天门冬氨酸钠的生产制备方法主要包括化学合成法和生物酶法,以下是对这两种方法及工艺的详细探讨:
化学合成法
传统化学合成路径
原料与步骤:通常以苯裂解制备顺丁烯二酸酐,再经过水解、转化等步骤得到反丁烯二酸。然后,在特定的催化剂和条件下,反丁烯二酸与L-天冬氨酸氨基裂解酶和过量氨反应,生成L-天冬氨酸铵。最后,通过中和、析出和纯化等步骤,得到最终产品L-天冬氨酸钠。
特点:该方法生产成本较高,因为原料L-天冬氨酸价格较高。同时,生产过程中会产生大量的高氨氮含量的废水,对环境造成一定污染。
改进的化学合成路径
步骤:在装有搅拌装置、回流冷凝装置和温度计的四口瓶中,加入一定量的水、天门冬氨酸和氢氧化钠进行酸碱中和反应,制取天门冬氨酸钠。然后,在冰水浴中滴加癸二酰氯等试剂,同时以碳酸氢钠溶液调节体系pH,进行取代反应。最后,加入水稀释反应物料,缓慢加入酸溶液调pH至一定值,析出固体产物,用水反复洗涤得到最终产品。
特点:该方法通过控制反应条件和添加适当的试剂,提高了产品的纯度和产率。但仍然存在废水处理等问题。
生物酶法
生物酶制备法
原理:利用生物酶工程技术,将富马酸、氢氧化钠及氨以特定的摩尔浓度比混合,并调制为适宜的pH值。然后,导入含天门冬氨酸酶的发酵液进行反应。经过一定时间的反应后,通过分离步骤即可得到L-天门冬氨酸钠。
特点:该方法生产成本低,因为所用原料为廉价的富马酸和氢氧化钠。同时,生产过程中无需用硫酸把L-天冬氨酸钠提取出来,减少了环境污染。此外,生物酶法具有反应条件温和、选择性高等优点。
具体工艺
原料配比:富马酸、氢氧化钠及氨的摩尔浓度比通常为1:1:1至1:2:2。
反应条件:底物溶液与发酵液的体积比为16:1至16:3,常压条件下于温度37℃至40℃时反应12至20小时。
分离纯化:反应结束后,通过离心、过滤等步骤分离得到L-天门冬氨酸钠。