CN105274179A

CN105274179A - 一种提取l-异亮氨酸的工艺

Info

Publication number: CN105274179A
Application number: CN201510744298.1A
Authority: CN
Inventors: 唐永强; 郭英熙; 王绍冰; 沈伟伟; 田辉; 姜守刚
Original assignee: XINJIANG FUFENG BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: XINJIANG FUFENG BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2035-10-28
Also published as: CN105274179B

Abstract

本发明公开了一种提取L-异亮氨酸的工艺，其包括：1)混合发酵；2)过滤；3)浓缩重溶；4)离子交换。本发明工艺发酵效率高，提取技术简便、高效，具有广阔的市场前景。

Description

一种提取L-异亮氨酸的工艺

技术领域

本发明属于生物发酵行业L-异亮氨酸提取工艺领域，具体提供一种提取L-异亮氨酸的工艺。

背景技术

L-异亮氨酸，又称L-异白氨酸，属中性氨基酸，与L-缬氨酸、L-亮氨酸统称为支链氨基酸，作为氨基酸原料药中的一种，主要用于复合氨基酸输液、三支链氨基酸输液、氨基酸口服液等，用于治疗肝病、肝昏迷、体弱乏力等疾病，是重要的氨基酸原料药之一，同时也广泛应用于食品、运动保健品及饲料添加剂等领域，市场前景十分广阔。

L-异亮氨酸基本提取方法有沉淀法、全膜法和离子交换法。沉淀法具有操作简单、提取产品纯度高等优点，其缺点在于沉淀剂是一种苯类物质具有致癌性，易在产品中残留，而且操作过程是强酸性提取，具有安全隐患，同时存在污水处理困难的问题。全膜法虽然废水量少，但是无法分离与L-异亮氨酸分子量相接近的杂氨基酸，导致提取出的产品杂酸高，只能靠重复结晶来制备高纯度的L-异亮氨酸。离子交换法具有成本低、操作方便、提取效果好、设备简单等优点，但该法产生的有机废水造成后期处理成本较高。目前，单一的提取方法已不能满足L-异亮氨酸生产技术的要求，需要寻求更为经济有效的方法来解决这一技术难题。

离子交换加膜滤提取法是将陶瓷膜除菌后的滤清液下调pH值至2-4.5，用强酸树脂将氨基酸吸附，废液排出至污水处理，最后用氨水将吸附的氨基酸洗脱下来。L-异亮氨酸提取母液中含有大量菌体，菌体中蛋白质的含量高达80％以上，其氨基酸种类和配比也比较齐全，并且含有丰富的维生素、核酸、多糖等营养物质，做成营养丰富的菌体蛋白饲料，避免有用物质白白排放，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种提取L-异亮氨酸的工艺，该方法发酵效率高，能一次性去除发酵液中杂酸及其它杂质，降低生产成本，减少废水排放。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种提取L-异亮氨酸的工艺，其包括以下步骤：

1)混合发酵；2)过滤；3)浓缩重溶；4)离子交换。

具体地，所述工艺包括如下步骤：

1)混合发酵：将谷氨酸棒杆菌ATCC14309种子液和乳酸发酵短杆菌ATCC13869种子液按照2∶1的体积比混合，得到混合种子液，按照5％的接种量转入发酵培养基中培养，温度30℃，PH值7.2，培养时间60小时，得到L-异亮氨酸发酵液；

2)过滤：将L-异亮氨酸发酵液采用陶瓷膜过滤，收集菌体蛋白和滤液；

3)浓缩重溶：将步骤2)获得的滤液进行蒸发浓缩，蒸发至原体积的五分之一，然后添加与浓缩液相同体积的蒸馏水重溶，制得重溶液；

4)离子交换：

①调节步骤3)所得重溶液的pH值为5，然后通入强酸离子交换树脂柱，进行离子交换；所述强酸离子交换树脂柱是三个离子交换树脂柱通过管道和阀门串联在一起，并且每一个离子交换树脂柱底部都有一个收料阀门；

②液体从树脂柱上部进入，下部排出；当下排液遇茚三酮显色时，将下排液串入第二个柱，当第二个柱显色时将第二柱的下排液串入第三个柱；

③当第三柱显色时再继续外排2.5小时，排出的显色液为谷氨酸、丙氨酸为主，此时能去除发酵液中总杂酸的40％；

④2.5小时后，停止第一柱的进料，用纯水从第一柱到第三柱串洗至前流罐内再重新吸附用；

⑤当用纯水冲洗结束时，用质量分数为2％的氨水，将树脂所吸附的氨基酸解析下来，解析过程中当柱下液pH值达到6.5时，关闭收料阀门打开串柱阀门，串洗下一柱子，以此类推当第三个柱子柱下液pH到达6.5时继续洗脱，不再串柱，当pH值达到8.5时，开始外排尾液3小时，停止洗脱；

⑥将离交柱内洗脱的料液浓缩，浓缩L-异亮氨酸质量浓度为10％；

⑦浓缩后的料液经添加3‰的活性炭升温至70℃，调节料液pH值在5.5，脱色35分钟，然后过滤去除活性炭；

⑧脱色后的料液浓缩至原体积的1/6，然后降温结晶，当温度降至20℃时，离心机高速离心，得粗品，其水分含量在17％；

⑨将粗品投入脱色罐内脱色，然后浓缩、结晶、离心、干燥、粉碎得到成品。

优选地，所述谷氨酸棒杆菌ATCC14309种子液和乳酸发酵短杆菌ATCC13869种子液的浓度均为1×10⁸CFU/mL。

优选地，所述发酵培养基组分为：葡萄糖12％、玉米浆5％、牛肉膏1％、七水硫酸镁0.2％、磷酸氢二钾0.2％、硫酸亚铁0.001％、VB10.0001％，pH7.0。

本发明取得的有益效果：

本发明采用混合菌株发酵技术，其产率得提高，其菌种之间互相协同，互不拮抗；本发明采用膜过滤***将母液中菌体蛋白等大分子杂质进行分离，收集发酵菌体，通过以上条件，高效便捷地将L-异亮氨酸母液中的菌体蛋白分离，膜分离技术对菌体蛋白的回收率高达98％，具备操作便捷的优点，更适于大规模工业化生产。L-异亮氨酸提取采用本发明生产工艺后，避免了为提高L-异亮氨酸的纯度而进行的重复地结晶和离交；其缩短了提取高纯度L-异亮氨酸的时间，经济效益显著。采用膜滤-离交组合法提取发酵液中的L-异亮氨酸，提取收率达80％以上，减少损失，从而降低了生产成本。本申请公开了L-异亮氨酸提取的一系列完整步骤，其优化了产品结构又规范了生产流程。吸附过程产生的废水为稀酸或无机盐溶液，回收供树脂再生时使用，极大的减少了树脂再生对无机酸或无机盐的消耗。且本发明离子交换过程产生废水量不及传统工艺的1/2，降低了企业的环保压力。本申请无需加入絮凝剂等化学试剂，避免了絮凝剂单体存在的饲料安全隐患，获得的菌体蛋白口味纯正，气味香甜，富含多种发酵氨基酸。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种提取L-异亮氨酸的工艺，包括以下步骤：

1)混合发酵液的制备：将谷氨酸棒杆菌ATCC14309种子液和乳酸发酵短杆菌ATCC13869种子液按照2∶1的体积比混合，得到混合种子液，谷氨酸棒杆菌ATCC14309种子液和乳酸发酵短杆菌ATCC13869种子液的浓度约为1×10⁸CFU/mL，按照按照5％的接种量转入发酵培养基中培养，温度30℃，PH值7.2，培养时间60小时，得到L-异亮氨酸发酵液；发酵培养基组分为：葡萄糖12％、玉米浆5％、牛肉膏1％、七水硫酸镁0.2％、磷酸氢二钾0.2％、硫酸亚铁0.001％、VB10.0001％，pH7.0。

2)将发酵结束的L-异亮氨酸发酵液采用陶瓷膜过滤，膜孔径60-70nm，过滤，收集菌体蛋白和滤液；

3)将步骤2)获得的滤液进行蒸发浓缩，蒸发至原体积的五分之一，然后添加与浓缩液相同体积的蒸馏水重溶，制得重溶液；

4)将步骤3)获得的重溶液采用离子交换法提取L-异亮氨酸：

①调节pH值为5，然后通入强酸离子交换树脂柱(C100阳离子交换树脂)，进行离子交换，三柱串联离子交换，所述强酸离子交换树脂柱是三个强酸离子交换树脂柱通过管道和阀门串联在一起，并且每一个强酸离子交换树脂柱底部都有一个收料阀门；

②滤清液按照流速为树脂体积的2.0倍速从树脂柱上部进入，下部排出；当下排液遇茚三酮显色时，将下排液串入第二个柱，当第二个柱显色时将第二柱的下排液串入第三个柱；

③当第三柱显色时再继续外排连续2.5小时，此时排出的显色液为谷氨酸、丙氨酸为主，此时能去除发酵液中总杂酸的40％左右；

④排完2.5小时后，停止第一柱的进料，用纯水从第一柱到第三柱串洗至前流罐内再重新吸附用；

⑤当用纯水冲洗结束时，将配制好的2％(质量分数)氨水，流速按照树脂体积的1倍速将树脂所吸附的氨基酸解析下来，解析过程中当柱下液pH值达到6.5时，关闭收料阀门打开串柱阀门，串洗下一柱子，以此类推当第三个柱子柱下液pH到达6.5时继续洗脱，不再串柱，当pH值达到8.5时，开始外排尾液3小时，停止洗脱；用空气从第一个柱子到第三个柱子将柱内的氨水压回后流罐；这样三柱串联洗脱能有效的杂酸，其中包括有大量的赖氨酸、精氨酸等其它氨基酸；

⑥将离交柱内洗脱的料液浓缩，可以浓缩L-异亮氨酸质量浓度为10％；

⑦浓缩后的料液经添加3‰的活性炭升温至70℃，调节料液pH值在5.5，脱色35分钟，然后经精密过滤机将活性炭及杂质过滤；

⑧脱色后的料液经浓缩结晶，至浓缩后体积为浓缩前体积的1/6，然后降温结晶，当温度降至20℃时，离心机高速离心，得湿粗品，其水分含量在17％；

⑨粗品按照4％(质量分数)的浓度投入脱色罐内脱色、然后浓缩、结晶、离心、干燥、粉碎得到精制成品。

经检测，相同发酵条件下，本发明采用混合菌株发酵，与单一谷氨酸棒杆菌ATCC14309发酵相比，L-异亮氨酸产量提高了26％；

本发明获得的L-异亮氨酸经HPLC检测，纯度为99.0％，且外观洁白透亮，杂氨基酸按量仅为1％，达到医药级产品的要求。

以上列举的仅是本发明的最佳具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种提取L-异亮氨酸的工艺，其包括以下步骤：

1)混合发酵；2)过滤；3)浓缩重溶；4)离子交换。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

4)离子交换：步骤3)所得重溶液经过离子交换去除杂质，得到L-异亮氨酸料液，然后浓缩，浓缩液中L-异亮氨酸质量浓度为10％；浓缩液中添加3‰质量分数的活性炭，随后升温至70℃，调节料液pH值在5.5，脱色35分钟，然后过滤去除活性炭；脱色后的料液浓缩至原体积的1/6，然后降温结晶，当温度降至20℃时，离心机高速离心，得粗品；将粗品投入脱色罐内脱色，然后浓缩、结晶、离心、干燥、粉碎得到成品。

3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述谷氨酸棒杆菌ATCC14309种子液和乳酸发酵短杆菌ATCC13869种子液的浓度均为1×10⁸CFU/mL。

4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述发酵培养基组分为：葡萄糖12％、玉米浆5％、牛肉膏1％、七水硫酸镁0.2％、磷酸氢二钾0.2％、硫酸亚铁0.001％、VB10.0001％，pH7.0，以上均为质量百分比。