专利名称：L－苯丙氨酸的膜技术提取方法
技术领域：
本发明涉及医药中间体L-苯丙氨酸的膜分离技术提取方法，即针对酶法制备L-苯丙氨酸转化溶液，利用膜分离工艺实现L-苯丙氨酸的高收率、低能耗分离提取。
L-苯丙氨酸的工业化生产路线主要有发酵法和酶法(肉桂酸酶法和苯丙酮酸酶法)。发酵法主要包括一般发酵法和基因工程菌发酵法一般发酵法由于微生物本身的代谢途径较为复杂，因此菌株的发酵产率一般较低，对基质的利用率低及产品的分离精制成本过高，因此已经证实无法进行工业化生产；基因工程菌发酵法生产，由于所携带目标基因的质粒稳定性通常较差，发酵产率波动性较大，因此从总体而言生产成本较高。酶法生产L-苯丙氨酸因具有产物浓度高、纯化步骤少、生产能力强等优点，是目前国内外L-苯丙氨酸的主要生产路线，即肉桂酸酶法和苯丙酮酸酶法，苯丙酮酸酶法无论在工艺、还是生产成本及项目投资方面，和肉桂酸酶法路线相比具有较大的优势，因此苯丙酮酸酶法被国内外工业研究部门认为是最直接和最经济的L-苯丙氨酸生产方法。
在苯丙酮酸酶法转化液中，除底物苯丙酮酸、L-天冬氨酸、目标产物L-苯丙氨酸和丙酮酸等主要成分外，还有微生物细胞及其碎片、杂蛋白和部分色素等多种杂质成分，故L-苯丙氨酸的提取工艺难度较大。前人报道的提取方法主要有1.离子交换树脂提取法在pH＜3和pH＞10情况下，分别利用阳离子交换树脂或阴离子交换树脂吸附转化液中的L-苯丙氨酸，经碱性和酸性溶液洗脱、浓缩得到L-苯丙氨酸；2.钙盐沉淀法利用钙离子(CaCl2)和苯丙氨酸形成不溶性沉淀，在pH8.5-11形成沉淀，苯丙氨酸钙盐经盐酸中和、结晶得到苯丙氨酸；3.锌盐沉淀法用氢氧化钠调溶液pH7-9，向溶液中加入硫酸锌固体得到苯丙氨酸锌盐沉淀，经酸中和结晶获得L-苯丙氨酸；但从操作工艺和提取经济性分析，以上方法均有缺陷。离子交换方法树脂的活化、再生和清洗需要消耗大量的酸碱，同时所需设备和树脂成本较高；金属盐沉淀方法均产生大量的盐和废水，同时提取的收率(一般低于80％)和产品的纯度较低；因此发展高收率、低成本的L-苯丙氨酸提取方法对促进L-苯丙氨酸的产业化显得十分迫切。
本发明的目的可以通过以下措施来达到在本发明的提取方法中，酶转化液首先利用无机陶瓷膜或有机膜过滤去除微生物细胞及其碎片，然后运用聚砜膜进行超滤去除杂蛋白，经聚砜膜脱色和脱盐浓缩、结晶得到L-苯丙氨酸晶体。
本发明相比现有技术具有如下优点1取工艺全部采用膜技术分离工艺，操作简单且易实现自动化，提取收率高，产品纯度高；2取过程全部采用物理分离方法，过程消耗的酸碱、水及蒸汽低，提取的成本大为降低；3膜分离工艺，膜及其配套设备使用寿命长、装置维护方便，投资少。
取10升的酶法转化溶液，L-苯丙氨酸的浓度为20克/升，选用0.1m2的无机陶瓷膜在0.1MPa、25C进行过滤，过滤后溶液的透光率为86％，无机膜的材质为氧化铝或氧化锆，膜孔径为0.2-1μ。过滤液利用聚砜膜进行杂蛋白的去除，溶液过滤压力为0.15-0.25Mpa，膜分子量为5000-30000，得到蛋白质的去除率为95％以上的L-苯丙氨酸初提取液11升，L-苯丙氨酸的浓度为17.6克/升，L-苯丙氨酸的收率为96.7％。
实施例2.
取10升的酶法转化溶液，L-苯丙氨酸的浓度为20克/升，选用聚砜膜进行进行过滤，溶液的透光率达到了82％，膜分子量为30000-100000。过滤液利用聚砜膜进行杂蛋白的去除，溶液过滤压力为0.15-0.25MPa，膜分子量为5000-30000，得到蛋白质的去除率为94％的L-苯丙氨酸初提取液12升，L-苯丙氨酸的浓度为16.2克/升，L-苯丙氨酸的收率为97.2％。
实施例3取实施例1的初提取液10升(苯丙氨酸的浓度为17.6克/升)，以聚砜膜为过滤膜，膜的分子量为1000-3000，在1.5-3.5MPa、25-40℃条件下，过滤脱色，颜色脱除率为97％以上，L-苯丙氨酸的收率为97.5％；脱色液经分子量为200-800聚砜膜脱盐浓缩处理，氯化钠的脱除率为91％，溶液经浓缩到50-70克/升时，用氢氧化钠调节pH5.0-6.0，结晶沉淀得到L-苯丙氨酸晶体159.1克，纯度为96.7％。
实施例4.
取实施例2的初提取液10升(L-苯丙氨酸的浓度为16.2克/升)，以聚砜膜为过滤膜，膜的分子量为1000-3000，在1.5-2.5MPa、25-40℃条件下，过滤脱色，颜色脱除率为96％，L-苯丙氨酸的收率为96.2％；脱色液经分子量为200-800聚砜膜脱盐浓缩处理，氯化钠的脱除率为91％，溶液经浓缩到50-70克/升时，用氢氧化钠调节pH5.0-6.0，结晶沉淀得到L-苯丙氨酸晶体157.1克，纯度为97.3％。
权利要求
1.一种L-苯丙氨酸的膜技术提取方法，其特征是在苯丙酮酸酶法制备L-苯丙氨酸的酶转化液反应体系中，采用膜技术进行L-苯丙氨酸的分离提取。
2.根据权利要求1所述的L-苯丙氨酸的膜技术提取方法，其特征是酶转化液首先利用无机陶瓷膜或有机膜过滤去除微生物细胞及其碎片，然后运用聚砜膜进行超滤去除杂蛋白，经聚砜膜脱色和脱盐浓缩、结晶得到L-苯丙氨酸晶体。
3.根据权利要求2所述的L-苯丙氨酸的膜技术提取方法，其特征是无机陶瓷膜的材质为氧化铝或氧化锆，膜孔径为0.2-1μ。
4.根据权利要求2所述的L-苯丙氨酸的膜技术提取方法，其特征是有机膜选用聚砜膜进行过滤，膜分子量为30000-100000。
5.根据权利要求2所述的L-苯丙氨酸的膜技术提取方法，其特征是运用聚砜膜进行超滤去除杂蛋白，膜分子量为5000-30000。
6.根据权利要求2所述的L-苯丙氨酸的膜技术提取方法，其特征是采用分子量为1000-3000的聚砜膜进行脱色，随之对脱色液进行除盐浓缩处理，聚砜膜分子量为200-1000。
全文摘要
本发明涉及医药中间体L－苯丙氨酸的膜技术分离提取方法，即在苯丙酮酸酶法制备L－苯丙氨酸溶液中，利用膜分离技术包括菌体和细胞碎片的去除、超滤除去杂蛋白、纳滤脱盐脱色和浓缩，对目标产物进行分离提取，L－苯丙氨酸的提取收率大于85％，整个提取过程与离子交换和金属盐沉淀提取方法相比，提取收率有明显的提高，提取过程所用的酸碱、水和蒸汽消耗有大幅度降低。
文档编号C07C229/36GK1425645SQ0215721
公开日2003年6月25日 申请日期2002年12月23日 优先权日2002年12月23日
发明者韦萍, 周华, 何若平, 万红贵, 欧阳平凯 申请人:南京工业大学