*CN102321136A*
(10)申请公布号 CN 102321136 A(43)申请公布日 2012.01.18
(12)发明专利申请
(21)申请号 201110277200.8(22)申请日 2011.09.19
(71)申请人北京化工大学
地址100029 北京市朝阳区北三环东路15
号(72)发明人谭天伟 李晓楠 姚进孝 孙龙
王峥 王杰鹏(74)专利代理机构北京聿宏知识产权代理有限
公司 11372
代理人吴大建 张宇峰(51)Int.Cl.
C07H 19/167(2006.01)C07H 1/00(2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 6 页
(54)发明名称
S-腺苷-L-甲硫氨酸对甲苯磺酸硫酸双盐的制备方法(57)摘要
本发明公开了一种S-腺苷-L-甲硫氨酸对甲苯磺酸硫酸双盐的制备方法。该方法包括将经菌体收集、酸热法细胞破碎、提取和分离纯化制得的S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM)进行沉淀,调控硫酸根与对甲苯磺酸根比例,并经干燥制得高纯度SAM对甲苯磺酸硫酸双盐。本发明工艺路线简单,处理量大,产品回收率高为75%~80%,产品中活性成分所占比例大于90%,产品纯度高为96~98%,相应指标符合药典要求,且生产成本低,可实现工业化生产。
CN 102321136 ACN 102321136 ACN 102321141 A
权 利 要 求 书
1/1页
1.一种S-腺苷-L-甲硫氨酸对甲苯磺酸硫酸双盐的制备方法,包括:
步骤A,收集菌体;步骤B,提取SAM,制得SAM萃取液;步骤C,对SAM萃取液进行超滤,制得SAM滤液;步骤D,采用离子交换法对SAM滤液进行离子交换处理,制得SAM洗脱液;步骤E,对SAM洗脱液进行沉淀处理,制得SAM沉淀;步骤F,制备SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液;步骤G,干燥SAM对甲苯磺酸硫酸双盐;其中,步骤B采用酸热法对步骤A所收集的菌体进行破碎及萃取,反应温度为30~60℃,反应时间控制在0.5~3h。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤B的反应温度为45~55℃。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤B中所述酸为硫酸溶液,其浓度为0.1~0.5M,用量为2~5L/kg湿菌体。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤D包括用离子交换树脂处理SAM滤液,使SAM吸附于离子交换树脂表面,然后用去离子水洗脱杂质,再用洗脱剂洗脱SAM,其中,所述离子交换树脂为大孔弱酸性离子交换树脂。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述离子交换树脂的交换容量为90~120g SAM/L树脂。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:步骤D中所述SAM滤液的进料浓度为4~10g/L,进料速度为1~4BV/h,进料量为12~22.5BV。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:步骤D中所述去离子水的流速为1~4BV/h,用量为4~6BV。
8.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:步骤D中所述洗脱剂为硫酸溶液,其浓度为0.05~0.25M,流速为1~4BV/h。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤F采用对甲苯磺酸/硫酸溶液将SAM沉淀溶解,制得SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液,其中SAM/对甲苯磺酸/硫酸的比例为1∶1∶1.5~1∶3∶3。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:所述对甲苯磺酸/硫酸溶液的浓度为0.5M~2M。
2
CN 102321136 ACN 102321141 A
说 明 书
1/6页
S-腺苷-L-甲硫氨酸对甲苯磺酸硫酸双盐的制备方法
技术领域
[0001]
本发明涉及生物工程的生化分离领域,更具体地说,本发明涉及一种S-腺苷-L-甲硫氨酸对甲苯磺酸硫酸双盐的制备方法。
背景技术
[0002] S-腺苷-L-甲硫氨酸(S-adenosyl-L-methionine,SAM,SAMe或AdoMet)是甲硫氨酸的有机四价硫形式(金属锍)的磺酰化合物,被称为“活性甲硫氨酸”,是广泛存在于生物体内的一种重要代谢中间体,1952年首先由Cantoni发现。SAM是双手性物质,具有2种异构体:(R,S)-SAM和(S,S)-SAM,只有(S,S)-SAM具有生物活性。在生物体内,SAM是由L-甲硫氨酸(L-Met)和三磷酸腺苷(ATP)经SAM合成酶(S-adenosylmethionine synthetase)催化合成。由于SAM含有一个能激活相邻碳原子的亲核攻击反应的高能锍原子,因而具有转甲基、转硫基、转氨丙基等作用。SAM参与了体内40多种生化反应,与蛋白质、核酸、神经递质、磷脂质和维生素的合成密切相关,并连接多胺和谷胱甘肽的转化。在欧洲,SAM已作为处方药广泛用于肝病、抑郁症、关节炎等疾病的治疗;在美国,已经成为一种畅销的保健品。我国有众多的肝炎、关节炎以及抑郁症患者,SAM的需求量也将不断增长,产品的市场开发前景广阔。
[0003] SAM分子由于高能锍离子的存在,表现出极端的不稳定性。无论是溶液或是干燥状态,室温或高于室温,中性或碱性条件下,均能生成不同的降解产物。SAM的失活反应可按照3种不同的机理进行,最主要的失活反应是通过氨基酸链上的羧基氧对γ-碳原子进行分子内亲核攻击,从而裂解形成5’-甲硫腺苷(5’-methylthioadenosine,MTA)和高丝氨酸内酯(homoserine),随后内酯水解;其次是(S,S)-SAM自发消旋为非生物活性的(R,S)-SAM。此外,SAM进行水解,生成腺嘌呤(adenine)和S-戊糖甲硫氨酸(S-pentosylmethionine)。[0004] SAM硫酸盐和SAM盐酸盐在干燥、低温条件下,稳定性仍较差,因此只能被用于一般生化研究。US3954726,US4028183证实SAM的对甲苯磺酸硫酸双盐的稳定性比单纯的SAM盐酸盐、硫酸盐有很大的提高,在45℃干燥条件下,前者6个月后基本没有损失,而后两者6个月后全部损失;因此,临床上使用的SAM盐主要是SAM对甲苯磺酸硫酸双盐。目前有许多关于SAM双盐制备以及通过添加物来提高稳定性的报道。US3954726、US4057686虽然均能够制得较纯的SAM双盐,但由于需要价格较高的反应物,不适合工业化生产。EPA0141914虽然提供了一种适合工业化生产的SAM双盐制备方法,但其破碎用的乙酸乙酯有机溶剂不易回收,且需要对废菌丝体进行干燥,避免其上残留的有机溶剂挥发。此外,树脂的处理能力有限,相同处理量需要的树脂量较大,洗脱液需要经过另一种树脂处理,以吸附其中的杂质,步骤复杂。EPA1091001采用的破碎方式很环保,但其对设备要求严格。其选用的树脂有较高的交换容量,但其除杂能力有限,洗脱后需要选用树脂脱色。CN1907996其破碎需要用有机溶剂,回收困难;离子交换过程洗脱步骤复杂,耗水量大;需要过阴离子交换柱脱色浓缩;洗脱液产品浓度低,浓缩12倍后的浓度类似于本专利未浓缩的浓度。[0005] 姚进孝,等人,“热水提取酿酒酵母中S-腺苷-L-甲硫氨酸的研究,生物加工过程,
3
CN 102321136 ACN 102321141 A
说 明 书
2/6页
2008,6(1),74~77”,采用热水法直接提取酿酒酵母胞内产物S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM),并对影响SAM抽提的反应条件进行了优化,得出的最佳实验条件为:每30g湿菌体加入热水100mL、硫酸浓度0.25mol/L、搅拌转速160r/min,反应温度70~76℃、反应时间10min。采用该方法SAM的抽提率可达90%以上。但是,SAM是一种热不稳定性物质,当溶液温度大于60℃时,SAM的降解速率迅速增大。当反应时间超过30min时,SAM严重降解,SAM的抽提率降低到50%以下。尤其是随着处理量增大,受热不均匀程度增加,升温和降温速度减小,导致菌体大量降解,SAM的抽提率降低,造成较大的SAM损失。因此,为降低SAM降解率,减小SAM的损失,SAM提取过程要求严格控制反应温度和反应时间,并要求系统具有较高的升温及降温速度,对设备和操作要求较高,成本较高,该方法仅限于实验室使用,不适于工业应用。
[0006] 目前,需要开发一种适合工业化生产的、低损耗、低成本、高收率、高纯度的SAM对甲苯磺酸硫酸双盐的制备技术。发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种S-腺苷-L-甲
硫氨酸对甲苯磺酸硫酸双盐的制备方法。该方法用于制备SAM对甲苯磺酸硫酸双盐,处理量大,纯度高,收率高,成本低廉,并适于工业化生产。[0008] 为此,本发明提供了1.一种S-腺苷-L-甲硫氨酸对甲苯磺酸硫酸双盐的制备方法,包括:
[0009] 步骤A,收集菌体;[0010] 步骤B,提取SAM,制得SAM萃取液;[0011] 步骤C,对SAM萃取液进行超滤,制得SAM滤液;[0012] 步骤D,采用离子交换法对SAM滤液进行离子交换处理,制得SAM洗脱液;[0013] 步骤E,对SAM洗脱液进行沉淀处理,制得SAM沉淀;[0014] 步骤F,制备SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液;[0015] 步骤G,干燥SAM对甲苯磺酸硫酸双盐;[0016] 其中,步骤B采用酸热法对步骤A所收集的菌体进行破碎及萃取,反应温度为30~60℃,反应时间控制在0.5~3h。步骤B的反应温度优选为45~55℃。[0017] 在本发明的一个实施例中,在制备SAM的发酵过程中,采用酿酒酵母高密度发酵,通过补加前体L-甲硫氨酸,使所得到的发酵液具有较高的富含SAM的菌体含量。步骤A,在4℃条件下,以6000rpm的转速将发酵液离心处理10min,收集菌体。[0018] 根据本发明方法,步骤B的反应过程中均质机的转速控制在300~10000rpm。步骤B中所述酸为硫酸溶液,其浓度为0.1~0.5M,用量为2~5L/kg湿菌体。采用冷水将细胞破碎液降温,并在4℃条件下,以6000rpm转速离心处理10min,收集上清液,得到SAM萃取液,SAM萃取液收率为85%~90%。[0019] 在本发明的一个实施例中,步骤C采用超滤膜对SAM萃取液进行超滤处理,以除去蛋白质等杂质。所述超滤膜为截留分子量为6000~10000的超滤膜。超滤步骤损失很少,SAM滤液收率大于98%。[0020] 根据本发明方法,步骤D包括用离子交换树脂处理SAM滤液,使SAM吸附于离子交
[0007]
4
CN 102321136 ACN 102321141 A
说 明 书
3/6页
换树脂表面,然后用去离子水洗脱杂质,再用洗脱剂洗脱SAM,其中,所述离子交换树脂为大孔弱酸性离子交换树脂。所述离子交换树脂的交换容量为90~120g SAM/L树脂。[0021] 根据本发明方法,离子交换处理过程中通过15%~20%的NaOH将pH控制在4~7。该离子交换树脂对杂质吸附量少,除杂过程简单。[0022] 在本发明的一个实施例中,步骤D中所述SAM滤液的进料浓度为4~10g/L,进料速度为1~4BV/h(BV为柱体积),进料量为12~22.5BV。所述去离子水的流速为1~4BV/h,用量为4~6BV。所述洗脱剂为硫酸溶液,其浓度为0.05~0.25M,流速为1~4BV/h。所制得的洗脱液中SAM浓度为22~35g/L,SAM洗脱液回收率为93~96%。[0023] 在本发明的另一个实施例中,步骤E将相当于洗脱液体积6~10倍的丙酮加入SAM洗脱液进行沉淀处理,静止陈化24h,滤去上清液,制得SAM沉淀。[0024] 根据本发明方法,步骤F采用对甲苯磺酸/硫酸溶液将SAM沉淀溶解,制得SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液,其中SAM/对甲苯磺酸/硫酸的比例为1∶1∶1.5~1∶3∶3。所述对甲苯磺酸/硫酸溶液的浓度为0.5M~2M。[0025] 在本发明的一个实施例中,步骤G采用冷冻干燥或者真空干燥法,将SAM对甲苯磺酸硫酸双盐干燥,制得纯度为96~98wt%的SAM对甲苯磺酸硫酸双盐,产品为白色粉末。[0026] 本发明在30~60℃条件下,采用酸热法进行细胞破碎和SAM萃取,萃取过程对系统升温和降温速度要求不高,菌体处理量大,细胞破碎率和SAM提取率高,且所制得的萃取液中不含残留有机溶剂,使本发明所选树脂实现了对SAM较大的吸附容量和较强的吸附专一性。根据本发明方法所制得的洗脱液所含的SAM与硫酸根、对甲苯磺酸的配比可调控为符合成盐的比例,且杂质含量少、SAM浓度高,从而可以省略脱色除杂以及浓缩步骤,大大简化了分离过程。沉淀用的丙酮进行回收后可重复使用。本发明工艺路线简单,处理量大,产品回收率高达75%~80%,产品中活性成分(S,S)-SAM所占比例大于90%,产品纯度高达96~98%,相应指标符合药典要求,且生产成本低,可实现工业化生产。具体实施方式
[0027] 下面将结合实施例来详细说明本发明,这些实施例仅起说明性作用,并不局限于本发明的应用范围。[0028] 实施例
[0029] 实施例1:
(1)在制备SAM的发酵过程中,采用酿酒酵母高密度发酵,通过补加前体L-甲硫
氨酸,使所得到的发酵液具有较高的富含SAM的菌体含量。发酵结束后,在4℃条件下,以6000rpm的转速将30L发酵液离心处理10min,得到约10kg湿菌体。[0031] (2)取8kg步骤(1)中所制得的湿菌体,加入24L50℃、0.1M H2SO4溶液,在50℃条件下,均质处理1h,均质器转速为500rpm。菌体破碎后用冷水降温,并在4℃条件下以6000rpm的转速离心处理10min去除菌体碎片,得到SAM萃取液,其产量、浓度及收率见表1。
[0032] (3)采用截留分子量为10000的超滤膜对步骤(2)所制得的SAM萃取液进行超滤处理,去除蛋白质类杂质,制得SAM滤液。
[0033] (4)用15%的NaOH溶液将步骤(3)所制得的SAM滤液的pH调节至5,送入柱体积
[0030]
5
CN 102321136 ACN 102321141 A
说 明 书
4/6页
约为1.9L的离子交换柱进行离子交换处理,其树脂的交换容量为110g/L树脂,SAM的进料浓度为7.2g/L,进料速度为1.5BV/h,进料量为15.3BV;进料结束后用6BV的去离子水洗脱杂质,去离子水的流速为4BV/h;最后用0.15M的H2SO4溶液作洗脱剂洗脱离子交换树脂表面所吸附的SAM,H2SO4溶液的流速为2BV/h,得到SAM洗脱液,其产量及浓度见表1。
[0034] (5)加入相当于步骤(4)所制得的SAM洗脱液7倍体积的丙酮对步骤(4)所制得的SAM洗脱液进行沉淀处理,静止陈化24h,滤去上清液,收集SAM沉淀。
[0035] (6)采用浓度为1M的对甲苯磺酸/硫酸溶液溶解步骤(5)中所制得的SAM沉淀,制得SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液,其SAM/对甲苯磺酸/硫酸的比例为1∶1∶2。[0036] (7)将步骤(6)中所制得的浓缩SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液进行冷冻干燥,得到白色粉末状SAM对甲苯磺酸硫酸双盐,其纯度、产量及SAM的总回收率见表1。[0037] 实施例2:
[0038] 实施例2与实施例1不同的是:
[0039] (2)取1kg步骤(1)中所制得的湿菌体,加入5L30℃、0.2M的H2SO4溶液,在30℃条件下,均质处理3h,均质器转速为300rpm,结果见表1。
[0040] (3)采用截留分子量为6000的超滤膜对步骤(2)所制得的SAM萃取液进行超滤处理。
[0041] (4)用20%的NaOH溶液将步骤(3)所制得的SAM滤液的pH调节至7,送入柱体积约为0.3L的离子交换柱进行离子交换处理,其树脂的交换容量为90g/L树脂,SAM的进料浓度为4.0g/L,进料速度为4.0BV/h,进料量为22.5BV;去离子水的用量为5BV,流速为1BV/h;硫酸溶液的浓度为0.05M,流速为1BV/h,结果见表1。
[0042] (5)加入相当于步骤(4)所制得的SAM洗脱液6倍体积的丙酮对步骤(4)所制得的SAM洗脱液进行沉淀处理。
[0043] (6)采用浓度为0.5M的对甲苯磺酸/硫酸溶液溶解步骤(5)中所制得的SAM沉淀,制得SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液,其SAM/对甲苯磺酸/硫酸的比例为1∶1∶1.5。[0044] (7)将步骤(6)中所制得的浓缩SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液进行真空干燥,结果见表1。
[0045] 实施例3:
[0046] 实施例3与实施例1不同的是:
[0047] (2)取10kg步骤(1)中所制得的湿菌体,加入20L60℃、0.5M的H2SO4溶液,在60℃条件下,均质处理0.5h,均质器转速为600rpm,结果见表1。
[0048] (3)采用截留分子量为6000的超滤膜对步骤(2)所制得的SAM萃取液进行超滤处理。
[0049] (4)用20%的NaOH溶液将步骤(3)所制得的SAM滤液的pH调节至4,送入柱体积约为2.1L的离子交换柱进行离子交换处理,其树脂的交换容量为120g/L树脂,SAM的进料浓度为10.0g/L,进料速度为1.0BV/h,进料量为12.0BV;去离子水的用量为4BV,流速为2BV/h;硫酸溶液的浓度为0.25M,流速为4BV/h,结果见表1。
[0050] (5)加入相当于步骤(4)所制得的SAM洗脱液8倍体积的丙酮对步骤(4)所制得的SAM洗脱液进行沉淀处理。
[0051] (6)采用浓度为2.0M的对甲苯磺酸/硫酸溶液溶解步骤(5)中所制得的SAM沉
6
CN 102321136 ACN 102321141 A
说 明 书
5/6页
淀,制得SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液,其SAM/对甲苯磺酸/硫酸的比例为1∶3∶3。[0052] (7)将步骤(6)中所制得的浓缩SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液进行真空干燥,结果见表1。
[0053] 实施例4:
[0054] 实施例4与实施例1不同的是:
[0055] (2)取5kg步骤(1)中所制得的湿菌体,加入20L45℃、0.2M H2SO4溶液,在45℃条件下,均质处理2h,均质器转速为500rpm。菌体破碎后用冷水降温,并在4℃条件下以6000rpm的转速离心处理10min去除菌体碎片,结果见表1。
[0056] (3)采用截留分子量为10000的超滤膜对步骤(2)所制得的SAM萃取液进行超滤处理,去除蛋白质类杂质,制得SAM滤液。
[0057] (4)用20%的NaOH溶液将步骤(3)所制得的SAM滤液的pH调节至6,送入柱体积约为1.3L的离子交换柱进行离子交换处理,其树脂的交换容量为100g/L树脂,SAM的进料浓度为5.8g/L,进料速度为2BV/h,进料量为17.3BV;进料结束后用6BV的去离子水洗脱杂质,去离子水的流速为3BV/h;最后用0.1M的H2SO4溶液作洗脱剂洗脱离子交换树脂表面所吸附的SAM,H2SO4溶液的流速为1.5BV/h,结果见表1。
[0058] (5)加入相当于步骤(4)所制得的SAM洗脱液6倍体积的丙酮对步骤(4)所制得的SAM洗脱液进行沉淀处理,静止陈化24h,滤去上清液,收集SAM沉淀。
[0059] (6)采用浓度为1M的对甲苯磺酸/硫酸溶液溶解步骤(5)中所制得的SAM沉淀,制得SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液,其SAM/对甲苯磺酸/硫酸的比例为1∶2∶2。[0060] (7)将步骤(6)中所制得的浓缩SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液进行冷冻干燥,结果见表1。
[0061] 实施例5:
[0062] (2)取7kg步骤(1)中所制得的湿菌体,加入17L55℃、0.3M H2SO4溶液,在55℃条件下,均质处理1h,均质器转速为400rpm。菌体破碎后用冷水降温,并在4℃条件下以6000rpm的转速离心处理10min去除菌体碎片,结果见表1。
[0063] (3)采用截留分子量为6000的超滤膜对步骤(2)所制得的SAM萃取液进行超滤处理,去除蛋白质类杂质,制得SAM滤液。
[0064] (4)用15%的NaOH溶液将步骤(3)所制得的SAM滤液的pH调节至5,送入柱体积约为1.6L的离子交换柱进行离子交换处理,其树脂的交换容量为112g/L树脂,SAM的进料浓度为8.5g/L,进料速度为2.5BV/h,进料量为13.2BV;进料结束后用5BV的去离子水洗脱杂质,去离子水的流速为3BV/h;最后用0.2M的H2SO4溶液作洗脱剂洗脱离子交换树脂表面所吸附的SAM,H2SO4溶液的流速为2.5BV/h,结果见表1。
[0065] (5)加入相当于步骤(4)所制得的SAM洗脱液7倍体积的丙酮对步骤(4)所制得的SAM洗脱液进行沉淀处理,静止陈化24h,滤去上清液,收集SAM沉淀。
[0066] (6)采用浓度为1.5M的对甲苯磺酸/硫酸溶液溶解步骤(5)中所制得的SAM沉淀,制得SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液,其SAM/对甲苯磺酸/硫酸的比例为1∶2∶3。[0067] (7)将步骤(6)中所制得的浓缩SAM对甲苯磺酸硫酸双盐溶液进行冷冻干燥,结果见表1。
[0068] 对比例1:
7
CN 102321136 ACN 102321141 A[0069]
说 明 书
6/6页
对比例1与实施例1不同的是:
[0070] (2)取1kg步骤(1)中所制得的湿菌体,采用500ml、50%的乙酸乙酯水溶液处理40min,再加入2BV(1000ml)的0.4mol/L硫酸溶液处理90min,然后对菌体进行破碎及离心处理。其他反应条件与实施例1相同,结果见表1。以对比例1步骤(2)所获得的萃取液制备与实施例1相同配比、相同质量及纯度的SAM对甲苯磺酸硫酸双盐产品,相同树脂的用量需增加50wt%。
[0071] 从上述实施例和对比例及表1可以看出,根据本发明方法进行细胞破碎和SAM萃取,由于过程中没有使用乙酸乙酯类有机溶剂,所获得的SAM萃取液中没有残留有机溶剂,离子交换过程中不存在有机溶剂对于扩散的不良影响,树脂对目标产物SAM具有较大的吸附容量和较强的吸附专一性,由此树脂的单位处理量和树脂利用率都有较大提高,目标产品的收率和纯度也有较大提高,且制备成本降低。[0072] 对比例2:
[0073] 对比例2与实施例1不同的是:
[0074] (2)取1kg步骤(1)中所制得的湿菌体,采用3L70℃、0.1M H2SO4溶液,在70℃条件下,均质处理30min,其他反应条件与实施例1相同,结果见表1。从上述实施例和对比例及表1可以看出,在70℃条件下提取SAM,由于处理量较大,菌体受热不均匀,系统升温和降温不够迅速,即使反应时间为30min,也会造成大量SAM降解,从而降低SAM萃取液收率,并最终降低SAM的总回收率;根据本发明方法提取SAM,由于反应温度较低,菌体受热较均匀,对系统升温和降温速度要求不高,不会造成SAM的降解,即使反应时间延长至3h,处理量增大到10kg,仍能获得较高的细胞破碎率和SAM提取率,从而获得较高的SAM总回收率。[0076] 表1
[0075] [0077]
8
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容