生產l-胱氨酸的方法
2023-12-03 06:28:06
專利名稱：生產l-胱氨酸的方法
技術領域：
本發明涉及L-胱氨酸的製備及提純，特別是一種從富含α-角蛋白的人發、畜發(豬發、廢羊毛、羽毛梗等)的原料中提取L-胱氨酸的生產方法。
L-半胱氨酸的學名為L-巰基丙氨酸，是α-胺基酸的一種，它是醫藥和人工營養所不可缺少的重要的胺基酸，在醫藥、食品及化妝品生產中應用廣泛。而生產L-半胱氨酸是以L-胱氨酸為原料經化學還原或電解還原獲得。隨著人們對L-半胱氨酸的需求量的不斷增加，對L-胱氨酸的消耗量也不斷增大。現有以毛髮(人發、畜毛)為原料，經酸水解、鹼中和、脫色、精製後得L-胱氨酸。由於工藝落後其收得率較低，以人發為原料胱氨酸的收得率約為5%，以豬毛為原料胱氨酸的收得率約為4%，以廢羊毛為原料胱氨酸的收得率更低，顯然是不夠的，而且耗費鹼酸大，究其原因不外有三其一、現有技術在鹼中和中均採用到Na2CO3或NaOH作中和劑。當採用Na2CO3作中和劑時，中和反應開始後就產生大量的泡沫，隨著反應的進行，溶液的粘度不斷增大，比重加大，由於泡沫出現和粘度增大使生成的胱氨酸難以沉降，降低了胱氨酸的收得率。又由於粘度加大，就是在強力攪拌的情況下也無法避免局部過鹼，使生產的胱氨酸分解，又降低了胱氨酸的收得率。同時粘度增大也使耗時長達32小時;當採用NaOH作中和劑時，顯然情況較採用Na2CO3時有所改觀，但是當中和反應進行至PH＝2.0時，就出現了不少泡沫，進而也使粘度增大，其結果與採用Na2CO3作中和劑一樣，使胱氨酸的收得率降低，而且耗時也在20小時以上。
其二、水解使用的鹽酸沒有回收，這樣即浪費了大量的酸，又使酸水解後的鹼中和工藝中要投入更多的鹼用於中和酸，即浪費又費時。
其三、在生產工藝中，如鹽酸的濃度、鹽效應的存在、等電點不易控制等工藝條件也影響到胱氨酸的收得率。
因此，本發明的目的在於對現有以酸水解毛髮為原料提取L-胱氨酸的工藝進行改進，使收得率提高，酸能回收，減少鹼和酸的用量，解決等電點不易控制及減少整個工藝所費時間。
為此，本發明生產L-胱氨酸的方法的技術解決方案是採取其一，在現有的工藝中的酸水解工藝之後增設酸回收工藝;其二，在鹼中和的各道工藝中全部採用氨水作中和劑，以克服鹽效應使等電點易控制準確和降低中和反應時溶液的粘度;其三，在鹼中和反應時添加少量能降低界面張力的表面活性劑作為消泡劑以消除中和反應產生的泡沫，利於胱氨酸的沉澱析出。本發明的生產工藝包括毛髮酸水解、酸回收、第一次氨中和、第一次脫色、第二次氨中和、第二次脫色，第三次氨中和、精製後處理。具體詳述如下一、毛髮酸水解工藝將毛髮(人發或畜毛)溶解於鹽酸水溶液中，經切斷維繫蛋白空間的二硫鍵、氫鍵和脂鍵，使α-角蛋白變成多肽鍵-[CONH]-的溶解反應，以及在酸(鹽酸)催化下進一步切斷肽鍵生成游離胺基酸的水解反應，製成使胱氨酸以游離狀態處在酸的水溶液中。由於溶解和水解反應都受到反應溫度、水解時間、鹽酸濃度及固液比的影響，所以本發明將酸水解工藝中的這些影響因素控制在最佳條件下，其中
酸水解反應溫度為105～117℃，鹽酸濃度為8～9.5N，固液比為1∶1.8～2.5，水解時間為7～9小時。
二、酸回收工藝本工藝為回收酸而增設，是採用減壓蒸餾法回收鹽酸，其減壓蒸餾溫度為85～90℃，減壓真空度為由13KPa降低至1.3KPa。
三、第一次氨中和工藝氨中和工藝是通過向經酸回收工藝處理後的溶液中加入適量的氨水，與溶液中的酸進行中和反應，控制反應於等電位點(中和終點)，使胱氨酸結晶析出，然後過濾出胱氨酸的結晶粗品(Ⅰ)。並在該工藝中加入適量的表面活性劑以降低界面張力，促使胱氨酸結晶沉降。其中中和劑氨水的濃度為6～10N，中和反應溫度為50～60℃，中和終點(等電位點)為PH＝4.8～5.0，表面活性劑為常用的表面活性劑。
四、第一次脫色精製工藝本工藝是將經第一氨中和反應，過濾後所得到的胱氨酸結晶粗品(Ⅰ)用鹽酸溶解後，再加入活性炭進行脫色處理，再經酸洗滌精製，其中所用的鹽酸為1～2N的鹽酸，活性碳用量為5～10%，脫色反應溫度為80～90℃。
五、第二次氨中和工藝是對經第一次脫色精製處理後的溶液進行處理，其工藝過程及工藝條件與第一次氨中和工藝相同。
六、第二次脫色精製工藝是對經第二次氨中和處理後的胱氨酸結晶進行處理，其工藝過程及工藝條件與第一次脫色精製工藝相同。
七、第三次氨中和工藝是對經第二次脫色精製處理後溶液進行處理，其工藝過程及工藝條件與第一次氨中和工藝相同。
八、精製後處理工藝將第三次氨中和、過濾處理後所得到的胱氨酸結晶用水洗至無氯根(Cl-)，並於65～85℃乾燥即得L-胱氨酸產品。
本發明技術解決方案的實現，完全達到了預期的目的。由於在所有的中和工藝中全部採用了氨水作中和劑，從根本上解決了中和反應過程中溶液粘度增大的問題，有利於胱氨酸的沉降和防止局部過鹼，克服了鹽效應，有利於中和終點的準確控制，加上又使用了表面活性劑，使界面張力降低，更有利於胱氨酸的沉降，最終提高了胱氨酸產品的收得率，同樣以人發為原料本發明較現有技術的收得率的5%提高7.5%，增加了2個百分點以上，產品純度超過現有技術達99%以上。另外酸回收工藝的增加，使佔鹽酸總用量近40%的鹽酸得以回收，這又使在鹼中和反應的工藝中也少用了等量的鹼中和鹽酸，大大的降低了成本。同時使生產工藝耗時從32小時或20小時縮短至12小時以下，即節省了時間又節省了能耗。
實例例1、取1800ml、8.8N的鹽酸加入5000ml的三口燒瓶裡，加熱至70～80℃，投入1000克預先去雜洗淨涼幹的人發，升溫至100℃開始計時，繼續升溫至112～115℃，保溫水解反應7.5～8小時至水解終點，停止加熱，溫度降至60℃左右，經玻璃布過濾得黑色濾液;將該濾液以旋轉薄膜蒸發器減壓抽出鹽酸，回收約230克純鹽酸，經回收鹽酸後濾液呈粘稠狀。以去離子水將其稀釋至2500ml，在攪拌下加入10N氨水中和至PH＝5.05，對中和過程中出現的大量的氣泡滴入微量的表面活性劑(有機矽油)至氣泡消失。靜置後濾出胱氨酸晶體粗品(Ⅰ);將胱氨酸晶體粗品(Ⅰ)溶於2M鹽酸中，調節PH為1，加熱至70～80℃，再加入活性炭達10%，保溫攪拌30分鐘，過濾，濾液趁熱於攪拌下加入6N氨水中和至PH＝4.9，中和過程中出現氣泡，加入適量的表面活性劑至氣泡消失，靜置、過濾後得胱氨酸晶體粗品(Ⅱ);將該粗品(Ⅱ)溶於1M鹽酸中，加熱至70～80℃，加入活性炭達5%，保溫攪拌30分鐘，趁熱過濾得無色透明濾液，加入2%的EDTA至濾液中，攪拌後過濾，濾得的濾液稀釋1倍後再加熱至約60℃，並在攪拌下加入適量的6N氨水使PH＝4.8，並加入適量的表面活性劑除去氣泡，靜置後，取上清液過濾，用去離子洗滌至無Cl-為止，於70℃以下烘乾，得L-胱氨酸產品76克，經檢測純度為99.5%。
實施例2、採用與實施例1相同的操作步驟及等量的試劑用量，原料改用豬毛代替，最終得L-胱氨酸產品56克。
權利要求
1.一種以毛髮為原料，經鹽酸水解、鹼中和及脫色精製工藝生產L-胱氨酸的方法，其特徵是在酸水解工藝之後設置了酸回收工藝，在三次鹼中和工藝中全部採用氨水作為中和劑的氨中和工藝，並在三次鹼中和工藝中使用了能消除泡沫的消泡劑，在脫色精製工藝中採用活性碳作脫色劑，其中所述的酸回收工藝為採用減壓蒸餾工藝回收鹽酸，所述的三次鹼中和工藝中所採用的氨水濃度是6～10N，所述的消泡劑為各種能降低界面張力的表面活性劑。
2.根據權利要求1所述的生產L-胱氨酸的方法，其特徵是在酸水解工藝中所用鹽酸為濃度為8～9.5N的鹽酸，反應溫度為105～117℃，水解液中的固液比為1∶1.8～2.5。
3.根據權利要求1所述的生產L-胱氨酸的方法，其特徵是在酸回收工藝中減壓蒸餾溫度為85～90℃，減壓真空度為由13KPa降低至1.3KPa。
4.根據權利要求1所述的生產L-胱氨酸的方法，其特徵是在三次鹼(氨)中和工藝中，中和的反應溫度為50～60℃，中和終點為PH＝4.8～5.0。
5.根據權利要求1所述的生產L-胱氨酸的方法，其特徵是在二次脫色精製工藝中所用的鹽酸為1～2N的鹽酸，活性碳的用量為5～10%，脫色反應溫度為80～90℃。
全文摘要
本發明涉及L-胱氨酸的生產，是一種以毛髮為原料經鹽酸水解、酸回收、鹼(氨)中和以及活性炭脫色精製生產L-胱氨酸的方法。由於採用了酸回收工藝，使佔鹽酸總量約40％的鹽酸得以回收，也使鹼中和工藝中氨水的用量也相應減少。又由於鹼中和工藝中全部採用氨水作中和劑，使中和反應時溶液的粘度大大降低，並提高了胱氨酸的收得率。同樣以人發為原料，本發明收得率可達7.5％，較現有技術5％提高了2個百分點以上，其純度也高達99％以上。
文檔編號C07C323/58GK1088915SQ9211388
公開日1994年7月6日 申請日期1992年12月31日 優先權日1992年12月31日
發明者趙崇濤, 朱則善 申請人:福建師範大學