[发明专利]生产L-胱氨酸的方法

说明书

本发明涉及L-胱氨酸的制备及提纯，特别是一种从富含α-角蛋白的人发、畜发（猪发、废羊毛、羽毛梗等）的原料中提取L-胱氨酸的生产方法。

L-半胱氨酸的学名为L-巯基丙氨酸，是α-氨基酸的一种，它是医药和人工营养所不可缺少的重要的氨基酸，在医药、食品及化妆品生产中应用广泛。而生产L-半胱氨酸是以L-胱氨酸为原料经化学还原或电解还原获得。随着人们对L-半胱氨酸的需求量的不断增加，对L-胱氨酸的消耗量也不断增大。现有以毛发（人发、畜毛）为原料，经酸水解、碱中和、脱色、精制后得L-胱氨酸。由于工艺落后其收得率较低，以人发为原料胱氨酸的收得率约为5%，以猪毛为原料胱氨酸的收得率约为4%，以废羊毛为原料胱氨酸的收得率更低，显然是不够的，而且耗费碱酸大，究其原因不外有三：

其一、现有技术在碱中和中均采用到Na₂CO₃或NaOH作中和剂。当采用Na₂CO₃作中和剂时，中和反应开始后就产生大量的泡沫，随着反应的进行，溶液的粘度不断增大，比重加大，由于泡沫出现和粘度增大使生成的胱氨酸难以沉降，降低了胱氨酸的收得率。又由于粘度加大，就是在强力搅拌的情况下也无法避免局部过碱，使生产的胱氨酸分解，又降低了胱氨酸的收得率。同时粘度增大也使耗时长达32小时;当采用NaOH作中和剂时，显然情况较采用Na₂CO₃时有所改观，但是当中和反应进行至PH＝2.0时，就出现了不少泡沫，进而也使粘度增大，其结果与采用Na₂CO₃作中 和剂一样，使胱氨酸的收得率降低，而且耗时也在20小时以上。

其二、水解使用的盐酸没有回收，这样即浪费了大量的酸，又使酸水解后的碱中和工艺中要投入更多的碱用于中和酸，即浪费又费时。

其三、在生产工艺中，如：盐酸的浓度、盐效应的存在、等电点不易控制等工艺条件也影响到胱氨酸的收得率。

因此，本发明的目的在于对现有以酸水解毛发为原料提取L-胱氨酸的工艺进行改进，使收得率提高，酸能回收，减少碱和酸的用量，解决等电点不易控制及减少整个工艺所费时间。

为此，本发明生产L-胱氨酸的方法的技术解决方案是采取：其一，在现有的工艺中的酸水解工艺之后增设酸回收工艺;其二，在碱中和的各道工艺中全部采用氨水作中和剂，以克服盐效应使等电点易控制准确和降低中和反应时溶液的粘度;其三，在碱中和反应时添加少量能降低界面张力的表面活性剂作为消泡剂以消除中和反应产生的泡沫，利于胱氨酸的沉淀析出。本发明的生产工艺包括：毛发酸水解、酸回收、第一次氨中和、第一次脱色、第二次氨中和、第二次脱色，第三次氨中和、精制后处理。具体详述如下：

一、毛发酸水解工艺：

将毛发（人发或畜毛）溶解于盐酸水溶液中，经切断维系蛋白空间的二硫键、氢键和脂键，使α-角蛋白变成多肽键-[CONH]-的溶解反应，以及在酸（盐酸）催化下进一步切断肽键生成游离氨基酸的水解反应，制成使胱氨酸以游离状态处在酸的水溶液中。由于溶解和水解反应都受到反应温度、水解时间、盐酸浓度及固液比的影响，所以本发明将酸水解工艺中的这些影响因素控制在最佳条件下，其中：

酸水解反应温度为105～117℃，

盐酸浓度为8～9.5N，

固液比为1∶1.8～2.5，

水解时间为7～9小时。

二、酸回收工艺：

本工艺为回收酸而增设，是采用减压蒸馏法回收盐酸，其减压蒸馏温度为85～90℃，减压真空度为由13KPa降低至1.3KPa。

三、第一次氨中和工艺：

氨中和工艺是通过向经酸回收工艺处理后的溶液中加入适量的氨水，与溶液中的酸进行中和反应，控制反应于等电位点（中和终点），使胱氨酸结晶析出，然后过滤出胱氨酸的结晶粗品（Ⅰ）。并在该工艺中加入适量的表面活性剂以降低界面张力，促使胱氨酸结晶沉降。其中：

中和剂氨水的浓度为6～10N，

中和反应温度为50～60℃，

中和终点（等电位点）为PH＝4.8～5.0，

表面活性剂为常用的表面活性剂。

四、第一次脱色精制工艺：

本工艺是将经第一氨中和反应，过滤后所得到的胱氨酸结晶粗品（Ⅰ）用盐酸溶解后，再加入活性炭进行脱色处理，再经酸洗涤精制，其中：所用的盐酸为1～2N的盐酸，活性碳用量为5～10%，脱色反应温度为80～90℃。