用牛毛、驴毛为原料生产L-胱氨酸 本发明涉及一种生产L-胱氨酸的新方法,属于生物化学技术领域。
L-胱氨酸在医药、食品、饲料、化妆品等许多领域有广泛的用途,需求量极大。当前国内外生产L-胱氨酸一般是用人发渣、猪毛作为原料,经酸水解提取L-胱氨酸,由于L-胱氨酸在国际上的需求量越来越大,使得生产L-胱氨酸的主要原料(人发渣、猪毛)就显得比较紧张,难以满足市场要求。而国内来源充足、价格低廉、富含L-胱氨酸的牛毛、驴毛资源却没有得到利用,被白白地浪费掉。
本发明的目的在于提供一种利用来源丰富的牛毛、驴毛为原料生产L-胱氨酸的新方法。该方法应具有工艺简单,生产周期短,成本低,L-胱氨酸的收率高和分离提纯效果好的特点。
为实现本发明的上述目的所采取的技术措施:
一种生产L-胱氨酸的新方法,它是将原料毛依次经酸水解,第一次中和、脱色,第二次中和、脱色和精制后得到L-胱氨酸产品。
具体步骤如下:
1.酸水解
按原料毛和盐酸的重量比为1∶1.5~1∶1.8的比例投料于水解反应釜中,先用蒸汽夹层加热到110℃,然后改用蒸汽直接通入反应釜中,使温度保持在105~114℃7~9小时,用真空抽去水解液中剩余的盐酸,真空度为350~750。
2.第一次中和
上述水解液中L-胱氨酸的含量控制在4%左右,用液氨或碱于45~65℃中和至pH值为3.5~5后,搅拌,存放结晶16小时,过滤得粗品I。
3.第一次脱色
按粗品I:盐酸∶水的重量比为1∶0.3∶0.8~1∶0.6∶1.5的配比加热搅拌溶解粗品I,温度控制在85~90℃,再加入活性炭,用量为粗品I重量的3~5%,搅拌脱色2小时后过滤,保留滤液备用。
4.第二次中和
上述滤液于55~60℃下用液氨或碱中和至pH值为2~3,以pH值为2.5最佳,中和后继续搅拌2小时后结晶,过滤得粗品II。
5.第二次脱色
按粗品II:盐酸∶水地重量比为1∶0.3∶2~1∶0.4∶4.5的比例于85~90℃下溶解粗品II,用活性炭第二次脱色,活性炭用量为粗品II的重量的6%左右,过滤后保留滤液。
6.L-胱氨酸的精制
将上述滤液升温到65~70℃,用8~15%的氨水或8~12%的碱中和到pH值为2.0~2.4,结晶后过滤,用去离子水洗涤4~5次,至无氯离子为止,烘干后即得L-胱氨酸成品。
本发明技术方案中所用原料毛为包括犀牛毛、牦牛毛和一般牛毛在内的各种牛毛、梳毛绒后的下脚牛毛和驴毛,使用前经处理干净,含毛量为95%左右;
盐酸为含量为28~33%的工业盐酸;
液氨为含量为95%的工业液氨;
碱为含量为30~40%的烧碱、95~98%的工业碳酸钠或含氮量为17%左右的农用碳氨;
活性碳为工业用糖用酸、味精级,80~200目。
与已有技术相比,采用本发明的技术方案取得的显著的有益效果:
1.本发明的新方法首次采用来源丰富的各种牛毛和驴毛为原料,价值低廉,约为人发的十分之一,该方法生产周期短,工艺简单成熟,工业化程度高,成本低。
2.由于在水解时采用先用蒸汽夹层加热后直接通蒸汽保温的加热方式,减少了生产过程对L-胱氨酸的破坏和损耗。
3.采用本发明的新方法,L-胱氨酸的收率高。经大规模的生产试验,收率可达到原料毛重量的4~5%。
4.用该方法提取L-胱氨酸的分离提纯效果好,所得L-胱氨酸的质量指标为:旋光-223°,透过率98%,氯离子0.001%,铁7ppm,砷1ppm以下,重金属杂质3ppm,层析检测无其它氨基酸,L-胱氨酸含量99.5%以上。质量完全达到或超过国家出口标准、英国药典88年版标准和日本味之素95年版标准。
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明:
实施例:
称取已处理干净、含毛量95%左右的牛毛、驴毛1000公斤,加入到3000升的反应釜中,加30%的工业盐酸1710公斤,先用蒸汽夹层升温至110℃(蒸汽压力为4公斤),毛全部溶解后,改用经过过滤的蒸汽直接通入反应釜中,并保持釜内反应温度112℃,维持7小时水解后,用真空抽除水解液中剩余的盐酸,真空度在350~600之间,2小时后出料得水解液约2200升。
将水解液用液氨中和,中和温度控制在55℃,终点pH值为5,搅拌存放16小时,过滤得L-胱氨酸粗品I900公斤。
将粗品I900公斤加盐酸400公斤,水900公斤,升温、搅拌溶解,加活性炭36公斤,于85℃下搅拌2小时后过滤。
将上述滤液温度控制在55℃,用液氨进行第二次中和,终点pH值为3,结晶过滤得L-胱氨酸粗品II350公斤。
将粗品II350公斤加入盐酸140公斤,水1500公斤,升温搅拌溶解后加活性炭20公斤,于85℃下搅拌脱色2小时后,过滤两次。
将上述滤液升温到70℃,用12%氨水(经过过滤后使用)中和,终点pH值为2.5,结晶过滤。结晶产物用去离子水洗涤4~5次,检测无氯离子,产品烘干后得L-胱氨酸44公斤。
样品的检验结果如下:
主含量大于99.5%,旋光-223°,透过率98%,氯离子0.01%,铁7ppm,砷<1ppm,重金属3ppm,无其它氨基酸。