一种从阿巴斯甜合成母液中分离L‑苯丙氨酸的方法

摘要

本发明公开了一种从阿巴斯甜合成母液中分离L‑苯丙氨酸的方法。它通过结晶和晶胶吸附层析技术相结合，从含有天冬氨酸和D,L‑苯丙氨酸的阿巴斯甜合成母液中分离L‑苯丙氨酸的方法。所述的方法是将阿巴斯甜合成母液水溶液进行抗溶剂结晶，经晶胶介质进行层析分离除去杂质，然后进行冷冻结晶精制，干燥得到L‑苯丙氨酸。本发明提供的分离方法，其工艺过程简单，过程控制容易，操作方便，工业化放大容易，所得L‑苯丙氨酸纯度高，其比旋度可达‑32，具有很好的工业应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于化工与生物分离技术领域，具体涉及一种利用结晶与晶胶吸附层析技术从阿巴斯甜合成母液中分离L-苯丙氨酸的方法。

背景技术

苯丙氨酸有L型和D型，具有生物活性的光学异构体L-苯丙氨酸是人和动物必需的氨基酸，属芳香族氨基酸，常温下为白色结晶或结晶性粉末固体，常用作食品添加剂、营养补充剂及一些抗癌药物的中间体，还是许多蛋白质和神经递质合成的重要前体。

L-苯丙氨酸也是生产甜味剂阿巴斯甜的重要原料。以天冬氨酸和苯丙氨酸为主要原料生产阿巴斯甜的过程中，经成肽、中和、脱盐、水解、酯化和阿巴斯甜分离后的母液（即阿巴斯甜合成母液）中，仍含有较高浓度的未反应L-苯丙氨酸和天冬氨酸，还含有D-苯丙氨酸及其它棕色或褐色的杂质组分，对其进行分离纯化和回收利用，不仅可减少环境污染，而且可提高原料的利用率，降低成本。

但是，阿巴斯甜合成母液成分很复杂，从其中分离获得较高纯度的L-苯丙氨酸，一直是一个难题。传统的苯丙氨酸的分离方法如有机溶剂萃取法、活性炭或树脂吸附法、液膜分离法及拆分法等，在L-苯丙氨酸分离方面尚存在不少问题。有机溶剂萃取法的萃取剂用量较大，成本较高；活性炭或树脂吸附可有效分离L-苯丙氨酸，但存在洗脱较为困难或收率低等局限性；液膜分离法可生成颗粒较大、纯度较高的L-苯丙氨酸，但是液膜成本较高，仅限于实验室分离提纯；对于D、L-苯丙氨酸混合物，用氨基酰化酶等将D-苯丙氨酸进行转化，通过酶拆分方法分离得到L型苯丙氨酸，此法酶的使用与再生成本较高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明目的在于提供一种利用结晶与晶胶吸附层析技术，从阿巴斯甜合成母液中分离L-苯丙氨酸的方法。

所述的一种从阿巴斯甜合成母液中分离L-苯丙氨酸的方法，其特征在于所述的方法采用结晶和晶胶吸附层析技术相结合的方法，从含有天冬氨酸和D,L-苯丙氨酸的阿巴斯甜合成母液中分离L-苯丙氨酸。

所述的从阿巴斯甜合成母液中分离L-苯丙氨酸的方法，其特征在于具体步骤如下：

1）将含阿巴斯甜合成母液的水溶液进行抗溶剂结晶，除去上清液，得到D,L-苯丙氨酸粗晶体；

2）将步骤1）所得的D,L-苯丙氨酸粗晶体溶于水中配成水溶液，利用晶胶介质进行层析分离先后除去杂质和溶剂，得到含有L-苯丙氨酸的粗品；

3）将步骤2）所得的含有L-苯丙氨酸的粗品溶于水中配成水溶液，然后进行冷冻结晶精制，进一步去除杂质，干燥得到L-苯丙氨酸。

所述的从阿巴斯甜合成母液中分离L-苯丙氨酸的方法，其特征在于步骤1）中的含阿巴斯甜合成母液的水溶液浓度为10~100 mg/mL。

所述的从阿巴斯甜合成母液中分离L-苯丙氨酸的方法，其特征在于步骤2）中的层析分离的流速0.5～5 cm/min，温度为室温；采用减压蒸发除去溶剂，蒸发温度为45～65℃，真空度0.09 MPa，得到含有L-苯丙氨酸的粗品。

所述的从阿巴斯甜合成母液中分离L-苯丙氨酸的方法，其特征在于步骤2）中的晶胶介质为阴离子交换晶胶介质。

所述的从阿巴斯甜合成母液中分离L-苯丙氨酸的方法，其特征在于步骤2）中的粗晶体水溶液的浓度为10~30 mg/mL。

所述的从阿巴斯甜合成母液中分离L-苯丙氨酸的方法，其特征在于步骤3）中粗品水溶液的浓度为30~50 mg/mL。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1）本发明通过将结晶与晶胶吸附层析技术相结合，用于从阿巴斯甜合成母液中分离L-苯丙氨酸，充分利用了传统抗溶剂结晶和冷却结晶操作简单、过程控制方便的优点，工业化放大容易，单元操作具有工业规模处理前景；

2）本发明充分利用了晶胶生物层析分离技术的优点，其晶胶介质具有超大孔隙、孔隙率高、渗透性能好，传质阻力小等优点，同时，晶胶基质的阴离子交换功能基团能够很好地吸附去除阿巴斯甜合成母液中的天冬氨酸、D-苯丙氨酸及其它棕色或褐色的杂质组分，其层析分离可在高流速、低背压下迅速实现；

3）本发明的分离工艺过程简单，L-苯丙氨酸纯度较高，其比旋度可达-32，可实现规模化处理，且晶胶介质再生方便，可重复使用，具有很好的工业应用前景。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1

取溶质总浓度为10 mg/mL的阿巴斯甜合成母液水溶液500 mL，进行常规抗溶剂结晶，过滤和干燥得到D,L-苯丙氨酸粗晶体。

将D,L-苯丙氨酸粗晶体溶于水，配置为浓度10 mg/mL的水溶液；取柱长15cm、直径16 mm的阴离子交换晶胶柱，于室温下以流速0.5~2 cm/min进行吸附层析，得到含L-苯丙氨酸粗品的溶液；于45℃、真空度0.09 MPa条件下进行减压蒸发，除去溶剂，得到含有L-苯丙氨酸的粗品；

将所得含有L-苯丙氨酸的粗品配置为30 mg/mL的水溶液40 mL进行冷冻结晶30h，常规干燥，得到精制的L-苯丙氨酸0.91g，取所得L-苯丙氨酸，配置为浓度5 mg/mL的水溶液，用WZZ-2B自动旋光仪进行检测，测得L-苯丙氨酸比旋度为-29.8。

实施例2

取溶质总浓度为100 mg/mL的阿巴斯甜合成母液水溶液800 mL，进行抗溶剂结晶，过滤和干燥得到D,L-苯丙氨酸粗晶体。

将D,L-苯丙氨酸粗晶体溶于水，配置为浓度30 mg/mL的水溶液；取柱长15cm、直径16 mm的阴离子交换晶胶柱，于室温下以流速0.5~2 cm/min进行吸附层析，得到含L-苯丙氨酸粗品的溶液；于65℃、真空度0.09 MPa条件下进行减压蒸发，除去溶剂，得到L-苯丙氨酸粗品。

将所得L-苯丙氨酸粗品配置为50 mg/mL的水溶液180 mL进行降温结晶，于-5℃条件下冷冻结晶30h，常规干燥，得到精制的L-苯丙氨酸7.1g。取所得L-苯丙氨酸，配置为浓度5 mg/mL的水溶液，用WZZ-2B自动旋光仪进行检测，测得L-苯丙氨酸比旋度为-30.2。

实施例3

取溶质总浓度为100 mg/mL的阿巴斯甜合成母液水溶液800 mL，进行抗溶剂结晶，过滤和干燥得到粗晶体。

将粗晶体溶于水，配置为浓度20 mg/mL的水溶液；取柱长15cm、直径16 mm的阴离子交换晶胶柱，于室温下以流速0.5~2 cm/min进行吸附层析，得到含L-苯丙氨酸粗品的溶液，于50℃、真空度0.09 MPa条件下进行减压蒸发，除去溶剂，得到L-苯丙氨酸粗品。

将所得L-苯丙氨酸粗品配置为40 mg/mL的水溶液180 mL进行冷冻结晶30h，常规干燥，得到精制的L-苯丙氨酸5.6g。取所得L-苯丙氨酸，配置为浓度5 mg/mL的水溶液，用WZZ-2B自动旋光仪进行检测，测得L-苯丙氨酸比旋度为-29.4。

实施例4

取溶质总浓度为100 mg/mL的阿巴斯甜合成母液水溶液800 mL，进行抗溶剂结晶，过滤和干燥得到粗晶体。

将粗晶体溶于水，配置为浓度20 mg/mL的水溶液；取柱长15cm、直径16 mm的阴离子交换晶胶柱，于室温下以流速0.5~2 cm/min进行吸附层析，得到含L-苯丙氨酸粗品的溶液，于45℃、真空度0.09MPa条件下进行减压蒸发，除去溶剂，得到L-苯丙氨酸粗品。

将所得L-苯丙氨酸粗品配置为30 mg/mL的水溶液180 mL进行降温结晶，于-5℃条件下冷冻结晶30h，常规干燥，得到精制的L-苯丙氨酸4.2g。取所得L-苯丙氨酸，配置为浓度5 mg/mL的水溶液，用WZZ-2B自动旋光仪进行检测，测得L-苯丙氨酸比旋度为-28.5。