.02%、硫酸鹽〈0.02 %，基本無(wú)三廢排放，母液可多次循環(huán)使用，成本低，工藝控制簡(jiǎn)單，可確保獲得符合質(zhì)量要求的羥脯氨酸產(chǎn)品。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0017]實(shí)施例1
[0018]含量96.5%、透光率53%的羥脯氨酸粗品18千克溶于150升45°C純水中，加入180g上述活性炭，攪拌30分鐘，溶液通過(guò)12μπι過(guò)濾器去除活性炭，再用0.22μπι過(guò)濾膜進(jìn)行膜過(guò)濾，取50升濾液在45°C，1KPa壓強(qiáng)環(huán)境中濃縮至約17.5升，冷卻至15°C，攪拌I小時(shí)，再升溫至45 °C濃縮并不斷補(bǔ)充濾液，保持濃縮液體積約23升，續(xù)加濾液達(dá)到50升時(shí)，降溫至25°C，攪拌30分鐘，再升溫至45°C濃縮并不斷補(bǔ)充濾液，保持濃縮體積約23升，所有濾液加完后，濃縮至15升，冷卻至5°C，攪拌2小時(shí)，過(guò)濾，少量純水洗滌，真空烘干得到純品。經(jīng)檢測(cè)，純品中輕脯氨酸含量99.1%，鐵鹽5ppm，錢(qián)鹽未檢出，重金屬鹽4ppm，砷鹽<0.5ppm(比色法)，氯化物0.008%,硫酸鹽未檢出，透光率97.5%。
[0019]實(shí)施例2
[0020]含量96.5%、透光率53%的羥脯氨酸粗品18千克溶于150升45°C純化水中，加入ISOg活性炭，攪拌30分鐘，溶液通過(guò)12μπι過(guò)濾器去除活性炭，再用0.22μπι過(guò)濾膜進(jìn)行膜過(guò)濾，取50升濾液在60°C，30KPa壓強(qiáng)環(huán)境中濃縮至約12升，冷卻至25°C，攪拌2小時(shí)，繼續(xù)升溫至60°C濃縮并不斷補(bǔ)充濾液，保持濃縮體積約20升，續(xù)加濾液50升后，降溫至25°C，攪拌30分鐘，再升溫至60°C濃縮并不斷補(bǔ)充濾液，保持濃縮液體積約20升，所有濾液加完后，濃縮至10升，冷卻至:TC，攪拌2小時(shí)，過(guò)濾，少量純水洗滌，真空烘干得到純品。經(jīng)檢測(cè)，純品中羥脯氨酸含量99.6%，鐵鹽5ppm，錢(qián)鹽未檢出，重金屬鹽4ppm，砷鹽〈0.5ppm(比色法)，氯化物0.006%,硫酸鹽未檢出，透光率96.8 V0 ο
[0021]上面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種羥脯氨酸精制方法，其特征在于，包括以下操作步驟: (1)、原料溶解、過(guò)濾:待純化羥脯氨酸溶解于水中，形成濃度(W/ν)為10?30%的溶液，按待純化羥脯氨酸重量的0.5?2.5%加入活性炭，攪拌吸附后過(guò)濾去除活性炭，再用0.15?0.4μηι過(guò)濾膜進(jìn)行膜過(guò)濾； (2)、濃縮:濾液在40?85°C下真空濃縮至原體積5?30 %，降溫至O?5 °C攪拌結(jié)晶； (3)、洗滌、干燥:結(jié)晶液離心過(guò)濾得到的白色晶體，純水洗滌后，在40?90°C下真空干燥得純品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的羥脯氨酸精制方法，其特征在于，所述步驟(I)中待純化羥脯氨酸為合成或發(fā)酵的羥脯氨酸經(jīng)初步結(jié)晶得到的粗品，選用羥脯氨酸含量為95%以上的粗品;羥脯氨酸粗品的溶解、活性炭的吸附在溫度40?45°C下進(jìn)行，活性炭攪拌吸附時(shí)間為15?60分鐘，去除活性炭可采用10?15μηι過(guò)濾器過(guò)濾。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的羥脯氨酸精制方法，其特征在于，所述步驟(2)中真空濃縮體系壓強(qiáng)為10?40KPa。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的羥脯氨酸精制方法，其特征在于，所述步驟(2)中真空濃縮采用連續(xù)濃縮冷卻結(jié)晶方式，先取10?50%濾液在40?85°C濃縮至10?35%體積時(shí)停止加熱，冷卻至15?25°C攪拌40?80分鐘，然后升溫至40?85°C濃縮并逐步加入10?50%濾液，控制加入速度使?jié)饪s液體積為加入前濾液體積的10?35%，再降溫至15?25°C攪拌20?40分鐘，重復(fù)升溫-補(bǔ)充濾液-降溫-保溫操作直至加完全部濾液，再濃縮至全部濾液體積的5?30% ο5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的羥脯氨酸精制方法，其特征在于，所述步驟(2)中真空濃縮過(guò)程為:取濾液20?40%在40?85°C濃縮至20?35%體積時(shí)停止加熱，冷卻至15?25°C攪拌40?80分鐘，然后升溫至40?85 °C濃縮，并逐步補(bǔ)充濾液20?40 %，控制加入速度使?jié)饪s液體積為濃縮前體積的15?25%，再降溫至15?25°C攪拌20?40分鐘，再升溫至40?85°C濃縮并不斷補(bǔ)充剩余濾液，保持濃縮體積為濃縮前體積的12?16%，全部濾液加完后，再濃縮至濃縮前體積的5?30%。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種羥脯氨酸精制方法，將待純化羥脯氨酸溶解于水中，加入活性炭吸附后的濾液在40～85℃下真空濃縮至原體積5～30％，降溫至0～5℃攪拌結(jié)晶、真空干燥得純品，濃縮過(guò)程優(yōu)選釆用連續(xù)濃縮冷卻結(jié)晶方式，本發(fā)明基本無(wú)三廢，母液可多次循環(huán)使用，成本低，工藝控制簡(jiǎn)單，得到的產(chǎn)品純度高，雜質(zhì)含量低，確保獲得符合質(zhì)量要求羥脯氨酸產(chǎn)品。
【IPC分類】C07D207/16
【公開(kāi)號(hào)】CN105669511
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610204085
【發(fā)明人】趙體金, 林俊輝, 彭久合
【申請(qǐng)人】天津市敬業(yè)精細(xì)化工有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日