阅读说明：本技术 一种d-丙氨酸的制备方法 (Preparation method of D-alanine ) 是由 林金新 郭小雷 黄平 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及氨基酸技术领域,且公开了一种D-丙氨酸的制备方法。包括采用以下重量份数配比的原料：乙醛4-5份、氰化钠3-4份、氯化铵1-2份、氨水2-3份、硫酸2-3份、碱性水15-20份、米曲氨基酰化酶3-5份以及修饰试剂5-7份,修饰试剂选用烷基化试剂或双功能基团试剂中的一种,烷基化试剂是一种重要的巯基修饰试剂,通过修饰提高酶的稳定性,提高产率,适用于大规模工业化分离。(The invention relates to the technical field of amino acid and discloses a preparation method of D-alanine. The formula comprises the following raw materials in parts by weight: 4-5 parts of acetaldehyde, 3-4 parts of sodium cyanide, 1-2 parts of ammonium chloride, 2-3 parts of ammonia water, 2-3 parts of sulfuric acid, 15-20 parts of alkaline water, 3-5 parts of aspergillus aminoacylase and 5-7 parts of a modification reagent, wherein the modification reagent is one of an alkylation reagent or a bifunctional group reagent, the alkylation reagent is an important sulfydryl modification reagent, the stability of the enzyme is improved through modification, the yield is improved, and the method is suitable for large-scale industrial separation.)

一种D-丙氨酸的制备方法

技术领域

本发明涉及氨基酸技术领域，具体为一种D-丙氨酸的制备方法。

背景技术

氨基酸是羧酸碳原子上的氢原子被氨基取代后的化合物，氨基酸在人体内通过代谢可以发挥下列一些作用：①合成组织蛋白质；②变成酸、激素、抗体、肌酸等含氨物质；③转变为碳水化合物和脂肪；④氧化成二氧化碳和水及尿素，产生能量。

现有的天然的氨基酸都是L-氨基酸，D-氨基酸与L-氨基酸分子式一模一样，但是空间立体结构刚好相反，是一类具有特殊功能的氨基酸，附加值高，其中D-丙氨酸是一种具有多种用途的D型氨基酸，D-丙氨酸的大量生产具有重大意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种D-丙氨酸的制备方法，具备适合于大量生产D-丙氨酸等优点，解决了D-丙氨酸大量生产的制备方法困难的问题。

为实现上述适合于大量生产D-丙氨酸目的，本发明提供如下技术方案：一种D-氨基酸的制备方法，采用以下重量份数配比的原料：乙醛4-5份、***3-4份、氯化铵1-2份、氨水2-3份、硫酸2-3份、碱性水15-20份、米曲氨基酰化酶3-5份以及修饰试剂5-7份。

一种D-氨基酸的制备方法，包括以下步骤：

（1）将硫酸和***投入密封容器中反应二十至三十五分钟，后将密封容器放入五至十摄氏度环境下冷凝五至二十分钟，并将氯化铵投入其中，得到氢氰酸产品。

（2）在温度为二十至四十摄氏度的环境下，将乙醛投入密封容器内反应十至二十分钟，乙醛与氢氰酸反应生成氰醇，再将氨水投入密封容器内反应十至二十分钟，氰醇与氨水反应生成氨基腈，将氨基腈投入装有碱性水的容器内反应十五至二十分钟，碱性水的pH值为八至十，水解生成氨基丙酸钠。

（3）在温度稳定为二十至四十摄氏度的环境下，将米曲氨基酰化酶投入修饰试剂内进行分子改造，改造时间为五十分钟至一小时二十分钟，修饰试剂选用烷基化试剂或双功能基团试剂中的一种。

（4）在氨基丙酸钠溶液内加入步骤（3）生成的试剂，在温度为三十至四十摄氏度的环境下搅拌反应二十至三十分钟，后通过离子交换树脂处理法，从酶水解产物中分离L-丙氨酸和酰化-D-丙氨酸，最后水解酰化-D-丙氨酸，得到D-丙氨酸。

***存储在严加密闭且提供充分的局部排风和全面通风的环境下，在取用时使用者需要佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器，穿连衣式胶布防毒衣，戴橡胶手套，避免产生粉尘。避免与氧化剂、酸类接触。

氯化铵通过重结晶法制得，将粗品氯化铵加入溶解器，通入蒸汽溶解，经过滤，将滤液冷却结晶、离心分离、干燥，制得工业氯化铵成品。

优选的，硫酸采用质量分数为百分之九十八点三的浓硫酸。

优选的，碱性水采用经过处理，纯洁、不含杂质的纯净水。

修饰试剂选用烷基化试剂或双功能基团试剂中的一种，烷基化试剂是一种重要的巯基修饰试剂，能够形成二硫键稳定酶的结构，通过修饰提高酶的稳定性。双功能基团试剂如戊二醛、PEG等将酶蛋白分子之间、亚基之间或分子内不同肽链部分，进行共价交联，可使分子活性结构加固，也可提高其稳定性，扩大了酶在非水溶剂中的使用范围。

与现有技术相比，本发明提供了一种D-丙氨酸的制备方法，具备以下有益效果：

1.本D-丙氨酸的制备方法，通过修饰试剂对酶的分子进行改造，增加酶的稳定性，增加产品的生产效率和稳定性，适用于大量生产D-丙氨酸。

2.本D-丙氨酸的制备方法，通过使用米曲霉产出的米曲氨基酰化酶，米曲氨基酰化酶有着提取纯化工艺简单和成本低的特点，适用于大规模工业化分离。

3.本D-丙氨酸的制备方法，制备的方法所使用化学反应的应条件平稳，污染低，产率高且费用低，适合大规模生产。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：一种D-丙氨酸的制备，采用以下重量份数配比的原料：乙醛4份、***3份、氯化铵1份、氨水2份、硫酸2份、碱性水15份、米曲氨基酰化酶3份以及烷基化试剂5份。

乙醛通过采用三聚乙醛中加入百分之二的浓度为百分之九十八的浓硫酸，通过蒸馏后冷凝制得，冷凝水使用冰水，等到的乙醛密封后存储在零下十度的环境。

***存储在严加密闭且提供充分的局部排风和全面通风的环境下，在取用时使用者需要佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器，穿连衣式胶布防毒衣，戴橡胶手套，避免产生粉尘。避免与氧化剂、酸类接触。

氯化铵通过重结晶法制得，将粗品氯化铵加入溶解器，通入蒸汽溶解，经过滤，将滤液冷却结晶、离心分离、干燥，制得工业氯化铵成品。

氨水采用通过丹麦托普索工艺制得的合成液相产品氨。

硫酸采用质量分数为百分之九十八点三的浓硫酸。

碱性水采用经过处理，纯洁、不含杂质的纯净水。

修饰试剂选用烷基化试剂Br-CH₂CH₃，烷基化试剂是一种重要的巯基修饰试剂，能够形成二硫键稳定酶的结构，通过修饰提高酶的稳定性。

一种D-丙氨酸的制备方法，包括以下步骤：

（1）在密封容器内，将硫酸和***投入其中反应三十分钟，三十分钟后将密封容器放入冷却装置内，在五摄氏度环境下冷凝五分钟，并将氯化铵投入其中，得到氢氰酸产品。

（2）在温度为四十摄氏度的环境下，将乙醛投入密封容器内反应十分钟，乙醛与氢氰酸反应生成氰醇，再将氨水投入密封容器内反应十分钟，氰醇与氨水反应生成氨基腈，将氨基腈投入装有碱性水的容器内反应十五分钟，碱性水的pH值为九，水解生成氨基丙酸钠。

（3）在温度稳定为三十摄氏度的环境下，将米曲氨基酰化酶投入修饰试剂内进行分子改造，改造时间为一小时。

（4）在氨基丙酸钠溶液内加入步骤（3）生成的试剂，在温度为三十七摄氏度的环境下反应二十分钟，并适当搅拌以充分反应，二十分钟后通过离子交换树脂处理法，从酶水解产物中分离L-丙氨酸和酰化-D-丙氨酸，最后水解酰化-D-丙氨酸，得到D-丙氨酸，收率75%。

实施例二：一种D-丙氨酸的制备，采用以下重量份数配比的原料：乙醛4.5份、***3.5份、氯化铵1.5份、氨水3份、硫酸2份、碱性水18份、米曲氨基酰化酶4份以及修饰试剂6份。

乙醛通过采用三聚乙醛中加入百分之二的浓度为百分之九十八的浓硫酸，通过蒸馏后冷凝制得，冷凝水使用冰水，等到的乙醛密封后存储在零下十度的环境。

***存储在严加密闭且提供充分的局部排风和全面通风的环境下，在取用时使用者需要佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器，穿连衣式胶布防毒衣，戴橡胶手套，避免产生粉尘。避免与氧化剂、酸类接触。

氯化铵通过重结晶法制得，将粗品氯化铵加入溶解器，通入蒸汽溶解，经过滤，将滤液冷却结晶、离心分离、干燥，制得工业氯化铵成品。

氨水采用通过丹麦托普索工艺制得的合成液相产品氨。

硫酸采用质量分数为百分之九十八点三的浓硫酸。

碱性水采用经过处理，纯洁、不含杂质的纯净水。

修饰试剂选用烷基化试剂正丁醇。烷基化试剂能够形成二硫键稳定酶的结构，通过修饰提高酶的稳定性。

一种D-丙氨酸的制备方法，包括以下步骤：

（1）在密封容器内，将硫酸和***投入其中反应二十分钟，二十分钟后将密封容器放入冷却装置内，在十摄氏度环境下冷凝七分钟，并将氯化铵投入其中，得到氢氰酸产品。

（2）在温度为三十摄氏度的环境下，将乙醛投入密封容器内反应十五分钟，乙醛与氢氰酸反应生成氰醇，再将氨水投入密封容器内反应十分钟，氰醇与氨水反应生成氨基腈，将氨基腈投入装有碱性水的容器内反应二十分钟，碱性水的pH值为八，水解生成氨基丙酸钠。

（3）在温度稳定为三十五摄氏度的环境下，将米曲氨基酰化酶米曲氨基酰化酶投入修饰试剂内进行分子改造，改造时间为五十分钟。

（4）在氨基丙酸钠溶液内加入步骤（3）生成的试剂，在温度为三十五摄氏度的环境下反应二十分钟，并适当搅拌以充分反应，二十分钟后通过离子交换树脂处理法，从酶水解产物中分离L-丙氨酸和酰化-D-丙氨酸，最后水解酰化-D-丙氨酸，得到D-丙氨酸，收率72%。

实施例三：一种D-丙氨酸的制备，采用以下重量份数配比的原料：乙醛4份、***3份、氯化铵1份、氨水2份、硫酸2份、碱性水15份、米曲氨基酰化酶3份以及修饰试剂5份。

硫酸采用质量分数为百分之九十八点三的浓硫酸。

碱性水采用经过处理，纯洁、不含杂质的纯净水。

修饰试剂选用双功能基团试剂戊二醛，能将酶蛋白分子之间、亚基之间或分子内不同肽链部分，进行共价交联，可使分子活性结构加固，并可提高其稳定性，扩大了酶在非水溶剂中的使用范围。

一种D-丙氨酸的制备方法，包括以下步骤：

（1）在密封容器内，将硫酸和***投入其中反应三十分钟，三十分钟后将密封容器放入冷却装置内，在五摄氏度环境下冷凝五分钟，并将氯化铵投入其中，得到氢氰酸产品。

（2）在温度为四十摄氏度的环境下，将乙醛投入密封容器内反应十分钟，乙醛与氢氰酸反应生成氰醇，再将氨水投入密封容器内反应十分钟，氰醇与氨水反应生成氨基腈，将氨基腈投入装有碱性水的容器内反应十五分钟，碱性水的pH值为九，水解生成氨基丙酸钠。

（3）在温度稳定为三十摄氏度的环境下，将米曲氨基酰化酶米曲氨基酰化酶投入修饰试剂内进行分子改造，改造时间为一小时。

（4）在氨基丙酸钠溶液内加入步骤（3）生成的试剂，在温度为三十七摄氏度的环境下反应二十分钟，并适当搅拌以充分反应，二十分钟后通过离子交换树脂处理法，从酶水解产物中分离L-丙氨酸和酰化-D-丙氨酸，最后水解酰化-D-丙氨酸，得到D-丙氨酸，收率74%。

实施例四：一种D-丙氨酸的制备，采用以下重量份数配比的原料：乙醛5份、***4份、氯化铵2份、氨水3份、硫酸3份、碱性水20份、米曲氨基酰化酶5份以及修饰试剂7份。

硫酸采用质量分数为百分之九十八点三的浓硫酸。

碱性水采用经过处理，纯洁、不含杂质的纯净水。

修饰试剂选用双功能基团试剂PEG，将酶蛋白分子之间、亚基之间或分子内不同肽链部分，进行共价交联，可使分子活性结构加固，并可提高其稳定性，扩大了酶在非水溶剂中的使用范围。

一种D-丙氨酸的制备方法，包括以下步骤：

（1）在密封容器内，将硫酸和***投入其中反应三十五分钟，三十五分钟后将密封容器放入冷却装置内，在五摄氏度环境下冷凝二十分钟，并将氯化铵投入其中，得到氢氰酸产品。

（2）在温度为四十摄氏度的环境下，将乙醛投入密封容器内反应二十分钟，乙醛与氢氰酸反应生成氰醇，再将氨水投入密封容器内反应二十分钟，氰醇与氨水反应生成氨基腈，将氨基腈投入装有碱性水的容器内反应二十分钟，碱性水的pH值为十，水解生成氨基丙酸钠。

（3）在温度稳定为四十摄氏度的环境下，将米曲氨基酰化酶米曲氨基酰化酶投入修饰试剂内进行分子改造，改造时间为一小时二十分钟。

（4）在氨基丙酸钠溶液内加入步骤（3）生成的试剂，在温度为三十七摄氏度的环境下反应三十分钟，并适当搅拌以充分反应，三十分钟后通过离子交换树脂处理法，从酶水解产物中分离L-丙氨酸和酰化-D-丙氨酸，最后水解酰化-D-丙氨酸，得到D-丙氨酸，收率77%。

实施例五：一种D-丙氨酸的制备，采用以下重量份数配比的原料：乙醛5份、***4份、氯化铵2份、氨水3份、硫酸3份、碱性水20份、米曲氨基酰化酶5份，不用修饰试剂。

硫酸采用质量分数为百分之九十八点三的浓硫酸。

碱性水采用经过处理，纯洁、不含杂质的纯净水。

一种D-丙氨酸的制备方法，包括以下步骤：

（1）在密封容器内，将硫酸和***投入其中反应三十五分钟，三十五分钟后将密封容器放入冷却装置内，在五摄氏度环境下冷凝二十分钟，并将氯化铵投入其中，得到氢氰酸产品。

（2）在温度为四十摄氏度的环境下，将乙醛投入密封容器内反应二十分钟，乙醛与氢氰酸反应生成氰醇，再将氨水投入密封容器内反应二十分钟，氰醇与氨水反应生成氨基腈，将氨基腈投入装有碱性水的容器内反应二十分钟，碱性水的pH值为十，水解生成氨基丙酸钠。

（3）在氨基丙酸钠溶液内加入米曲氨基酰化酶，在温度为三十七摄氏度的环境下反应三十分钟，并适当搅拌以充分反应，三十分钟后通过离子交换树脂处理法，从酶水解产物中分离L-丙氨酸和酰化-D-丙氨酸，最后水解酰化-D-丙氨酸，得到D-丙氨酸，收率61%。

本发明的有益效果是：修饰试剂对酶的分子进行改造，增加酶的稳定性，增加了D-丙氨酸的生产效率，收率得到提升。使用米曲霉产出的米曲氨基酰化酶，使制备工艺简单和成本低，适用于大规模工业化分离。制备方法反应条件变化幅度低，反应条件平稳，污染低，产率高且费用低，适合大规模生产。