全 文 ：第4卷第1期
2006年2月
生物加工过程
ChineseJ叫InalofBi叩mcessEngineering
Feb．2006
·61·
Ⅳ．氨甲酰．D．苯丙氨酸重氮化法制备
D．苯丙氨酸的研究
倪 芳1，万永敏2，贾红华1，周华1，韦 萍1
(1．南京工业大学 制药与生命科学学院，南京210009；2．南京工业大学材料科学与工程学院，南京210009)
摘要：筛选合适的强酸性阳离子交换树脂，进行Ⅳ．氨甲酰一D一苯丙氨辇厌箕冀繇矍囊霉i铃妊蠢垫囊崖雾鬻雾藉
程狮囊；蒌熬妻麓罄霎囊一蟹霎酽，雾?莹鬟繇掣萋蕃薹萨熟墓l霎囊鋈；薹釜■嘉霉鬈：耋臀誊堡篓黍嚣÷j薹i；i薹霉总终
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囊藿鋈铂返!鑫i耄 雾簿豢掘雏；塞
墓用薹璧；；
(鼠)、装液量(蜀)、初始彬值(凰)、
磷酸氢二钾(x。)、发酵温度(x。 )。采用实验次数
Ⅳ=12的Plackett．Bunnan 实验设计方法，采用sAS软件安排的实验及实验结
果见表3。表3P1ackett-B一
实验设计及实验结果
Ta衄e3Desi印mat血and
experiInencal resultsofPlackett—B唧mdesi印
RUN Xl X2 X3 X4 x5 X6 X1 一X9 x∞ Y
型竺： !!型垦2 11型堕 !(型垦! !!堕2 11丝2 11型垦! !!些2 11型生2 11羔2 11型兰1
1 30 o·2 l 24 5 5 50 5 2 18 5．869
2 30 0．5 0．5 36 5 5 40 5 2 22 5．236
3 20 0．5 1 24 10 5 40 4 2 22 2．880
4 30 0．2 1 36 5 10 40 4 1 22 3．826
5 30 0．5 O．5 36 10 5 50 4 1 18 4．811
6 30 O．5 1 24 10 10 40 5 1 18 5．371
7 20 0．5 1 36 5 10 50 4 2 18 3．786
8 20 0．2 1 36 10 5 50 5 1 22 3．083
9 20 0．2 0．5 36 10 10 40 5 2 18 4．717
10 30 0．2 0．5 24 10 10 50 4 2 22 4．334
ll 20 0．5 0．5 24 5 10 50 5 1 22．40120 2 0． 24 5 041 18
3 E胝t1．27—0 07—0．278
—．63—0．15l一0．091一O．142O．6660．391—0．983P 0．0340．472o．1536 o．5258
o．2711 o．408 9o．286lo．0661o．1101o．0442由表3的结果可知，蔗糖浓度、发酵温度和初始
pH值对虾青素产量的影响最为显著。其它各因素
的水平调整如下：酵母抽提物0．2∥L、氮源5∥L、硫
酸镁0．5∥L、磷酸二氢钾2∥L、种龄24h、接种量
5％、装液量40I11L～500mL三角瓶。
2．2．4响应面法优化发酵条件
采用中心组合设计对蔗糖浓度、发酵温度和初
始pH值三个因素作进一步优化。实验因素水平及
编码见表4。SAS安排实验参见文献[10]，实验结果
万方数据
万方数据
2006年2月倪 芳等：Ⅳ．氨甲酰一D．苯丙氨酸重氮化法制备D一苯丙氨酸的研究 ·63·
Phe的吸附量很小，而对产物D—Phe的吸附量较大，
因此可以认为强酸性树脂反应过程应该是反应物
Ⅳc_D．Phe首先在溶液体系中脱去Ⅳ-氨甲酰基，生成
产物D．Phe，然后产物D．Phe再被吸附到树脂上。
3．3反应条件对产率的影响
为了考察反应条件对D．Phe产率的影响，选取
了底物浓度、底物与亚硝酸钠的比例、温度和反应时
间来进行研究。
3．3．1底物浓度对产率的影响
在反应中，底物浓度直接影响整个工艺的成本。
若底物浓度太低，产物回收费用偏高；而底物浓度太
高，则又可能因为未能完全反应而造成原料浪费。
从图3可以看出^bD．Phe质量浓度在30．og／L
时D．Phe产率较高。
p(Nc-D-Phe)／(g／L)
图3，协口Phe质量浓度对产率的影响
Fig．3The雎ctofconcentrationof^bD—Pheontheyjeld
3．3．2底物与亚硝酸钠的比例对产率的影响
在此反应中，必须严格控制N州02和Ⅳc-D．Phe
的比例。如果NaNO，太少，反应不能完全；如果用
量太大，多余的N“0，又会与反应生成的D—Phe发
生副反应。图4给出了NaNo，和Ⅳc-D．Phe不同浓
度的反应情况。可以发现，当比例为1．2：1时，产物
D—Phe得率最高。
3．3．3温度对产率的影响
本过程利用重氮化反应进行氨甲酰基的脱除。
重氮化反应是典型的放热反应，重氮化合物受热不稳
定、易分解，要及时移除反应热，所以制备重氮化合物
必须保持在低温(0～5℃)下反应。11I。而本反应是强
酸陛阳离子交换树脂替代盐酸为反应体系提供酸性
环境，亚硝酸钠首先生成亚硝酸，^bD—Phe与亚硝酸
发生重氮化反应先生成极不稳定的重氮盐，然后此重
氮盐脱重氮基和羧基生成D．Phe，因此提高反应温度
对反应是有利的，但温度过高易促使亚硝酸分解。从
图5的结果来看，15oC左右比较合适。
嗄NaN02)厢(Nc-D·Phe)
图4 NaNq和^bD．Ph比例对产率的影响
Fig．4r111ee珏；％tofrnolarratioof胁D—PhetoD-P11eontIleyield
图5温度对产率的影响
Fig．5The豳ct0fte呷eratl】reon‰yield
3．3．4反应时间对产率的影响
从图6中可以看出适当延长反应时间，对反应
的进行有利，得到的产物浓度也越高。但超过3h
产物浓度变化已经不是十分明显，反而有一定程度
的下降，这是因为产物D—Phe上的氨基会进一步被
残余的亚硝酸重氮化脱去，导致副反应的发生，所以
选用3h作为最佳反应时间。
l 2 3 4 5
∥min
图6反应时间对产率的影响
Fig．6111e&ctofreactiontir eontheyield
踮舳"加：3印钌如
文／p量}
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万方数据
·64· 生物加工过程 第4卷第1期
4结 论
比较筛选了合适的强酸性阳离子交换树脂，进
行了Ⅳc-D．Phe的脱氨甲酰制备D．Phe的研究，得出
了胁D—Phe的最适质量浓度为30∥L，NaN02与
胁D—Phe的浓度比为1．2：1，反应温度为15℃，反应
时间3h，总得率为75％～80％。
通过研究，优化了反应条件，获得了较高的D—
Phe得率，在化学过程中以强酸性离子交换树脂代
替强酸，既避免了强酸的大量使用，又可将反应分离
耦合为一步，缩短了流程，提高了效率，是一条可行
的生产途径。
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