本發(fā)明涉及D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的制備工藝，具體地說，涉及一種脫乙酰基耦合吸附分離D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的方法。
背景技術(shù)：
D-氨基葡萄糖，是葡萄糖的一個羥基被一個氨基取代的化合物。分子式C6H13O5N，俗稱氨基糖，簡稱氨糖，又名葡萄糖胺，廣泛存在于自然界中。
化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
D-氨基葡萄糖對骨關(guān)節(jié)的保健和治療作用于上世紀90年代得到了美國、歐洲與日本醫(yī)學(xué)界的承認，并相繼批準其作為保健產(chǎn)品和藥品上市。至今，在世界各國上市的骨關(guān)節(jié)保健食品大多數(shù)都添加了D-氨基葡萄糖。
目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家主要采用蝦皮蟹殼水解法和微生物發(fā)酵法生產(chǎn)。水解法的缺陷主要包括：1、來自蝦皮蟹殼等水產(chǎn)品提取的D-氨糖鹽酸鹽對許多有水產(chǎn)品過敏反應(yīng)的患者不適用；2、純化工藝復(fù)雜，產(chǎn)品有魚腥味，不穩(wěn)定；3、受環(huán)境污染影響，從蝦蟹殼中提取氨糖鹽酸鹽，不可避免地受到重金屬污染；4、生產(chǎn)受到原料的限制較大，難以工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品也難以進入高端市場；5、生產(chǎn)中需要用到大量的濃鹽酸，環(huán)保壓力巨大。
微生物發(fā)酵法以葡萄糖為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵得到發(fā)酵液，發(fā)酵液經(jīng)處理后得到D-氨基葡萄糖產(chǎn)品。由于發(fā)酵過程中所使用的微生物對D-氨基葡萄糖的耐受性問題，發(fā)酵結(jié)束時發(fā)酵液中D-氨基葡萄糖以N-乙酰-D-氨基葡萄糖的形式存在。
目前發(fā)酵法D-氨基葡萄糖提取技術(shù)普遍采用鹽酸水解脫乙酰基工藝，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的稀酸，其中包括加入的反應(yīng)物鹽酸和脫乙?；a(chǎn)生的乙酸。因為含有一定比例的乙酸，稀酸不能返回水解脫乙酰工序?qū)崿F(xiàn)鹽酸的回收利用。
如將稀酸作為廢水，由于其中含有鹽酸和乙酸，pH值低，對環(huán)保微生物傷害巨大，稀酸無法直接進入環(huán)保處理系統(tǒng)進行處理。采用堿中和處理后進入環(huán)保系統(tǒng)，因為引入了無機陽離子，廢水總鹽又達不到國家規(guī)定的排放要求。如采用中和-蒸發(fā)工藝處理，因為稀酸為鹽酸和乙酸的混合水溶液，中和-蒸發(fā)處理后氯化物和乙酸鹽的純度均達不到結(jié)晶純度，無法結(jié)晶出單一的組分，濃縮后的高濃、高鹽有機廢水仍然無法處理。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對目前發(fā)酵法生產(chǎn)D-氨基葡萄糖存在環(huán)境污染大，工藝繁瑣，能耗高的缺陷，解決N-乙酰-D-氨基葡萄糖脫乙?；虳-氨基葡萄糖分離的技術(shù)難點，提供一種簡便、低污染、高收率、低成本的制備D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的方法。
為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明提供的一種脫乙?；詈衔椒蛛xD-氨基葡萄糖鹽酸鹽的方法，包括以下步驟：
S1、將含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的溶液經(jīng)前處理后得除雜液；
S2、除雜液經(jīng)陽離子交換樹脂吸附，得到吸附有D-氨基葡萄糖的飽和樹脂以及含乙酸的提余相，用水洗滌樹脂柱，然后用無機酸解吸附，得到含D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的提取相；
S3、提取相經(jīng)后處理得到D-氨基葡萄糖鹽酸鹽成品。
本發(fā)明所述的含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的溶液可采用現(xiàn)有技術(shù)公開的任意含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的溶液。例如，由微生物發(fā)酵法或酶轉(zhuǎn)化法獲得的含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的溶液。
步驟S2中所述陽離子交換樹脂選自強酸性陽離子交換樹脂或弱酸性陽離子交換樹脂，優(yōu)選強酸性陽離子交換樹脂。
步驟S2中所述吸附是在50℃-150℃溫度下進行，優(yōu)選75℃-98℃。
步驟S2中吸附和解吸附的總反應(yīng)時間為20分鐘-600分鐘，優(yōu)選120分鐘-300分鐘。
步驟S2中所述無機酸選自鹽酸、硫酸或磷酸等，所述無機酸的濃度為2％-60％。無機酸中H+與除雜液中N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩爾比為1:0.9-10。
步驟S2中吸附和解吸附的總反應(yīng)時間為20分鐘-600分鐘，優(yōu)選120分鐘-300分鐘。
步驟S1中所述前處理方式選自加熱、沉降、過濾、脫色、脫鹽、濃縮、結(jié)晶、離心等中的至少一種。
步驟S3中所述后處理方式選自脫色、過濾、濃縮、結(jié)晶、離心、干燥對中的至少一種。
本發(fā)明采用先進的脫除N-乙酰-D-氨基葡萄糖的乙酰基并吸附分離D-氨基葡萄糖工藝取代了傳統(tǒng)鹽酸水解脫乙?；?，濃縮結(jié)晶分離D-氨基葡萄糖鹽酸鹽工藝。采用本方法生產(chǎn)D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的優(yōu)點在于，產(chǎn)品質(zhì)量好，提取收率高，輔料消耗低，操作簡便，環(huán)境污染小。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。若未特別指明，實施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段，所用原料均為市售商品。
實施例1脫乙?；詈衔椒蛛xD-氨基葡萄糖鹽酸鹽的方法
所述方法具體步驟如下：
1、將200L加熱滅活后含N-乙酰-D-氨基葡萄糖含量為98g/L的發(fā)酵液，使用孔徑為5nm的陶瓷膜過濾，純水透析膜濃相，得含量為80.5g/L的濾出液240L；
2、將240L陶瓷膜濾出液泵入裝填有H+型強酸性陽離子交換樹脂(江蘇蘇青水處理工程集團有限公司生產(chǎn)的D001強酸性陽離子交換樹脂)的脫乙酰吸附分離裝置，物料在裝置中反應(yīng)時間為240分鐘，反應(yīng)溫度為90℃。純水洗滌吸附飽和的樹脂，12％鹽酸解析吸附在樹脂中的D-氨基葡萄糖(H+與N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩爾比為1:0.9-10)，得到含D-氨基葡萄糖鹽酸鹽濃度為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℃保溫60分鐘后過濾，純水洗滌濾餅，得到濃度為210g/L的脫色液90L；
4、90L脫色液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、離心、烘干處理，得到純度99.2％的D-氨基葡萄糖鹽酸鹽15450g，以及濃度為356g/L的母液8.1L。
本實施例中所得D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的收率為94.89％。
實施例2脫乙?；詈衔椒蛛xD-氨基葡萄糖鹽酸鹽的方法
所述方法具體步驟如下：
1、將200L加熱滅活后含N-乙酰-D-氨基葡萄糖含量為95g/L的發(fā)酵液，使用孔徑為50nm的陶瓷膜過濾，純水透析膜濃相，得含量為80g/L的濾出液235L；
2、將235L濾出液加入到電滲析裝置中，經(jīng)電滲析脫鹽后得含量為58g/L的脫鹽液320L；
3、將320L脫鹽液泵入裝填有上海華震科技有限公司生產(chǎn)的001×7H+型強酸性陽離子交換樹脂的脫乙酰吸附分離裝置，物料在裝置中反應(yīng)時間為180分鐘，反應(yīng)溫度為93℃。純水洗滌吸附飽和的樹脂，8％鹽酸解析吸附在樹脂中的D-氨基葡萄糖(H+與N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩爾比為1:0.9-10)，得到含D-氨基葡萄糖鹽酸鹽濃度為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℃保溫60分鐘后過濾，純水洗滌濾餅，得到濃度為200g/L的脫色液91L；
5、91L脫色液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、離心、烘干處理，得到純度99.6％的D-氨基葡萄糖鹽酸鹽15500g，以及濃度為325g/L的母液8L。
本實施例中所得D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的收率為96.28％。
實施例3脫乙?；詈衔椒蛛xD-氨基葡萄糖鹽酸鹽的方法
所述方法具體步驟如下：
1、將200L加熱滅活后含N-乙酰-D-氨基葡萄糖含量為90g/L的發(fā)酵液，使用孔徑為50nm的陶瓷膜過濾，純水透析膜濃相。合并濾液后使用截留分子量3000D的有機卷式膜過濾，濃相用純水透析，得含量為62g/L的濾出液281L；
2、將281L濾出液通過裝填顆粒活性炭的脫色柱、裝填淄博東大化工股份有限公司生產(chǎn)的001×7強酸性陽離子交換樹脂的陽離子交換柱處理后得含量為51g/L的脫色脫鹽液335L；
3、335L脫色脫鹽液泵入裝填有淄博東大化工股份有限公司生產(chǎn)的D001H+型強酸性陽離子交換樹脂的脫乙酰吸附分離裝置，物料在裝置中反應(yīng)時間為300分鐘，反應(yīng)溫度為87℃。純水洗滌吸附飽和的樹脂，10％硫酸解析吸附在樹脂中的D-氨基葡萄糖(H+與N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩爾比為1:0.9-10)，得到含D-氨基葡萄糖硫酸鹽濃度為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℃保溫60分鐘后過濾，純水洗滌濾餅，得到濃度為240g/L的脫色液67L；
5、91L脫色液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、離心、烘干處理，得到純度99.1％的D-氨基葡萄糖硫酸鹽6500g，以及濃度為420g/L的母液22.8L。
本實施例中所得D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的收率為89.31％。
實施例4脫乙?；詈衔椒蛛xD-氨基葡萄糖鹽酸鹽的方法
所述方法具體步驟如下：
1、將200L加熱滅活后含N-乙酰-D-氨基葡萄糖含量為102g/L的發(fā)酵液，使用孔徑為5nm的陶瓷膜過濾，純水透析膜濃相，得含量為83g/L的濾出液243L；
2、將243L濾出液通過裝填顆?；钚蕴康拿撋?、裝填上海華震科技有限公司生產(chǎn)的D001強酸性陽離子交換樹脂的陽離子交換柱和裝填上海華震科技有限公司生產(chǎn)的D201強堿性陰離子交換樹脂的陰離子交換柱處理后得含量為68g/L的脫色脫鹽液290L；
3、290脫色脫鹽液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、離心后得純度為98.8％的N-乙酰-D-氨基葡萄糖晶體7140g和濃度為550g/L含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的結(jié)晶母液22.5L；
4、將22.5L含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的結(jié)晶母液泵入裝填有上海華震科技有限公司生產(chǎn)的001×7H+型強酸性陽離子交換樹脂的脫乙酰吸附分離裝置，物料在裝置中反應(yīng)時間為120分鐘，反應(yīng)溫度為91℃。純水洗滌吸附飽和的樹脂，12％鹽酸解析吸附在樹脂中的D-氨基葡萄糖(H+與N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩爾比為1:0.9-10)，得到含D-氨基葡萄糖鹽酸鹽濃度為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℃保溫60分鐘后過濾，純水洗滌濾餅，得到濃度為320g/L的脫色液37.5L；
6、37.5L脫色液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、離心、烘干處理，得到純度99.4％的D-氨基葡萄糖鹽酸鹽10200g，以及濃度為343g/L的母液5.2L。
本實施例中所得D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的收率為93.74％。
實施例5脫乙?；詈衔椒蛛xD-氨基葡萄糖鹽酸鹽的方法
所述方法具體步驟如下：
1、將實施例4步驟3得到的N-乙酰-D-氨基葡萄糖晶體7140g按400g/L的濃度加純水溶解，得溶解液17.8L；
2、將17.8L溶解液泵入裝填有江蘇蘇青樹脂有限公司生產(chǎn)的001×8H+型強酸性陽離子交換樹脂的脫乙酰吸附分離裝置，物料在裝置中反應(yīng)時間為150分鐘，反應(yīng)溫度為90℃。純水洗滌吸附飽和的樹脂，10％硫酸解析吸附在樹脂中的D-氨基葡萄糖(H+與N-乙酰-D-氨基葡萄糖的摩爾比為1:0.9-10)，得到含D-氨基葡萄糖硫酸鹽濃度為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℃保溫60分鐘后過濾，純水洗滌濾餅，得到濃度為366g/L的脫色液19L；
4、19L脫色液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、離心、烘干處理，得到純度99.2％的D-氨基葡萄糖硫酸鹽4520g，以及濃度為419g/L的母液5.8L。
本實施例中所得D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的收率為97.34％。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。