阅读说明：本技术 一种d-泛解酸内酯的生产方法 (Production method of D-pantoic acid lactone ) 是由 郭恒华 张冬竹 刘磊 刘树蓬 杨林 章晖 田宋魁 于 2019-03-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于生物合成技术领域,尤其涉及一种D-泛解酸内酯的生产方法,以DL-泛解酸内酯和含钙化合物为原料制备D-泛解酸钙,再加入酸性溶液将D-泛解酸钙酸解,即得D-泛解酸内酯溶液。采用上述方案制备的D-泛解酸内酯,所得D-泛解酸内酯光学纯度高,生产方法简单,L-泛解酸内酯仍然可以回收利用,尤其是避免了采用有机溶剂萃取中间产物而导致的高成本和高污染,适合在工业大生产中大力推广。(The invention belongs to the technical field of biosynthesis, and particularly relates to a production method of D-pantoic acid lactone. The D-pantoic acid lactone prepared by the scheme has high optical purity, the production method is simple, the L-pantoic acid lactone can still be recycled, and particularly, the high cost and high pollution caused by extracting an intermediate product by using an organic solvent are avoided, so that the method is suitable for being widely popularized in industrial mass production.)

一种D-泛解酸内酯的生产方法

技术领域

本发明属于生物合成技术领域，尤其涉及一种D-泛解酸内酯的生产方法。

背景技术

D-泛解酸钙又称维生素B5，是泛酸的右旋异构体钙盐，为白色粉末，无臭，带苦味，有轻微吸潮性，作为B族维生素之一，是一种重要的医药、食品、保健品等原料。

D-泛酸广泛存在于生物界中，是动物体内合成辅酶A的主要原料，其主要作用是参与糖、脂肪和蛋白质的代谢。人体缺乏泛酸会引起肌肉酸痛或痉挛、肾上腺机能不足和减退、注意力不集中、手脚麻木、便秘、精力缺乏、轻微锻炼后即筋疲力尽、忧虑、紧张以及磨牙等症状。泛酸以其特有的生化功能广泛应用于医药、饲料和食品等衍生物。目前比较有效、且广为利用的泛酸系列产品是泛解酸钙、泛醇、泛硫乙胺等。

D-泛解酸钙是泛酸系列产品中产量最大的一种，也是泛酸最主要的商品形式，广泛应用于饲料、医药、食品工业中。D-泛解酸钙作为辅酶A的组成物质参与调节蛋白质、糖和脂肪的代谢，改善毛发色泽并预防疾病。特别是家禽家畜及鱼科类动物的生长发育、脂肪的合成和分解，都不可缺少对泛解酸钙的需求。缺乏泛酸会导致家禽、家畜生长迟缓，生殖机能发生障碍，适应性降低。

D-泛解酸内酯(D-PL)，是合成D-泛酸系列产品重要的手型中间体。传统的D-泛解酸内酯的合成方法是以微生物酶法水解DL-泛解酸内酯中的D-泛解酸内酯，得到L-泛解酸内酯和D-泛解酸，然后利用乙酸乙酯分离萃取萃取得到D-泛解酸，再经过内酯化处理，得到纯的D-泛解酸内酯。这种方法的缺点是需要使用有机试剂乙酸乙酯，产生大量的有机废液，不仅提高了生产成本，还加大了环境污染，并且，只有L-构型的内酯被水解得非常彻底才能得到高光学纯度的D-泛解酸内酯。

发明内容

本发明的目的在于提供一种D-泛解酸内酯的生产方法，D-泛解酸内酯产品纯度更高，且避免了使用乙酸乙酯等有机溶剂造成的环境污染。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：以DL-泛解酸内酯和含钙化合物为原料制备D-泛解酸钙，再加入酸性溶液将D-泛解酸钙酸解，即得D-泛解酸内酯溶液。

采用上述方案制备的D-泛解酸内酯，所得D-泛解酸内酯光学纯度高，生产方法简单，L-泛解酸内酯仍然可以回收利用，尤其是避免了采用有机溶剂萃取中间产物而导致的高成本和高污染，适合在工业大生产中大力推广。

作为优选方案，D-泛解酸内酯的生产方法具体步骤为：

A)向DL-泛解酸内酯的水溶液中加入含钙化合物，然后再加入D-泛解酸内酯水解酶，在25～35℃下反应10～20小时，过滤得到沉淀物A；

B)将沉淀物A与浓硫酸混合，在恒温条件下反应，反应结束后离心去除沉淀得到溶液B，即为D-泛解酸内酯溶液。

优选的，加入产D-泛解酸内酯水解酶的微生物菌液后，混合液酶活浓度为3～5U。其中，酶活定义为：每ml转化液每min产生1μmol的D-泛解酸钙定义为1个酶活单位U。关于D-泛解酸内酯水解酶的获得方法，现有技术已比较成熟，例如“D-泛解酸内酯水解酶产生菌的筛选及产酶条件研究”(《微生物学报》42卷第1期，2002年2月，汤一新、孙志浩等，第81-87页)公开了一种培养串珠镰孢霉菌生产D-泛解酸内酯水解酶的方法，因此本发明对D-泛解酸内酯水解酶的来源不作限定。

进一步地，加入含钙化合物至pH为5～7。其中，含钙化合物为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙中的至少一种。事实上，含钙化合物不仅可以选择上述含钙无机化合物，如乳酸钙、柠檬酸钙、醋酸钙等有机含钙化合物也具有调节混合液pH的作用，但含钙有机化合物会引入有机基团，给后续的产物纯化带来麻烦，因此一般情况下会采用无机的含钙化合物参与反应。

优选的，加入浓硫酸至pH为1～2，在30～80℃恒温条件下反应1～2小时。具体地，所述恒温反应温度为(50±5)℃。

采用上述方案制备D-泛解酸内酯，先向DL-泛解酸内酯中加入含钙化合物和D泛解酸内酯水解酶，将D-泛解酸内酯转化为D-泛解酸钙沉淀，过滤后与浓硫酸发生内酯化反应，钙离子与硫酸携带的硫酸根离子生成硫酸钙沉淀，滤除沉淀后即得到D-泛解酸钙内酯溶液。

附图说明

图1为实施例1中步骤A)所得A溶液的液相色谱图；

图2为实施例1中步骤B)所得B溶液的液相色谱图。

具体实施方式

一、制备

实施例1

A)向10L反应釜中加入1.2kgDL-泛解酸内酯并加水搅拌，加入D-泛解酸内酯水解酶菌液，添加量3U，加水定容至8L，再加入碳酸钙至pH＝6.5，在28℃恒温条件下反应20小时，过滤去渣后得到溶液A；

B)将溶液A浓缩至2L(有晶体析出)，离心处理得到D-泛解酸钙湿品，再将D-泛解酸钙湿品加水溶解后，加入浓硫酸至pH＝1.0，在(50±5)℃恒温条件下反应1小时，反应结束后离心去除沉淀得到溶液B，即为D-泛解酸内酯溶液。

实施例2

A)向10L反应釜中加入1.6kgDL-泛解酸内酯并加水搅拌，加入D-泛解酸内酯水解酶菌液，添加量4U，加水定容至8L，再加入碳酸钙至pH＝5，在28℃恒温条件下反应16小时，过滤去渣后得到溶液A；

B)将溶液A浓缩至2L(有晶体析出)，离心处理得到D-泛解酸钙湿品，再将D-泛解酸钙湿品加水溶解后，加入浓硫酸至pH＝2.0，在(50±5)℃恒温条件下反应1小时，反应结束后离心去除沉淀得到溶液B，即为D-泛解酸内酯溶液。

实施例3

A)向10L反应釜中加入1.6kgDL-泛解酸内酯并加水搅拌，加入D-泛解酸内酯水解酶菌液，添加量4U，加水定容至8L，再加入碳酸钙至pH＝6.5，在33℃恒温条件下反应20小时，过滤去渣后得到溶液A；

B)将溶液A浓缩至2L(有晶体析出)，离心处理得到D-泛解酸钙湿品，再将D-泛解酸钙湿品加水溶解后，加入浓硫酸至pH＝1.0，在(50±5)℃恒温条件下反应1小时，反应结束后离心去除沉淀得到溶液B，即为D-泛解酸内酯溶液。

实施例4

A)向10L反应釜中加入1.2kgDL-泛解酸内酯并加水搅拌，加入D-泛解酸内酯水解酶菌液，添加量4U，加水定容至8L，再加入碳酸钙至pH＝6，在33℃恒温条件下反应20小时，过滤去渣后得到溶液A；

B)将溶液A浓缩至2L(有晶体析出)，离心处理得到D-泛解酸钙湿品，再将D-泛解酸钙湿品加水溶解后，加入浓硫酸至pH＝1.5，在(50±5)℃恒温条件下反应2小时，反应结束后离心去除沉淀得到溶液B，即为D-泛解酸内酯溶液。

实施例5

A)向10L反应釜中加入1.2kgDL-泛解酸内酯并加水搅拌，加入D-泛解酸内酯水解酶菌液，添加量5U，加水定容至8L，再加入碳酸钙至pH＝5.5，在30℃恒温条件下反应18小时，过滤去渣后得到溶液A；

B)将溶液A浓缩至2.5L(有晶体析出)，离心处理得到D-泛解酸钙湿品，再将D-泛解酸钙湿品加水溶解后，加入浓硫酸至pH＝1.0，在(50±5)℃恒温条件下反应1.5小时，反应结束后离心去除沉淀得到溶液B，即为D-泛解酸内酯溶液。

二、检测

1、将上述实施例1中步骤A)所得A溶液进行液相色谱检测，所得色谱图如图1所示。图中，1号峰为D-泛解酸、2号峰为L-泛解酸、3号峰为D-泛解酸内酯、4号峰为L-泛解酸内酯。图中各峰的保留时间及面积如表1所示。

由图1和表1可知，A溶液中的主要物质为D-泛解酸(钙)和L-泛解酸内酯，含有少量的未反应的D-泛解酸内酯以及极少量的L-泛解酸(钙)。

表1A溶液液相色谱图中各峰保留时间及面积

峰号	峰开始	峰结束	保留时间	面积	高度	面积％
							1	7.867	9.442	8.643	622311	18888	57.447
2	10.850	12.325	11.166	6498	115	0.600
							3	13.567	14.650	14.121	30124	1157	2.781
4	14.650	16.700	15.295	424337	13786	39.172
							总计				1083271	33946	100.00

2、将上述步骤B)最终所得滤液进行液相色谱检测，所得色谱图如图2所示。图中，1号峰为D-泛解酸内酯、2号峰为L-泛解酸内酯。图中各峰的保留时间及面积如表2所示。

由图2和表2可知，步骤B)最终所得滤液中的主要物质为D-泛解酸内酯，含有少量的L-泛解酸内酯。即D-泛解酸内酯含量为97.50％，L-泛解酸内酯含量为2.50％。

表2步骤B)所得滤液液相色谱图中各峰保留时间及面积

峰号	峰开始	峰结束	保留时间	面积	高度	面积％
							1	12.283	13.483	12.790	401737	17862	97.502
2	13.483	14.350	13.852	10292	450	2.498
							总计				412030	18312	100.00

3、将实施例2-5步骤A)所得A溶液和步骤B)最终所得滤液均做液相色谱检测，分析色谱图，记录各峰保留时间并计算峰面积后，得到个实施例2-5最终所得滤液中D-泛解酸内酯的含量如表3所示，由此可知，本发明的生产方法制备的D-泛解酸内酯溶液，其溶液中DL-泛解酸内酯总量D-泛解酸内酯占97％以上。

表3实施例2-5所得溶液B中组分含量

实施例╲含量	D-泛解酸内酯	L-泛解酸内酯
			2	97.70％	2.30％
3	97.35％	2.65％
			4	97.14％	2.86％
5	98.10％	1.90％