CN112679502A - 一种腺苷粗品母液绿色回收腺嘌呤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种腺苷粗品母液绿色回收腺嘌呤的方法，属于微生物发酵下游技术领域，包括预处理、减压浓缩、酶转、降温育晶和粗品精制五大步骤，其中，所述酶转是在所得浓缩液按照30u/g腺苷加入腺苷水解酶使其转化为腺嘌呤，并对酶转化条件以及精制条件等进行优化，然后可利用腺嘌呤和腺苷的溶解度差异实现间接回收利用腺苷母液的目的，所得产品收率高、纯度高，无有毒和有害物质产生，实现绿色回收，具有巨大的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵下游技术领域，具体地，涉及一种腺苷粗品母液绿色回收腺嘌呤的方法。
背景技术
腺苷（Adenosine），即为腺嘌呤核苷，化学名9-β-D-呋喃核糖基腺嘌呤，分子式为C10H13N6O4、相对分子质量为267.24的白色或类白色粉末。腺苷在生物化学上扮演重要角色，包括以腺苷三磷酸（ATP）或腺苷双磷酸（ADP）形式转移能量，或是以环装腺苷单磷酸（cAMP）进行信号传递等。此外腺苷也是一种抑制性神经传导物（inhibitory neurotransmitter），可能会促进睡眠。迄今为止，腺苷已被广泛应用于化工、食品、医药、日化等领域，由此可见，该化合物具有非常广泛的应用前景。
随着腺苷应用范围在不断扩大，其市场需求也在不断增长，而目前市场上腺苷的生产方法主要由化学合成法、酶法、发酵法。化学合成法主要以肌苷、次黄嘌呤、2，8-二氯嘌呤、2-甲基硫代腺苷等为原料合成腺苷，但原料价格高，不适合工业生产。酶法即RNA降解法，通过酶解RNA得到腺苷，但也存在生产成本过高等问题，此外RNA降解产生四种核苷的混合物，给后续的提取带来困难。
对于利用微生物发酵生产腺苷的研究，如Haneda等发明最早见于70年代，经过20年的时间使腺嘌呤核苷的生产达到工业化大规模水平，而国内发酵法生产腺苷起步晚，但经过近些年技术攻关，腺苷产苷已处于国际领先水平。但腺苷下游生产工艺仍未取得明显好转，特别是对腺苷粗品母液再回收利用方面一直没有进步，大量母液浪费掉，导致下游工段整体收率不高，腺苷生产整体成本较高，缺乏足够的市场竞争力。
所以，在此现状下，急需寻找一种腺苷母液绿色回收利用的工艺，并且工艺简单，资源占用少、环境污染小等优势。在低碳环保的形势下，开发新的腺苷母液回收利用方法有着很大的意义。
发明内容
为了克服腺苷母液回收利用的不足，本发明的目的在于提供一种腺苷粗品母液绿色回收腺嘌呤的方法。在腺苷粗品母液中通过腺苷水解酶的作用分离提取腺嘌呤，所述方法简单、设备投入低、无污染、收率高，很好地解决了腺苷母液的回收利用问题。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：
一种腺苷粗品母液绿色回收腺嘌呤的方法，包括以下步骤：
步骤一、对腺苷母液进行预处理：将腺苷母液过纳滤膜，得清液；
步骤二、将步骤一所得清液进行减压浓缩，得浓缩物料；
步骤三、按照30u/g腺苷向步骤二所得浓缩物料中加入腺苷水解酶进行酶转化为腺嘌呤，得酶转物料；所述酶转化条件为35-45℃、pH6.5-7.5、转化时长10-15h；
步骤四、将步骤三所得酶转物料降温育晶，并进行离心收集粗品；
步骤五、粗品精制：精制条件为按腺嘌呤浓度为20-80g/L，用30%NaOH调节pH至10-11，升温至80℃，加食品炭保温30min，抽滤清液，再降温至0-20℃，用98%H2SO4反调pH至7.0-9.0，抽滤出腺嘌呤，并用冷纯水洗至流出液电导≤1000μs/cm，烘干，得腺嘌呤成品。
步骤一中，所述的预处理所用纳滤膜分子量为200-1000Da；纳滤工作压力为1-1.5Mpa、工作温度为35-40℃。
步骤二中，所述的减压浓缩后浓度为100-200g/L。
步骤三中，所用腺苷水解酶的酶活为400u/ml。
步骤五中，所述食品炭的加入量为总酸质量的30%。
有益效果：
1、本发明经过酶转，所述酶转是在所得浓缩液按照30u/g腺苷加入腺苷水解酶使其转化为腺嘌呤，并对酶转化条件以及精制条件等进行优化，利用腺嘌呤溶解度远小于腺苷的特点，通过溶解度差异实现间接回收利用腺苷母液的目的，所得产品收率高、纯度高，具有巨大的应用价值。
2、通过本发明所述的方法得到的腺嘌呤成品含量达到98.5-101.5%，产品收率高，可达到40-50%，纯度高、杂质少。
3、本发明所述的方法所产生污水量少，无有毒有害物质产生，不污染环境，实现了绿色回收。
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。
实施例1
1、腺苷母液的预处理
将30L腺苷母液（腺苷浓度为28.73g/L，共含苷861.9g）过500分子量的聚醚砜纳滤膜进行纳滤并收集清液，纳滤工作压力为1-1.5Mpa，工作温度为35-40℃，当纳滤浓液体积至8L时开始往纳滤浓液中补加纯化水，补水速度与清液流出速度相当，尽量维持纳滤浓液体积为8L左右，待纳滤浓液种腺苷浓度低于2.0g/L时，停滞纳滤，得到58L纳滤清液，腺苷浓度14.52g/L，总量为841.9g，预处理收率97.68%。
2、纳滤清液减压浓缩
将经预处理所得纳滤清液用旋转蒸发器减压浓缩至含酸150g/L。条件为真空度-0.1Mpa，温度80℃。收集浓缩液5.62L。
3、酶转
将经减压浓缩所得浓缩液加入反应釜中，温度设置为42℃，待浓缩液温度稳定后用36-38%浓度氨水调节PH为7.0，按30u/g腺苷加入腺苷水解酶63.14ml（该酶的酶活400u/ml），之后维持42℃、pH7.0直至腺苷检测含量≤0.2g/L，酶转结束，得转化液。
4、转化液降温并离心收集粗品
将经酶转后所得转化液降温至10℃，并离心收集粗品，离心时用10℃纯化水淋洗湿精至洗出液电导≤5000μs/cm，出腺嘌呤粗品721.9g，水分45.2%。折干后395.6g，该步骤收率46.99%，腺嘌呤粗品母液含酸4.51g/L，该母液可浓缩后输送至饲料车间。
5、粗品精制
将所得腺嘌呤粗品折干后395.6g，按照50g/L溶解，定容7.9L，先升温至50℃，用30%NaOH调节pH至10.5，腺嘌呤溶清，再升温至80℃，加总酸30%食品炭118.68g保温30min，抽滤收集清液。将清液降温至10℃，并用98%H2SO4反调pH至8.5，腺嘌呤析出，抽滤出腺嘌呤成品，并水洗至流出液电导≤1000μs/cm。烘干出腺嘌呤成品612.11g，水分39.8%。腺嘌呤成品母液含酸1.9g/L，折干后成品368.49g，该步骤收率93.15%。
该实施例总收率为42.75%，所得腺嘌呤成品含量99.10%，纯度99.85%，单杂0.02%，符合国家标准。
实施例2
1、腺苷母液的预处理
将30L腺苷母液（腺苷浓度为30.95g/L，共含苷928.5g）过500分子量的聚醚砜纳滤膜进行纳滤并收集清液，纳滤工作压力为1-1.5Mpa，工作温度为35-40℃，当纳滤浓液体积至8L时开始往纳滤浓液中补加纯化水，补水速度与清液流出速度相当，尽量维持纳滤浓液体积为8L左右，待纳滤浓液种腺苷浓度低于2.0g/L时，停滞纳滤，得到60.2L纳滤清液，腺苷浓度15.12g/L，总量为910.12g，预处理收率98.02%。
2、纳滤清液减压浓缩
将经预处理所得纳滤清液用旋转蒸发器减压浓缩至含酸150g/L。条件为真空度-0.1Mpa，温度80℃。收集浓缩液6.07L。
3、酶转
将经减压浓缩所得浓缩液加入反应釜中，温度设置为42℃，待浓缩液温度稳定后用36-38%浓度氨水调节pH为7.0，按30u/g腺苷加入腺苷水解酶68.26ml（该酶的酶活400u/ml），之后维持42℃、PH7.0直至腺苷检测含量≤0.2g/L，酶转结束，得转化液。
4、转化液降温并离心收集粗品
将经酶转后所得转化液降温至10℃，并离心收集粗品，离心时用10℃纯化水淋洗湿精至洗出液电导≤5000μs/cm，出腺嘌呤粗品798.32g，水分46.3%。折干后428.7g，该步骤收率47.10%，腺嘌呤粗品母液含酸4.34g/L，该母液可浓缩后输送至饲料车间。
5、粗品精制
将所得腺嘌呤粗品折干后428.7g，按照50g/L溶解，定容8.57L，先升温至50℃，用30%NaOH调节pH至10.5，腺嘌呤溶清，再升温至80℃，加总酸30%食品炭128.61g保温30min，抽滤收集清液。将清液降温至10℃，并用98%H2SO4反调pH至8.5，腺嘌呤析出，抽滤出腺嘌呤成品，并水洗至流出液电导≤1000μs/cm。烘干出腺嘌呤成品657.60g，水分38.7%。腺嘌呤成品母液含酸2.1g/L，折干后成品403.11g，该步骤收率94.03%。
该实施例总收率为43.42%，所得腺嘌呤成品含量98.88%，纯度99.8%，单杂0.03%，符合国家标准。
需要说明的是，以上所述的实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种腺苷粗品母液绿色回收腺嘌呤的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、对腺苷母液进行预处理：将腺苷母液过纳滤膜，得清液；
步骤二、将步骤一所得清液进行减压浓缩，得浓缩物料；
步骤三、按照30u/g腺苷向步骤二所得浓缩物料中加入腺苷水解酶进行酶转化为腺嘌呤，得酶转物料；所述酶转化条件为35-45℃、pH6.5-7.5、转化时长10-15h；
步骤四、将步骤三所得酶转物料降温育晶，并进行离心收集粗品；
步骤五、粗品精制：精制条件为按腺嘌呤浓度为20-80g/L，用30%NaOH调节pH至10-11，升温至80℃，加食品炭保温30min，抽滤清液，再降温至0-20℃，用98%H2SO4反调pH至7.0-9.0，抽滤出腺嘌呤，并用冷纯水洗至流出液电导≤1000μs/cm，烘干，得腺嘌呤成品。
2.根据权利要求1所述的一种腺苷粗品母液绿色回收腺嘌呤的方法，其特征在于：步骤一中，所述的预处理所用纳滤膜分子量为200-1000Da；纳滤工作压力为1-1.5Mpa、工作温度为35-40℃。
3.根据权利要求1所述的一种腺苷粗品母液绿色回收腺嘌呤的方法，其特征在于：步骤二中，所述的减压浓缩后浓度为100-200g/L。
4.根据权利要求1所述的一种腺苷粗品母液绿色回收腺嘌呤的方法，其特征在于：步骤三中，所用腺苷水解酶的酶活为400u/ml。
5.根据权利要求1所述的一种腺苷粗品母液绿色回收腺嘌呤的方法，其特征在于：步骤五中，所述食品炭的加入量为总酸质量的30%。
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