專利名稱：一種仔豬腸道營(yíng)養(yǎng)調(diào)控物質(zhì)-α-吡咯烷甲酸的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)合成及仔豬腸道營(yíng)養(yǎng)調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種仔豬腸道營(yíng)養(yǎng)調(diào)控物質(zhì)- α -吡咯烷甲酸的制備方法。本產(chǎn)品為仔豬飼料添加劑。
背景技術(shù)：
精氨酸是哺乳仔豬的一種必需氨基酸，母乳中的精氨酸量與哺乳仔豬自身的腸道內(nèi)源合成不能滿足其最佳的生長(zhǎng)需要，精氨酸不足是限制哺乳仔豬最佳生長(zhǎng)的一個(gè)主要因素。仔豬對(duì)精氨酸的需要量很高，母乳中的精氨酸含量為1.34g/L，約能滿足仔豬需要量的 40%。哺乳仔豬生產(chǎn)對(duì)于整個(gè)養(yǎng)豬生產(chǎn)來(lái)說(shuō)十分重要，如何更好的滿足哺乳仔豬的精氨酸需要顯得尤為重要。但是其吸收與賴氨酸等拮抗，過(guò)量服用外源性精氨酸時(shí)有腹瀉等等副作用，而且精氨酸的價(jià)格昂貴。因此非常有必要尋求另一種新途徑來(lái)提高仔豬機(jī)體精氨酸的供給量。α -吡咯烷甲酸即脯氨酸是精氨酸合成前體，除初生乳豬體蛋白質(zhì)所含必需氨基酸比例較低，而甘氨酸和脯氨酸比例較高外，生長(zhǎng)豬體蛋白質(zhì)的氨基酸模式在整個(gè)生長(zhǎng)育肥階段中沒(méi)有顯著變化。Wu等(2007)指出Pro影響機(jī)體免疫(Wu G Y等，精氨酸仔腸營(yíng)養(yǎng)和生產(chǎn)中的重要作用，家畜科學(xué)，2007)。推測(cè)Pro可能是腸道萎縮仔豬的必需氨基酸(Ronald 0. Ball等，2007)。α -吡咯烷甲酸在仔豬腸道營(yíng)養(yǎng)調(diào)控方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供了一種仔豬腸道營(yíng)養(yǎng)調(diào)控物質(zhì)_ α -吡咯烷甲酸的制備方法。本方法以味精為原料，原料易得，反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保， 生產(chǎn)成本低。一種仔豬腸道營(yíng)養(yǎng)調(diào)控物質(zhì)-α _吡咯烷甲酸的制備方法，材料包括以下L_谷氨酸、甲醇、硫酸、三乙胺、硼氫化鉀、鹽酸、氫氧化鈉、氨水、陽(yáng)離子交換樹脂(732輕型樹脂)、 中性氧化鋁。其特征包括下列步驟a.將 L-谷氨酸(0. 05 0. 30kg)，甲醇(0. 5-3. 0L)和硫酸(0. 0025 0. 15L)充分混合，用三乙胺調(diào)pH值至8 9，以上物質(zhì)混合反應(yīng)得到L-谷氨酸-Y -甲酯。b.將步驟a得到的廢液用蒸餾法回收得到甲醇，然后用NaOH與回收甲醇后的廢液中的硫酸作用，釋放出三乙胺，再用蒸餾法回收三乙胺。c.將步驟a得到的L-谷氨酸-γ -甲酯0. 075 0. 45kg，蒸餾水2. 5 14L置三頸瓶中，攪拌冷卻至0 5 °C，加入硼氫化鉀0. 14 0. 86kg，分十次加入每次0. 014 0. 086kg，50 80分鐘內(nèi)加完，室溫(20-25°C，以下相同)反應(yīng)1. 5-3. 0h，加熱至45-60°C 反應(yīng)2. 0-4. 0h，冷卻至0_5°C，用2-6mmol/L鹽酸調(diào)節(jié)pH為3. 0-5. 0，得粗α -吡咯烷甲酸溶液。d.對(duì)步驟c已調(diào)至pH為3. 0-5. 0的粗α -吡咯烷甲酸液體，以每分鐘4mL的流速進(jìn)入已預(yù)先處理好的陽(yáng)離子交換樹脂柱吸附α-吡咯烷甲酸，用蒸餾水洗柱到中性，再用 lmol/L的氨水洗脫，收集含有α-吡咯烷甲酸的洗脫液(用茚三酮檢測(cè))，減壓、濃縮至干， 少量蒸餾水溶解后，進(jìn)入中性氧化鋁柱，60%的甲醇洗脫，收集含有α-吡咯烷甲酸的洗脫液，減壓、濃縮至干，得到α-吡咯烷甲酸。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果 1、本發(fā)明中利用甲醇替代無(wú)水乙醇，甲醇沸點(diǎn)64. 7°C，無(wú)水乙醇的沸點(diǎn)78. 3°C， 甲醇的沸點(diǎn)低，便于回收節(jié)約能源；另外無(wú)水乙醇的純度為99.5%，含有0.5%的水分，不利于酯化反應(yīng)；無(wú)水乙醇的價(jià)格8000元/噸，而甲醇的價(jià)格3000元/噸，成本降低。②利用NaOH與硫酸三乙胺復(fù)鹽反應(yīng)釋放出三乙胺，用蒸餾法回收三乙胺，減少環(huán)境污染，節(jié)約成本。③利用陽(yáng)離子交換樹脂法替代五氯酚沉淀法分離α-吡咯烷甲酸，五氯酚是農(nóng)藥，對(duì)魚類特別敏感，對(duì)環(huán)境有一定的污染，同時(shí)成本較高。而本發(fā)明用的陽(yáng)離子交換樹脂用后可以再生，可以反復(fù)使用，節(jié)約成本，降低污染。2、本發(fā)明生產(chǎn)的α-吡咯烷甲酸，采用味精為原料，原料易得，反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行，并且進(jìn)行了廢物回收利用，降低成本30%以上，節(jié)能環(huán)保。α -吡咯烷甲酸不僅具有調(diào)控仔豬腸道精氨酸營(yíng)養(yǎng)功能，而且具有防止淋巴細(xì)胞凋亡，刺激細(xì)胞生長(zhǎng)和促進(jìn)抗體產(chǎn)生的作用。該物質(zhì)在促進(jìn)仔豬生長(zhǎng)性能方面具有重要作用。請(qǐng)見表1，α-吡咯烷甲酸和精氨酸對(duì)早期斷奶仔豬生長(zhǎng)性能的影響。


圖1為一種α -吡咯烷甲酸和精氨酸對(duì)仔豬腹瀉狀況的影響示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)以上生產(chǎn)流程，以下給出幾個(gè)
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:a.取甲醇1.5L，加入干燥的反應(yīng)瓶?jī)?nèi)，再加入L-谷氨酸0. 15kg，攪拌冷卻至5°C， 滴加硫酸0. 075L，在5°C反應(yīng)lh，室溫下繼續(xù)攪拌反應(yīng)lh，反應(yīng)液全部變清后，在室溫下滴加三乙胺0. 75L，調(diào)pH值至8. 0，析出白色沉淀，在5°C繼續(xù)攪拌反應(yīng)Ih后，過(guò)濾，濾餅用 0. 15L甲醇洗滌，過(guò)濾、烘干，得L-谷氨酸-Y -甲酯；b.將步驟a得到的廢液用蒸餾法回收得到甲醇，得到甲醇1.27L，回收率為85% ； 然后用40% NaOH 0. 8L與回收甲醇后的廢液中的硫酸作用，再用蒸餾法回收三乙胺0. 6L， 回收率80% ；c.該步驟a得到的酯0. 075kg與2. 5L蒸餾水混合加入反應(yīng)器中，攪拌冷卻至3°C， 加入0. 43kg硼氫化鉀，分十次加入每次0. 043kg, 56分鐘內(nèi)加完，室溫下反應(yīng)3h，用2mol/L 鹽酸調(diào)PH為3. 5，得粗α -吡咯烷甲酸；d.對(duì)步驟c得到的粗α -吡咯烷甲酸液體，以每分鐘4mL的流速進(jìn)入已預(yù)先處理好的陽(yáng)離子交換樹脂柱吸附α-吡咯烷甲酸，用蒸餾水洗柱到中性，再用lmol/L的氨水洗脫，收集含有α-吡咯烷甲酸的洗脫液(用茚三酮檢測(cè))，減壓、濃縮至干，少量蒸餾水溶解后，進(jìn)入中性氧化鋁柱，60%的甲醇洗脫，收集含有α-吡咯烷甲酸的洗脫液，減壓、濃縮至干，得α-吡咯烷甲酸成品。實(shí)施例2 a.取甲醇2. 0L，加入干燥的反應(yīng)瓶?jī)?nèi)，再加入L-谷氨酸0.20kg，攪拌冷卻至5°C， 滴加硫酸0. 10L,在5°C反應(yīng)lh，室溫下繼續(xù)攪拌反應(yīng)lh，反應(yīng)液全部變清后，在室溫下滴加三乙胺1. 2L，調(diào)pH值至8. 2，析出白色沉淀，在5°C繼續(xù)攪拌反應(yīng)Ih后，過(guò)濾，濾餅用0. 15L 甲醇洗滌，過(guò)濾、烘干，得L-谷氨酸-Y -甲酯；b.將步驟a得到的廢液用蒸餾法回收得到甲醇，得到甲醇1. 8L，然后用40% NaOH 1. OL與回收甲醇后的廢液中的硫酸作用，再用蒸餾法回收三乙胺0. 96L ；c.該步驟a得到的酯0. 15kg與4. 95L蒸餾水混合加入反應(yīng)器中，攪拌冷卻至1°C， 加入0. 43kg硼氫化鉀，分十次加入每次0. 043kg, 56分鐘內(nèi)加完，室溫下反應(yīng)3h，用2mol/L 鹽酸調(diào)PH為3. 5，得粗α -吡咯烷甲酸；d.對(duì)步驟c得到的粗α -吡咯烷甲酸用陽(yáng)離子交換樹脂柱和中性氧化鋁柱純化得到α-吡咯烷甲酸成品。實(shí)施例3 a.取甲醇2. 5L，加入干燥的反應(yīng)瓶?jī)?nèi)，再加入L-谷氨酸0.25kg，攪拌冷卻至5°C， 滴加硫酸0. 125L，在5°C反應(yīng)lh，室溫下繼續(xù)攪拌反應(yīng)lh，反應(yīng)液全部變清后，在室溫下滴加三乙胺1. 4L，調(diào)pH值至8. 4，析出白色沉淀，在5°C繼續(xù)攪拌反應(yīng)Ih后，過(guò)濾，濾餅用
0.15L甲醇洗滌，過(guò)濾、烘干，得L-谷氨酸-Y -甲酯；b.將步驟a得到的廢液用蒸餾法回收得到甲醇，得到甲醇2. 25L，然后用40% NaOH 1. 25L與回收甲醇后的廢液中的硫酸作用，再用蒸餾法回收三乙胺1. 12L ；c.該步驟a得到的酯0. 15kg與4. 95L蒸餾水混合加入反應(yīng)器中，攪拌冷卻至1°C， 加入0. 43kg硼氫化鉀，分十次加入每次0. 043kg, 56分鐘內(nèi)加完，室溫下反應(yīng)3h，用2mol/L 鹽酸調(diào)PH為3. 5，得粗α -吡咯烷甲酸；d.對(duì)步驟c得到的粗α -吡咯烷甲酸用陽(yáng)離子交換樹脂柱和中性氧化鋁柱純化得到α-吡咯烷甲酸成品。實(shí)施例4 a.取甲醇3. 0L，加入干燥的反應(yīng)瓶?jī)?nèi)，再加入L-谷氨酸0.30kg，攪拌冷卻至5°C， 滴加硫酸0. 15L，在5°C反應(yīng)lh，室溫下繼續(xù)攪拌反應(yīng)lh，反應(yīng)液全部變清后，在室溫下滴加三乙胺1. 5L，調(diào)pH值至9. 0，析出白色沉淀，在5°C繼續(xù)攪拌反應(yīng)Ih后，過(guò)濾，濾餅用0. 15L 甲醇洗滌，過(guò)濾、烘干，得L-谷氨酸-Y -甲酯；b.將步驟a得到的廢液用蒸餾法回收得到甲醇，得到甲醇2. 6L，然后用40% NaOH
1.5L與回收甲醇后的廢液中的硫酸作用，再用蒸餾法回收三乙胺1. 2L ；c.該步驟a得到的酯0. 15kg與4. 95L蒸餾水混合加入反應(yīng)器中，攪拌冷卻至1°C， 加入0. 43kg硼氫化鉀，分十次加入每次0. 043kg, 56分鐘內(nèi)加完，室溫下反應(yīng)3h，用2mol/L 鹽酸調(diào)PH為3. 5，得粗α -吡咯烷甲酸；d.對(duì)步驟c得到的粗α -吡咯烷甲酸用陽(yáng)離子交換樹脂柱和中性氧化鋁柱純化得到α-吡咯烷甲酸成品。用本發(fā)明方法制得的α -吡咯烷甲酸對(duì)仔豬服用方式如下一、針對(duì)不會(huì)采食的哺乳仔豬，將α -吡咯烷甲酸用生理鹽水配制成濃度為1%，按哺乳仔豬每天2次，每次40-80mg/kg體重給服。二、針對(duì)會(huì)采食的仔豬，按每千克飼料添加0. 5-lg α -吡咯烷甲酸配成日糧供用。試驗(yàn)結(jié)果表明，添加0. 08 %的α -吡咯烷甲酸的仔豬飼料與對(duì)照組相比，仔豬平均日采食量由124.01g/d提高到176. 54g/d，提高幅度達(dá)42. 36%;平均日增重有58. 07g/d 提高到110. 00 g/d，提高幅度達(dá)89. 43% (表1)；仔豬腹瀉率由15. 83%下降到2. 96%，而且效果優(yōu)于0. 6%的精氨酸(圖1)。表1 α -吡咯烷甲酸和精氨酸對(duì)早期斷奶仔豬生長(zhǎng)性能的影響(η = 4)
權(quán)利要求
1.一種仔豬腸道營(yíng)養(yǎng)調(diào)控物質(zhì)-α -吡咯烷甲酸的制備方法，其步驟是a.將L-谷氨酸，甲醇和硫酸混合，用三乙胺調(diào)pH值至8 9，以上物質(zhì)混合反應(yīng)得到 L-谷氨酸-Y -甲酯；b.將步驟(a)得到的廢液用蒸餾法回收得到甲醇，然后用NaOH與回收甲醇后的廢液中的硫酸作用，釋放出三乙胺，再用蒸餾法回收三乙胺。c.將步驟a得到的L-谷氨酸-Y-甲酯，蒸餾水置三頸瓶中，攪拌冷卻至0 5°C，力口入硼氫化鉀0. 14 0. 86kg，分十次加入每次0.014 - 0. 086kg, 50 80分鐘內(nèi)加完，室溫反應(yīng)1. 5-3. 0h，加熱至45-60°C反應(yīng)2. 0-4. Oh，冷卻，用鹽酸調(diào)節(jié)pH為3. 0-5. 0，得粗α -吡咯烷甲酸溶液；d.對(duì)步驟(c)得到的粗α-吡咯烷甲酸用陽(yáng)離子交換樹脂柱和中性氧化鋁柱純化得到 α-吡咯烷甲酸成品。
2.權(quán)利要求1的方法，其中用蒸餾法回收得到甲醇和三乙胺。
3.權(quán)利要求1的方法，用陽(yáng)離子交換樹脂柱和中性氧化鋁柱純化得到α-吡咯烷甲酸成品。
4.權(quán)利要求1的方法，其中使用分次加入硼氫化鉀0.14 0. 86kg的方法、用鹽酸調(diào)節(jié) PH為3. 0-5. 0進(jìn)行反應(yīng)，以制備粗α -吡咯烷甲酸溶液。
5.權(quán)利要求1的方法，其中步驟c中加熱至45-60°C反應(yīng)2.0-4. 0h，進(jìn)行制備粗α -吡咯烷甲酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種仔豬腸道營(yíng)養(yǎng)調(diào)控物質(zhì)-α-吡咯烷甲酸的制備方法，包括下列步驟將L-谷氨酸，甲醇，硫酸，三乙胺混合反應(yīng)得到L-谷氨酸-γ-甲酯；其廢液用蒸餾法回收得到甲醇和三乙胺，將L-谷氨酸-γ-甲酯用硼氫化鉀還原，得粗α-吡咯烷甲酸溶液；用陽(yáng)離子交換樹脂柱和中性氧化鋁柱純化，得α-吡咯烷甲酸。本發(fā)明生產(chǎn)的α-吡咯烷甲酸，采用味精為原料，原料易得、操作簡(jiǎn)便、成本低；同時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程可以回收甲醇和三乙胺，而且所用的陽(yáng)離子交換樹脂用后可以反復(fù)使用，節(jié)約成本，降低污染。
文檔編號(hào)C07D207/16GK102285908SQ201010540659
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者印遇龍, 吳信 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所