一种d-天门冬氨酸结晶方法
阅读说明:本技术 一种d-天门冬氨酸结晶方法 (Method for crystallizing D-aspartic acid ) 是由 廖虎虎 付松 崔怀成 冯学磊 王瑞昌 闻龙 于 2021-02-03 设计创作,主要内容包括:本发明属于氨基酸生产技术领域,具体公开了一种D-天门冬氨酸结晶方法。本发明提供的D-天门冬氨酸结晶方法是将生产得到的含D-天门冬氨酸的反应液调节折光度并调节pH值为2.7~3.0,然后进行等电点降温结晶,得到D-天门冬氨酸晶体颗粒。本发明针对以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应制得的含D-天门冬氨酸反应液,对影响D-天门冬氨酸晶体颗粒生成的因素进行考察,通过控制反应液中D-天门冬氨酸浓度、以及温度、搅拌速度、折光度等条件,使反应液进行等电点析出时,提高D-天门冬氨酸的堆积密度,提升产品性能。(The invention belongs to the technical field of amino acid production, and particularly discloses a method for crystallizing D-aspartic acid. The D-aspartic acid crystallization method provided by the invention is characterized in that the refractive index of the produced reaction liquid containing D-aspartic acid is adjusted, the pH value is adjusted to be 2.7-3.0, and then isoelectric point cooling crystallization is carried out to obtain D-aspartic acid crystal particles. The invention aims at the D-aspartic acid-containing reaction liquid prepared by using DL-aspartic acid as a raw material and using L-aspartic acid-beta-decarboxylase to react, inspects the factors influencing the generation of D-aspartic acid crystal particles, and improves the stacking density of D-aspartic acid and the product performance when the reaction liquid is subjected to isoelectric precipitation by controlling the concentration, temperature, stirring speed, refractive index and other conditions of D-aspartic acid in the reaction liquid.)
技术领域
本发明属于氨基酸生产技术领域,特别是涉及一种D-天门冬氨酸的结晶方法。
背景技术
D-天门冬氨酸是一种重要的手性化合物,其在医药合成中主要用作药物合成前体、中间体,包括用于合成青霉素衍生物等。D-天门冬氨酸是一种具有多种生理功能的神经传递质,参与动物体内的激素调节、保护神经、调控生殖。并且,D-天门冬氨酸常作为营养补充剂来提高睾丸素和增加肌肉占比。
目前,D-天门冬氨酸的生产一般采用L-天门冬氨酸-β-脱羧酶催化L-天门冬氨酸脱羧制备,反应生成D-天门冬氨酸和L-丙氨酸,之后通过等电点结晶的结晶工艺析出,得到D-天门冬氨酸固体。目前结晶得到的D-天门冬氨酸结晶颗粒存在颗粒大小不均匀、结晶颗粒过小、堆积密度过小等问题,影响了之后的进一步应用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种D-天门冬氨酸的结晶方法,可以得到堆积密度大的D-天门冬氨酸晶体颗粒,提高了产品性能。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种D-天门冬氨酸结晶方法,包括步骤:
将生产得到的含D-天门冬氨酸的反应液调节折光度至20~35,并调节pH值为2.7~3.0,然后进行等电点降温结晶,得到D-天门冬氨酸晶体颗粒。
进一步地,结晶完毕后经离心分离、干燥,获得D-天门冬氨酸晶体颗粒产品。
作为本发明一种优选的实施方案,所述反应液在调节pH值过程中温度保持在85~100℃。
作为本发明一种优选的实施方案,所述反应液在调节pH值过程和降温结晶过程中进行搅拌,搅拌速率控制为15~25r/min。
作为本发明一种优选的实施方案,所述反应液调节折光度至24~35,进一步优选为28~32。
作为本发明一种优选的实施方案,所述搅拌速率控制为15~20r/min。
作为本发明一种优选的实施方案,所述反应液在调节折光度后再进行pH值调节。
优选地,调节pH值步骤包括:将调节折光度后的反应液加热至85~100℃,保温搅拌0~15分钟,之后进行pH值调节,调节pH值至2.7~3.0。
进一步优选地,pH值先调节至3.0~3.5,保温搅拌0~10分钟,之后再调节至2.7~3.0。
作为本发明一种优选的实施方案,所述反应液添加水调节折光度,优选采用无离子水。
作为本发明一种优选的实施方案,所述反应液采用强酸调节pH值,优选采用盐酸、硫酸或硝酸,进一步优先为硫酸。
作为本发明一种优选的实施方案,所述反应液是DL-天门冬氨酸与L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生成的含D-天门冬氨酸的反应液。DL-天门冬氨酸与L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应可以采用现有的方法进行反应。生成的含D-天门冬氨酸的反应液中D-天门冬氨酸的质量百分比浓度为28~35%。
本发明还提供了一种D-天门冬氨酸晶体颗粒,采用本发明所述的结晶方法制得。
优选地,所述D-天门冬氨酸晶体颗粒的堆积密度为0.52~0.70g/cm3。
本发明针对以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应制得的含D-天门冬氨酸反应液,对影响D-天门冬氨酸晶体颗粒生成的因素进行考察,通过控制反应液中D-天门冬氨酸浓度、以及温度、搅拌速度、折光度等条件,使反应液在pH值为2.88进行等电点析出时,提高D-天门冬氨酸的堆积密度,提升了产品性能。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供的D-天门冬氨酸结晶方法,包括步骤:
取DL-天门冬氨酸与L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生成的含D-天门冬氨酸的反应液,其中含D-天门冬氨酸的反应液中D-天门冬氨酸的质量百分比浓度为30%。
向含D-天门冬氨酸的反应液中加无离子水调节折光度至20~35;
之后将反应液加热至85~100℃,开动搅拌,搅拌速率控制为15~20r/min,可以先保温搅拌0~15分钟,之后进行pH值调节,调节pH值过程中反应液温度保持在85~100℃;
调节pH值时,采用硫酸调节,可以直接将pH值调节至2.7~3.0;也可以先调节至3.0~3.5,保温搅拌0~10分钟,之后再调节至2.7~3.0;
然后降温,进行等电点结晶,得到D-天门冬氨酸晶体颗粒。
得到的D-天门冬氨酸晶体颗粒的堆积密度为0.52~0.70g/cm3。
下面通过实例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种D-天门冬氨酸的结晶方法,包括步骤:
取以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生产的D-天门冬氨酸反应液,反应液中D-天门冬氨酸的质量百分比浓度为30%,添加无离子水将反应液折光度调节至28;
将反应液温度升高至85℃并维持在该温度下,开启搅拌,搅拌速率为20r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至室温(约25℃,下同)结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.52g/cm3。
实施例2
本实施例提供了一种D-天门冬氨酸的结晶方法,包括步骤:
取以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生产的D-天门冬氨酸反应液,反应液中D-天门冬氨酸的质量百分比浓度为30%,添加无离子水将反应液折光度调节至32;
将反应液温度升高至85℃并维持在该温度下,开启搅拌,搅拌速率为15r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至室温结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.62g/cm3。
实施例3
本实施例提供了一种D-天门冬氨酸的结晶方法,包括步骤:
取以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生产的D-天门冬氨酸反应液,反应液中D-天门冬氨酸的质量百分比浓度为30%,添加无离子水将反应液折光度调节至32;
将反应液温度升高至95℃并维持在该温度下,开启搅拌,搅拌速率为20r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至室温结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.65g/cm3。
实施例4
本实施例提供了一种D-天门冬氨酸的结晶方法,包括步骤:
取以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生产的D-天门冬氨酸反应液,反应液中D-天门冬氨酸的质量百分比浓度为30%,添加无离子水将反应液折光度调节至24;
将反应液温度升高至95℃并维持在该温度下,开启搅拌,搅拌速率为20r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至室温结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.54g/cm3。
比较例1
与实施例1相比,本比较例区别是调整了调节pH值过程中反应液的温度,具体是在调节折光度后,反应液温度维持在常温(约25℃),开启搅拌,搅拌速率为20r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
调节pH值过程中因硫酸放热导致反应液温度有所升高,之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至25℃,结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.48g/cm3。
对比例2
与实施例2相比,本比较例区别是调整了调节pH值过程中的搅拌速度,具体是将反应液温度升高至85℃并维持在该温度下,开启搅拌,搅拌速率调整为25r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至室温结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.52g/cm3。
对比例3
与实施例3相比,本比较例区别是调整了调节pH值过程中的搅拌速度,具体是将反应液温度升高至95℃并维持在该温度下,开启搅拌,搅拌速率为10r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至室温结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.478g/cm3。
对比例4
与实施例4相比,本比较例区别是调整了反应液的折光度,具体为取以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生产的D-天门冬氨酸反应液,添加无离子水将反应液折光度调节至28。其他条件不变,离心干燥得到的D-天冬氨酸晶体的堆积密度为0.624g/cm3。
对比例5
取以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生产的D-天门冬氨酸反应液,反应液中D-天门冬氨酸的质量百分比浓度为30%,添加无离子水将反应液折光度调节至18;
将反应液温度升高至85℃并维持在该温度下,开启搅拌,搅拌速率为15r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至25℃结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.413g/cm3。
对比例6
取以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生产的D-天门冬氨酸反应液,反应液中D-天门冬氨酸的质量百分比浓度为30%,添加无离子水将反应液折光度调节至42;
将反应液温度升高至85℃并维持在该温度下,开启搅拌,搅拌速率为15r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至25℃结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.441g/cm3。
对比例7
取以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生产的D-天门冬氨酸反应液,反应液中D-天门冬氨酸的质量百分比浓度为30%,添加无离子水将反应液折光度调节至32;
将反应液温度升高至45℃并维持在该温度下,开启搅拌,搅拌速率为15r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至25℃结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.452g/cm3。
对比例8
取以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生产的D-天门冬氨酸反应液,反应液中D-天门冬氨酸的质量百分比浓度为30%,添加无离子水将反应液折光度调节至32;
将反应液温度升高至55℃并维持在该温度下,开启搅拌,搅拌速率为15r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至25℃结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.469g/cm3。
对比例9
取以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生产的D-天门冬氨酸反应液,反应液中D-天门冬氨酸的质量百分比浓度为30%,添加无离子水将反应液折光度调节至32;
将反应液温度升高至85℃并维持在该温度下,开启搅拌,搅拌速率为10r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至25℃结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.446g/cm3。
对比例10
取以DL-天门冬氨酸为原料使用L-天冬氨酸-β-脱羧酶反应生产的D-天门冬氨酸反应液,反应液中D-天门冬氨酸的质量百分比浓度为30%,添加无离子水将反应液折光度调节至32;
将反应液温度升高至55℃并维持在该温度下,开启搅拌,搅拌速率为35r/min,使用H2SO4进行pH调节,将pH值调至2.7~3左右;
之后开始降温,进行等电点结晶,待反应液温度降至25℃结晶结束,经过离心干燥得到D-天冬氨酸晶体颗粒,经检测堆积密度为0.437g/cm3。
通过以上对比例5-10可以看出,折光度对最终得到的D-天冬氨酸晶体颗粒的堆积密度影响最大,搅拌速度影响其次,温度影响最小,通过对折光度、搅拌速度以及加热温度进行合理的调整,可以得到堆积密度大的D-天冬氨酸晶体颗粒,提升产品性能。
虽然,上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验,对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。