專利名稱：從胱氨酸及酪氨酸混合物中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氨基酸的制備及分離純化技術領域。
背景技術：
人類的必需氨基酸有8種，即賴氨酸、苯基丙氨 酸、纈氨酸、蛋氨酸、色氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸。如果人體缺乏這些氨基酸，就會影響人體的正常的生長和健康。由于人體合成胱氨酸、組氨酸、精氨酸、酪氨酸及甘氨酸等的能力較低，當需要它們的量增多時，必須在食物中添加這些氨基酸或者通過輸液等方式補充這些氨基酸，這類氨基酸被稱為人體“半必需氨基酸”。胱氨酸及酪氨酸一直是氨基酸輸液和食品添加劑的重要成分。L-胱氨酸(L-Cystine)是ー種氨基酸原料藥及營養(yǎng)增補劑，用于奶粉的母乳化，能促進手術及外傷的治療，刺激造血功能，促進白血球生成；也可作化妝品的添加剤，能促進傷ロ愈合，對防治皮膚過敏及治療濕疹等作用。L-酪氨酸(L-Tyrosine)是合成多肽類激素、抗生素、L-多巴等藥物的主要原料，廣泛地應用于醫(yī)藥、食品添加剤、生物化工和飼料等領域，在醫(yī)藥上能用作甲狀腺功能亢進癥治療。目前，L-胱氨酸及L-酪氨酸的最主要生產方法是以人發(fā)、羽毛、羊毛等為原料，經酸水解、提取、精制而成，結晶法是分離純化胱氨酸及酪氨酸的傳統(tǒng)エ藝方法。上述蛋白質原料先經強酸水解成氨基酸后，用堿將水解液中和到弱酸性，將胱氨酸和酪氨酸混合物沉淀后分離出來，將得到的胱氨酸和酪氨酸混合物沉淀經重結晶可分別得到氨基酸純品。實踐證明，利用結晶法分離胱氨酸和酪氨酸混合物還存在一些技術困難，這是因為1)兩者的等電點很接近，(胱氨酸和酪氨酸的Pl分別為5. 05和5. 66) ；2)胱氨酸和酪氨酸在水中的溶解度都較低，而且兩者隨溫度變化溶解度的變化也很接近[L-胱氨酸in H2O {g/dl) 0. 011(25°C ),0. 0239 (50°C ),0. 0523 (70°C ),0. 114(100°C );酪氨酸(inH2O (g/t/7) :0. 020(0°C )，0. 027 (10°C ), 0. 038 (20°C ), 0. 054 (30°C ), 0. 075 (40°C ),
0.11(50°C ), 0. 15(60°C ), 0. 21(70°C ), 0. 29 (80°C ), 0. 40 (90°C ), 0. 57(100°C ) ；3)隨pH變化胱氨酸和酪氨酸的溶解度變化也很接近。所以，胱氨酸和酪氨酸混合物的分離純化十分困難。另ー方面，原料藥級胱氨酸產品和原料藥級酪氨酸產品總是嚴格限制另ー種氨基酸的存在，胱氨酸產品和酪氨酸產品均分別把酪氨酸或胱氨酸作為主要的雜質氨基酸進行檢驗。由于胱氨酸及酪氨酸是氨基酸中溶解度最低的兩種氨基酸，在エ業(yè)化生產中，這兩種氨基酸總是處于同一個組分中。目前，主要利用在pH2. 0左右胱氨酸的溶解度隨溫度的增加較酪氨酸的溶解度增加小這ー特點，采用在提高溶液溫度的條件下用堿(例如氨水或氫氧化鈉等)進行中和結晶來實現(xiàn)將胱氨酸分離出來。為保證胱氨酸的純度，堿中和終點的pH較低(pH2. 0±0. 5)。在此條件下，約有30 45%的胱氨酸和酪氨酸沒有沉析出來而留在母液中。所以，如何實現(xiàn)胱氨酸和酪氨酸的有效分離對提高胱氨酸和酪氨酸的生產收率至關重要。為實現(xiàn)胱氨酸和酪氨酸的分離，前人采用了以下方法
I、反復酸溶結晶。傳統(tǒng)的分離方法是將混雜有另一種氨基酸的胱氨酸或酪氨酸樣品反復酸溶后再用堿中和結晶(例如，鄭達華，氨基酸和生物資源，1983，4，3)。這種方法不僅費エ費時，還造成原輔料的消耗和產品的流失，成本高昂。這種方法不僅分離效果不理想，而且所得到的L-酪氨酸產品的比旋光度和透過率兩項指標較低，產品質量較難達標，エ業(yè)化生產實施困難。2、活性炭吸附分離。利用活性炭先吸附胱氨酸及酪氨酸，然后通過控制洗脫活性炭實現(xiàn)胱氨酸及酪氨酸的分離(例如，符浩勇，張春力，氨基酸雜志，1992，14 21 22 ;鄒學滿，CN101148416A, CN1515544A ;王先兵等 CN101182297A)。
3、大孔樹脂分離。利用可與酪氨酸形成氫鍵和疏水作用的大孔こ酰氨甲基聚苯こ烯樹脂來實現(xiàn)酪氨酸與胱氨酸分開(劉國棟等，應用化學，2002，19 (9):894-897)。但是，從淋洗圖可以看出，大孔樹脂的選擇性有限，對胱氨酸也有一定吸附，在生產規(guī)模如何有效實現(xiàn)胱氨酸和酪氨酸的有效分離仍然是個問題。4、堿性條件下分離胱氨酸及酪氨酸。用氨水等將胱氨酸及酪氨酸混合物溶解，并調節(jié)pH至9 12. 5后加熱至60°C 85°C。因為胱氨酸及酪氨酸隨pH上升二者的溶解度差異不顯著，所以此方法采用在堿性條件下加熱將胱氨酸降解的方式來達到去除胱氨酸雜質的目的。由于在堿性條件下加熱可能引起酪氨酸的消旋，所以這ー方法在生產中難以采用(孫復興1231284 A;陳士安CN102260183 A ;魯偉等，氨基酸和生物資源，2010，34 (3)80 82)。5)電解法分離(羅成龍等，CN 1062347 A)設備成本高昂，實現(xiàn)エ業(yè)化生產的困難很大。如何實現(xiàn)將胱氨酸及酪氨酸有效分離，是胱氨酸及酪氨酸エ業(yè)化生產中，人們長期以來想解決而又一直未予解決的一大技術難題。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種從胱氨酸及酪氨酸物混合中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法，不僅能從胱氨酸及酪氨酸物混合中將胱氨酸及酪氨酸實現(xiàn)有效分離，且方法簡便、エ藝合理、成本低廉，適合エ業(yè)化生產。本發(fā)明的主要技術方案是一種從胱氨酸及酪氨酸混合物中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法，其特征在于先將胱氨酸及酪氨酸混合物的含水量降低，再加入酸后加熱至胱氨酸及酪氨酸混合物全部溶解后加入有機醇；當酸醇體系冷卻后，胱氨酸鹽以沉淀的方式分離出來，進而可精制得到胱氨酸產品；再用余液可制得酪氨酸產品。所述的先將胱氨酸及酪氨酸混合物的含水量降低至< 50%較好，先將胱氨酸及酪氨酸混合物的含水量降低至彡20%更佳。所述的酸指鹽酸、硫酸、硝酸、磺酸、甲基磺酸、こ基磺酸、苯磺酸、磷酸、三氯こ酸或三氟こ酸等，酸的用量以物料在加酸及常壓下加熱后胱氨酸及酪氨酸混合物全部溶解為準。所述的醇指液態(tài)的醇甲醇、こ醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇或異丁醇等，有機醇的用量為物料干重的一倍以上，V/W，較好；有機醇的用量為物料干重的3倍 10倍，V/W，更佳。所述的酸式胱氨酸以沉淀的方式分離出來后，可通過離心或過濾等方式得到胱氨酸粗品，此粗品再通過在水溶液體系中酸溶后中和至pH2±l即得到胱氨酸精品結晶。所述的用余液再制得酪氨酸產品的方法為減壓蒸餾回收有機醇后，用堿中和酸醇液至PH4以下，將冷卻后所得的沉淀分離即得到酪氨酸粗品。此粗品再通過在水溶液體系中酸溶后中和即得到酪氨酸精品結晶。所述的胱氨酸及酪氨酸混合物為將角蛋白水解物中和后所得的胱氨酸及酪氨酸混合物，為下列中的ー種
a)、將角蛋白酸水解成氨基酸后，用堿中和至pH4.5土 I后靜置沉淀，離心所得到的沉淀經過再次加酸溶解后加堿中和，靜置沉淀后離心所得到的W沉淀；
b)、將上述的W沉淀經加酸溶解后加熱并用堿中和，收獲胱氨酸結晶后的母液(即精母)，經濃縮后得到的以酪氨酸、胱氨酸含量高的沉淀；
C)、經過活性炭吸附氨基酸母液并洗脫出來的含有酪氨酸、胱氨酸含量高的沉淀；d)、其他任何胱氨酸及酪氨酸混合物，包括含有酪氨酸雜質胱氨酸產品，以及含有胱氨酸雜質的酪氨酸產品。所述的角蛋白是以角蛋白為主的蛋白質原料，包括人類毛發(fā)、羽毛、哺乳動物毛發(fā)或哺乳動物的角、蹄、爪等角蛋白含量豐富的物料。本發(fā)明的積極效果是顯著的解決了人們長期以來想解決而又一直未予解決的一大技術難題；不僅能從胱氨酸及酪氨酸物混合中將胱氨酸及酪氨酸實現(xiàn)有效分離，而且方法簡便、收率高、エ藝合理、成本低廉，適合エ業(yè)化生產。本發(fā)明
I)、可一次性將胱氨酸及酪氨酸分開。在酸醇體系中，酪氨酸溶解于酸醇液相之中，而胱氨酸則以沉淀方式析出，避免了傳統(tǒng)的エ藝中復雜的反復酸溶后中和結晶、也避免了用于吸附胱氨酸及酪氨酸的活性炭及大孔樹脂消耗及洗脫過程中的輔料消耗。此過程不破壞任何胱氨酸及酪氨酸，產品收率高。2 )、エ藝簡單，節(jié)約試劑，有機溶劑可以回收重復使用。
具體實施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明作進ー步的詳細說明，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。生產實施工藝流程
I、將角蛋白水解物中和后所得的胱氨酸及酪氨酸混合物；角蛋白指以角蛋白為主的蛋白質原料，包括人體毛發(fā)、羽毛、哺乳動物毛發(fā)及其角、蹄、爪角蛋白含量豐富的原料。a)、以角蛋白酸水解成氨基酸后，用堿中和至pH4. 5± I后靜置沉淀，離心所得到的沉淀物，經過再次加酸溶解后加堿中和，靜置沉淀后離心所得到的W沉淀；
b)、將上述的W沉淀經加酸溶解后加熱并用堿調節(jié)至pH2±l，收獲胱氨酸結晶后的母液即精母，經濃縮后得到的酪氨酸、胱氨酸含量高的沉淀；
C)、經過活性炭吸附氨基酸母液并洗脫出來的酪氨酸、胱氨酸含量高的沉淀；
d)、其他任何胱氨酸及酪氨酸混合物含有酪氨酸雜質胱氨酸產品，以及含有胱氨酸雜質的酪氨酸產品。2、將胱氨酸及酪氨酸混合物的含水量降低后，再加入酸后加熱至混合物全部溶解后加入有機醇；當酸醇體系冷卻后，酸式胱氨酸以沉淀的方式分離出來，進而精制可得到胱氨酸產品；用余液再制得酪氨酸產品。所述的酸指鹽酸、硫酸、硝酸、磺酸、甲基磺酸、こ基磺酸、苯磺酸、磷酸、三氯こ酸或三氟こ酸，酸的用量以物料在加酸及常壓下加熱后胱氨酸及酪氨酸混合物全部溶解為準。所述的醇指液態(tài)的醇甲醇、こ醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇，有機醇的用量(V/W)為物料干重的一倍以上。3、酸醇體系冷卻后，胱氨酸鹽以沉淀 的方式分離出來得到胱氨酸粗品，進而制得胱氨酸精品結晶。4、用余液再制得酪氨酸產品。實施例I :
I、把5公斤人體毛發(fā)用lOmol/L鹽酸水解成氨基酸，水解液經減壓排酸處理后冷卻，用氨水或其他堿液中和至PH4. 5± I后冷卻靜置24 48小時后，離心分離所得的沉淀經過酸溶后再次中和至PH4. 0± I后靜置，離心所得沉淀烘干。2、取300 g粉碎后的沉淀(含水量約為30%)，加入エ業(yè)鹽酸( 30%)并加熱至完全溶解后加入1200 ml異丙醇,加熱至70°C后保溫ー小時,室溫冷卻后抽濾。沉淀用薄層色譜分析表明胱氨酸與酪氨酸之比為11 :1。將此沉淀在水溶液體系中脫色后采用常規(guī)胱氨酸結晶技術得到的胱氨酸結晶產品滿足AJI第八版(97版)要求。3、取精制胱氨酸后的母液(精母)10升，加入鹽酸酸化后減壓濃縮至約2000毫升，室溫冷卻后抽濾去除NH4Cl固體結晶。剩余母液用50g活性炭加熱脫色I小時后趁熱抽濾，活性炭洛用20ml濃鹽酸后再300 ml水洗滌,抽濾后合并濾液。濾液用濃氨水調pH至3. 9，4°C靜置過夜后抽濾，濾渣在75°C烘箱烘干。稱取150 g濾渣(含水量約10%)用30%硫酸加熱溶解后加入800 ml無水こ醇，在60°C下保溫一小時后室溫冷卻。薄層色譜分析抽濾所得的沉淀表明胱氨酸與酪氨酸之比為10 :1。將此沉淀在水溶液體系中脫色后，采用常規(guī)胱氨酸結晶技術得到精品，產品滿足AJI第八版(97版)要求。4、含有機醇的濾液減壓蒸餾回收有機醇，向剩余液中加入1000毫升去離子水，用堿中和至PH3. 5后冷卻，過濾得到以酪氨酸為主的沉淀。薄層色譜分析表明酪氨酸的含量約60%，其中主要雜質氨基酸為亮氨酸等疏水氨基酸。進ー步酸溶后用稀堿中和即得酪氨酸精品。L-酪氨酸的主要質量指標均達到日本味之素(AJ192)和中國藥典(CP2000)標準。實施例2
I、取肉雞羽毛用鹽酸完全水解成氨基酸后的水解液經過堿中和后所得的沉淀，經過再次酸溶中和后的沉淀經75°C烘箱烘干。取烘干后的沉淀300克(含水量約10%)，加入30%硝酸加熱溶解后加入2500 ml無水甲醇，加熱至70°C后保溫I小時后冷卻。抽濾所得到的沉淀用薄層色譜分析表明胱氨酸與酪氨酸之比為8 :1。其他步驟參照實施例I。實施例3
I、取胱氨酸精母5000 mL緩慢通過ー含Ikg糖用活性炭的色譜柱，再用1200mL 10%的熱鹽酸溶液洗脫，用堿中和所得到的洗脫液的pH至4. 0后室溫冷卻靜置過夜，抽濾所得的沉淀75°C烘箱烘干。2、取100克(含水量為30%)的沉淀，加入エ業(yè)鹽酸加熱溶解后加入正丁醇600mL，保溫一小時后室溫冷卻，抽濾所得的沉淀經薄層色譜分析表明胱氨酸與酪氨酸之比為9 I。其他步驟參照實施例I。實施例4
取95克胱氨酸樣品中加入5克酪氨酸制成100克含有5%酪氨酸雜質的胱氨酸樣品，加入エ業(yè)稀鹽酸加熱溶解后加入異丙醇500mL，保溫一小時后室溫冷卻，抽濾所得的沉淀經酸溶后稀氨水中和至PH2. 2。抽濾得到的胱氨酸精品用薄層色譜分析表明，胱氨酸精品中無酪氨酸雜斑。胱氨酸的精制步驟參照實施例I。實施例5
取95克酪氨酸樣品中加入5克胱氨酸制成100克含有5%胱氨酸雜質的酪氨酸樣品。向此樣品加入20%的甲基磺酸加熱溶解后加入正丙醇600mL，保溫一小時后室溫冷卻，抽濾去除胱氨酸沉淀。剰余的母液減壓蒸餾回收正丙醇后在水溶液體系中用稀氨水中和至PH2. 5。 冷卻后抽濾得到的酪氨酸粗品。用薄層色譜分析表明，酪氨酸精品中無胱氨酸雜斑。實施例6 12見表I。表I幾點說明
I、胱氨酸及酪氨酸混合物用下列中的ー種
a)、以角蛋白酸水解成氨基酸后，用堿中和至pH4.5± I后靜置沉淀，離心所得到的沉淀物，經過再加酸溶解加堿中和后靜置沉淀離心所得到的W沉淀；
b)、將上述的W沉淀經加酸溶解后加熱并用堿調節(jié)pH2±l，收獲胱氨酸結晶后的母液即精母，經濃縮后得到的以酪氨酸、胱氨酸為主的沉淀；
C)、經過活性炭吸附氨基酸母液并洗脫出來的含有酪氨酸、胱氨酸為主的沉淀；d)、其他任何胱氨酸及酪氨酸混合物含有酪氨酸雜質胱氨酸產品，或是含有胱氨酸雜質的酪氨酸產品。2、加入酸量為至胱氨酸及酪氨酸混合物經加熱后全部溶解為止。3、有機醇的用量為物料干重的I倍 10倍，V/W。4、加熱溫度可致溶液沸騰為上限。5、其他エ藝同上，略 表I
權利要求
1.一種從胱氨酸及酪氨酸混合物中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法，其特征在于先將胱氨酸及酪氨酸混合物的含水量降低，加酸后加熱至胱氨酸及酪氨酸混合物全部溶解后加入有機醇；當酸醇體系冷卻后，胱氨酸鹽以沉淀的方式分離出來，進而可制得到胱氨酸產品；再用余液制得酪氨酸產品。
2.根據(jù)權利要求I所述的從胱氨酸及酪氨酸混合物中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法，其特征在于先將胱氨酸及酪氨酸混合物的含水量降低至小于< 50%。
3.根據(jù)權利要求2所述的從胱氨酸及酪氨酸混合物中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法，其特征在于先將胱氨酸及酪氨酸混合物的含水量降低至< 20%。
4.根據(jù)權利要求I所述，其特征在于所述的酸指鹽酸、硫酸、硝酸、磺酸、甲基磺酸、乙基磺酸、苯磺酸、磷酸、三氯乙酸或三氟乙酸，酸的用量以物料在加酸及常壓下加熱至沸騰后胱氨酸及酪氨酸混合物全部溶解為準。
5.根據(jù)權利要求I所述的從胱氨酸及酪氨酸混合物中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法，其特征在于所述的醇指液態(tài)醇甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇或異丁醇，有機醇的用量為物料干重的一倍以上，V/W。
6.根據(jù)權利要求5所述的從胱氨酸及酪氨酸混合物中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法，其特征在于所述的有機醇的用量為物料干重的3倍 10倍，V/W。
7.根據(jù)權利要求I所述的從胱氨酸及酪氨酸混合物中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法，其特征在于胱氨酸鹽以沉淀的方式分離出來后，通過離心或過濾等方式得到胱氨酸粗品，此粗品再通過在水溶液體系中酸溶后堿中和至pH2± I即得到胱氨酸精品結晶。
8.根據(jù)權利要求I所述的從胱氨酸及酪氨酸混合物中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法，其特征在于所述的用余液再制得酪氨酸產品的方法為減壓蒸餾回收有機醇后，用堿中和酸醇液至PH4以下，將冷卻后所得的沉淀分離即得到酪氨酸粗品，此粗品再通過在水溶液體系中酸溶后堿中和即得到酪氨酸精品結晶。
9.根據(jù)權利要求I所述的從胱氨酸及酪氨酸混合物中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法，其特征在于所述的胱氨酸及酪氨酸混合物為角蛋白水解物堿中和后所得的胱氨酸及酪氨酸混合物，為下列中的一種 a)、角蛋白酸水解后，用堿中和至pH4.5±l后靜置沉淀，離心所得到的沉淀物經過再次加酸溶解加堿中和后靜置沉淀離心所得到的W沉淀； b)、將上述的W沉淀經加酸溶解后加熱并用堿調節(jié)pH，收獲胱氨酸結晶后的母液即精母，經濃縮后得到的以酪氨酸、胱氨酸含量高的沉淀； C)、經過活性炭吸附氨基酸母液后并洗脫出來的含有酪氨酸、胱氨酸的沉淀； d)、其他任何胱氨酸及酪氨酸混合物，包括含有酪氨酸雜質胱氨酸產品，或是含有胱氨酸雜質的酪氨酸產品。
10.根據(jù)權利要求9所述的從胱氨酸及酪氨酸混合物中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法，其特征在于所述的角蛋白是以角蛋白為主的蛋白質原料，包括人類毛發(fā)、羽毛、哺乳動物毛發(fā)或哺乳動物的角、蹄、爪等角蛋白含量豐富的原料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從胱氨酸及酪氨酸混合物中將胱氨酸及酪氨酸分離的方法，涉及氨基酸的制備及分離純化技術領域。其特征在于先將胱氨酸及酪氨酸混合物的含水量降低，再加入酸后加熱至胱氨酸及酪氨酸混合物全部溶解后加入有機醇；當酸醇體系冷卻后，胱氨酸鹽以沉淀的方式分離出來，進而可通過精制得到胱氨酸產品；再用余液制得酪氨酸產品。本發(fā)明解決了人們長期以來想解決而又一直未予解決的一大技術難題；不僅能從胱氨酸及酪氨酸物混合中將胱氨酸及酪氨酸實現(xiàn)有效分離，而且方法簡便、收率高、工藝合理、成本低廉，適合工業(yè)化生產。
文檔編號C07C227/40GK102863366SQ201210346780
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權日2012年9月19日
發(fā)明者王孔江 申請人:北京金波綠泰科技有限公司