CN101086001A - 从发酵液中提取l-谷氨酰胺粗结晶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从发酵液中提取L-谷氨酰胺粗结晶的方法,属发酵工程中分离提取技术领域。本发明方法具有以下工艺步骤:①制备发酵液,首先配制L-谷氨酰胺发酵培养基,将培养基加入至发酵罐中,在115℃下加热灭菌15分钟,然后冷却至31.5℃,接种黄色短杆菌ATCC14067变异菌株进行发酵;②将上述发酵液加热升温至80℃,放出发酵液,静置于另一容器中,菌体沉降,形成清液和菌体沉降液两部分,各别进行减压过滤,合并两部分滤液,得澄清的发酵液;③将澄清的发酵液在旋转式真空蒸发器中进行浓缩,采用水浴55~60℃加热,浓缩至1/5体积;④在室温下搅拌,然后放在4℃冰箱中5~10小时继续进行低温冷却结晶;⑤取出冰箱后,抽滤,乙醇洗涤,再抽干,得湿结晶;⑥将湿结晶在50℃下减压烘干,得浅黄色粗制结晶。
Description
技术领域
本发明涉及一种从发酵液中提取L-谷氨酰胺粗结晶的方法,属发酵工程中分离提取技术领域。
背景技术
L-谷氨酰胺是L-谷氨酸的γ-羧基酰胺化物,分子式为C5H10O3N2,分子量146.15,常温下为无色针状结晶,可溶于水。L-谷氨酰胺是人体内含量最丰富的一种氨基酸,在维持人体肠道机能、提高免疫力、改善酸碱平衡、增进脑神经功能等方面有显著作用,可以用作生产药物和保健品的原料。
L-谷氨酰胺生产的主要方法是微生物发酵法,用该法生产的有日本和韩国,我国目前尚未工业规模生产,主要原因是后道提取技术还存在问题。据报道采用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂双柱法提取时,存在着L-谷氨酰胺在酸性和碱性条件下水解为L-谷氨酸的问题,造成提取收率偏低,阳柱收率一般在60%以下,难以达到工业化生产的要求。
本发明采用发酵液除去菌体后直接浓缩结晶的方法获取L-谷氨酰胺粗晶,此过程中不发生谷氨酰胺的水解,谷氨酰胺结晶收率可以达到75%以上。
发明内容
本发明的目的在于解决谷氨酰胺易发生水解问题,从而提出从L-谷氨酰胺发酵液中直接浓缩结晶获取L-谷氨酰胺粗结晶的方法。
本发明一种从发酵液中提取L-谷氨酰胺粗结晶的方法,其特征在于具有以下的工艺过程和步骤:
a.制备发酵液:首先配制L-谷氨酰胺发酵培养基,该培养基的组成及其重量百分配比如下:葡萄糖12%,氯化铵2%,磷酸氢二钾0.05%,磷酸二氢钾0.05%,硫酸镁0.04%,玉米浆1~1.2%,余量为水;用氢氧化钠溶液调节培养基的初始pH值为6.5;将所述的培养基加入至发酵罐中,在115℃下加热灭菌15分钟,然后冷却至31.5℃,接种黄色短杆菌ATCC14067变异菌株进行发酵;发酵过程中通过添加浓氨水的方法来补充氮源并控制发酵液的pH值;当发酵液中葡萄糖含量降至2%以下时,补充糖分1~2次,每次补糖量为1~2%;当发酵液中葡萄糖含量降至0.5%以下时,发酵结束;
b.将上述发酵罐内的发酵液加热升温至80℃,随后即放出发酵液,静置于另一容器中,菌体逐渐凝聚并自然沉降,形成清液和菌体沉降液两部分;先吸出上部的清液部分,随后向下部的菌体沉降液部分添加入1%的硅藻土;然后将清液和菌体沉降液两部分分别进行减压过滤;合并两部分过滤出的液体,得到澄清的发酵液;
c.将上述澄清的发酵液用旋转式真空蒸发器进行真空浓缩,并采用水浴加热,水浴温度为55~60℃,控制发酵液处于沸腾状态,并浓缩至原体积的1/5左右;
d.然后将旋转蒸发器中浓缩液转移到另外容器中,在室温下搅拌至结晶不再增多;然后放在4℃冰箱中5~10小时继续进行低温冷却结晶;
e.从冰箱中取出含有结晶的悬浮液,进行抽滤,直至无母液流出为止;用少量50%乙醇溶液淋洗结晶,再次抽干,得到湿结晶;
f.将上述所得的湿结晶在50℃下减压烘干,得到浅黄色的粗制结晶,其L-谷氨酰胺含量65%以上;该粗结晶可供进一步精制纯化。
本发明方法的优点是在制备过程中L-谷氨酰胺不会发生分解或转化,L-谷氨酰胺粗结晶的提取收率可达75%;相比以前双柱法中用阳柱提取粗品而言,其收率有较明显的提高;粗晶的纯度也可达65%以上。
具体实施方式
现将本发明的实施例进一步具体叙述于后。
实施例1
(1)制备发酵液:首先配制L-谷氨酰胺发酵培养基,该培养基的组成及其重量百分配比如下:葡萄糖12%,氯化铵2%,磷酸氢二钾0.05%,磷酸二氢钾0.05%,硫酸镁0.04%,玉米浆1.1%,余量为水;用30%氢氧化钠溶液调节培养基的初始pH值为6.5;将所述的培养基加入至发酵罐中,在115℃下加热灭菌15分钟,然后冷却至31.5℃,接种黄色短杆菌ATCC14067变异菌株进行发酵;发酵过程中通过添加浓氨水的方法来补充氮源并控制发酵液的pH值至5.5~6.5;当发酵液中葡萄糖含量降至2%以下时,补充糖分1~2次,每次补糖量为1~2%;当发酵液中葡萄糖含量降至0.5%以下时,发酵结束;发酵结束时得发酵液体积为7升,此时取样测定如下:发酵液中L-谷氨酰胺含量为35mg/ml,残糖5mg/ml,pH值5.8;
(2)将上述发酵罐内的发酵液加热升温至80℃,随后即放出发酵液,静置于另一容器中,静置5小时,菌体逐渐凝聚并自然沉降,形成清液和菌体沉降液两部分;上部分的清液部分占有2/3的体积,下部分的菌体沉降液部分占有1/3的体积;先吸出上部的清液部分,随后向下部的菌体沉降液部分添加入25克的硅藻土,并进行搅拌;然后将清液和菌体沉降部分分别进行减压过滤;合并两部分过滤出的液体,得到6.7升澄清的发酵液;
(3)将上述澄清的发酵液等分为7份,分别放在旋转式真空蒸发器中进行真空浓缩,并采用水浴加热,水浴温度为55℃,控制发酵液处于沸腾状态,每份发酵液浓缩至200毫升左右,合并浓缩液,将其转移至另外容器中,在室温下进行搅拌,此时已有大量结晶析出,搅拌至结晶不再增多为止;
(4)然后,放置在4℃冰箱中10小时,进行低温冷却结晶;
(5)从冰箱中取出含有结晶的悬浮液,用砂芯漏斗进行真空抽滤,直止无母液流出为止;用少量50%乙醇溶液淋洗结晶,再次抽干,得到湿结晶371克,母液1120毫升;
(6)将上述所得的湿结晶在50℃真空干燥箱中减压烘干,得到浅黄色的粗制干结晶259克;经检测干结晶中L-谷氨酰胺实际含量为185.7克,占干结晶总量的71.7%;该粗制干结晶中另外含有谷氨酸16.7%和杂质11.6%。至于母液中的L-谷酰胺含量约为5%,该部分可用其他技术回收,不包含在本方法中。
本实施例中,发酵液体积为7升,发酵液中L-谷氨酰胺含量为35mg/ml,故其总含量为245g;而本发明方法实际例的所得粗制干结晶中的L-谷氨酰胺实际含量为185.7克,所以其提取收率为185.7/245×100%=75.8%。本发明方法产品提取收率还是较高的。
Claims (1)
1.一种从发酵液中提取L-谷氨酰胺粗结晶的方法,其特征在于具有以下的工艺过程和步骤:
a.制备发酵液:首先配制L-谷氨酰胺发酵培养基,该培养基的组成及其重量百分配比如下:葡萄糖12%,氯化铵2%,磷酸氢二钾0.05%,磷酸二氢钾0.05%,硫酸镁0.04%,玉米浆1~1.2%,余量为水;用氢氧化钠溶液调节培养基的初始pH值为6.5;将所述的培养基加入至发酵罐中,在115℃下加热灭菌15分钟,然后冷却至31.5℃,接种黄色短杆菌ATCC14067变异菌株进行发酵;发酵过程中通过添加浓氨水的方法来补充氮源并控制发酵液的pH值;当发酵液中葡萄糖含量降至2%以下时,补充糖分1~2次,每次补糖量为1~2%;当发酵液中葡萄糖含量降至0.5%以下时,发酵结束;
b.将上述发酵罐内的发酵液加热升温至80℃,随后即放出发酵液,静置于另一容器中,菌体逐渐凝聚并自然沉降,形成清液和菌体沉降液两部分;先吸出上部的清液部分,随后向下部的菌体沉降液部分添加入1%的硅藻土;然后将清液和菌体沉降液两部分分别进行减压过滤;合并两部分过滤出的液体,得到澄清的发酵液;
c.将上述澄清的发酵液用旋转式真空蒸发器进行真空浓缩,并采用水浴加热,水浴温度为55~60℃,控制发酵液处于沸腾状态,并浓缩至原体积的1/5左右;
d.然后将旋转蒸发器中浓缩液转移到另外容器中,在室温下搅拌至结晶不再增多;然后放在4℃冰箱中5~10小时继续进行低温冷却结晶;
e.从冰箱中取出含有结晶的悬浮液,进行抽滤,直至无母液流出为止;用少量50%乙醇溶液淋洗结晶,再次抽干,得到湿结晶;
f.将上述所得的湿结晶在50℃下减压烘干,得到浅黄色的粗制结晶,其L-谷氨酰胺含量65%以上;该粗结晶可供进一步精制纯化。
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