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L-胱氨酸的生产工艺优化

【摘要】:L-胱氨酸是一种营养增补剂,用于奶粉的母乳化,属非必需氨基酸。L-胱氨酸为白色六角形板状晶体或白色结晶性粉末,几乎无臭。(三)粗制称取150 kg L-胱氨酸粗品Ⅰ,加入1 mol/L盐酸约90 kg、水360 kg,升温至65~70℃,搅拌0.5 h后,加入2%的活性炭,于85~90℃保温脱色0.5 h,滤除活性炭。

一、生产前准备

(一)查找资料,了解L-胱氨酸生产的基本知识

L-胱氨酸是在1810年由Wollaston从膀胱结石中发现的。1832年,Berzelius将其命名为胱氨酸,其学名为双巯丙氨酸,它是由两分子的半胱氨酸氧化脱氢而成,分子式为C6H12N2O4S2,结构简式为HOOCCH(NH2)CH2SSCH2CH(NH2)COOH。它是蛋白质中含有二硫键的氨基酸。多存在于毛发、指爪等的角蛋白中,在人发和猪毛中含量最高。人发中胱氨酸的含量为8%~10%,人发蛋白质中胱氨酸的含量约为18%。猪毛中胱氨酸的含量为6%~8%,猪毛蛋白质中胱氨酸的含量约为18%。

L-胱氨酸是一种营养增补剂,用于奶粉的母乳化,属非必需氨基酸。对构成皮肤和毛发是必需物质,能促进伤口愈合,促进手术及外伤的治疗,促进皮肤损伤的修复并有抗辐射作用,能防治皮肤过敏,治疗湿疹;能增强造血功能,促进白细胞生成;也具有促进机体细胞氧化和还原的功能,可作为化妆品的添加剂。临床上用于治疗辐射损伤、重金属中毒、慢性肝炎、牛皮癣及病后或产后继发性脱发。

L-胱氨酸为白色六角形板状晶体或白色结晶性粉末,几乎无臭。等电点为4.6,熔点为258~261℃。胱氨酸极难溶于水和乙醇,不溶于醚和氯仿,溶于稀无机酸和碱性溶液,在热碱液中易分解。

(二)确定生产技术、生产原料和工艺路线

(1)确定生产技术:生物化学制药技术和生物制药下游技术。

(2)确定生产原料:人发。

(3)确定生产工艺路线:如图1-3-6所示。

图1-3-6 L-胱氨酸生产工艺路线

二、生产工艺过程

(一)水解

将洗净的人发投入装有2倍量(质量比)的10 mol/L盐酸、预热至70~80℃的水解罐中,间歇搅拌使温度均匀,并在1.0~1.5 h内升温至110.5℃,水解6.5~7.0 h(自100℃时计),过滤,收集滤液。

(二)中和

将滤液置于中和缸中,边搅拌边加入30%~40%的氢氧化钠溶液,直至pH4.8,继续搅拌15 min后,静置36 h,滤取沉淀,离心甩干得L-胱氨酸粗品Ⅰ。滤液可用于分离精氨酸、亮氨酸和谷氨酸等。

(三)粗制

称取150 kg L-胱氨酸粗品Ⅰ,加入1 mol/L盐酸约90 kg、水360 kg,升温至65~70℃,搅拌0.5 h后,加入2%的活性炭,于85~90℃保温脱色0.5 h,滤除活性炭。边搅拌边向滤液中加入30%的氢氧化钠溶液调至pH4.8,静置结晶,吸出上清液后,底部沉淀经离心甩干得L-胱氨酸粗品Ⅱ。滤液可回收胱氨酸。

(四)精制、中和

称取40 kg L-胱氨酸粗品Ⅱ,加入1 mol/L盐酸(CP)200 L,升温至70℃使其溶解后,加入活性炭0.5~1.0 kg,85℃搅拌脱色0.5 h,过滤,获无色透明滤液,加1.5倍滤液体积的蒸馏水,升温至75~80℃,搅拌下用12%氨水(CP)中和至pH3.5~4.0,析出晶体,滤取胱氨酸晶体,用蒸馏水洗至无氯离子,真空干燥得L-胱氨酸成品。滤液可回收胱氨酸。

(五)胱氨酸的检验

(1)质量标准 本品为白色晶体或结晶性粉末;在水和乙醇中几乎不溶,在稀盐酸或氢氧化钠溶液中溶解。干燥品含C6 H12 N2O4 S2的量应大于98.5%。比旋光度为-230°~-215°。其1%水溶液的pH应为5.0~6.5,其5%盐酸溶液在430 nm波长处的透光率不得低于98.0%。氯化物含量不得大于0.02%,硫酸盐含量不得大于0.02%,其他氨基酸含量不得大于0.5%。干燥失重不得过0.2%,烧灼残渣不得过0.1%。铁盐含量不得大于0.001%,重金属含量不得过百万分之十。砷盐含量小于0.0001%。

(2)鉴别 本品10 mg/mL氨溶液的色谱图显示的主斑点的位置和颜色与对照溶液的主斑点相同。本品的红外光吸收图谱应与对照的图谱(光谱集1036图)一致。

(3)含量测定 取本品约80 mg,精密称定,置于碘瓶中,加氢氧化钠溶液2 mL与水10 mL振荡溶解后,加溴化钾溶液(20→100)10 mL,精密加入溴酸钾滴定液(0.01667 mol/L)50 mL和盐酸15 mL,密塞,冰浴中暗处放置10 min,加碘化钾1.5 g,摇匀,1 min后,用硫代硫酸钠滴定液(0.1 mol/L)滴定至近终点时,加淀粉指示剂2 mL,继续滴定至蓝色消失,并将滴定的结果用空白试验校正。1 mL溴酸钾滴定液(0.01667 mol/L)相当于2.403 mg的C6 H12N2O4 S2