一种甘氨酸钙螯合物的制备方法

摘要

本发明涉及一种甘氨酸钙螯合物的制备方法，包括以下三个工艺步骤：1)合成反应：将甘氨酸、氧化钙、醋酸钙及水按一定比例投入到反应釜中，搅拌混合，加热至反应温度，反应一段时间后得反应液；2)产物提纯：将反应液趁热过滤得一次滤液和一次滤渣，再将一次滤液进行醇析，静置一段时间后，离心分离，得醇析液和析出物，对析出物烘干，得甘氨酸钙螯合物产品；3)后处理：醇析液经过精馏后将醇回收并再利用于醇析，精馏釜液与一次滤渣返回反应釜进行回用。本发明具有生产工艺流程简单，生产效率高，生产成本低，且无三废产生等优点，便于工业化生产；生产出的甘氨酸钙螯合物产品分散性好，不易结块。

说明书

技术领域

本发明涉及补钙制剂技术领域，具体是一种甘氨酸钙螯合物的制备方法。

背景技术

钙是体内含量最多的元素之一，也是最容易缺乏的元素之一。是构成人体骨骼和牙齿的主要成分，且在维持人体循环、呼吸、神经、内分泌、消化、血液、肌肉、骨骼、泌尿、免疫等各系统正常生理功能中起重要调节作用。据统计，中国13亿人口中，有37％的儿童和59％的中老年人缺钙。居民的膳食钙日摄入量普遍偏低，与此同时钙的吸收率也很低。因此补钙已是我们需要解决的一大难题之一。

补钙制剂的发展经历了无机盐钙、传统有机盐钙及可溶性有机钙三代。第一代无机盐钙剂在体内需要量胃酸解离成Ca²⁺才能被吸收利用，生物活性差，并且有一定的副作用，较易引起体内结石和胃肠道刺激症状。第二代传统有机盐钙剂，与无机钙相比，溶解性较好，对胃肠道刺激性小，缺点是含钙量相对较低，吸收较差。第三代补钙制剂是氨基酸钙，也就是人们所说的可溶性有机钙。它既克服了第一代无机盐钙制剂难溶于水，利用率低，容易引起结石的问题，也避免了第二代传统有机盐钙制剂钙含量低，毒副作用大的缺点。同时具有稳定性好、生物效价高、用量少与维生素无配禁忌等优点。

因此，氨基酸钙是未来补钙制剂的理想选择。新的补钙新理论认为钙与氨基酸螯合进入细胞，需要细胞膜上的钙通道，钙通道对分子的大小有严格要求，分子量小于1500可以通过，且越小越好。其中分子量最小的氨基酸螯合钙就是甘氨酸钙，它的分子量仅有206.26。但目前甘氨酸钙的生产中存在工艺复杂，耗能耗时，产品不易结晶且收率较低，成本较高等诸多问题，限制了它的工业化发展。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种甘氨酸钙螯合物的制备方法，简化生产工艺流程，提高生产效率，避免“三废”产生。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种甘氨酸钙螯合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤，

1)合成反应：将甘氨酸、氧化钙、醋酸钙及水按一定比例投入到反应釜中，搅拌混合，加热至反应温度，反应一段时间后得反应液；

2)产物提纯：将反应液趁热过滤得一次滤液和一次滤渣，再将一次滤液进行醇析，静置一段时间后，离心分离，得醇析液和析出物，对析出物烘干，得甘氨酸钙螯合物产品；

3)后处理：醇析液经过精馏后将醇回收并再利用于醇析，精馏釜液与一次滤渣返回反应釜进行回用。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤1)中甘氨酸与氧化钙的摩尔比为2:1.05～2:1.8，甘氨酸与醋酸钙的摩尔比为2:0.02～2:0.1，每千摩尔甘氨酸的水用量为150～250升。

优选地，步骤1)中甘氨酸与氧化钙的摩尔比为2:1.1～2:1.5，甘氨酸与醋酸钙的摩尔比为2:0.02～2:0.08，每千摩尔甘氨酸的水用量为100～220升。

进一步优选地，步骤1)中甘氨酸与氧化钙的摩尔比为2:1.2，甘氨酸与醋酸钙的摩尔比为2:0.05，每千摩尔甘氨酸的水用量为120升。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤1)中的反应温度为50～90℃，反应时间为1～6小时。

优选地，步骤1)中的反应温度为60～90℃，反应时间为2～6小时。

进一步优选地，步骤1)中的反应温度为75℃，反应时间为4小时。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤2)中醇析过程用的醇为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇，所述醇与一次滤液的体积比为1:2～1:4。

优选地，步骤2)中醇析过程用的醇为甲醇、乙醇，所述醇与一次滤液的体积比为1:3。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤2)中的静置时间为2～6小时，烘干温度为40～60℃，烘干时间为2～6小时。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤3)中的精馏温度为65～200℃。

本发明技术方案中，所用的水为蒸馏水或纯净水，所用的甘氨酸、醋酸钙、氧化钙均为食品级。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明的甘氨酸钙螯合物制备方法，具有生产工艺流程简单，生产效率高，生产成本低，且无三废产生等优点，便于工业化生产。

本发明的反应机理为：

本发明克服了氧化钙溶解度小的技术难题，氧化钙在水中以氢氧化钙形式存在，但氢氧化钙的溶解度太小，不利于反应进行，本发明在反应体系中引入少量醋酸钙，醋酸钙在反应过程中起到促进溶解和催化作用，促进反应的进行。

本发明采用醇析的方法将甘氨酸钙螯合物从合成反应产物中分离出来，保证了产品的收率以及纯度，生产出的甘氨酸钙螯合物产品(其分子式为Ca(C₂H₅NO₂)₂·H₂O)分散性好，不易结块。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是实施例1中制备的甘氨酸钙螯合物的红外吸收光谱；

图3是实施例1中制备的甘氨酸钙螯合物的热重图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

本实施例为制备甘氨酸钙螯合物，具体步骤如下：

1)合成反应：取原料甘氨酸75Kg(约1千摩尔)、氧化钙30.8Kg(约0.55千摩尔)、醋酸钙3.95Kg(约0.025千摩尔)和水120升，将原料投入到反应釜中，搅拌混合，加热至75℃，反应4小时，得反应液；

2)产物提纯：将反应液趁热(温度为75℃)过滤，得一次滤液和一次滤渣，再向一次滤液中加入300升乙醇进行醇析，静置4小时后，在2000转/分离心分离，得醇析液和析出物，对析出物在50℃烘干4小时，得甘氨酸钙螯合物产品93.7kg，产率为91％，经检测，产品纯度为99.82％。

3)后处理：醇析液在80℃精馏2小时，得290升乙醇，剩余为精馏釜液，将乙醇回收并再利用于醇析，精馏釜液与一次滤渣返回反应釜进行回用。

本实施例的工艺流程与图1的工艺流程图相对应。

本实施例制备的甘氨酸钙螯合物的红外吸收光谱如图2所示，由红外吸收光谱图可以看出，甘氨酸钙螯合物的位于2150cm^-1(位置a)处N-H的特征吸收峰消失，说明甘氨酸中N原子参与了配位反应，并在574.83cm^-1(位置b)处出现了Ca＝O伸缩振动吸收峰，说明甘氨酸确实和钙发生了螯合反应。且与食品安全国家标准GB30605-2014中的甘氨酸钙螯合物的红外吸收光谱图一致。

本实施例制备的甘氨酸钙螯合物的热重图如图3所示，由热重图可以看出，甘氨酸钙螯合物在120℃左右出现了一个失重峰，失重率为8.70％，应为甘氨酸钙螯合物失去一个结晶水的过程，与理论计算值8.73％一致，说明分子中含有一个结晶水。产物分子式应为Ca(C₂H₅NO₂)₂·H₂O。

实施例2

本实施例为制备甘氨酸钙螯合物，具体步骤如下：

1)合成反应：取原料甘氨酸150Kg(约2千摩尔)、氧化钙61.6Kg(约1.1千摩尔)、醋酸钙7.9Kg(约0.05千摩尔)和水240升，将原料投入到反应釜中，搅拌混合，加热至70℃，反应4小时，得反应液；

2)产物提纯：将反应液趁热(温度为70℃)过滤，得一次滤液和一次滤渣，再向一次滤液中加入600升乙醇进行醇析，静置4小时后，在2000转/分离心分离，得醇析液和析出物，对析出物在50℃烘干4小时，得甘氨酸钙螯合物产品185.4kg，产率为92％，经检测，产品纯度为100.50％。

3)后处理：醇析液在80℃精馏4小时，得585升乙醇，剩余为精馏釜液，将乙醇回收并再利用于醇析，精馏釜液与一次滤渣返回反应釜进行回用。

实施例3

1)合成反应：取原料甘氨酸75Kg(约1千摩尔)、氧化钙30.8Kg(约0.55千摩尔)、醋酸钙3.16Kg(约0.02千摩尔)和水120升，将原料投入到反应釜中，搅拌混合，加热至90℃，反应4小时，得反应液；

2)产物提纯：将反应液趁热(温度为80℃)过滤，得一次滤液和一次滤渣，再向一次滤液中加入400升乙醇进行醇析，静置3小时后，在2000转/分离心分离，得醇析液和析出物，对析出物在40℃烘干6小时，得甘氨酸钙螯合物产品92.7kg，产率为90％，经检测，产品纯度为99.95％。

3)后处理：醇析液在80℃精馏2.5小时，得392升乙醇，剩余为精馏釜液，将乙醇回收并再利用于醇析，精馏釜液与一次滤渣返回反应釜进行回用。

本发明的技术方案可以在上述各数值内任意变换，构成不同的技术方案，并不局限于上述三个实施例。

实施例4

甘氨酸钙螯合物分散性实验。

称取甘氨酸钙螯合物80g于烧杯中，加入100mL蒸馏水，超声一分钟，目视观测不到溶质颗粒，且溶液透明无色。甘氨酸钙螯合物应为易溶物，在水中分散性良好。