[发明专利]从胱氨酸及酪氨酸混合物中将胱氨酸及酪氨酸分离的方法

说明书

技术领域

本发明涉及氨基酸的制备及分离纯化技术领域。

背景技术

 人类的必需氨基酸有8种，即赖氨酸、苯基丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸。如果人体缺乏这些氨基酸，就会影响人体的正常的生长和健康。由于人体合成胱氨酸、组氨酸、精氨酸、酪氨酸及甘氨酸等的能力较低，当需要它们的量增多时，必须在食物中添加这些氨基酸或者通过输液等方式补充这些氨基酸，这类氨基酸被称为人体“半必需氨基酸”。

 胱氨酸及酪氨酸一直是氨基酸输液和食品添加剂的重要成分。L-胱氨酸（L-Cystine）是一种氨基酸原料药及营养增补剂，用于奶粉的母乳化，能促进手术及外伤的治疗，刺激造血功能，促进白血球生成；也可作化妆品的添加剂，能促进伤口愈合，对防治皮肤过敏及治疗湿疹等作用。L-酪氨酸(L-Tyrosine)是合成多肽类激素、抗生素、L-多巴等药物的主要原料，广泛地应用于医药、食品添加剂、生物化工和饲料等领域，在医药上能用作甲状腺功能亢进症治疗。

 目前，L-胱氨酸及L-酪氨酸的最主要生产方法是以人发、羽毛、羊毛等为原料，经酸水解、提取、精制而成，结晶法是分离纯化胱氨酸及酪氨酸的传统工艺方法。上述蛋白质原料先经强酸水解成氨基酸后，用碱将水解液中和到弱酸性，将胱氨酸和酪氨酸混合物沉淀后分离出来，将得到的胱氨酸和酪氨酸混合物沉淀经重结晶可分别得到氨基酸纯品。

 实践证明，利用结晶法分离胱氨酸和酪氨酸混合物还存在一些技术困难，这是因为：1）两者的等电点很接近，（胱氨酸和酪氨酸的pI分别为5.05和5.66）；2）胱氨酸和酪氨酸在水中的溶解度都较低，而且两者随温度变化溶解度的变化也很接近[L-胱氨酸：in H₂O (g/dl)：0.011(25℃)，0.0239(50℃)，0.0523(70℃)，0.114(100℃)；酪氨酸：(in H₂O（g/dl）：0.020(0℃), 0.027(10℃), 0.038(20℃), 0.054(30℃), 0.075(40℃), 0.11(50℃), 0.15(60℃), 0.21(70℃), 0.29(80℃), 0.40(90℃), 0.57(100℃)；3)随pH变化胱氨酸和酪氨酸的溶解度变化也很接近。所以，胱氨酸和酪氨酸混合物的分离纯化十分困难。

 另一方面，原料药级胱氨酸产品和原料药级酪氨酸产品总是严格限制另一种氨基酸的存在，胱氨酸产品和酪氨酸产品均分别把酪氨酸或胱氨酸作为主要的杂质氨基酸进行检验。

 由于胱氨酸及酪氨酸是氨基酸中溶解度最低的两种氨基酸，在工业化生产中，这两种氨基酸总是处于同一个组分中。目前，主要利用在pH2.0左右胱氨酸的溶解度随温度的增加较酪氨酸的溶解度增加小这一特点，采用在提高溶液温度的条件下用碱（例如氨水或氢氧化钠等）进行中和结晶来实现将胱氨酸分离出来。为保证胱氨酸的纯度，碱中和终点的pH较低（pH2.0±0.5）。在此条件下，约有3O～45％的胱氨酸和酪氨酸没有沉析出来而留在母液中。所以，如何实现胱氨酸和酪氨酸的有效分离对提高胱氨酸和酪氨酸的生产收率至关重要。

 为实现胱氨酸和酪氨酸的分离，前人采用了以下方法：

    1、反复酸溶结晶。传统的分离方法是将混杂有另一种氨基酸的胱氨酸或酪氨酸样品反复酸溶后再用碱中和结晶（例如，郑达华，氨基酸和生物资源，1983，4，3）。这种方法不仅费工费时，还造成原辅料的消耗和产品的流失，成本高昂。这种方法不仅分离效果不理想，而且所得到的L-酪氨酸产品的比旋光度和透过率两项指标较低，产品质量较难达标，工业化生产实施困难。

2、活性炭吸附分离。利用活性炭先吸附胱氨酸及酪氨酸，然后通过控制洗脱活性炭实现胱氨酸及酪氨酸的分离（例如，符浩勇，张春力，氨基酸杂志，1992，14：21～22；邹学满，CN101148416A, CN1515544A；王先兵等CN101182297A）。

3、大孔树脂分离。利用可与酪氨酸形成氢键和疏水作用的大孔乙酰氨甲基聚苯乙烯树脂来实现酪氨酸与胱氨酸分开（刘国栋等，应用化学，2002，19（9）：894-897）。但是，从淋洗图可以看出，大孔树脂的选择性有限，对胱氨酸也有一定吸附，在生产规模如何有效实现胱氨酸和酪氨酸的有效分离仍然是个问题。