γ-氨基丁酸的制备研究

论文摘要

γ-氨基丁酸（GABA）是目前研究较为深入的一种重要的抑制性神经递质,它参与多种代谢活动,具有很高的生理活性。研究表明,GABA不仅可以镇静神经、抗焦虑,还可降低血压、治疗某些神经疾病如老年痴呆症,还有提高脑活力、防止动脉硬化等功效。2009年卫生部批准γ-氨基丁酸为新资源食品,这意味着GABA在国内市场进入了一个崭新的时代。本论文考察了用化学合成法和生物法分别制备Y-氨基丁酸。化学合成法以2-吡咯烷酮为原料,在KOH碱性条件下,制备氨基丁酸,转化率达95%以上。生物法是从酸奶中筛选得到的菌株,经初步鉴定为乳酸球菌,以谷氨酸钠为原料,发酵生产GABA,终产物浓度约为3.9g/L。同时还创新性的使用双极性膜电渗析装置来分离化学合成法得到的氨基丁酸粗品。比较了二隔室装置和三隔室装置分离纯化效果,最终选定三隔室双极性膜电渗析装置进行氨基丁酸粗品的分离。在经济可行的条件下回收效率达到60%以上,其母液可以回收再进行补料操作。同时,还可以在碱室回收得到浓度为2.5%以上的KOH。并且对双极性膜电渗析装置分离得到的GABA产品进行后处理,利用弱酸性阳离子树脂进行进一步的纯化,并利用结晶的方法得到GABA产品,产品纯度达99%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 γ-氨基丁酸概述
• 1.1.1 非蛋白质氨基酸
• 1.1.2 γ-氨基丁酸的化学结构和性质
• 1.1.3 γ-氨基丁酸的生理功能
• 1.1.3.1 镇静、安神、抗脑衰老作用
• 1.1.3.2 降低血压作用
• 1.1.3.3 抑制心律失常作用
• 1.1.3.4 治疗癫痫等疾病
• 1.1.3.5 对脑组织的保护作用
• 1.1.3.6 镇咳、治疗哮喘等作用
• 1.1.3.7 其他功能
• 1.1.4 γ-氨基丁酸的制备
• 1.1.4.1 化学合成法
• 1.1.4.2 生物合成法
• 1.1.4.3 天然产物提取法
• 1.1.5 γ-氨基丁酸的分离纯化
• 1.2 双极性膜电渗析装置概述
• 1.2.1 双极性膜的结构和特性
• 1.2.1.1 离子交换膜
• 1.2.1.2 双极性膜
• 1.2.2 双极性膜电渗析
• 1.2.3 双极性膜电渗析的应用
• 1.3 本课题的研究内容和意义
• 1.3.1 GABA的分离纯化方法
• 1.3.2 GABA的制备方法
• 第二章 γ-氨基丁酸的生物合成法制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与仪器
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 培养基
• 2.2.4 实验试剂
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 菌种的分离
• 2.3.2 菌种的形态特征鉴定
• 2.3.3 菌种的需氧实验
• 2.3.4 菌种的接触酶实验
• 2.3.5 菌种的产酸实验
• 2.3.6 菌种的产GABA实验
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 菌种的初步分离与鉴定
• 2.4.2 菌种的形态特征
• 2.4.3 三种菌的转化液中GABA含量比较
• 2.4.3.1 转化液中GABA的定性分析
• 2.4.3.2 GABA的标准曲线测定
• 2.4.3.3 三种菌株产量比较
• 2.4.3.4 温度和GAD辅酶PLP对GABA产量的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 GABA的化学法制备及BMED分离
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与仪器
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验试剂
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 GABA的化学合成法
• 3.3.2 吡咯烷酮的残留测定
• 3.3.3 GABA的脱色工序
• 3.3.4 GABA的标准曲线的测定
• 3.3.5 二隔室双极性膜电渗析装置分离GABA
• 3.3.6 三隔室双极性膜电渗析装置分离GABA
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 GABA的化学合成法
• 3.4.2 2-吡咯烷酮的残留量测定
• 3.4.3 GABA的标准曲线的测定
• 3.4.4 二隔室双极性膜电渗析装置分离GABA
• 3.4.4.1 料液浓度的影响
• 3.4.4.2 二隔室电渗析过程实验终点的判定
• 3.4.4.3 二隔室电渗析装置的转化率
• 3.4.5 三隔室双极性膜电渗析装置分离GABA
• 3.4.5.1 膜堆电压的选择
• 3.4.5.2 氨基丁酸盐初始浓度与GABA转化率的关系
• 3.4.5.3 三隔室电渗析过程的电流效率
• 3.4.5.4 三隔室电渗析过程的能耗
• 3.4.5.5 三隔室电渗析过程和二隔室电渗析的优缺点比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 GABA的纯化与结晶
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与仪器
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验试剂
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 树脂筛选与预处理
• 4.3.2 树脂的静态吸附试验
• 4.3.3 GABA粗品的收集
• 4.3.4 GABA的结晶
• 4.3.5 GABA的表征与纯度鉴定
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 树脂筛选与预处理
• 4.4.2 树脂的静态吸附试验
• 4.4.3 GABA的表征与纯度鉴定
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 作者和导师简介