应用连续流生物酶促高效合成活性二肽的系统及方法与流程

1.本发明涉及连续流合成二肽技术领域，尤其涉及应用连续流生物酶促高效合成活性二肽的系统及方法。


背景技术：

2.生物催化是一种利用酶或者生物有机体做为催化剂进行化学转化的技术，由于其作用条件绿色、温和，并且对反应底物具有的选择性，因此在有机合成特别是手性分子的合成中具有独特的优势，是近年来绿色有机化学合成技术研究的热点之一。生物催化与连续流技术的联合应用有助于降低工业生产中设备成本、操作成本和催化剂消耗，加快生产速度，具有深远而富有前景的应用意义。
3.生物催化由于其的选择性，在不对称催化合成领域具有很大的价值。但由于其较长的反应停留时间与多相反应的特点，限制了其在连续流反应中的应用。而coflore atr搅拌器，作为一种动态混合搅拌器，依靠搅拌器元件和反应器本体的机械振动进行混合，不借助流体速度，就可以提供非常的混合效率，可以有效的解决连续流反应中反应时间长又存在固体的问题，进而有效地应用于酶催化反应中。目前关于应用连续流生物酶促合成活性二肽的报道较少，急需一种无需高温高压，不会发生反应过度现象，高选择性生成二肽产品的系统及方法。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术的不足，提供了应用连续流生物酶促高效合成活性二肽的系统及方法。
5.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
6.本发明提供了应用连续流生物酶促高效合成活性二肽的系统，包括微通道管式反应器、进料泵、树脂吸附罐、干燥罐，所述微通道管式反应器由多个微通道管式反应单元从上到下横向等距排布而成，进料泵通过主输送管与最底部的微通道管式反应单元的一端连通，上下相邻的微通道管式反应单元同一端部之间通过u形管连通，其中一个进料泵通过副输送管与中部和顶部的若干个微通道管式反应单元端部连通，最顶部的微通道管式反应单元通过排液管与树脂吸附罐的顶部连通，干燥罐通过排料管与树脂吸附罐连通。
7.作为本发明进一步改进的方案，所述微通道管式反应单元包括反应腔，反应腔的两端设有连接端口，反应腔的一端通过驱动电机连接有螺旋搅拌杆，反应腔的内壁位于螺旋搅拌杆的顶部和底部对称设有多个防堵塞引流机构。
8.作为本发明进一步改进的方案，所述防堵塞引流机构包括安装座、转轴、叶片，安装座内部设有供转轴转动连接的容置腔，多个叶片环绕转轴的端部固定设置。
9.作为本发明进一步改进的方案，所述安装座内设有多条供反应液流通的流动槽，流动槽的截面形状呈波浪形或弧形。
10.作为本发明进一步改进的方案，所述树脂吸附罐包括罐体，罐体内设有若干个吸
附树脂层，吸附树脂层的外侧与罐体的内壁之间设有限位板。
11.作为本发明进一步改进的方案，所述罐体的底部设有排液阀，排液阀通过管道与储液罐连通，吸附树脂层上方位于罐体外壁通过倾斜的排料管连通有干燥罐。
12.本发明还提供了应用连续流生物酶促高效合成活性二肽的方法，包括以下步骤：
13.步骤一：合成二肽的氨基酸原料与生物酶溶液在进料泵的驱动输送下，进入最底部的微通道管式反应单元，并在压力作用下，通过u形管逐步向上方的微通道管式反应单元连续流动混合反应；
14.步骤二：启动驱动电机，驱动电机驱动螺旋搅拌杆转动，增加原料接触面积，反应后的反应液从排液管排出；
15.步骤三：反应液进入树脂吸附罐内，经过吸附树脂层内吸附树脂吸附后，截留在吸附树脂层上方，滤液经排液阀排入储液罐内，二肽产品经排料管进入干燥罐内进行干燥。
16.作为本发明进一步改进的方案，反应液在流动的过程中，防堵塞引流机构中的叶片会被驱动旋转，同时转轴绕容置腔转动，叶片促进顶部和底部的反应液之间的混合，同时反应液能够沿安装座内的流动槽流动。
17.本发明的有益效果：
18.1、本发明应用连续流生物酶促高效合成活性二肽的系统，合成二肽的氨基酸原料与生物酶溶液在进料泵的驱动输送下，进入最底部的微通道管式反应单元，并在压力作用下，通过u形管逐步向上方的微通道管式反应单元连续流动混合反应，无需高温高压，不会发生反应过度现象，高选择性生成二肽产品，无需高浓度生物酶，反应液经过排液管排出、树脂吸附罐吸附后能够达到20wt％～30wt％的二肽产品浓度。
19.2、本发明应用连续流生物酶促高效合成活性二肽的方法，多个微通道管式反应单元和u形管增加了氨基酸原料与生物酶溶液的接触面积和接触时间，保持良好的压力降，避免物料的堆积和堵塞，保持优良的反应混合率，无需高温高压，不会发生反应过度现象，高选择性生成二肽产品。
附图说明
20.图1为本发明应用连续流生物酶促高效合成活性二肽的系统结构示意图；
21.图2为本发明微通道管式反应单元的结构示意图；
22.图3为本发明防堵塞引流机构的剖视图；
23.图4为本发明树脂吸附罐的结构示意图。
24.图中：100、微通道管式反应器；110、微通道管式反应单元；111、反应腔；112、连接端口；113、驱动电机；114、螺旋搅拌杆；115、防堵塞引流机构；116、安装座；117、转轴；118、叶片；119、容置腔；120、u形管；121、流动槽；200、进料泵；210、主输送管；220、副输送管；230、排液管；300、树脂吸附罐；310、罐体；320、吸附树脂层；330、限位板；340、排液阀；400、干燥罐；410、排料管；500、储液罐。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
27.实施例1
28.如图1所示，本实施例提供一种应用连续流生物酶促高效合成活性二肽的系统，包括微通道管式反应器100、进料泵200、树脂吸附罐300、干燥罐400，微通道管式反应器100由多个微通道管式反应单元110从上到下横向等距排布而成，进料泵200通过主输送管210与最底部的微通道管式反应单元110的一端连通，上下相邻的微通道管式反应单元110同一端部之间通过u形管120连通，其中一个进料泵200通过副输送管220与中部和顶部的若干个微通道管式反应单元110端部连通，最顶部的微通道管式反应单元110通过排液管230与树脂吸附罐300的顶部连通，干燥罐400通过排料管410与树脂吸附罐300连通。
29.本实施例的应用连续流生物酶促高效合成活性二肽的系统，通过设置微通道管式反应器100、进料泵200、树脂吸附罐300、干燥罐400多个主体结构，微通道管式反应器100由多个微通道管式反应单元110从上到下横向等距排布而成，使得合成二肽的氨基酸原料与生物酶溶液在进料泵200的驱动输送下，进入最底部的微通道管式反应单元110，并在压力作用下，通过u形管120逐步向上方的微通道管式反应单元110连续流动混合反应，一方面多个微通道管式反应单元110和u形管120增加了氨基酸原料与生物酶溶液的接触面积和接触时间，保持良好的压力降，避免物料的堆积和堵塞，保持优良的反应混合率，无需高温高压，不会发生反应过度现象，高选择性生成二肽产品，无需高浓度生物酶，反应液经过排液管230排出、树脂吸附罐300吸附后能够达到20wt％～30wt％的二肽产品浓度。
30.当然，本实施例所述的活性二肽包括链状二肽和环二肽，例如丙谷二肽就是由l
‑
丙氨酸和l
‑
谷氨酸缩合而成的二肽；肌肽是由β
‑
丙氨酸和l
‑
组氨酸两种氨基酸组成的二肽；具有游离的α
‑
羧基的氨基酸和游离的α
‑
氨基的氨基酸在生物酶的作用下，充分混合接触生成二肽。
31.具体地，如图1
‑
4所示，微通道管式反应单元110包括反应腔111，反应腔111的两端设有连接端口112，反应腔111的一端通过驱动电机113连接有螺旋搅拌杆114，反应腔111的内壁位于螺旋搅拌杆114的顶部和底部对称设有多个防堵塞引流机构115；防堵塞引流机构115包括安装座116、转轴117、叶片118，安装座116内部设有供转轴117转动连接的容置腔119，多个叶片118环绕转轴117的端部固定设置，安装座116内设有多条供反应液流通的流动槽121。流动槽121的截面形状呈波浪形或弧形。
32.当反应腔111内通入合成二肽的氨基酸原料与生物酶溶液后，启动驱动电机113，驱动电机113驱动螺旋搅拌杆114转动，增加原料接触面积，反应液在流动的过程中，防堵塞引流机构115中的叶片118会被驱动旋转，同时转轴117绕容置腔119转动，叶片118促进顶部和底部的反应液之间的混合，同时反应液能够沿安装座116内的流动槽121流动，避免反应液内的物料在顶部和底部堵塞堆积。
33.树脂吸附罐300包括罐体310，罐体310内设有若干个吸附树脂层320，吸附树脂层320的外侧与罐体310的内壁之间设有限位板330，罐体310的底部设有排液阀340，排液阀
340通过管道与储液罐500连通，吸附树脂层320上方位于罐体310外壁通过倾斜的排料管410连通有干燥罐400。吸附树脂层320内填充有能够吸附二肽产品的吸附树脂，例如采用d301大孔树脂分离纯化丙谷二肽。
34.微通道管式反应器100内充分混合反应的反应液经排液管230排出后，进入树脂吸附罐300内，经过吸附树脂层320内吸附树脂吸附后，截留在吸附树脂层320上方，滤液经排液阀340排入储液罐500内，二肽产品经排料管410进入干燥罐400内进行干燥，连续流生物酶促后经过吸附、干燥能够高产率地得到二肽纯品，适合大容量的反应规模。
35.实施例2
36.如图1
‑
4所示，本实施例提供一种应用连续流生物酶促高效合成活性二肽的方法，包括以下步骤：
37.步骤一：合成二肽的氨基酸原料与生物酶溶液在进料泵200的驱动输送下，进入最底部的微通道管式反应单元110，并在压力作用下，通过u形管120逐步向上方的微通道管式反应单元110连续流动混合反应；
38.步骤二：启动驱动电机113，驱动电机113驱动螺旋搅拌杆114转动，增加原料接触面积，反应液在流动的过程中，防堵塞引流机构115中的叶片118会被驱动旋转，同时转轴117绕容置腔119转动，叶片118促进顶部和底部的反应液之间的混合，同时反应液能够沿安装座116内的流动槽121流动，反应后的反应液从排液管230排出；
39.步骤三：反应液进入树脂吸附罐300内，经过吸附树脂层320内吸附树脂吸附后，截留在吸附树脂层320上方，滤液经排液阀340排入储液罐500内，二肽产品经排料管410进入干燥罐400内进行干燥。
40.本实施例所述的活性二肽包括链状二肽和环二肽，例如丙谷二肽就是由l
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丙氨酸和l
‑
谷氨酸缩合而成的二肽；肌肽是由β
‑
丙氨酸和l
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组氨酸两种氨基酸组成的二肽；具有游离的α
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羧基的氨基酸和游离的α
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氨基的氨基酸在生物酶的作用下，充分混合接触生成二肽。
41.吸附树脂层320内填充有能够吸附二肽产品的吸附树脂，例如采用d301大孔树脂分离纯化丙谷二肽。
42.本实施例应用连续流生物酶促高效合成活性二肽的方法，多个微通道管式反应单元110和u形管120增加了氨基酸原料与生物酶溶液的接触面积和接触时间，保持良好的压力降，避免物料的堆积和堵塞，保持优良的反应混合率，无需高温高压，不会发生反应过度现象，高选择性生成二肽产品，无需高浓度生物酶，反应液经过排液管230排出、树脂吸附罐300吸附后能够达到20wt％～30wt％的二肽产品浓度。
43.需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
44.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例
对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。