專利名稱：茶氨酸的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及茶氨酸的制備方法。
背景技術(shù)：
茶氨酸(Theanine)系統(tǒng)命名為N-乙基-L-谷氨酰胺，是茶葉中的特征氨基酸，其含量與茶葉滋味與等級(jí)呈正相關(guān)(r＝0.789-0.867)。茶氨酸已被美國食品和藥物管理局(FDA)確認(rèn)為GRAS級(jí)(公認(rèn)安全物質(zhì))(1985年)，日本等國近年來已開始在綠茶中添加合成的茶氨酸對(duì)茶葉，特別是茶飲料與其他制品進(jìn)行人工調(diào)味，以改善中、低檔茶及其制品的滋味。近年來，更發(fā)現(xiàn)茶氨酸具有明顯的藥用功能可減輕肌肉或神經(jīng)緊張，能有效地減少胃癌的死亡率、抑制皮膚癌、前列腺癌等功能，美國與日本等發(fā)達(dá)國家以茶氨酸為主要有效因子開發(fā)為健康食品。2003年3～4月SARS肆虐時(shí)期，哈佛大學(xué)發(fā)表的一項(xiàng)研究成果表明L-茶氨酸被人體攝入后，分解出的乙胺能調(diào)動(dòng)γ-ΔT型細(xì)胞抵御外界侵害，使血液中的免疫細(xì)胞的干擾素分泌量增加，從而大大提高人體對(duì)特定的細(xì)菌、病毒感染的抵御能力。國外藥學(xué)家認(rèn)為茶氨酸可能從目前的食品添加劑開發(fā)為藥物。
但是，幾十年來，國內(nèi)外茶氨酸的工業(yè)化生產(chǎn)一直無重大突破，大有一籌莫展的無奈。國內(nèi)外茶氨酸生產(chǎn)現(xiàn)況如下提取法生產(chǎn)茶氨酸僅在我國華東地區(qū)有少量生產(chǎn)，但因流程過于繁雜，收率極為低下，難以實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)；日本采用酶法合成生產(chǎn)茶氨酸，但因乙胺/谷氨酸連接酶易失活，其發(fā)酵、提取與應(yīng)用都十分困難，生物合成法生產(chǎn)一直無實(shí)質(zhì)的突破，而且單批時(shí)間長達(dá)百日以上；化學(xué)合成法則因收率過低，導(dǎo)致成本過高，使用十分困難。我國華東地區(qū)生產(chǎn)含量為20～25％的產(chǎn)品價(jià)約為1500～1800元人民幣/公斤，并且全部由日本包銷。美國從日本進(jìn)口后以茶氨酸為主要成分加工成健康食品，每瓶30粒膠丸茶氨酸總量為6克，市場(chǎng)售價(jià)高達(dá)30美元。茶氨酸價(jià)格過高，限制了它在食品等工業(yè)中的應(yīng)用。
比較上述三法，化學(xué)合成法生產(chǎn)茶氨酸是較為合理的切實(shí)可行的方法，但必需改變所存在的收率低下的問題，茶氨酸才有可能得到實(shí)際和廣泛的應(yīng)用。
本申請(qǐng)人的申請(qǐng)?zhí)枮?2134857.X的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種茶氨酸的化學(xué)合成方法，將L-吡咯烷酮羧酸水溶液與無水乙胺在惰性氣體的氛圍下反應(yīng)，得茶氨酸。這種方法制得的茶氨酸工藝簡單、轉(zhuǎn)化率高。但未提及適于工業(yè)化生產(chǎn)的回收方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供適于工業(yè)化生產(chǎn)的、收率高的茶氨酸的制備方法。
本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案將L-吡咯烷酮羧酸水溶液與無水乙胺在惰性氣體的氛圍、壓力下反應(yīng)，泄壓后反應(yīng)物溶于水，得含茶氨酸與未反應(yīng)乙胺等的反應(yīng)物水溶液；所得反應(yīng)物水溶液經(jīng)酒精醇沉后、分離得茶氨酸粗品及醇液，醇液經(jīng)酸性陽離子交換樹脂層析柱；用水洗脫交換柱得洗脫液A，A液經(jīng)濃縮、干燥得L-吡咯烷酮羧酸；用氨水洗脫交換柱得洗脫液B，B液經(jīng)濃縮、干燥得茶氨酸粗品。
所述反應(yīng)物水溶液是經(jīng)揮胺、過濾及濃縮后進(jìn)行醇沉的。
所述醇液蒸餾回收酒精后，釜液經(jīng)濃縮進(jìn)行柱層析。
所述用于洗脫交換柱的氨水的濃度為0.15N左右。
反應(yīng)中惰性氣體的壓力為2～10Mpa。
所述L-吡咯烷酮羧酸由谷氨酸在水溶液中進(jìn)行分子內(nèi)脫水生成。
泄壓尾氣經(jīng)冰鹽水冷凝、冷卻與去離子水吸收回收未反應(yīng)的乙胺后，通入稀酸液中生成乙胺鹽，排入大氣。
所得茶氨酸粗品經(jīng)揮胺后加酒精水溶液重結(jié)晶，再經(jīng)濃縮、沉析、離心、干燥得茶氨酸產(chǎn)品。
本發(fā)明采用谷氨酸在水溶液內(nèi)進(jìn)行分子內(nèi)脫水生成L-吡咯烷酮羧酸，使α-氨基得以保護(hù)。谷氨酸原料來源充分，價(jià)格低廉，制備方法簡單，反應(yīng)收率可高達(dá)98％。L-吡咯烷酮羧酸與無水乙胺在惰性氣體中進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)環(huán)境友好，不會(huì)因環(huán)境而引起成本的增加。反應(yīng)物經(jīng)醇沉分離、精制等操作得茶氨酸，反應(yīng)一次轉(zhuǎn)化率高達(dá)30％左右，固體以L-吡咯烷酮羧酸計(jì)的收率可達(dá)70％以上，收率高于非惰性氛圍下、其它條件相同的反應(yīng)收率的4倍以上，而時(shí)間僅為直接反應(yīng)的1/4～1/6。未反應(yīng)的L-吡咯烷酮羧酸、過量乙胺以及所用乙醇可回收利用，大大降低了產(chǎn)品的單耗和成本，且對(duì)環(huán)境污染小。本發(fā)明的方法適合于工業(yè)大批量生產(chǎn)。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的具體描述。
圖1是合成茶氨酸的生產(chǎn)流程圖；圖2是反應(yīng)尾氣的回收流程圖；圖3是在反應(yīng)水溶液中分離茶氨酸粗品的流程圖；圖4是茶氨酸精制流程圖；圖5是回收吡咯烷酮羧酸及進(jìn)一步回收茶氨酸粗品的流程圖；以上各圖構(gòu)成了本發(fā)明的制備方法的生產(chǎn)流程總圖。
具體實(shí)施例方式谷氨酸和去離子水比例約為3～5，在140～150℃，攪拌下脫水12～14h，生成吡咯烷酮羧酸，降溫，離心分離，母液經(jīng)噴霧干燥后，密閉保存。
在降溫條件下，往高壓釜內(nèi)加入L-吡咯烷酮羧酸與無水乙胺，攪拌下通入惰性氣體(氮?dú)?、氬氣?，控制規(guī)定壓力(2.0～10.0MPa)，在60～100℃反應(yīng)16～20h后，緩緩泄壓并回收乙胺。用少量水溶解反應(yīng)生產(chǎn)物后，加無水酒精析出L-茶氨酸粗品、經(jīng)分離、重結(jié)晶，干燥等操作得產(chǎn)品。反應(yīng)生產(chǎn)物中所得茶氨酸固體以L-吡咯烷酮羧酸計(jì)的收率可高達(dá)～35％。其收率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非惰性氛圍下反應(yīng)收率的4倍以上，而時(shí)間僅為直接反應(yīng)的1/4～1/6或更短。
醇沉分離后的母液中酒精通過蒸餾回收重復(fù)使用，釜液蒸發(fā)濃縮得淡黃色粘稠物。將淡黃色粘稠物配成2～5％(蒸餾)水溶液，過強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。用蒸餾水洗脫交換柱，同時(shí)收集洗脫液A。再用0.15N氨水洗脫交換柱，收集洗脫液B。洗脫液A經(jīng)濃縮、干燥回收得到吡咯烷酮羧酸，重新用于乙胺基化反應(yīng)。洗脫液B經(jīng)濃縮、干燥后回收溶于酒精中的茶氨酸，此部分茶氨酸可與前述粗品混合一起進(jìn)行精制。
以谷氨酸為原料，經(jīng)吡咯烷酮化生成L-吡咯烷酮羧酸以保護(hù)谷氨酸的α-氨基，再惰性氣體氛圍壓力下乙胺基化生成茶氨酸。利用醇沉法分離茶氨酸，未反應(yīng)的吡咯烷酮羧酸溶于酒精中，采用柱層析回收、循環(huán)使用，并將溶解在酒精中的茶氨酸回收，以降低茶氨酸的生產(chǎn)單耗。
此法具有制備方法簡單，收率高，原料來源充分，價(jià)格低廉，對(duì)環(huán)境最為友好等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種茶氨酸的制備方法，將L-吡咯烷酮羧酸與無水乙胺在惰性氣體氛圍、壓力下反應(yīng)，泄壓后反應(yīng)物溶于水，得含茶氨酸及未反應(yīng)乙胺等的反應(yīng)物水溶液，其特征在于所得反應(yīng)物水溶液經(jīng)酒精醇沉后分離得茶氨酸粗品及醇液；醇液過酸性陽離子交換樹脂層析柱；用水洗脫交換柱得洗脫液A，A液經(jīng)濃縮、干燥得L-吡咯烷酮羧酸；用氨水洗脫交換柱得洗脫液B，B液經(jīng)濃縮、干燥得茶氨酸粗品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)物水溶液經(jīng)揮胺、過濾及濃縮后進(jìn)行醇沉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述醇液蒸餾回收酒精后，釜液經(jīng)濃縮進(jìn)行柱層析。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述用于洗脫交換柱的氨水的濃度為0.15N。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)中惰性氣體的壓力為2～10Mpa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述L-吡咯烷酮羧酸由谷氨酸在水溶液中進(jìn)行分子內(nèi)脫水生成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)所得尾氣、經(jīng)冰鹽水冷凝、冷卻及去離子水吸收回收未反應(yīng)的乙胺，尾氣再經(jīng)稀酸吸收排入大氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所得茶氨酸粗品經(jīng)揮胺后加酒精水溶液重結(jié)晶，再經(jīng)濃縮、沉析、離心、干燥得茶氨酸產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工業(yè)化生產(chǎn)茶氨酸的方法。將L－吡咯烷酮羧酸水溶液與無水乙胺在惰性氣體的氛圍、壓力下反應(yīng)后，泄壓，反應(yīng)物溶于水，得含茶氨酸及未反應(yīng)乙胺等的反應(yīng)物水溶液；所得反應(yīng)物水溶液經(jīng)酒精醇沉后、分離得茶氨酸粗品及醇液，醇液經(jīng)酸性陽離子交換樹脂層析柱；用水洗脫交換柱得洗脫液A，A液經(jīng)濃縮、干燥得L－吡咯烷酮羧酸；用氨水洗脫交換柱得洗脫液B，B液經(jīng)濃縮、干燥得茶氨酸粗品。此法具有制備方法簡單，收率高，原料來源充分，價(jià)格低廉，對(duì)環(huán)境最為友好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C231/02GK1554642SQ20031011750
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者李炎, 林雪玲, 潘劍雄, 林芳, 陳紀(jì)東, 李玉霞, 黃才歡, 李 炎 申請(qǐng)人:暨南大學(xué)