CN110016485A - 一种l-谷氨酰胺的提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种L‑谷氨酰胺的提取方法，将所得活化菌株接种到发酵培养基中，培养后，培养基的上清液中得L‑谷氨酰胺；将L‑谷氨酰胺通过微滤膜得到滤清液和截留液，浓缩液冷却，分离得到谷氨酰胺粗品，谷氨酰胺粗品中加去离水溶解，得到粗品溶解液；粗品溶解液分离得到脱色液，脱色液结晶、分离烘干，即可得到L‑谷氨酰胺成品和***液；将截留液和***液混合进行浓缩再添加硫酸锌和复合菌，混合均匀、干燥，制成L‑谷氨酰胺饲料。利用谷氨酸棒杆菌发酵生产L‑谷氨酰胺时可以抑制副产物L‑谷氨酸的产生，取L‑谷氨酰胺发酵液经微滤、结晶、脱色，制得L‑谷氨酰胺，完全去除离子交换的步骤，使收率大幅度提高，大幅度降低了废水废液，减少了污染，以L‑谷氨酰胺提取工艺中的截留液、***液为主要原料制备成高附加值饲料，增加了工艺附加值。

Description

一种L-谷氨酰胺的提取方法
技术领域
本发明涉及一种L-谷氨酰胺的提取方法。
背景技术
L-谷氨酰胺作为广泛用于药物、化妆品和保健食品中的氨基酸。目前，生产L-谷氨酰胺的方法有化学合成法、微生物发酵法以及微生物转化法。由于化学合成法在合成过程中需要引入和去除保护基团，合成步骤过多，成本过高，并且需要用到有毒试剂，不适合工业生产。
现有的，公开了一种L-谷氨酰胺的合成方法，专利号200410014737.5，L-谷氨酸与邻苯二甲酸酐在熔融条件下生成邻苯二甲酰-L-谷氨酸，同时产生成L-焦谷氨酸，L-焦谷氨酸是副产物，邻苯二甲酰-L-谷氨酸与醋酸酐共沸产生邻苯二甲酰-L-谷氨酸酐，邻苯二甲酰-L-谷氨酸酐与浓氨水直接作用生成邻苯二甲酰-L-谷氨酰胺，邻苯二甲酰-L-谷氨酰胺直接与水合肼溶液反应脱去邻苯二甲酰基而得到L-谷氨酰胺和邻苯二甲酰肼，整个反应工序长，还产生了副产物，最后得到的产物中含有邻苯二甲酰肼具有一定的刺激性。这种合成方法所用辅料多、分离复杂、收率低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种L-谷氨酰胺的提取方法。采用合成的方法，反应路线短、纯度比较高。
本发明提供如下技术方案：
一种L-谷氨酰胺的提取方法，包括以下步骤：
S1、谷氨酸棒杆菌在28-30℃下，在活化培养基中培养14-16小时，将所得活化菌株用接种环接种到发酵培养基中；
S2、发酵培养基中含各种碳源、氮源和金属盐，在培养期间，培养溶液的pH可以通过向所选择的微生物的培养物溶液中加入化合物，培养温度20℃-45℃，以180-200rpm振荡培养40-48小时，培养基的上清液中得L-谷氨酰胺；
S3、将L-谷氨酰胺通过微滤膜得到滤清液和截留液，得到的滤清液浓缩至谷氨酰胺含量20-25％，浓缩液冷却至5～10℃，分离得到谷氨酰胺粗品，谷氨酰胺粗品中加去离水溶解，得到粗品溶解液；
S4、粗品溶解液分离得到脱色液，脱色液结晶、分离烘干，即可得到L-谷氨酰胺成品和***液；
S5、将截留液和***液混合进行浓缩再添加硫酸锌和复合菌，混合均匀、干燥，制成L-谷氨酰胺饲料。
进一步的，脱色采用活性炭进行脱色，活性炭与粗品溶解液的质量体积比为0.3～0.4：90。
进一步的，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为8000-10000MW，孔径大小为4-5μm，微滤温度为18-20℃。
进一步的，调节pH的化合物为氢氧化铵、氢氧化钾、氨、磷酸或硫酸。
进一步的，在培养期间，使用消泡剂脂肪酸聚乙二醇酯抑制培养溶液中的发泡。
进一步的，硫酸锌和复合菌分别占截留液和***液总量的0.001-0.005。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用谷氨酸棒杆菌发酵生产L-谷氨酰胺时可以抑制副产物L-谷氨酸的产生，取L-谷氨酰胺发酵液经微滤、结晶、脱色，制得L-谷氨酰胺，完全去除离子交换的步骤，使收率大幅度提高，大幅度降低了废水废液，减少了污染，以L-谷氨酰胺提取工艺中的截留液、***液为主要原料制备成高附加值饲料，增加了工艺附加值。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种L-谷氨酰胺的提取方法，包括以下步骤：
S1、谷氨酸棒杆菌在28℃下，在活化培养基中培养14小时，将所得活化菌株用接种环接种到发酵培养基中；
S2、发酵培养基中含各种碳源、氮源和金属盐，在培养期间，培养溶液的pH可以通过向所选择的微生物的培养物溶液中加入化合物，调节pH的化合物为氢氧化铵、氢氧化钾、氨、磷酸或硫酸，培养温度20℃，使用消泡剂脂肪酸聚乙二醇酯抑制培养溶液中的发泡，以180rpm振荡培养40小时，培养基的上清液中得L-谷氨酰胺；
S3、将L-谷氨酰胺通过微滤膜得到滤清液和截留液，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为8000MW，孔径大小为4μm，微滤温度为18℃；得到的滤清液浓缩至谷氨酰胺含量20％，浓缩液冷却至5℃，分离得到谷氨酰胺粗品，谷氨酰胺粗品中加去离水溶解，得到粗品溶解液；
S4、粗品溶解液分离得到脱色液，脱色液结晶、分离烘干，即可得到L-谷氨酰胺成品和***液；脱色采用活性炭进行脱色，活性炭与粗品溶解液的质量体积比为0.3：90；
S5、将截留液和***液混合进行浓缩再添加硫酸锌和复合菌，硫酸锌和复合菌分别占截留液和***液总量的0.001，混合均匀、干燥，制成L-谷氨酰胺饲料。
实施例2
一种L-谷氨酰胺的提取方法，包括以下步骤：
S1、谷氨酸棒杆菌在29℃下，在活化培养基中培养15小时，将所得活化菌株用接种环接种到发酵培养基中；
S2、发酵培养基中含各种碳源、氮源和金属盐，在培养期间，培养溶液的pH可以通过向所选择的微生物的培养物溶液中加入化合物，调节pH的化合物为氢氧化铵、氢氧化钾、氨、磷酸或硫酸，培养温度32℃，使用消泡剂脂肪酸聚乙二醇酯抑制培养溶液中的发泡，以190rpm振荡培养44小时，培养基的上清液中得L-谷氨酰胺；
S3、将L-谷氨酰胺通过微滤膜得到滤清液和截留液，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为9000MW，孔径大小为4.5μm，微滤温度为19℃；得到的滤清液浓缩至谷氨酰胺含量22％，浓缩液冷却至8℃，分离得到谷氨酰胺粗品，谷氨酰胺粗品中加去离水溶解，得到粗品溶解液；
S4、粗品溶解液分离得到脱色液，脱色液结晶、分离烘干，即可得到L-谷氨酰胺成品和***液；脱色采用活性炭进行脱色，活性炭与粗品溶解液的质量体积比为0.35：90；
S5、将截留液和***液混合进行浓缩再添加硫酸锌和复合菌，硫酸锌和复合菌分别占截留液和***液总量的0.003，混合均匀、干燥，制成L-谷氨酰胺饲料。
实施例3
一种L-谷氨酰胺的提取方法，包括以下步骤：
S1、谷氨酸棒杆菌在30℃下，在活化培养基中培养16小时，将所得活化菌株用接种环接种到发酵培养基中；
S2、发酵培养基中含各种碳源、氮源和金属盐，在培养期间，培养溶液的pH可以通过向所选择的微生物的培养物溶液中加入化合物，调节pH的化合物为氢氧化铵、氢氧化钾、氨、磷酸或硫酸，培养温度45℃，使用消泡剂脂肪酸聚乙二醇酯抑制培养溶液中的发泡，以200rpm振荡培养48小时，培养基的上清液中得L-谷氨酰胺；
S3、将L-谷氨酰胺通过微滤膜得到滤清液和截留液，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为9000MW，孔径大小为5μm，微滤温度为20℃；得到的滤清液浓缩至谷氨酰胺含量25％，浓缩液冷却至10℃，分离得到谷氨酰胺粗品，谷氨酰胺粗品中加去离水溶解，得到粗品溶解液；
S4、粗品溶解液分离得到脱色液，脱色液结晶、分离烘干，即可得到L-谷氨酰胺成品和***液；脱色采用活性炭进行脱色，活性炭与粗品溶解液的质量体积比为0.4：90；
S5、将截留液和***液混合进行浓缩再添加硫酸锌和复合菌，硫酸锌和复合菌分别占截留液和***液总量的0.005，混合均匀、干燥，制成L-谷氨酰胺饲料。
将截留液和***液混合进行浓缩、干燥，制成L-谷氨酰胺饲料。其中，截留液含有大量的菌体蛋白，***液中含有大量的L-谷氨酰胺、部分可溶性蛋白，及少量其他氨基酸和无机盐，这些都是动物可吸收利用的营养物质。
谷氨酸棒杆菌是棒状细菌，它具有L-谷氨酰胺产生能力并且已经被修饰以便应该加强胞内谷氨酰胺合成酶活性，在利用谷氨酸棒杆菌发酵生产L-谷氨酰胺时可以抑制副产物L-谷氨酸的产生并且改进L-谷氨酰胺的生产效率。
取L-谷氨酰胺发酵液经微滤、结晶、脱色，制得L-谷氨酰胺，完全去除离子交换的步骤，使收率大幅度提高，微滤过滤过程菌体蛋白、大分子多糖等提取收大大提高，避免了此类物质对L-谷氨酰胺提取产生负面影响及提取后废液难以处理，大幅度降低了废水废液，减少了污染。此外以L-谷氨酰胺提取工艺中的截留液、***液为主要原料制备成高附加值饲料，增加工艺附加值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种L-谷氨酰胺的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、谷氨酸棒杆菌在28-30℃下，在活化培养基中培养14-16小时，将所得活化菌株用接种环接种到发酵培养基中；
S2、发酵培养基中含各种碳源、氮源和金属盐，在培养期间，培养溶液的pH可以通过向所选择的微生物的培养物溶液中加入化合物，培养温度20℃-45℃，以180-200rpm振荡培养40-48小时，培养基的上清液中得L-谷氨酰胺；
S3、将L-谷氨酰胺通过微滤膜得到滤清液和截留液，得到的滤清液浓缩至谷氨酰胺含量20-25％，浓缩液冷却至5～10℃，分离得到谷氨酰胺粗品，谷氨酰胺粗品中加去离水溶解，得到粗品溶解液；
S4、粗品溶解液分离得到脱色液，脱色液结晶、分离烘干，即可得到L-谷氨酰胺成品和***液；
S5、将截留液和***液混合进行浓缩再添加硫酸锌和复合菌，混合均匀、干燥，制成L-谷氨酰胺饲料。
2.根据权利要求1所述的一种L-谷氨酰胺的提取方法，其特征在于：脱色采用活性炭进行脱色，活性炭与粗品溶解液的质量体积比为0.3～0.4：90。
3.根据权利要求1所述的一种L-谷氨酰胺的提取方法，其特征在于：微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为8000-10000MW，孔径大小为4-5μm，微滤温度为18-20℃。
4.根据权利要求1所述的一种L-谷氨酰胺的提取方法，其特征在于：调节pH的化合物为氢氧化铵、氢氧化钾、氨、磷酸或硫酸。
5.根据权利要求1所述的一种L-谷氨酰胺的提取方法，其特征在于：在培养期间，使用消泡剂脂肪酸聚乙二醇酯抑制培养溶液中的发泡。
6.根据权利要求1所述的一种L-谷氨酰胺的提取方法，其特征在于：硫酸锌和复合菌分别占截留液和***液总量的0.001-0.005。
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