技术领域
[0001] 本发明涉及氨基酸合成技术领域，具体涉及一种利用纳米水雾合成氨基酸的方法及装置。
相关背景技术
[0002] 氨基酸是构成蛋白质的基本单元，它们由氨基和羧基组成，通常还有一个侧链。氨基酸是生物体内重要的有机分子，可以参与构建细胞结构、调节生物体的代谢过程和传递信号等功能。
[0003] 目前，合成氨基酸的方法大多是需要添加化学催化剂来进行合成，如公开号为CN116926619A的中国专利公开了一种氨基酸的合成方法，以α酮酸类化合物为碳源，氮氧化物为氮源，通过电催化合成有机氮化合物，所述有机氮化合物包括氨基酸、有机肟、有机胺和酰胺中的一种或多种。还有公开号为CN107793351A的中国专利公开了一种新的β‑氨基酸的合成方法及采用该方法合成的β‑氨基酸，所述的方法是以酰胺、偶氮二酸酯为原料，在催化剂作用下，通过直接碳‑氢键胺基化合成中间化合物I，后与溴乙酸甲酯反应合成中间化合物II，于酸性条件下脱除酰胺保护基团，即合成得到β‑氨基酸。可知大多氨基酸的合成均需要进行催化，成本较高，不利于环保。
具体实施方式
[0021] 下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0022] 本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0023] 在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0024] 在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0025] 本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
[0026] 参照图1，本发明的第一实施例：
[0027] 一种利用纳米水雾合成氨基酸的装置，包括密闭反应腔室1，其内具有能够放电的针板2；所述密闭反应腔室1内设置有用于容纳反应物的容器，容器内设置有雾化片4和超声器5，所述容器位于所述针板下方；
[0028] 更具体地，装置包括密闭反应腔室11，所述密闭反应腔室1内设置有针板2和阴极板，针板2与高压电源的正极连接，所述阴极板与所述高压电源的负极连接，所述针板2和所述阴极板中间具有反应空间；
[0029] 所述密闭反应腔室内设置有用于容纳反应物的容器，容器内设置有雾化片4和超声器5；所述密闭反应腔室中还设置有紫外光发生器8。
[0030] 所述密闭反应腔室1上还分别设置有反应气体输入通道7和产物输出通道3，产物输出通道3与所述阴极板的一端连接，所述产物输出通道3伸出至所述放电反应腔体1的外部。
[0031] 该装置利用雾化片使得反应物成常温下的雾化状态，并结合超声器，使得雾化更加均匀，反应更加稳定高效，产物更多。
[0032] 作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：
[0033] 所述反应气体输入通道上设置有流量阀6。
[0034] 所述针板2为在PCB洞洞板上焊接钛针制成，相邻钛针之间的间距为3‑6mm，针尖端的曲率半径为0.05‑0.1mm，实施例中的针板采用钛针，耐腐蚀，导电效果好，提高放电效率。
[0035] 本发明还提供了第二实施例：
[0036] 一种利用纳米水雾合成氨基酸的方法，应用在第一实施例的装置上，所述容器中放置有水，先对密闭反应腔室1抽真空，然后经反应气体输入通道7往密闭反应腔室中通入氮气和二氧化碳的混合气体，启动雾化片4产生纳米水雾，启动紫外光发生器，使得二氧化碳产生二氧化碳阴离子，给针板2通电以使纳米水雾电离产生水自由基阳离子团簇与所述混合气体中的氮气、二氧化碳反应，得到氨基酸。
[0037] 所述混合气体的流速为0.1‑0.3L/min。
[0038] 所述针板通电的电压为5‑9kV。
[0039] 所述反应时间为20‑40h。
[0040] 更具体地，以下以具体试验对本发明的技术方案做进一步说明。
[0041] 试验例一：
[0042] 在容器中放入水，密闭反应腔室抽真空，给针板施加5kV的电压，启动雾化片和超声器、紫外发生器，然后通入混合气体(氮气与二氧化碳的体积比6:4)，流速控制在0.2L/min，反应20h，使产生的氨基酸分子经冷凝并通过产物输出通道至样品收集区域，获得反应液，即氨基酸。并对其进行测试，测试结果见图2。
[0043] 从图2中可知，试验一成功制得天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、γ‑氨基丁酸、DL‑氨基丁酸以及缬氨酸。
[0044] 其中，酸性氨基酸：天冬氨酸和谷氨酸；
[0045] 中性氨基酸：丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、γ‑氨基丁酸、DL‑氨基丁酸以及缬氨酸。
[0046] 还有一些其他实施例中，利用各种氨基酸的等电点不同，酸性氨基酸＜中性氨基酸。利用该特性进行分离，从而能够得到单一种类氨基酸。
[0047] 对比例一：
[0048] 密闭反应腔室抽真空，给针板施加5kV的电压，然后通入混合气体(氮气与二氧化碳的体积比6:4)以及水蒸气，启动紫外光发生器，流速控制在0.2L/min，反应20h，使产生的氨基酸分子经冷凝并通过产物输出通道至样品收集区域，获得反应液，即氨基酸。
[0049] 对比例二
[0050] 在容器中放入水，密闭反应腔室抽真空，给针板施加5kV的电压，启动雾化片和超声器，然后通入混合气体(氮气与二氧化碳的体积比6:4)，流速控制在0.2L/min，反应20h，使产生的氨基酸分子经冷凝并通过产物输出通道至样品收集区域，获得反应液，即氨基酸。
[0051] 同时对试验例一和对比例一的产物含量测试，测试结果见表1。
[0052] 检测的是出现产物开始15min内的产物含量。
[0053] 表1试验例一和对比例一的氨基酸含量提高率测试值
[0054]
[0055] 结果显示，试验例一的氨基酸含量是对比例一的约5倍，是对比例二的约2倍。可能得原因如下：利用雾化片产生常温的纳米水雾，相比水蒸气，对针板施加高压使纳米水雾能够产生更加稳定的水自由基离子团簇，然后分别与氮气生成氨类物质，与二氧化碳阴离子生产羧酸类物质，氨类与羧酸类物质反应合成得到更多的氨基酸，结合超声条件，使得纳米水雾分散更加均匀，提高团簇离子产量，从而提高产物的产量，再者针板采用钛针，耐腐蚀，导电效果好，提高放电效率。
[0056] 在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
[0057] 以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，还可以做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
