一种羟脯氨酸精制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发酵生产氨基酸的精制方法技术领域，尤其涉及一种羟脯氨酸精制方法。
【背景技术】
[0002]轻脯氨酸(Hydroxyproline，Hyp)为亚氨基酸，是L-脯氨酸轻基化后的产物，其分子式为C5H9NO3t3羟脯氨酸呈白色片状结晶或结晶性粉末，微甜，熔点为274°C，易溶于水，微溶于乙醇。自然界中反式-4-羟基脯氨酸较为常见，最早发现于动物胶原蛋白中。
[0003]反式-4-轻脯氨酸广泛应用于医药、化工、动物饲料、营养和美容业等方面。
[0004]目前，国内外报道的生产羟脯氨酸的方法主要有蛋白水解提取法、化学合成法、微生物发酵法和酶促转化法四种，其中蛋白水解提取法是目前普遍采用的工业生产方法。但是，蛋白水解提取法需经过强酸强碱处理，纯化步骤长，而且羟脯氨酸提取率在4%-7 %，提取和原料成本高，不仅浪费大量原料，而且废弃物污染严重，随着目前环境压力的增加和资源原料价格的上升，传统的蛋白水解提取法正逐渐被市场淘汰。微生物发酵法正以其绿色环保的工艺、原料和成本低廉的优势迅速发展起来。
[0005]自发酵液中分离提取羟脯氨酸，通常采用离子交换方法，将除去菌体的发酵液在特定的PH条件下上柱，让羟脯氨酸吸附在离子交换柱上，随后用去离子水对离子交换柱充分洗涤，除去杂质，然后用洗脱液将羟脯氨酸从离子交换柱上洗脱，得到羟脯氨酸溶液，再经过结晶和干燥，得到羟脯氨酸产品。该方法存在以下缺陷:①羟脯氨酸易氧化，收率不稳定;②粗羟脯氨酸杂质多、色泽深，影响精制收率及产品质量。③耗水量大，酸碱用量大，在生产过程中会产生大量的废渣和废水，对环境造成非常严重的污染。能够克服这些缺陷，实现提取生产过程的废渣废水零排放，彻底根除羟脯氨酸生产过程中环境污染问题的精制生产工艺国内外尚未见任何报道。
【发明内容】
[0006]本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种可简单获得高纯度和高透光率晶体的羟脯氨酸精制方法。
[0007]本发明为实现上述目的，采用以下技术方案:一种羟脯氨酸精制方法，其特征在于，包括以下操作步骤:
[0008](I)、原料溶解、过滤:待纯化羟脯氨酸溶解于水中，形成浓度(W/V)为10?30%的溶液，按待纯化羟脯氨酸重量的0.5?2.5%加入活性炭，搅拌吸附后过滤去除活性炭，再用
0.15?0.4μηι过滤膜进行膜过滤；
[0009](2)、浓缩:滤液在40?85 °C下真空浓缩至原体积5?30 %，降温至O?5 °C搅拌结晶;
[0010](3)、洗涤、干燥:结晶液离心过滤得到的白色晶体，纯水洗涤后，在40?900C下真空干燥得纯品。
[0011]所述步骤(I)中待纯化羟脯氨酸为合成或发酵的羟脯氨酸经初步结晶得到的粗品，优选选用羟脯氨酸含量为95%以上的粗品;羟脯氨酸粗品的溶解、活性炭的吸附优选在温度40?45°C下进行，活性炭搅拌吸附时间优选15?60分钟，去除活性炭可采用10?15μπι过滤器过滤。
[0012]所述步骤(2)中真空浓缩体系压强优选为10?40KPa。
[0013]所述步骤(2)中真空浓缩优选采用连续浓缩冷却结晶方式，先取10?50%滤液在40?85°C浓缩至10?35%体积时停止加热，冷却至15?25°C搅拌40?80分钟，然后升温至40?85 °(:浓缩并逐步加入10?50 %滤液，控制加入速度使浓缩液体积为加入前滤液体积的10?35%，再降温至15?25°C搅拌20?40分钟，重复升温-补充滤液-降温-保温操作直至加完全部滤液，再浓缩至全部滤液体积的5?30 %。
[0014]所述步骤(2)中真空浓缩过程更优选的为:取滤液20?40%在40?85°C浓缩至20?35%体积时停止加热，冷却至15?25°C搅拌40?80分钟，然后升温至40?85°C浓缩，并逐步补充滤液20?40%，控制加入速度使浓缩液体积为浓缩前体积的15?25%，再降温至15?25°C搅拌20?40分钟，再升温至40?85°C浓缩并不断补充剩余滤液，保持浓缩体积为浓缩前体积的12?16%，全部滤液加完后，再浓缩至浓缩前体积的5?30%。
[0015]本发明的有益效果是:通过本发明的精制工艺得到的产品为白色结晶或结晶性粉末，纯度>99%、透光率>96%、铁盐〈lOppm、重金属〈lOppm、砷盐〈lppm、氯化物〈0.02%、硫酸盐〈0.02 %，基本无三废排放，母液可多次循环使用，成本低，工艺控制简单，可确保获得符合质量要求的羟脯氨酸产品。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例对本发明作进一步说明:
[0017]实施例1
[0018]含量96.5%、透光率53%的羟脯氨酸粗品18千克溶于150升45°C纯水中，加入180g上述活性炭，搅拌30分钟，溶液通过12μπι过滤器去除活性炭，再用0.22μπι过滤膜进行膜过滤，取50升滤液在45°C，1KPa压强环境中浓缩至约17.5升，冷却至15°C，搅拌I小时，再升温至45 °C浓缩并不断补充滤液，保持浓缩液体积约23升，续加滤液达到50升时，降温至25°C，搅拌30分钟，再升温至45°C浓缩并不断补充滤液，保持浓缩体积约23升，所有滤液加完后，浓缩至15升，冷却至5°C，搅拌2小时，过滤，少量纯水洗涤，真空烘干得到纯品。经检测，纯品中轻脯氨酸含量99.1%，铁盐5ppm，钱盐未检出，重金属盐4ppm，砷盐<0.5ppm(比色法)，氯化物0.008%,硫酸盐未检出，透光率97.5%。
[0019]实施例2
[0020]含量96.5%、透光率53%的羟脯氨酸粗品18千克溶于150升45°C纯化水中，加入ISOg活性炭，搅拌30分钟，溶液通过12μπι过滤器去除活性炭，再用0.22μπι过滤膜进行膜过滤，取50升滤液在60°C，30KPa压强环境中浓缩至约12升，冷却至25°C，搅拌2小时，继续升温至60°C浓缩并不断补充滤液，保持浓缩体积约20升，续加滤液50升后，降温至25°C，搅拌30分钟，再升温至60°C浓缩并不断补充滤液，保持浓缩液体积约20升，所有滤液加完后，浓缩至10升，冷却至:TC，搅拌2小时，过滤，少量纯水洗涤，真空烘干得到纯品。经检测，纯品中羟脯氨酸含量99.6%，铁盐5ppm，钱盐未检出，重金属盐4ppm，砷盐〈0.5ppm(比色法)，氯化物0.006%,硫酸盐未检出，透光率96.8 V0 ο
[0021]上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种羟脯氨酸精制方法，其特征在于，包括以下操作步骤: (1)、原料溶解、过滤:待纯化羟脯氨酸溶解于水中，形成浓度(W/ν)为10?30%的溶液，按待纯化羟脯氨酸重量的0.5?2.5%加入活性炭，搅拌吸附后过滤去除活性炭，再用0.15?0.4μηι过滤膜进行膜过滤； (2)、浓缩:滤液在40?85°C下真空浓缩至原体积5?30 %，降温至O?5 °C搅拌结晶； (3)、洗涤、干燥:结晶液离心过滤得到的白色晶体，纯水洗涤后，在40?90°C下真空干燥得纯品。2.根据权利要求1所述的羟脯氨酸精制方法，其特征在于，所述步骤(I)中待纯化羟脯氨酸为合成或发酵的羟脯氨酸经初步结晶得到的粗品，选用羟脯氨酸含量为95%以上的粗品;羟脯氨酸粗品的溶解、活性炭的吸附在温度40?45°C下进行，活性炭搅拌吸附时间为15?60分钟，去除活性炭可采用10?15μηι过滤器过滤。3.根据权利要求1所述的羟脯氨酸精制方法，其特征在于，所述步骤(2)中真空浓缩体系压强为10?40KPa。4.根据权利要求1所述的羟脯氨酸精制方法，其特征在于，所述步骤(2)中真空浓缩采用连续浓缩冷却结晶方式，先取10?50%滤液在40?85°C浓缩至10?35%体积时停止加热，冷却至15?25°C搅拌40?80分钟，然后升温至40?85°C浓缩并逐步加入10?50%滤液，控制加入速度使浓缩液体积为加入前滤液体积的10?35%，再降温至15?25°C搅拌20?40分钟，重复升温-补充滤液-降温-保温操作直至加完全部滤液，再浓缩至全部滤液体积的5?30% ο5.根据权利要求1或4所述的羟脯氨酸精制方法，其特征在于，所述步骤(2)中真空浓缩过程为:取滤液20?40%在40?85°C浓缩至20?35%体积时停止加热，冷却至15?25°C搅拌40?80分钟，然后升温至40?85 °C浓缩，并逐步补充滤液20?40 %，控制加入速度使浓缩液体积为浓缩前体积的15?25%，再降温至15?25°C搅拌20?40分钟，再升温至40?85°C浓缩并不断补充剩余滤液，保持浓缩体积为浓缩前体积的12?16%，全部滤液加完后，再浓缩至浓缩前体积的5?30%。
【专利摘要】本发明公开一种羟脯氨酸精制方法，将待纯化羟脯氨酸溶解于水中，加入活性炭吸附后的滤液在40～85℃下真空浓缩至原体积5～30％，降温至0～5℃搅拌结晶、真空干燥得纯品，浓缩过程优选釆用连续浓缩冷却结晶方式，本发明基本无三废，母液可多次循环使用，成本低，工艺控制简单，得到的产品纯度高，杂质含量低，确保获得符合质量要求羟脯氨酸产品。
【IPC分类】C07D207/16
【公开号】CN105669511
【申请号】CN201610204085
【发明人】赵体金, 林俊辉, 彭久合
【申请人】天津市敬业精细化工有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月31日