《一種連續分離1,6-二磷酸果糖的方法》是南京工業大學於2006年6月12日申請的專利，該專利的申請號為2006100853832，公布號為CN1865269，授權公布日為2006年11月22日，發明人是應漢傑、呂浩、趙谷林，該發明屬於生物製品加工領域。
《一種連續分離1,6-二磷酸果糖的方法》採用連續離子交換系統和納濾的組合技術分離酶轉化1,6－二磷酸果糖，具體方法是將酶轉化的1,6－二磷酸果糖清液泵入裝有陰離子離子交換樹脂的連續離子交換系統中進行吸附，採用pH為2～14，濃度在0.001摩爾/升～2摩爾/升之間的無機鹽溶液以適當的流速泵入連續離子交換系統進行洗雜、洗脫；用截留分子量為150～300道爾頓的納濾膜將離子交換洗脫液同步濃縮和脫鹽，結晶乾燥。
2009年，《一種連續分離1,6-二磷酸果糖的方法》獲得第六屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《一種連續分離1,6-二磷酸果糖的方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種連續分離1,6-二磷酸果糖的方法
- 公布號：CN1865269
- 公布日：2006年11月22日
- 申請號：2006100853832
- 申請日：2006年6月12日
- 申請人：南京工業大學
- 地址：江蘇省南京市新模範馬路5號
- 發明人：應漢傑、呂浩、趙谷林
- 分類號：C07H11/04（2006.01）、C07H1/06（2006.01）
- 代理機構：南京天華專利代理有限責任公司
- 代理人：徐冬濤、劉成群
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
八十年代，義大利Foscama公司在1,6-二磷酸果糖（FDP）的製備技術和臨床套用等領域取得突破性進展，在世界上首家實現了FDP的工業化生產，並推出了FDP的粉針劑，獲得巨大成功。
FDP用層析法分離源於Duncan等人用DEAE-纖維素分離磷酸酯化合物，後來由於離子交換樹脂製備技術和套用技術的發展，Diana等（USP4,575,549Mar.11，1986）用陰陽離交柱法分離FDP。為了避免用酸調pH值時帶入大量的陰離子而減小吸附容量，採用AmberliteIRG-120H型樹脂吸附陽離子，然後用Duolite374氯型樹脂吸附FDP，用0.01NNH4Cl和1％NH3·H2O溶液洗脫無機磷酸和單磷酸己糖等化合物，用0.2NNaCl和0.05NHCl溶液洗脫FDP，收率為60-70％，純度大於98％。Hiroshi等（EP0385，486Mar.02，1990）用DowerSAR樹脂分離FDP，用0.04NNaCl和0.01NHCl溶液洗脫無機磷等雜質，用1NNaCl和0.01NHCl溶液洗脫FDP，FDP的得率為81％，純度為97.8％，徐漢標等（CN1089655，1994）用717陰離子交換樹脂分離FDP，但沒報導具體的離交收率和產品質量。
2006年6月前FDP的生產工藝中，固定床離子交換技術得到廣泛的套用。而現有的固定床離子交換技術存在多種弊端，它是一種分批式作業，吸附、洗脫、再生等步驟在同一床內進行，單批作業周期長，不連續，離子交換樹脂容量不能充分利用，從而化學實際消耗量大，不經濟，廢水排放量大等是這種交換方式的明顯缺點。
發明內容
專利目的
《一種連續分離1,6-二磷酸果糖的方法》的目的是在於克服2006年6月前1,6-二磷酸果糖分離過程中的成本高、操作繁瑣、不易規模化的缺陷，提供一種連續離子交換技術取代通用固定床交換技術，並結合納濾技術分離酶轉化1,6-二磷酸果糖的方法。
該發明是建立在一步分離和連續分離的思想之上的，其特點在於利用溶液中目標產物與共存雜質之間在物理、化學以及生物學性質的差異，使其在分離操作中具有不同的傳質速率和（或）平衡狀態，以及連續式離子交換技術這一新型分離理念從而實現1,6-二磷酸果糖分離的目的。
技術方案
《一種連續分離1,6-二磷酸果糖的方法》即用連續離子交換系統和納濾的組合技術分離酶轉化1,6-二磷酸果糖，具體方法是將酶轉化的1,6-二磷酸果糖清液泵入裝有陰離子離子交換樹脂的連續離子交換系統中進行吸附，採用pH為2～14，濃度在0.001摩爾/升～2摩爾/升之間的無機鹽溶液以適當的流速泵入連續離子交換系統進行洗雜、洗脫；用截留分子量為150～300道爾頓的納濾膜將離子交換洗脫液同步濃縮和脫鹽，結晶乾燥。
所述的方法，其中連續離子交換系統是指有多根離子交換柱串聯的連續操作的離子交換系統，即通過組合式閥門將離子交換過程中的吸附、洗雜、洗脫和再生不同工段之間的按順序切換，使吸附段離子交換柱在樹脂吸附飽和後立刻移出吸附段送入洗雜段進行洗雜，洗雜結束後立刻移出洗雜段送入洗脫段進行洗脫，洗脫完成後立刻移出洗脫段送入再生段進行再生，再生清洗完成後立刻移出再生段送入吸附段再進行吸附，如此循環的操作過程，且每個工段的第1根離子交換柱的狀態切換同步進行，並至少保證有一根離子交換柱處於吸附階段。
所述的方法，其中由多根離子交換柱串聯的連續操作的離子交換系統是指由6～60根固定床離子交換柱組成，優選由12～36根組成的連續操作的離子交換系統。
所述的方法，其中1,6-二磷酸果糖的酶轉化清液上樣濃度為1～30克/升，優選5～25克/升。
所述的方法，其中無機鹽溶液是氯化鈉、氯化銨或硫酸銨溶液。
所述的方法，其中用於洗脫的無機鹽溶液濃度為0.1摩爾/升～2摩爾/升。
所述的方法，其中以濃度為0.2～2摩爾/升的酸和鹼按先酸後鹼的順序泵入需再生的離子交換柱進行再生，再生完成後用去離子水淋洗。
所述的方法，其中再生過程所用的酸是鹽酸或硫酸，鹼是氫氧化鈉或氨水。
所述的方法，其中陰離子離子交換樹脂的型號為301型、302型、303型、311型、312型或313型。所述的方法，其中洗雜溶液pH值2～8，洗脫溶液pH值2～6。
以下結合說明書附圖對連續離子交換系統作進一步的說明：
料液從固定床上部進入，在每個工序結束後就通過閥門的切換把完成工序的樹脂柱“移動”到下一個工序，每道工序通過操作流量的調節或是樹脂裝填量的調節來實現同步運行。對於16根離子交換柱構成連續離交系統，根據物料的特點和工藝條件的需要採用吸附段為5根，洗雜段為3根，洗脫段為3根，再生段為5根的工藝形式，圖1～17為連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置在循環周期中分別處於不同狀態的示意圖。在吸附段的5根離子交換柱中第5根離子交換柱的作用是保護整個離交柱的吸附段不會被上柱液穿透而造成損失，當第1根離子交換柱吸附飽和後就會被移出吸附段，進入洗雜段，成為洗雜工段的第3根柱，而洗雜段的第1根離子交換柱此時在洗雜流速的控制下剛好洗雜完成，進入洗脫段，成為洗脫工段的最後一根柱，此時可以通過控制洗脫流速使得洗脫段的原第一根也同時洗脫結束，移入再生段的最後一根進行再生，再生段的第一根也再生完畢，開始吸附了。這樣通過控制各個工段的流速，可以使得離子交換過程的四個工段保持同樣的節奏進行工作。
該發明中酶轉化FDP指以葡萄糖為原料經酵母轉化而得到的FDP，該方法是該領域普通技術人員公知的技術。
流速受各工段條件的影響，原則是保證各工段同步運行，該領域普通技術人員可根據樹脂的狀態調整流動相的流速。
改善效果
《一種連續分離1,6-二磷酸果糖的方法》運用連續離子交換技術由於提高了樹脂的利用率，減少了樹脂用量，運用一種陰離子交換樹脂進行分離純化，工藝步驟簡單；洗脫液濃度變高，洗雜效果好，減少了洗脫劑和洗雜劑的用量；同時酸、鹼等再生劑由於提高了利用率而用量減小，同時也減少了酸、鹼的排放。
該連續離交系統與固定床比較節約量 | |
樹脂用量 | 40~60% |
酸鹼用量 | 35~50% |
操作費用 | 40~55% |
投資費用 | 40~50% |
該發明突破中國國內外同行對1,6-二磷酸果糖分離純化方式的模式化，將離子交換與納濾膜分離相結合，節約了脫鹽和濃縮的步驟可以直接進行結晶純化。使得該發明的分離純化技術簡便易行，效果佳，不僅其設備投資、運行成本低廉，而且可以根據分離量的多少，實現從公斤級到噸級的分離。通過該發明所得產品在產品收率和產品質量方面都獲得了極好的結果，保證了產品品質。
附圖說明
圖1是《一種連續分離1,6-二磷酸果糖的方法》連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態1的示意圖。
圖2是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態2的示意圖。
圖3是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態3的示意圖。
圖4是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態4的示意圖。
圖5是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態5的示意圖。
圖6是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態6的示意圖。
圖7是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態7的示意圖。
圖8是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態8的示意圖。
圖9是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態9的示意圖。
圖10是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態10的示意圖。
圖11是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態11的示意圖。
圖12是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態12的示意圖。
圖13是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態13的示意圖。
圖14是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態14的示意圖。
圖15是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態15的示意圖。
圖16是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態16的示意圖。
圖17是該發明連續分離1,6-二磷酸果糖的離子交換裝置處於狀態17的示意圖。
權利要求
1、《一種連續分離1,6-二磷酸果糖的方法》特徵在於該方法採用連續離子交換系統和納濾的組合技術分離酶轉化1,6-二磷酸果糖，具體方法是將酶轉化的1,6-二磷酸果糖清液泵入裝有陰離子離子交換樹脂的連續離子交換系統中進行吸附，採用pH為2～14，濃度在0.001摩爾/升～2摩爾/升之間的無機鹽溶液以適當的流速泵入連續離子交換系統進行洗雜、洗脫；用截留分子量為150～300道爾頓的納濾膜將離子交換洗脫液同步濃縮和脫鹽，結晶乾燥。
2、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於連續離子交換系統是指由多根離子交換柱串聯的連續操作的離子交換系統，即通過組合式閥門將離子交換過程中的吸附、洗雜、洗脫和再生不同工段之間的按順序切換，使吸附段離子交換柱在樹脂吸附飽和後立刻移出吸附段送入洗雜段進行洗雜，洗雜結束後立刻移出洗雜段送入洗脫段進行洗脫，洗脫完成後立刻移出洗脫段送入再生段進行再生，再生清洗完成後立刻移出再生段送入吸附段再進行吸附，如此循環的操作過程，且每個工段的第1根離子交換柱的狀態切換同步進行，並至少保證有一根離子交換柱處於吸附階段。
3、根據權利要求2所述的方法，其特徵在於由多根離子交換柱串聯的連續操作的離子交換系統是指由6～60根固定床離子交換柱組成。
4、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於1,6-二磷酸果糖的酶轉化清液上樣濃度為1～30克/升。
5、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於無機鹽溶液是氯化鈉、氯化銨或硫酸銨溶液。
6、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於用於洗脫的無機鹽溶液濃度為0.1摩爾/升～2摩爾/升。
7、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於以濃度為0.2～2摩爾/升的酸和鹼按先酸後鹼的順序泵入需再生的離子交換柱進行再生，再生完成後用去離子水淋洗。
8、根據權利要求7所述的方法，其特徵在於酸是鹽酸或硫酸，鹼是氫氧化鈉或氨水。
9、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於陰離子離子交換樹脂的型號為301型、302型、303型、311型、312型或313型。
10、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於洗雜溶液pH值2～8，洗脫溶液pH值2～6。
實施方式
實施例1
採用16根離子交換柱構成連續離交系統，吸附段為5根，洗雜段為3根，洗脫段為3根，再生段為5根。每根離交柱裝填30克樹脂（311型），離交柱的直徑為1.5厘米，高度為25厘米。處理料液為酶轉化的1,6-二磷酸果糖清液用去離子水稀釋到10克/升後，用鹽酸調節料液pH值2.0～2.5之間，吸附流速為2.5毫升/分鐘，吸附容量為0.25克/克濕樹脂；洗雜溶液為pH2.0的0.075摩爾/升NaCl溶液，洗雜流速為5毫升/分鐘，洗雜至無雜質為止（用HPLC檢測確定洗雜段第一根離子交換柱無雜質流出為單根離子交換柱洗雜液用量標準）；洗脫液為pH7.0的1.0摩爾/升NaCl，洗脫流速為2毫升/分鐘，洗脫完全（用HPLC檢測確定洗脫段第一根離子交換柱洗脫完全為單根離子交換柱冼脫液用量標準），洗脫液用截留分子量為150～300道爾頓的納濾膜同步納濾濃縮脫鹽後結晶、乾燥，得到純度為99.0％的1,6-二磷酸果糖，收率在96.5％。以濃度為1摩爾/升的鹽酸和1摩爾/升的氫氧化鈉按先酸後鹼的順序泵入需再生的離子交換柱進行再生，再生完成後用去離子水淋洗。
實施例2
待處理料液為酶轉化的1,6-二磷酸果糖清液用去離子水稀釋到15克/升後，吸附樹脂型號為301，採用16根離子交換柱構成連續離交系統，吸附段為4根，洗雜段為4根，洗脫段為3根，再生段為5根。每根離交柱裝填1000克樹脂，離交柱的徑高比為1:8。用鹽酸調節料液pH值2.4，吸附流速為10毫升/分鐘，吸附容量為0.22克/克濕樹脂；洗雜溶液為pH2.0的0.075摩爾/升NaCl溶液，洗雜流速為20毫升/分鐘，洗雜至無雜質為止（用HPLC檢測確定洗雜段第一根離子交換柱無雜質流出為單根離子交換柱洗雜液用量標準）；洗脫液為pH7.0的1.0摩爾/升NaCl，洗脫流速為5毫升/分鐘，洗脫完全（用HPLC檢測確定洗脫段第一根離子交換柱洗脫完全為單根離子交換柱冼脫液用量標準），洗脫液用截留分子量為150～300道爾頓的納濾膜同步納濾濃縮脫鹽後結晶、乾燥，得到純度為99.5％的1,6-二磷酸果糖，收率在95.5％。以濃度為1.2摩爾/升的鹽酸和1.2摩爾/升的氫氧化鈉按先酸後鹼的順序泵入需再生的離子交換柱進行再生，再生完成後用去離子水淋洗。
實施例3
待處理料液為酶轉化的1,6-二磷酸果糖清液用去離子水稀釋到15克/升後，吸附樹脂型號301，採用16根離子交換柱構成連續離交系統，吸附段為4根，洗雜段為4根，洗脫段為3根，再生段為5根。每根離交柱裝填70千克樹脂，離交柱的徑高比為1:5。用鹽酸調節料液pH值2.2，吸附流速為70升/時，吸附容量為0.23克/克濕樹脂；洗雜溶液為pH2.0的0.075摩爾/升NaCl溶液，洗雜流速為150升/時，洗雜至無雜質為止（用HPLC檢測確定洗雜段第一根離子交換柱無雜質流出為單根離子交換柱洗雜液用量標準）；洗脫液為pH7.0的1.0摩爾/升NaCl，洗脫流速為50升/時，洗脫完全（用HPLC檢測確定洗脫段第一根離子交換柱洗脫完全為單根離子交換柱冼脫液用量標準），洗脫液用截留分子量為150～300道爾頓的納濾膜同步納濾濃縮脫鹽後結晶、乾燥，得到純度為99.1％的1,6-二磷酸果糖，收率在96.0％。以濃度為1.5摩爾/升的鹽酸和1.5摩爾/升的氫氧化鈉按先酸後鹼的順序泵入需再生的離子交換柱進行再生，再生完成後用去離子水淋洗。
實施例4
待處理料液為酶轉化的1,6-二磷酸果糖清液用去離子水稀釋到12克/升後，吸附樹脂型號301，採用16根離子交換柱構成連續離交系統，吸附段為5根，洗雜段為3根，洗脫段為3根，再生段為5根。每根離交柱裝填70千克樹脂，離交柱的徑高比為1:5。用鹽酸調節料液pH值2.5，吸附流速為70升/時，吸附容量為0.23克/克濕樹脂；洗雜溶液為pH2.0的0.05摩爾/升NaCl溶液，洗雜流速為180升/時，洗雜至無雜質為止（用HPLC檢測確定洗雜段第一根離子交換柱無雜質流出為單根離子交換柱洗雜液用量標準）；洗脫液為pH7.0的1.0摩爾/升NaCl，洗脫流速為45升/時，洗脫完全（用HPLC檢測確定洗脫段第一根離子交換柱洗脫完全為單根離子交換柱冼脫液用量標準），洗脫液用截留分子量為150～300道爾頓的納濾膜同步納濾濃縮脫鹽後結晶、乾燥，得到純度為99.3％的1,6-二磷酸果糖，收率在96.4％。以濃度為1.0摩爾/升的鹽酸和1.0摩爾/升的氫氧化鈉按先酸後鹼的順序泵入需再生的離子交換柱進行再生，再生完成後用去離子水淋洗。
實施例5
待處理料液為酶轉化的1,6-二磷酸果糖清液用去離子水稀釋到12克/升後，吸附樹脂型號301，採用16根離子交換柱構成連續離交系統，吸附段為5根，洗雜段為3根，洗脫段為3根，再生段為5根。每根離交柱裝填35千克樹脂，離交柱的徑高比為1:5。用鹽酸調節料液pH值2.2，吸附流速為35升/時，吸附容量為0.25克/克濕樹脂；洗雜溶液為pH2.0的0.075摩爾/升NaCl溶液，洗雜流速為70升/時，洗雜至無雜質為止（用HPLC檢測確定洗雜段第一根離子交換柱無雜質流出為單根離子交換柱洗雜液用量標準）；洗脫液為pH7.0的1.0摩爾/升NaCl，洗脫流速為17.5升/時，洗脫完全（用HPLC檢測確定洗脫段第一根離子交換柱洗脫完全為單根離子交換柱冼脫液用量標準），洗脫液用截留分子量為150～300道爾頓的納濾膜同步納濾濃縮脫鹽後結晶、乾燥，得到純度為99.4％的1,6-二磷酸果糖，收率在96.6％。以濃度為1.2摩爾/升的鹽酸和1.2摩爾/升的氫氧化鈉按先酸後鹼的順序泵入需再生的離子交換柱進行再生，再生完成後用去離子水淋洗。
榮譽表彰
2009年，《一種連續分離1,6-二磷酸果糖的方法》獲得第六屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
