一種提取l-色氨酸的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種提取L-色氨酸的方法，包括以下步驟：1）將含L-色氨酸的溶液蒸發(fā)濃縮至每升含30-95克L-色氨酸；2）以每摩爾L-色氨酸4-12摩爾有機(jī)酸的用量加入有機(jī)酸，繼續(xù)蒸發(fā)至每L含200-400克L-色氨酸；3）結(jié)晶得到L-色氨酸粗品，4）向所述L-色氨酸粗品加水，高溫處理后，結(jié)晶得到L-色氨酸純品。本發(fā)明的方法降低了生產(chǎn)成本、減少了污水排放、提高了L-色氨酸的收率和含量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種提取L-色氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明屬于生物化工領(lǐng)域，具體涉及一種提取L-色氨酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]L-色氨酸是人和動(dòng)物生命活動(dòng)所必需的8種氨基酸之一，是重要的營(yíng)養(yǎng)劑。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外飼料工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)的不斷發(fā)展，L-色氨酸成為一種國(guó)際市場(chǎng)發(fā)展前景良好且中國(guó)市場(chǎng)需求較大的產(chǎn)品。目前，L-色氨酸的生產(chǎn)方法有化學(xué)合成法、蛋白質(zhì)水解法，以及微生物發(fā)酵法。L-色氨酸的生產(chǎn)方法最早主要依靠化學(xué)合成法和蛋白質(zhì)水解法，隨著對(duì)微生物法生產(chǎn)L-色氨酸研究的不斷深入，該方法已經(jīng)走向?qū)嵱貌⑶姨幱谥鲗?dǎo)地位。L-色氨酸的提取純化主要采用吸附和離子交換法。在吸附法中，由于L-色氨酸弱電離，導(dǎo)致樹(shù)脂對(duì)L-色氨酸的吸附率低，產(chǎn)品收率低。在離子交換法中，水洗會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水。這兩種方法的生產(chǎn)過(guò)程的能耗較高，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種提取L-色氨酸的方法，其包括以下步驟:
[0004]I)將含L-色氨酸的溶液蒸發(fā)濃縮至每升含30-95克L-色氨酸；
[0005]2)以每摩爾L-色氨酸4-12摩爾有機(jī)酸的用量加入有機(jī)酸，繼續(xù)蒸發(fā)至每升含200-400克L-色氨酸；
[0006]3)結(jié)晶得到L-色氨酸粗品；
[0007]4)向所述L-色氨酸粗品加水，高溫處理后，結(jié)晶得到L-色氨酸純品。
[0008]所述有機(jī)酸選自:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯甲酸、乳酸、富馬酸、馬來(lái)酸、丙二酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸、水楊酸、乙二酸和山梨酸。優(yōu)選甲酸。
[0009]在步驟2)中，每摩爾L-色氨酸對(duì)應(yīng)的有機(jī)酸用量可以為4-5、5-6、6-7、7-8、8-9、9-10,10-11 或 11-12 摩爾。
[0010]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在步驟I)中，將含L-色氨酸的溶液蒸發(fā)濃縮至每升含50-75克L-色氨酸。
[0011]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在步驟2)中，以每摩爾L-色氨酸4-12摩爾有機(jī)酸的用量加入有機(jī)酸，繼續(xù)蒸發(fā)至每L含260-330克L-色氨酸。
[0012]優(yōu)選地，在步驟3)和步驟4)中，結(jié)晶為在15_25°C下進(jìn)行的低溫緩慢結(jié)晶，優(yōu)選在20°C下進(jìn)行；進(jìn)行時(shí)間為8小時(shí)-16小時(shí)，優(yōu)選為12小時(shí)。
[0013]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述含L-色氨酸溶液的pH值為6.8-7.2。
[0014]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在步驟4)中，所述高溫處理在≥80°C的溫度下進(jìn)行，優(yōu)選在80-100°C下進(jìn)行，進(jìn)行時(shí)間為5-15分鐘，優(yōu)選10分鐘。
[0015]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在步驟4)中，每克L-色氨酸粗品對(duì)應(yīng)的水的用量為1.5~2.5 毫升。[0016]在優(yōu)選的實(shí)施方案中,所述含L-色氨酸的溶液為L(zhǎng)-色氨酸發(fā)酵液,優(yōu)選大腸桿菌L-色氨酸發(fā)酵液，并且在進(jìn)行所述步驟I)之前對(duì)所述L-色氨酸發(fā)酵液進(jìn)行過(guò)濾和脫色處理。優(yōu)選地，所述L-色氨酸發(fā)酵液的L-色氨酸含量為20-28克/升。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在對(duì)所述L-色氨酸發(fā)酵液進(jìn)行過(guò)濾和脫色處理之前用所述有機(jī)酸將pH調(diào)至4.5。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述脫色處理使用粉末活性炭進(jìn)行。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述粉末活性炭的用量為3克/升。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述脫色處理在60-80°C下進(jìn)行，脫色時(shí)間為20-40分鐘，優(yōu)選為30分鐘。
[0017]在本發(fā)明的方法中L-色氨酸與有機(jī)酸在一定濃度下形成L-色氨酸純度較高的水合L-色氨酸有機(jī)酸鹽，所得到的水合L-色氨酸有機(jī)酸鹽經(jīng)過(guò)高溫處理可使得有機(jī)酸鹽晶體破裂，從而得到L-色氨酸。
[0018]本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1.不再采用傳統(tǒng)的樹(shù)脂吸附法，操作簡(jiǎn)單，降低了生產(chǎn)中的能量消耗，并且原料便宜且有機(jī)酸用量較少，降低了成本；
[0020]2.在步驟3)中溶液被濃縮到每升含200-400克L-色氨酸，使得步驟3)結(jié)晶后的母液較少，并且本方法中產(chǎn)生的L-色氨酸粗品為色氨酸純度較高的水合色氨酸有機(jī)酸鹽，所以步驟4)中的結(jié)晶后的母液含有的雜質(zhì)非常少，可重復(fù)利用或回收，對(duì)環(huán)境友好；[0021]3.當(dāng)所述方法使用甲酸提取色氨酸時(shí)，步驟3)中結(jié)晶后的母液可用于制備甲酸鈣(將一次結(jié)晶母液用氫氧化鈣調(diào)節(jié)PH至5.0，噴霧干燥得色氨酸含量約5%的飼料級(jí)甲酸鈣)，從而使得整個(gè)提取過(guò)程基本上不產(chǎn)生廢液。
[0022]4.提高了 L-色氨酸的收率和含量，色氨酸粗品含量為90%以上，甚至可達(dá)95%，收率可達(dá)80% ;色氨酸純品含量> 98.5，收率可達(dá)70%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面以具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的技術(shù)說(shuō)明；但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的使用的“L-色氨酸粗品”是指L-色氨酸有機(jī)酸鹽晶體。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的“每升含克L-色氨酸”是指反應(yīng)體系中平均每升含有的以任何形式存在的L-色氨酸(例如游離的色氨酸、色氨酸有機(jī)酸鹽中的色氨酸等)的量，其等于反應(yīng)體系中以任何形式存在的L-色氨酸(例如游離的色氨酸、色氨酸有機(jī)酸鹽中的色氨酸等)的總量(g)/反應(yīng)體系的體積(U。本文實(shí)施例中使用的L-色氨酸發(fā)酵液由大腸桿菌發(fā)酵制備。本文使用的其他制劑和設(shè)備均為普通市售品。
[0024]實(shí)施例1
[0025]將10升濃度為23克/升的L-色氨酸發(fā)酵液用甲酸調(diào)pH值4.5，加熱至50°C，0.1微米中空纖維膜過(guò)濾，得10升清液，將所述清液加熱至70°C，加入30克粉末活性炭，緩慢攪拌30分鐘，真空抽濾得到脫色清液，將濾餅用30毫升純水洗滌得到洗滌水，將得到的脫色清液與洗滌水混合待用。將所得的混合溶液蒸發(fā)至4升(每升含57.5克L色氨酸)，加入甲酸(0.4升)，繼續(xù)蒸發(fā)至0.77升(每升含298.7克L色氨酸)，出料至結(jié)晶缸，在20°C下緩慢降溫結(jié)晶12小時(shí)，3000rpm離心，倒出上清(即，第一次結(jié)晶后的母液，體積為0.57L)，將所得結(jié)晶用40毫升純水洗滌，80°C下干燥后得到為棒狀晶體的L-色氨酸粗品196.37克，含量94.97%，收率81.08%。將L-色氨酸粗品加入400毫升純水中，85°C下緩慢攪拌10分鐘，在20°C下緩慢降溫結(jié)晶12小時(shí)，3000rpm離心，倒出上清(即，第二次結(jié)晶后的母液，體積為0.23L)，30毫升純水洗滌，80°C下干燥后得片狀L-色氨酸純品165.55克，含量98.72%，收率 71.06%o
[0026]實(shí)施例2
[0027]將15升濃度為22克/升的L-色氨酸發(fā)酵液用甲酸調(diào)pH值4.5，加熱至50°C，0.1微米中空纖維膜過(guò)濾，得15.1升清液，將所述清液加熱至70°C，加入45克粉末活性炭，緩慢攪拌30分鐘，真空抽濾得到脫色清液，濾餅用45毫升純水洗滌得到洗滌水，將得到的脫色清液與洗滌水混合待用。將所得的混合溶液蒸發(fā)至5.5升(每升含60克L色氨酸)，加入甲酸(0.7升)，繼續(xù)蒸發(fā)至1.2升(每升含275克L色氨酸)，出料至結(jié)晶缸，在20°C下緩慢降溫結(jié)晶12小時(shí)，3000rpm離心，倒出上清(即，第一次結(jié)晶后的母液，體積為0.92L)，將所得結(jié)晶用58毫升純水洗滌，80°C下干燥后得到為棒狀晶體的L-色氨酸粗品286.32克，含量93.15%，收率80.82%。將L-色氨酸粗品加入550毫升純水中，90°C緩慢攪拌10分鐘，在20°C下緩慢降溫結(jié)晶12小時(shí)，3000rpm離心，倒出上清(即，第二次結(jié)晶后的母液，體積為0.28L)，42毫升純水洗滌，80°C下干燥后得片狀L-色氨酸純品236.12克，含量99.02%，收率 70.85%。
[0028]將實(shí)施例1和2中進(jìn)行第一次結(jié)晶后的母液和第一次結(jié)晶的洗水混合，得1.6L。在磁力攪拌器的攪拌(ISOrpm)下，向所述溶液緩慢加入氫氧化鈣，調(diào)pH至5.0。然后使用小型噴霧干燥儀(購(gòu)自上海世遠(yuǎn))噴霧干燥，進(jìn)風(fēng)溫度140攝氏度，進(jìn)料量20毫升/分鐘，得102克含有5.14%色氨酸的甲酸鈣。
[0029]實(shí)施例3
[0030]將10升濃度為22克/升的L-色氨酸發(fā)酵液用乙酸調(diào)pH值4.5，加熱至50°C，
0.1微米中空纖維膜過(guò)濾，得10.1升清液，將所述清液加熱至70°C，加入30克粉末活性炭，緩慢攪拌30分鐘，真空抽濾得到脫色清液，濾餅用30毫升純水洗滌得到洗滌水，將得到的脫色清液與洗滌水混合待用。將所得的混合溶液蒸發(fā)至3.7升(每升含59.5克L色氨酸)，加入乙酸(0.5升)，繼續(xù)蒸發(fā)至0.80升(每升含275克L色氨酸)，出料至結(jié)晶缸，20°C下緩慢降溫結(jié)晶12小時(shí)，3000rpm離心，倒出上清(即，第一次結(jié)晶后的母液，體積為0.63L)，40毫升純水洗漆，80°C下干燥后得到為棒狀晶體的L-色氨酸粗品102.21克,含量89.54%,收率41.60%。將L-色氨酸粗品加入200ml純水中，85°C緩慢攪拌10分鐘，在20°C下緩慢降溫結(jié)晶12小時(shí)，3000rpm離心，倒出上清(即，第二次結(jié)晶后的母液，體積為0.09L), 15ml純水洗滌，80°C下干燥后得片狀L-色氨酸純品75.21克，含量98.61%，收率33.71%
[0031]實(shí)施例4
[0032]將10升濃度為23克/升的L-色氨酸發(fā)酵液用乳酸調(diào)pH值4.5，加熱至50°C,
0.1微米中空纖維膜過(guò)濾，得10升清液，將所述清液加熱至70°c，加入30克粉末活性炭，緩慢攪拌30分鐘，真空抽濾得到脫色清液，濾餅用30毫升純水洗滌得到洗滌水，將得到的脫色清液與洗滌水混合待用。將所得的混合溶`液蒸發(fā)至3.63升(每升含63.4克L色氨酸)，加入乳酸(0.4升)，繼續(xù)蒸發(fā)至0.76升(每升含302.6克L色氨酸)，出料至結(jié)晶缸，在20°C下緩慢降溫結(jié)晶12小時(shí)，3000rpm離心，倒出上清卿，第一次結(jié)晶后的母液，體積為0.6L)，39毫升純水洗滌，80°C下干燥后得到為棒狀晶體的L-色氨酸粗品89.71克，含量91.32%，收率35.62%。將L-色氨酸粗品加入180ml純水中，85°C緩慢攪拌10分鐘，在20°C下緩慢降溫結(jié)晶12小時(shí)，3000rpm離心，倒出上清(即，第二次結(jié)晶后的母液，體積為0.08L), Ilml純水洗滌，80°C 下干燥后得片狀L-色氨酸純品62.85克，含量98.73%，收率26.98%。
【權(quán)利要求】
1.一種提取L-色氨酸的方法，其包括以下步驟: 1)將含L-色氨酸的溶液蒸發(fā)濃縮至每升含30-95克L-色氨酸； 2)以每摩爾L-色氨酸4-12摩爾有機(jī)酸的用量加入有機(jī)酸，繼續(xù)蒸發(fā)至每升含200-400克L-色氨酸； 3)結(jié)晶得到L-色氨酸粗品， 4)向所述L-色氨酸粗品加水，高溫處理后，結(jié)晶得到L-色氨酸純品。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述有機(jī)酸選自:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯甲酸、乳酸、富馬酸、馬來(lái)酸、丙二酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸、水楊酸、乙二酸和山梨酸，優(yōu)選甲酸。
3.權(quán)利要求1的方法，在步驟3)中，所述結(jié)晶為在15°C_25°C下進(jìn)行的低溫緩慢結(jié)晶，優(yōu)選在20°C下進(jìn)行；進(jìn)行時(shí)間為8小時(shí)-16小時(shí)，優(yōu)選為12小時(shí)。
4.權(quán)利要求1的方法，所述高溫處理在>80°C的溫度下進(jìn)行，優(yōu)選在80-100°C下進(jìn)行；進(jìn)行時(shí)間為5-15分鐘，優(yōu)選10分鐘。
5.權(quán)利要求1的方法，在步驟4)中，所述結(jié)晶為在15°C_25°C下的低溫緩慢結(jié)晶，優(yōu)選在20°C下進(jìn)行；進(jìn)行時(shí)間為8小時(shí)-16小時(shí)，優(yōu)選為12小時(shí)。
6.權(quán)利要求1的方法，在步驟4)中，每克L-色氨酸粗品對(duì)應(yīng)的水的用量為1.5-2.5毫升。
7.權(quán)利要求1的方法， 包括以下步驟: 1)將含L-色氨酸的溶液蒸發(fā)濃縮至每升含50-75克L-色氨酸； 2)以每摩爾L-色氨酸4-12摩爾有機(jī)酸的用量加入有機(jī)酸，繼續(xù)蒸發(fā)至每升含260-330克L-色氨酸； 3)結(jié)晶得到L-色氨酸粗品， 4)向所述L-色氨酸粗品加水，高溫處理后，結(jié)晶得到L-色氨酸純品。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的方法，其中所述含L-色氨酸的溶液為L(zhǎng)-色氨酸發(fā)酵液，優(yōu)選大腸桿菌L-色氨酸發(fā)酵液。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述L-色氨酸發(fā)酵液的L-色氨酸含量20-28克/升。
10.權(quán)利要求8的方法，在進(jìn)行所述步驟I)之前對(duì)所述L-色氨酸發(fā)酵液進(jìn)行過(guò)濾和脫色處理，所述脫色處理使用粉末活性炭在60-80°C下進(jìn)行；脫色時(shí)間為20-40分鐘，優(yōu)選為30分鐘，在對(duì)所述L-色氨酸發(fā)酵液進(jìn)行過(guò)濾和脫色處理之前用所述有機(jī)酸將pH調(diào)至4.5。
【文檔編號(hào)】C07C53/06GK103709091SQ201310626054
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】魏大勇, 王德輝, 崔鵬, 李相南 申請(qǐng)人:大成生化科技(松原)有限公司