一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法
技术领域
1.本技术属于l-高丝氨酸提纯技术领域，尤其是涉及一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法。
背景技术：
2.l-高丝氨酸(s-2-氨基-4-羟基丁酸)是一种非蛋白氨基酸，其衍生物不仅可以通过酶促反应转化为其他重要化工中间体，而且其衍生物具有丰富的生物活性，例如可以有效地抑制镰状红细胞、抗真菌药物。l-高丝氨酸还是合成手性除草剂草铵膦的一种重要中间体，所以在药学和生物学等方面对l-高丝氨酸的研究越来越受到科研工作者的重视。
3.目前，工业生产l-高丝氨酸的方法主要是化学合成法和生物法：化学合成法主要是甲硫氨酸法，通过与碘甲烷反应形成盐，然后加水溶解回流，在碱性条件下生成l-高丝氨酸，此方法虽然收率高，但是碘甲烷价格昂贵，反应时间长，废料处理复杂；生物法主要是从发酵液中提取l-高丝氨酸，l-高丝氨酸发酵液是一种成分复杂的混合物，除含有l-高丝氨酸外，还存在大量的菌体、蛋白质、残糖、色素和无机盐等成分，蛋白质、色素和无机盐的去除是提取l-高丝氨酸的关键，工业上常用的脱色和除盐方法为活性炭脱色、离子交换除盐或电渗析除盐,上述方法提纯成本高，活性炭脱色会产生大量废炭同时截留部分发酵液降低产物收率，离子交换除盐有废水产生并消耗大量酸碱，电渗析技术有处理时间长、除盐率不高，产物纯度低等缺点。
4.专利202110309816.2公开了一种从发酵液中提取l-高丝氨酸的方法，包括发酵液预处理、脱色、电去离子和浓缩过滤等步骤，其中：发酵液预处理首先利用水溶性壳聚糖絮凝剂使水溶性杂蛋白絮凝沉淀,然后用微滤膜除去菌体及絮凝体，再利用卷式超滤膜分离系统将发酵液清液中的小分子肽及短链蛋白等物质去除；脱色步骤利用活性炭纤维模块装置脱色；电去离子步骤利用电去离子装置脱盐；浓缩过滤步骤通过控制有机溶剂流加速率,并结合中间过程育晶来提高产物纯度，可见该技术工艺复杂，所需装置较多，且产品收率低。
技术实现要素：
5.本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中从发酵液中提取l-高丝氨酸的工艺复杂、所需装置较多且产品纯度低的不足，从而提供一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法，包括如下步骤：
8.s1：将发酵液中加入碳酸盐或碳酸氢盐或混合盐，然后滴加氯甲酸酯，滴加结束后保温，蒸去水分,萃取,得到中间体，所述r为c
1-c4的烷基、苄基或者取代的苄基；
[0009][0010]
s2：将得到的中间体1与盐酸溶液混合，加热反应，反应结束后蒸去盐酸和水的混合物，再加入环氧丙烷反应，反应结束后蒸干，再加入醇类溶剂，搅拌后析出固体，抽滤得到l-高丝氨酸白色固体；
[0011][0012]
优选地，所述碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾，所述碳酸氢盐为碳酸氢钠和/或碳酸氢钾。
[0013]
优选地，所述氯甲酸酯为氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯、氯甲酸卞酯中的至少一种，优选为氯甲酸乙酯。
[0014]
优选地，所述发酵液的浓度为20％-30％，优选25％。
[0015]
优选地，s1步骤中滴加碳酸盐和/或碳酸氢盐、氯甲酸酯的环境温度为-5～20℃，优选为在快速搅拌下缓慢滴加氯甲酸酯。
[0016]
优选地，所述盐酸溶液的浓度为20％-37％。
[0017]
优选地，所述醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、异丁醇、1-丁醇、3-戊醇、异戊醇、2-甲基-1-丁醇中的至少一种。
[0018]
优选地，所述s1步骤中保温的时间2小时以上。
[0019]
优选地，所述s2步骤中将得到的中间体1与盐酸水溶液混合倒入反应釜中反应的时间为2小时以上。
[0020]
优选地，所述s2步骤中加热反应的温度为80～120℃，加热回流反应的时间优选为2小时以上。
[0021]
优选地，所述s1步骤中萃取所用的萃取剂为二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯中的至少一种。本发明的有益效果是：
[0022]
本发明的l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法是从发酵液中提取精制提纯l-高丝氨酸的方法，仅需使用碳酸盐和/或碳酸氢盐、氯甲酸酯、盐酸、环氧丙烷、醇类溶剂等易取物料，利用l-高丝氨酸发酵液先合成中间体，在盐酸中酸解脱保护，环氧丙烷中中和氯化氢，在醇溶剂中结晶出l-高丝氨酸，并提纯得到l-高丝氨酸固体，制备工艺简单，整个精制提纯不需要使用滤膜分离系统、含活性炭纤维等的脱色装置、电去离子装置等设备，成本低廉，使用此方法提取发酵液中的l-高丝氨酸的收率高、纯度高。
具体实施方式
[0023]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]
下面将结合实施例来详细说明本技术的技术方案。
[0025]
实施例1
[0026]
本实施例提供一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法，包括如下步骤：
[0027]
s1：将1000g含量为25wt％的l-高丝氨酸发酵液置于5000ml的四口烧瓶中，在-5℃的低温环境下加入1.5当量的碳酸氢钠混合，快速搅拌下缓慢滴加1.3当量的氯甲酸乙酯，滴加结束后保温4h，蒸去水分，用二氯甲烷萃取，得到中间体；
[0028][0029]
s2：取60g得到的中间体置于反应釜中，并加入6n的30％的盐酸溶液，110℃下加热回流反应3h，反应结束后蒸去盐酸和水的混合物，加入环氧丙烷，反应1小时后真空蒸干溶剂及水分，再加入适量甲醇，搅拌后析出固体，抽滤得到l-高丝氨酸白色固体；
[0030][0031]
结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为98％，收率为92％。
[0032]
实施例2
[0033]
本实施例与实施例1的区别在于：在20℃的环境下加入2.2当量的碳酸氢钠后，快速搅拌下缓慢滴加1.8当量的氯甲酸乙酯，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为96％，收率为87％。
[0034]
实施例3
[0035]
本实施例与实施例1的区别在于：在10℃的环境下加入2.0当量的碳酸氢钠后，快速搅拌下缓慢滴加1.6当量的氯甲酸乙酯，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为96％，收率为85％。
[0036]
实施例5
[0037]
本实施例与实施例1的区别在于：加入6n的20％的盐酸溶液，110℃加热回流反应11h，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为96％，收率为90％。
[0038]
实施例6
[0039]
本实施例与实施例1的区别在于：加入6n的37％的盐酸溶液，110℃加热回流反应3h，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为90％，收率为90％。
[0040]
实施例7
[0041]
本实施例与实施例1的区别在于：在-5℃的低温环境下加入0.75当量的碳酸钠混合，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为88％，收率为80％。
[0042]
实施例8
[0043]
本实施例与实施例1的区别在于：在-5℃的低温环境下加入0.25当量的碳酸钠和1当量的碳酸氢钠混合，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为90％，收率为87％。
[0044]
实施例9
[0045]
本实施例与实施例1的区别在于：s2步骤中加热反应的温度为80℃、反应时间为4小时，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为98％，收率为88％。
[0046]
实施例10
[0047]
本实施例与实施例1的区别在于：s2步骤中加热反应的温度为120℃、反应时间为2小时，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为90％，收率为87％。
[0048]
实施例11
[0049]
本实施例与实施例1的区别在于：将s2步骤的甲醇替换为乙醇，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为98％，收率为87％。
[0050]
实施例12
[0051]
本实施例提供一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法，包括如下步骤：
[0052]
s1：将1000g含量为20wt％的l-高丝氨酸发酵液置于5000ml的四口烧瓶中，在-5℃的低温环境下加入1.5当量的碳酸氢钠混合，快速搅拌下缓慢滴加1.3当量的氯甲酸甲酯，滴加结束后保温4h，蒸去水分，用二氯乙烷萃取，得到中间体；
[0053][0054]
s2：取60g得到的中间体置于反应釜中，并加入6n的30％的盐酸溶液，110℃下反应3h，反应结束后蒸去盐酸和水的混合物，加入环氧丙烷，反应1小时后真空蒸干溶剂及水分，再加入适量甲醇，搅拌后析出固体，抽滤得到l-高丝氨酸白色固体；
[0055][0056]
结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为92％，收率为88％。
[0057]
实施例13
[0058]
本实施例提供一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法，包括如下步骤：
[0059]
s1：将1000g含量为30wt％的l-高丝氨酸发酵液置于5000ml的四口烧瓶中，在-5℃的低温环境下加入1.5当量的碳酸氢钠混合，快速搅拌下缓慢滴加1.3当量的氯甲酸苄酯，滴加结束后保温4h，蒸去水分，用乙酸乙酯萃取，得到中间体；
[0060][0061]
s2：取60g得到的中间体置于反应釜中，并加入6n的30％的盐酸溶液，110℃下反应3h，反应结束后蒸去盐酸和水的混合物，加入环氧丙烷，反应1小时后高真空蒸干溶剂及水分，再加入适量甲醇，搅拌后析出固体，抽滤得到l-高丝氨酸白色固体；
[0062][0063]
结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为90％，收率为87％。
[0064]
以上述依据本技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
技术领域
1.本技术属于l-高丝氨酸提纯技术领域，尤其是涉及一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法。
背景技术：
2.l-高丝氨酸(s-2-氨基-4-羟基丁酸)是一种非蛋白氨基酸，其衍生物不仅可以通过酶促反应转化为其他重要化工中间体，而且其衍生物具有丰富的生物活性，例如可以有效地抑制镰状红细胞、抗真菌药物。l-高丝氨酸还是合成手性除草剂草铵膦的一种重要中间体，所以在药学和生物学等方面对l-高丝氨酸的研究越来越受到科研工作者的重视。
3.目前，工业生产l-高丝氨酸的方法主要是化学合成法和生物法：化学合成法主要是甲硫氨酸法，通过与碘甲烷反应形成盐，然后加水溶解回流，在碱性条件下生成l-高丝氨酸，此方法虽然收率高，但是碘甲烷价格昂贵，反应时间长，废料处理复杂；生物法主要是从发酵液中提取l-高丝氨酸，l-高丝氨酸发酵液是一种成分复杂的混合物，除含有l-高丝氨酸外，还存在大量的菌体、蛋白质、残糖、色素和无机盐等成分，蛋白质、色素和无机盐的去除是提取l-高丝氨酸的关键，工业上常用的脱色和除盐方法为活性炭脱色、离子交换除盐或电渗析除盐,上述方法提纯成本高，活性炭脱色会产生大量废炭同时截留部分发酵液降低产物收率，离子交换除盐有废水产生并消耗大量酸碱，电渗析技术有处理时间长、除盐率不高，产物纯度低等缺点。
4.专利202110309816.2公开了一种从发酵液中提取l-高丝氨酸的方法，包括发酵液预处理、脱色、电去离子和浓缩过滤等步骤，其中：发酵液预处理首先利用水溶性壳聚糖絮凝剂使水溶性杂蛋白絮凝沉淀,然后用微滤膜除去菌体及絮凝体，再利用卷式超滤膜分离系统将发酵液清液中的小分子肽及短链蛋白等物质去除；脱色步骤利用活性炭纤维模块装置脱色；电去离子步骤利用电去离子装置脱盐；浓缩过滤步骤通过控制有机溶剂流加速率,并结合中间过程育晶来提高产物纯度，可见该技术工艺复杂，所需装置较多，且产品收率低。
技术实现要素：
5.本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中从发酵液中提取l-高丝氨酸的工艺复杂、所需装置较多且产品纯度低的不足，从而提供一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法，包括如下步骤：
8.s1：将发酵液中加入碳酸盐或碳酸氢盐或混合盐，然后滴加氯甲酸酯，滴加结束后保温，蒸去水分,萃取,得到中间体，所述r为c
1-c4的烷基、苄基或者取代的苄基；
[0009][0010]
s2：将得到的中间体1与盐酸溶液混合，加热反应，反应结束后蒸去盐酸和水的混合物，再加入环氧丙烷反应，反应结束后蒸干，再加入醇类溶剂，搅拌后析出固体，抽滤得到l-高丝氨酸白色固体；
[0011][0012]
优选地，所述碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾，所述碳酸氢盐为碳酸氢钠和/或碳酸氢钾。
[0013]
优选地，所述氯甲酸酯为氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯、氯甲酸卞酯中的至少一种，优选为氯甲酸乙酯。
[0014]
优选地，所述发酵液的浓度为20％-30％，优选25％。
[0015]
优选地，s1步骤中滴加碳酸盐和/或碳酸氢盐、氯甲酸酯的环境温度为-5～20℃，优选为在快速搅拌下缓慢滴加氯甲酸酯。
[0016]
优选地，所述盐酸溶液的浓度为20％-37％。
[0017]
优选地，所述醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、异丁醇、1-丁醇、3-戊醇、异戊醇、2-甲基-1-丁醇中的至少一种。
[0018]
优选地，所述s1步骤中保温的时间2小时以上。
[0019]
优选地，所述s2步骤中将得到的中间体1与盐酸水溶液混合倒入反应釜中反应的时间为2小时以上。
[0020]
优选地，所述s2步骤中加热反应的温度为80～120℃，加热回流反应的时间优选为2小时以上。
[0021]
优选地，所述s1步骤中萃取所用的萃取剂为二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯中的至少一种。本发明的有益效果是：
[0022]
本发明的l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法是从发酵液中提取精制提纯l-高丝氨酸的方法，仅需使用碳酸盐和/或碳酸氢盐、氯甲酸酯、盐酸、环氧丙烷、醇类溶剂等易取物料，利用l-高丝氨酸发酵液先合成中间体，在盐酸中酸解脱保护，环氧丙烷中中和氯化氢，在醇溶剂中结晶出l-高丝氨酸，并提纯得到l-高丝氨酸固体，制备工艺简单，整个精制提纯不需要使用滤膜分离系统、含活性炭纤维等的脱色装置、电去离子装置等设备，成本低廉，使用此方法提取发酵液中的l-高丝氨酸的收率高、纯度高。
具体实施方式
[0023]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]
下面将结合实施例来详细说明本技术的技术方案。
[0025]
实施例1
[0026]
本实施例提供一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法，包括如下步骤：
[0027]
s1：将1000g含量为25wt％的l-高丝氨酸发酵液置于5000ml的四口烧瓶中，在-5℃的低温环境下加入1.5当量的碳酸氢钠混合，快速搅拌下缓慢滴加1.3当量的氯甲酸乙酯，滴加结束后保温4h，蒸去水分，用二氯甲烷萃取，得到中间体；
[0028][0029]
s2：取60g得到的中间体置于反应釜中，并加入6n的30％的盐酸溶液，110℃下加热回流反应3h，反应结束后蒸去盐酸和水的混合物，加入环氧丙烷，反应1小时后真空蒸干溶剂及水分，再加入适量甲醇，搅拌后析出固体，抽滤得到l-高丝氨酸白色固体；
[0030][0031]
结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为98％，收率为92％。
[0032]
实施例2
[0033]
本实施例与实施例1的区别在于：在20℃的环境下加入2.2当量的碳酸氢钠后，快速搅拌下缓慢滴加1.8当量的氯甲酸乙酯，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为96％，收率为87％。
[0034]
实施例3
[0035]
本实施例与实施例1的区别在于：在10℃的环境下加入2.0当量的碳酸氢钠后，快速搅拌下缓慢滴加1.6当量的氯甲酸乙酯，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为96％，收率为85％。
[0036]
实施例5
[0037]
本实施例与实施例1的区别在于：加入6n的20％的盐酸溶液，110℃加热回流反应11h，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为96％，收率为90％。
[0038]
实施例6
[0039]
本实施例与实施例1的区别在于：加入6n的37％的盐酸溶液，110℃加热回流反应3h，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为90％，收率为90％。
[0040]
实施例7
[0041]
本实施例与实施例1的区别在于：在-5℃的低温环境下加入0.75当量的碳酸钠混合，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为88％，收率为80％。
[0042]
实施例8
[0043]
本实施例与实施例1的区别在于：在-5℃的低温环境下加入0.25当量的碳酸钠和1当量的碳酸氢钠混合，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为90％，收率为87％。
[0044]
实施例9
[0045]
本实施例与实施例1的区别在于：s2步骤中加热反应的温度为80℃、反应时间为4小时，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为98％，收率为88％。
[0046]
实施例10
[0047]
本实施例与实施例1的区别在于：s2步骤中加热反应的温度为120℃、反应时间为2小时，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为90％，收率为87％。
[0048]
实施例11
[0049]
本实施例与实施例1的区别在于：将s2步骤的甲醇替换为乙醇，结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为98％，收率为87％。
[0050]
实施例12
[0051]
本实施例提供一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法，包括如下步骤：
[0052]
s1：将1000g含量为20wt％的l-高丝氨酸发酵液置于5000ml的四口烧瓶中，在-5℃的低温环境下加入1.5当量的碳酸氢钠混合，快速搅拌下缓慢滴加1.3当量的氯甲酸甲酯，滴加结束后保温4h，蒸去水分，用二氯乙烷萃取，得到中间体；
[0053][0054]
s2：取60g得到的中间体置于反应釜中，并加入6n的30％的盐酸溶液，110℃下反应3h，反应结束后蒸去盐酸和水的混合物，加入环氧丙烷，反应1小时后真空蒸干溶剂及水分，再加入适量甲醇，搅拌后析出固体，抽滤得到l-高丝氨酸白色固体；
[0055][0056]
结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为92％，收率为88％。
[0057]
实施例13
[0058]
本实施例提供一种l-高丝氨酸发酵液的精制提纯方法，包括如下步骤：
[0059]
s1：将1000g含量为30wt％的l-高丝氨酸发酵液置于5000ml的四口烧瓶中，在-5℃的低温环境下加入1.5当量的碳酸氢钠混合，快速搅拌下缓慢滴加1.3当量的氯甲酸苄酯，滴加结束后保温4h，蒸去水分，用乙酸乙酯萃取，得到中间体；
[0060][0061]
s2：取60g得到的中间体置于反应釜中，并加入6n的30％的盐酸溶液，110℃下反应3h，反应结束后蒸去盐酸和水的混合物，加入环氧丙烷，反应1小时后高真空蒸干溶剂及水分，再加入适量甲醇，搅拌后析出固体，抽滤得到l-高丝氨酸白色固体；
[0062][0063]
结果：本实施例所得l-高丝氨酸白色固体的纯度为90％，收率为87％。
[0064]
以上述依据本技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
