生产甘氨酸的方法技术

公开了用于生产甘氨酸的方法，其特征在于在微生物酶的作用下，使甘氨腈水溶液在水解反应系统中进行水解反应，从而转化甘氨腈为甘氨酸，同时伴随产生氨，其中该水解反应系统含有至少一种抑制该微生物酶的有机杂质化合物，该有机杂质化合物具有分子量９５或以上，并且含有至少一个选自腈基、羧基、酰胺基、氨基、羟基和亚丙基胺结构的成员，该水解反应是在这样的条件下进行的，其中在水解反应期间，抑制微生物酶的有机杂质化合物在水解反应系统中的含量保持在１０重量％或以下的水平，基于水解反应系统的重量而言。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及。更确切地，本专利技术涉及，该方法包含在微生物酶的作用下，使甘氨腈(glycinonitrile)水溶液在水解反应系统中进行水解反应，从而转化甘氨腈为甘氨酸，同时伴随产生氨，其中该水解反应系统含有至少一种抑制该微生物酶的有机杂质化合物，该有机杂质化合物的分子量为95或以上，并且含有特定的结构，该水解反应是在这样的条件下进行的，其中在水解反应期间，抑制微生物酶的有机杂质化合物在水解反应系统中的含量保持在10重量％或以下的水平，基于水解反应系统的重量而言。利用本专利技术的方法，能够容易和高效地在商业规模上生产高纯度的甘氨酸，可用作食品添加剂和用作合成药物、农药与洗涤剂的原料，而不会对环境造成严重的负担。
技术介绍
按照惯例，包含通过斯特雷克法从甲醛、氰化氢和氨合成甘氨腈；通过碱(例如苛性苏打)水解转化所合成的甘氨腈为甘氨酸苏打和氨；用酸(例如硫酸)中和甘氨酸苏打，得到甘氨酸；通过晶体-沉积回收甘氨酸(参见未审日本专利申请说明书No.昭43-29929、昭51-19719、昭49-14420和昭49-35329)。由上显而易见，这样一种采用碱的常规水解方法使用一种碱和一种酸，用量各自等于所生成的甘氨酸的量。因此，这类方法具有一个问题在于，伴随产生大量的盐，副产物的处理对环境造成严重的负担。进而，由于副产物盐的溶解度接近于甘氨酸，不能通过单一步骤的晶体-沉积回收甘氨酸，因此，烦琐的操作是回收甘氨酸所必要的，例如重复包含晶体-沉积和母液循环的周期(参见未审日本专利申请说明书No.昭51-34113(相当于DE 2541677-B和NL 7511023-B))。另外，作为中间体的甘氨腈水溶液在pH2.5或以上时是不稳定的，并且已知温度越高，甘氨腈经历变性作用的可能性越大，例如分解和变色(参见未审日本专利申请说明书No.昭49-14420、昭54-46720和昭54-46721)。根据日本化学会出版的《工业化学杂志》第70卷第54页(1967)的记载，氰化氢有可能在碱性条件下因聚合作用而变性，随着聚合作用的进行生成黑色固体。进而，日本化学会出版的《实验化学讲座》第1版第347页描述了甘氨腈等的氰甲基有可能在碱性条件下因加成聚合作用而变性，导致吡啶化合物和嘧啶化合物的生成。未审日本专利申请说明书No.昭62-212357(相当于美国专利No.4,661,614)公开了从甲醛、氰化氢和氨能够合成亚胺化合物，例如亚氨基二乙腈。已审日本专利申请公报说明书No.昭51-244815公开了当加热甘氨腈时，甘氨腈生成氨和亚胺化合物(例如亚氨基二乙腈)，进一步加热导致该亚胺化合物变性，导致黑色化合物的生成。因此，在常规方法中，由上述分解和变性引起的甘氨酸收率降低是不可避免的。进而，常规方法具有一个缺点在于，采用活性炭或特殊的离子交换树脂的烦琐处理是除去变色物质所必要的(参见未审日本专利申请说明书No.平3-190851和未审日本专利申请说明书No.平4-226949(相当于EP 459803-B))。至于不使用大量碱和酸在适度条件下水解甘氨腈的方法，已知这样一种方法，其中使用具有水解腈基活性的微生物简单地水解甘氨腈，从而得到甘氨酸和铵。已审日本专利申请公报说明书No.昭58-15120(相当于法国专利No.225585)公开了这样一种方法，其中使用悬浮在反应介质液体中的短杆菌R312进行水解反应，反应介质液体已经用苛性钾等调节pH值为8。已审日本专利申请公开文本No.平3-62391(相当于EP 187680-B)公开了这样一种方法，其中使用悬浮在反应介质液体中的棒杆菌N-774进行水解反应，反应介质液体是pH值为7.7的磷酸盐缓冲液。已审日本专利申请说明书No.平3-280889(相当于EP 450885-B)公开了这样一种方法，其中使用能够水解腈基的微生物从甘氨腈生产甘氨酸，该微生物属于红球菌属、节杆菌属、乳酪杆菌属、假单胞菌属、肠杆菌属、不动杆菌属、产碱菌属、棒杆菌属或链霉菌属，其中该微生物是悬浮在反应介质液体中的，后者是pH值为7.7的磷酸盐缓冲液。不过，正如这些专利文献的实施例所示，这些方法要求冻干微生物的用量等于或大于甘氨酸的量，或者作为替代选择，使用大量冻干微生物进行反应30小时，也就是5重量％或以上，基于甘氨酸的重量而言。进而，也正如这些专利文献的实施例所示，这些方法要求向反应系统中连续加入中和剂，以保持反应系统的pH在中性范围内，以便维持微生物的活性。一般来说，为了中和甘氨酸的铵盐，向反应系统中加入硫酸或磷酸，因此大量硫酸铵或磷酸铵有可能剩余在反应系统中。因此，使用微生物生产甘氨酸的上述方法的不利之处在于必须使用大量的酸和必须弃去大量废液。进而，使用微生物的上述方法具有下列问题。在使用微生物的上述方法中，用于回收甘氨酸的操作除了浓缩步骤以外还需要加入甲醇等的步骤，以致用于回收甘氨酸的操作变得比上面提到的碱水解法更加复杂(参见已审日本专利申请公报说明书No.昭58-15120(相当于法国专利No.225585))。进而，上述方法使用大量的微生物，这导致废液量的进一步增加。另一方面，已知有这样一种方法，它采用微生物和电透析，并且其中甘氨酸和氨是单独回收的，同时回收碱(参见未审日本专利申请说明书No.昭10-179183(相当于美国专利No.5,932,454和EP852261-A))。这种方法是用于，包含下列步骤使用微生物生产有机酸(包括甘氨酸)的铵盐的步骤；转化铵盐为碱金属盐的步骤，从而排除氨；回收所排除的氨的步骤；通过电透析使碱和有机酸彼此分离的步骤；用有机溶剂萃取有机酸的步骤；和从有机溶剂中分离有机酸的步骤。在上述专利文献的实施例中，从培养在20g甘油培养基中的微生物仅得到0.3摩尔有机酸，说明微生物的活性是非常低的。因而，这种方法具有缺点在于，多个步骤和烦琐操作是必要的，消耗大量的电，使用和弃去大量微生物。由上显而易见，利用微生物从甘氨腈生产甘氨酸的常规方法具有缺点在于，每单位数量冻干微生物的活性和每单位时间的活性都是很低的，并且必须弃去大量的培养基和微生物。另外，在不采用电透析的方法的情况下，存在一些问题在于，由于为了调节反应系统的pH或者为了回收甘氨酸而使用中和剂，氨的回收是困难的，并且除去中和剂的步骤是必要的。即使在采用电透析的方法的情况下，氨的回收不仅需要电，而且需要烦琐的多步操作。因此，这种方法的商业化实施不能令人满意地进行。专利技术概述在这种情形下，本专利技术人进行了广泛而深入的研究，以发现能够解决上述问题的反应方法和反应条件，发现适合用在这样一种反应方法中的微生物。结果意外地发现，一种用于能够达到上述目的，该方法包括在微生物酶的作用下，使甘氨腈水溶液在水解反应系统中进行水解反应，从而转化甘氨腈为甘氨酸，同时伴随产生氨，其中该水解反应系统含有至少一种抑制该微生物酶的有机杂质化合物，该有机杂质化合物的分子量为95或以上，并且含有特定的结构，该水解反应是在这样的条件下进行的，其中在水解反应期间，抑制微生物酶的有机杂质化合物在水解反应系统中的含量保持在10重量％或以下的水平，基于水解反应系统的重量而言。也就是说，已经惊人地发现，利用上述方法，实现的优点不仅在于生产甘氨酸能够无需本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生产甘氨酸的方法，包括提供水溶液形式的甘氨腈，使甘氨腈的水溶液进行水解反应，从而转化所述甘氨腈为甘氨酸，同时伴随产生氨，和从水解反应系统中分离甘氨酸，其中在进行从所述水解反应系统中分离甘氨酸的同时，在碱和酸缺乏下，独立于甘氨酸回收地回收伴随产生的氨。

【技术特征摘要】
JP 1999-12-27 370588/19991.用于生产甘氨酸的方法，包括提供水溶液形式的甘氨腈，使甘氨腈的水溶液进行水解反应，从而转化所述甘氨腈为甘氨酸，同时伴随产生氨，和从水解反应系统中分离甘氨酸，其中在进行从所述水解反应系统中分离甘氨酸的同时，在碱和酸缺乏下，独立于甘氨酸回收地回收伴...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木肇也，川上洁，大坪一政，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]