CN106831894B - 一种脱乙酰基耦合吸附分离d-氨基葡萄糖盐酸盐的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种脱乙酰基耦合吸附分离D‑氨基葡萄糖盐酸盐的方法，其是将含有N‑乙酰‑D‑氨基葡萄糖的溶液经前处理后通过装填有阳离子交换树脂的脱乙酰基吸附分离装置，在一定条件下脱除N‑乙酰‑D‑氨基葡萄糖的乙酰基并吸附分离D‑氨基葡萄盐酸盐。本发明采用先进的脱除N‑乙酰‑D‑氨基葡萄糖的乙酰基并吸附分离D‑氨基葡萄糖工艺取代了传统盐酸水解脱乙酰基，浓缩结晶分离D‑氨基葡萄糖盐酸盐工艺。采用本方法生产D‑氨基葡萄糖盐酸盐的优点在于，产品质量好，提取收率高，辅料消耗低，操作简便，环境污染小。

Description

一种脱乙酰基耦合吸附分离D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法

技术领域

本发明涉及D-氨基葡萄糖盐酸盐的制备工艺，具体地说，涉及一种脱乙酰基耦合吸附分离D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法。

背景技术

D-氨基葡萄糖，是葡萄糖的一个羟基被一个氨基取代的化合物。分子式C₆H₁₃O₅N，俗称氨基糖，简称氨糖，又名葡萄糖胺，广泛存在于自然界中。

化学结构式为：

D-氨基葡萄糖对骨关节的保健和治疗作用于上世纪90年代得到了美国、欧洲与日本医学界的承认，并相继批准其作为保健产品和药品上市。至今，在世界各国上市的骨关节保健食品大多数都添加了D-氨基葡萄糖。

目前国内生产厂家主要采用虾皮蟹壳水解法和微生物发酵法生产。水解法的缺陷主要包括：1、来自虾皮蟹壳等水产品提取的D-氨糖盐酸盐对许多有水产品过敏反应的患者不适用；2、纯化工艺复杂，产品有鱼腥味，不稳定；3、受环境污染影响，从虾蟹壳中提取氨糖盐酸盐，不可避免地受到重金属污染；4、生产受到原料的限制较大，难以工业化大规模生产，产品也难以进入高端市场；5、生产中需要用到大量的浓盐酸，环保压力巨大。

微生物发酵法以葡萄糖为原料，经微生物发酵得到发酵液，发酵液经处理后得到D-氨基葡萄糖产品。由于发酵过程中所使用的微生物对D-氨基葡萄糖的耐受性问题，发酵结束时发酵液中D-氨基葡萄糖以N-乙酰-D-氨基葡萄糖的形式存在。

目前发酵法D-氨基葡萄糖提取技术普遍采用盐酸水解脱乙酰基工艺，生产过程中产生大量的稀酸，其中包括加入的反应物盐酸和脱乙酰基产生的乙酸。因为含有一定比例的乙酸，稀酸不能返回水解脱乙酰工序实现盐酸的回收利用。

如将稀酸作为废水，由于其中含有盐酸和乙酸，pH值低，对环保微生物伤害巨大，稀酸无法直接进入环保处理系统进行处理。采用碱中和处理后进入环保系统，因为引入了无机阳离子，废水总盐又达不到国家规定的排放要求。如采用中和-蒸发工艺处理，因为稀酸为盐酸和乙酸的混合水溶液，中和-蒸发处理后氯化物和乙酸盐的纯度均达不到结晶纯度，无法结晶出单一的组分，浓缩后的高浓、高盐有机废水仍然无法处理。

发明内容

本发明的目的是针对目前发酵法生产D-氨基葡萄糖存在环境污染大，工艺繁琐，能耗高的缺陷，解决N-乙酰-D-氨基葡萄糖脱乙酰基和D-氨基葡萄糖分离的技术难点，提供一种简便、低污染、高收率、低成本的制备D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法。

为了实现本发明目的，本发明提供的一种脱乙酰基耦合吸附分离D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法，包括以下步骤：

S1、将含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的溶液经前处理后得除杂液；

S2、除杂液经阳离子交换树脂吸附，得到吸附有D-氨基葡萄糖的饱和树脂以及含乙酸的提余相，用水洗涤树脂柱，然后用无机酸解吸附，得到含D-氨基葡萄糖盐酸盐的提取相；

S3、提取相经后处理得到D-氨基葡萄糖盐酸盐成品。

本发明所述的含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的溶液可采用现有技术公开的任意含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的溶液。例如，由微生物发酵法或酶转化法获得的含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的溶液。

步骤S2中所述阳离子交换树脂选自强酸性阳离子交换树脂或弱酸性阳离子交换树脂，优选强酸性阳离子交换树脂。

步骤S2中所述吸附是在50℃-150℃温度下进行，优选75℃-98℃。

步骤S2中吸附和解吸附的总反应时间为20分钟-600分钟，优选120分钟-300分钟。

步骤S2中所述无机酸选自盐酸、硫酸或磷酸等，所述无机酸的浓度为2％-60％。无机酸中H⁺与除杂液中N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩尔比为1:0.9-10。

步骤S2中吸附和解吸附的总反应时间为20分钟-600分钟，优选120分钟-300分钟。

步骤S1中所述前处理方式选自加热、沉降、过滤、脱色、脱盐、浓缩、结晶、离心等中的至少一种。

步骤S3中所述后处理方式选自脱色、过滤、浓缩、结晶、离心、干燥对中的至少一种。

本发明采用先进的脱除N-乙酰-D-氨基葡萄糖的乙酰基并吸附分离D-氨基葡萄糖工艺取代了传统盐酸水解脱乙酰基，浓缩结晶分离D-氨基葡萄糖盐酸盐工艺。采用本方法生产D-氨基葡萄糖盐酸盐的优点在于，产品质量好，提取收率高，辅料消耗低，操作简便，环境污染小。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

实施例1脱乙酰基耦合吸附分离D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法

所述方法具体步骤如下：

1、将200L加热灭活后含N-乙酰-D-氨基葡萄糖含量为98g/L的发酵液，使用孔径为5nm的陶瓷膜过滤，纯水透析膜浓相，得含量为80.5g/L的滤出液240L；

2、将240L陶瓷膜滤出液泵入装填有H⁺型强酸性阳离子交换树脂(江苏苏青水处理工程集团有限公司生产的D001强酸性阳离子交换树脂)的脱乙酰吸附分离装置，物料在装置中反应时间为240分钟，反应温度为90℃。纯水洗涤吸附饱和的树脂，12％盐酸解析吸附在树脂中的D-氨基葡萄糖(H⁺与N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩尔比为1:0.9-10)，得到含D-氨基葡萄糖盐酸盐浓度为220g/L的提取相86L，以及含乙酸的提余相；

3、向86L提取相中加入0.2％活性炭，50℃保温60分钟后过滤，纯水洗涤滤饼，得到浓度为210g/L的脱色液90L；

4、90L脱色液经浓缩、结晶、离心、烘干处理，得到纯度99.2％的D-氨基葡萄糖盐酸盐15450g，以及浓度为356g/L的母液8.1L。

本实施例中所得D-氨基葡萄糖盐酸盐的收率为94.89％。

实施例2脱乙酰基耦合吸附分离D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法

所述方法具体步骤如下：

1、将200L加热灭活后含N-乙酰-D-氨基葡萄糖含量为95g/L的发酵液，使用孔径为50nm的陶瓷膜过滤，纯水透析膜浓相，得含量为80g/L的滤出液235L；

2、将235L滤出液加入到电渗析装置中，经电渗析脱盐后得含量为58g/L的脱盐液320L；

3、将320L脱盐液泵入装填有上海华震科技有限公司生产的001×7H⁺型强酸性阳离子交换树脂的脱乙酰吸附分离装置，物料在装置中反应时间为180分钟，反应温度为93℃。纯水洗涤吸附饱和的树脂，8％盐酸解析吸附在树脂中的D-氨基葡萄糖(H⁺与N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩尔比为1:0.9-10)，得到含D-氨基葡萄糖盐酸盐浓度为210g/L的提取相87L，以及含乙酸的提余相；

4、向87L提取相中加入0.2％活性炭，55℃保温60分钟后过滤，纯水洗涤滤饼，得到浓度为200g/L的脱色液91L；

5、91L脱色液经浓缩、结晶、离心、烘干处理，得到纯度99.6％的D-氨基葡萄糖盐酸盐15500g，以及浓度为325g/L的母液8L。

本实施例中所得D-氨基葡萄糖盐酸盐的收率为96.28％。

实施例3脱乙酰基耦合吸附分离D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法

所述方法具体步骤如下：

1、将200L加热灭活后含N-乙酰-D-氨基葡萄糖含量为90g/L的发酵液，使用孔径为50nm的陶瓷膜过滤，纯水透析膜浓相。合并滤液后使用截留分子量3000D的有机卷式膜过滤，浓相用纯水透析，得含量为62g/L的滤出液281L；

2、将281L滤出液通过装填颗粒活性炭的脱色柱、装填淄博东大化工股份有限公司生产的001×7强酸性阳离子交换树脂的阳离子交换柱处理后得含量为51g/L的脱色脱盐液335L；

3、335L脱色脱盐液泵入装填有淄博东大化工股份有限公司生产的D001H⁺型强酸性阳离子交换树脂的脱乙酰吸附分离装置，物料在装置中反应时间为300分钟，反应温度为87℃。纯水洗涤吸附饱和的树脂，10％硫酸解析吸附在树脂中的D-氨基葡萄糖(H⁺与N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩尔比为1:0.9-10)，得到含D-氨基葡萄糖硫酸盐浓度为255g/L的提取相63.5L，以及含乙酸的提余相；

4、向63.5L提取相中加入0.2％活性炭，55℃保温60分钟后过滤，纯水洗涤滤饼，得到浓度为240g/L的脱色液67L；

5、91L脱色液经浓缩、结晶、离心、烘干处理，得到纯度99.1％的D-氨基葡萄糖硫酸盐6500g，以及浓度为420g/L的母液22.8L。

本实施例中所得D-氨基葡萄糖盐酸盐的收率为89.31％。

实施例4脱乙酰基耦合吸附分离D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法

所述方法具体步骤如下：

1、将200L加热灭活后含N-乙酰-D-氨基葡萄糖含量为102g/L的发酵液，使用孔径为5nm的陶瓷膜过滤，纯水透析膜浓相，得含量为83g/L的滤出液243L；

2、将243L滤出液通过装填颗粒活性炭的脱色柱、装填上海华震科技有限公司生产的D001强酸性阳离子交换树脂的阳离子交换柱和装填上海华震科技有限公司生产的D201强碱性阴离子交换树脂的阴离子交换柱处理后得含量为68g/L的脱色脱盐液290L；

3、290脱色脱盐液经浓缩、结晶、离心后得纯度为98.8％的N-乙酰-D-氨基葡萄糖晶体7140g和浓度为550g/L含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的结晶母液22.5L；

4、将22.5L含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的结晶母液泵入装填有上海华震科技有限公司生产的001×7H⁺型强酸性阳离子交换树脂的脱乙酰吸附分离装置，物料在装置中反应时间为120分钟，反应温度为91℃。纯水洗涤吸附饱和的树脂，12％盐酸解析吸附在树脂中的D-氨基葡萄糖(H⁺与N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩尔比为1:0.9-10)，得到含D-氨基葡萄糖盐酸盐浓度为335g/L的提取相36L，以及含乙酸的提余相；

5、向36L提取相中加入0.2％活性炭，55℃保温60分钟后过滤，纯水洗涤滤饼，得到浓度为320g/L的脱色液37.5L；

6、37.5L脱色液经浓缩、结晶、离心、烘干处理，得到纯度99.4％的D-氨基葡萄糖盐酸盐10200g，以及浓度为343g/L的母液5.2L。

本实施例中所得D-氨基葡萄糖盐酸盐的收率为93.74％。

实施例5脱乙酰基耦合吸附分离D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法

所述方法具体步骤如下：

1、将实施例4步骤3得到的N-乙酰-D-氨基葡萄糖晶体7140g按400g/L的浓度加纯水溶解，得溶解液17.8L；

2、将17.8L溶解液泵入装填有江苏苏青树脂有限公司生产的001×8H⁺型强酸性阳离子交换树脂的脱乙酰吸附分离装置，物料在装置中反应时间为150分钟，反应温度为90℃。纯水洗涤吸附饱和的树脂，10％硫酸解析吸附在树脂中的D-氨基葡萄糖(H⁺与N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩尔比为1:0.9-10)，得到含D-氨基葡萄糖硫酸盐浓度为382g/L的提取相18.3L，以及含乙酸的提余相；

3、向18.3L提取相中加入0.2％活性炭，55℃保温60分钟后过滤，纯水洗涤滤饼，得到浓度为366g/L的脱色液19L；

4、19L脱色液经浓缩、结晶、离心、烘干处理，得到纯度99.2％的D-氨基葡萄糖硫酸盐4520g，以及浓度为419g/L的母液5.8L。

本实施例中所得D-氨基葡萄糖盐酸盐的收率为97.34％。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (1)

1.一种脱乙酰基耦合吸附分离D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将200L加热灭活后含N-乙酰-D-氨基葡萄糖含量为102g/L的发酵液，使用孔径为5nm的陶瓷膜过滤，纯水透析膜浓相，得含量为83g/L的滤出液243L；

2)将243L滤出液通过装填颗粒活性炭的脱色柱、装填上海华震科技有限公司生产的D001强酸性阳离子交换树脂的阳离子交换柱和装填上海华震科技有限公司生产的D201强碱性阴离子交换树脂的阴离子交换柱处理后得含量为68g/L的脱色脱盐液290L；

3)290脱色脱盐液经浓缩、结晶、离心后得纯度为98.8％的N-乙酰-D-氨基葡萄糖晶体7140g和浓度为550g/L含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的结晶母液22.5L；

4)将22.5L含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的结晶母液泵入装填有上海华震科技有限公司生产的001×7H⁺型强酸性阳离子交换树脂的脱乙酰吸附分离装置，物料在装置中反应时间为120分钟，反应温度为91℃；纯水洗涤吸附饱和的树脂，12％盐酸解析吸附在树脂中的D-氨基葡萄糖，其中H⁺与N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩尔比为1:0.9-10，得到含D-氨基葡萄糖盐酸盐浓度为335g/L的提取相36L，以及含乙酸的提余相；

5)向36L提取相中加入0.2％活性炭，55℃保温60分钟后过滤，纯水洗涤滤饼，得到浓度为320g/L的脱色液37.5L；

6)37.5L脱色液经浓缩、结晶、离心、烘干处理，得到D-氨基葡萄糖盐酸盐；

7)将步骤3)得到的N-乙酰-D-氨基葡萄糖晶体7140g按400g/L的浓度加纯水溶解，得溶解液17.8L；

8)将17.8L溶解液泵入装填有江苏苏青树脂有限公司生产的001×8H⁺型强酸性阳离子交换树脂的脱乙酰吸附分离装置，物料在装置中反应时间为150分钟，反应温度为90℃；纯水洗涤吸附饱和的树脂，10％硫酸解析吸附在树脂中的D-氨基葡萄糖，其中，H⁺与N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩尔比为1:0.9-10，得到含D-氨基葡萄糖硫酸盐浓度为382g/L的提取相18.3L，以及含乙酸的提余相；

9)向18.3L提取相中加入0.2％活性炭，55℃保温60分钟后过滤，纯水洗涤滤饼，得到浓度为366g/L的脱色液19L；

10)19L脱色液经浓缩、结晶、离心、烘干处理，得到D-氨基葡萄糖硫酸盐。