L-色氨酸晶体及其制备方法与流程

本发明涉及色氨酸加工技术，具体地，涉及一种l-色氨酸晶体及其制备方法。

背景技术：

1、l-色氨酸，又称β-吲哚基丙氨酸，外观为白色或微黄色结晶或结晶性粉末，是人和动物体内的八种必需氨基酸之一，在人和动物体内的新陈代谢中起着重要作用。此外，在植物体内l-色氨酸也是合成植物生长素必须的重要前体物质，在高等植物当中也普遍存在。

2、目前l-色氨酸广泛应用于食品、饲料和医药等领域。在食品添加剂方面，色氨酸可以与丙氨酸-色氨酸二肽等其他一些氨基酸联合应用，具有显著的防腐作用，又由于其可以和金属离子发生螯合反应而被用做抗氧化剂；将其作为食品添加剂、调味剂和抗氧化剂，目的在于提高机体对蛋白质的利用率。在饲料工业方面，l-色氨酸是继赖氨酸及蛋氨酸之后的第三类饲料添加氨基酸；据有关报道，色氨酸可以对猪禽的营养代谢起到一定的调控作用。色氨酸在动物体内可以转化为尼克酰胺促进动物的生长，并预防尼克酰胺缺乏症的出现；l-色氨酸对动物的行为也会产生一定的影响，它可以提高动物的采食量和生产性能并减少动物的攻击行为，减轻应激反应，在饲料中添加微量的色氨酸就可以产生显著地反应。在医药领域，l-色氨酸可以促进骨髓t淋巴细胞前体分化成为成熟t淋巴细胞，因此l-色氨酸缺乏会导致机体免疫功能降低；并且l-色氨酸能够促进胃液和胰液的分泌，促进人体的消化功能，还可以合成5-羟色胺、吲哚乙酸、尼克酸、褪黑素、色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质。

3、目前为止，l-色氨酸的生产方法主要有酶法、化学合成法以及微生物发酵法。化学合成法的材料来源有限，底物价格昂贵等缺点限制了其在工业生产上的应用；酶法合成色氨酸的过程中，酶的需要量大且易失活，并且酶的价格昂贵，在工业生产上也存在很大的弊端。而微生物发酵法具有产酸高、成本低、质量好等优势，是大规模生产l-色氨酸的首选技术，但微生物发酵法生产l-色氨酸的过程中，发酵液中存在着大量的菌体、蛋白和色素等成分，给后期色氨酸提取造成了一定的困难，降低了提取的收率和结晶的质量。

4、传统的l-色氨酸分离方法为发酵液经过过滤除菌、离子交换、脱色、浓缩结晶、离心分离、干燥得到l-色氨酸。然而，传统方式获得的l-色氨酸是晶型较差的片状晶体或结晶性粉末，晶体的形状不规则、尺寸不均匀，存在产品堆密度低、流动性差和沉降速度慢问题，使用离心机分离这些晶体时，它们会形成一层致密滤饼，堵塞滤布，导致母液分离不良，并且需要长时间来分离色氨酸晶体，增加处理成本。因此，l-色氨酸的形貌优化一直是研究的热点，许多专利尝试改善l-色氨酸的结晶工艺，如yarita等人通过中和结晶光学活性色氨酸的方法将光学活性色氨酸的酸性或碱性水溶液与碱或酸混合，从而使含有光学活性色氨酸的水溶液的ph值保持在3～8的范围内，并同时使光学活性色氨酸结晶为絮凝晶体，但此方法酸碱流加中和难控制，无法用于大生产；cn114773251b中陈明洋等人通过结合等电点结晶和球形团聚工艺，利用乙酸乙酯对l-色氨酸良好的润湿性能，使得l-色氨酸结晶析出并团聚成球形颗粒，但有机溶剂消耗较多、有必要进行回收。可见，发酵生产l-色氨酸的这些方法从经济角度来看成本较高。

5、因此，开发一种晶体形状规则、堆密度高、流动性好并且可实现工业化、经济效益好的l-色氨酸球状晶体制备方法具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的发酵生产l-色氨酸提取或结晶工艺成本高、工艺过程难控制、晶体颗粒不均匀、堆密度低等问题，提供一种l-色氨酸晶体及其制备方法，该l-色氨酸晶体的球形度高、堆密度高和休止角高，使得l-色氨酸的沉降性和流动性好，易于分离，且制备工艺流程简单、成本低。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种l-色氨酸晶体的制备方法，该方法包括：将含磷酸根的l-色氨酸溶液调节ph为9-11后，与结晶促进剂进行混合处理；所述结晶促进剂含有碱土金属元素。

3、优选地，所述碱土金属元素为镁和/或钙。

4、优选地，所述结晶促进剂选自氧化镁、氢氧化镁、氧化钙和氢氧化钙中的至少一种。

5、优选地，所述结晶促进剂为氧化镁和/或氢氧化镁，相对于1l所述l-色氨酸溶液，所述结晶促进剂的添加量为1-3g；或者，

6、所述结晶促进剂为氧化钙和/或氢氧化钙，相对于1l所述l-色氨酸溶液，所述结晶促进剂的添加量为2-5g。

7、优选地，采用浓度为20-30重量％的氨水调节所述l-色氨酸溶液的ph。

8、优选地，所述l-色氨酸溶液中磷酸根的浓度为1-3g/l。

9、优选地，所述l-色氨酸溶液为l-色氨酸发酵液、或所述l-色氨酸发酵液通过除杂预处理所得的膜滤液或脱色清液。

10、优选地，所述l-色氨酸发酵液通过将产l-色氨酸菌株的发酵液经灭活获得。

11、优选地，所述灭活的温度为85-90℃。

12、优选地，该方法还包括：将ph调至9-11后的所述l-色氨酸发酵液进行超滤得到滤液，将所述滤液与结晶促进剂进行混合处理。

13、优选地，所述超滤的条件包括：采用陶瓷膜，温度为45-55℃，压力为0.05-0.1mpa。

14、优选地，所述混合处理的过程中还添加脱色剂。

15、优选地，所述脱色剂为活性炭；

16、相对于1l所述l-色氨酸溶液，所述脱色剂的添加量为3-8g。

17、优选地，所述混合处理的条件包括：温度为55-75℃，时间为15-45min。

18、优选地，该方法还包括：将所述混合处理获得的处理液经固液分离得到清液，将所述清液经浓缩、结晶、干燥。

19、优选地，所述浓缩采用蒸发浓缩，所述蒸发浓缩的过程包括：将所述清液在温度为55-65℃、负压为0.085-0.1mpa的条件下浓缩3-5倍得到浓缩液；

20、所述结晶的过程包括：将所述浓缩液在温度为10-20℃降温结晶50-80min得到晶浆，将所述晶浆经固液分离得到湿晶体。

21、本发明第二方面提供如前所述的制备方法制得的l-色氨酸晶体。

22、通过上述技术方案，本发明提供的l-色氨酸晶体制备过程，以含磷酸根的l-色氨酸溶液为原料，将调节ph为9-11与含有碱土金属元素的结晶促进剂相配合协同，能够高效地促进l-色氨酸结晶，且磷酸盐等杂质去除效果好，获得的l-色氨酸晶体球形度高、堆密度高、休止角高且纯度高，使得该l-色氨酸晶体的沉降速度快、流动性好，易于分离，而且高堆密度的l-色氨酸晶体可减少包装材料和储存空间，降低生产成本；此外，该l-色氨酸晶体的制备工艺操作流程简单，极大地提高了生产效率，成本低、经济效益好，有利于实现工业化生产。

1.一种l-色氨酸晶体的制备方法，其特征在于，该方法包括：将含磷酸根的l-色氨酸溶液调节ph为9-11后，与结晶促进剂进行混合处理；所述结晶促进剂含有碱土金属元素。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱土金属元素为镁和/或钙；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用浓度为20-30重量％的氨水调节所述l-色氨酸溶液的ph。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述l-色氨酸溶液中磷酸根的浓度为1-3g/l。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述l-色氨酸溶液为l-色氨酸发酵液、或所述l-色氨酸发酵液通过除杂预处理所得的膜滤液或脱色清液；

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，该方法还包括：将ph调至9-11后的所述l-色氨酸发酵液进行超滤得到滤液，将所述滤液与结晶促进剂进行混合处理；

7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合处理的过程中还添加脱色剂；

8.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，该方法还包括：将所述混合处理获得的处理液经固液分离得到清液，将所述清液经浓缩、结晶、干燥；

9.根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法制得的l-色氨酸晶体。

10.根据权利要求9所述的l-色氨酸晶体，其特征在于，该l-色氨酸晶体的堆密度为0.3-0.5g/cm3、球形度高于75％、休止角为20-32°。