一種從糖蜜發(fā)酵液中提取l-賴氨酸的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法，其特征在于包括固液分離、膜過(guò)濾、固體回收、化學(xué)萃取、反萃取步驟。糖蜜發(fā)酵液中的菌體、膠體等固態(tài)物質(zhì)去除后，與萃取液充分混合，常溫下振蕩，萃取達(dá)到平衡后分離萃取液和萃余液，萃取液經(jīng)鹽酸反萃取后回收有機(jī)溶劑，萃余液直接回收作為發(fā)酵培養(yǎng)基的組分，發(fā)酵液分離出的濾渣可用作沼氣發(fā)酵的底物。本發(fā)明在常溫條件下提取L-賴氨酸，提高了高濃度L-賴氨酸的分配比，糖蜜色素與L-賴氨酸完全分離，有利于后續(xù)L-賴氨酸的純化和精制，且用于萃取的有機(jī)溶劑全部回收，萃余液回收全部作為培養(yǎng)基組分，工藝綠色環(huán)保，無(wú)污染物排放，既有效降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)性，又能夠帶來(lái)良好的社會(huì)效益。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)酵液中氨基酸的分離提取一直是氨基酸生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，若能夠使賴氨酸與發(fā)酵液中的糖、硫酸根、鈣離子、鎂離子、其它氨基酸、色素等雜質(zhì)有效分離，就提高L-賴氨酸產(chǎn)品的純度。
[0003]氨基酸的提取分離方法包括沉淀法、離子交換法、反膠團(tuán)萃取法、電滲析法、液膜分離法、溶劑萃取法等。沉淀法選擇性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單，但在生產(chǎn)過(guò)程，若需要達(dá)到較好的分離效果，往往需要添加沉淀劑，而沉淀劑會(huì)在產(chǎn)品中有一定殘留，產(chǎn)品可靠性較低，目前，工業(yè)上應(yīng)用較少；反膠團(tuán)萃取法提取賴氨酸，只有在溶液中無(wú)機(jī)鹽離子濃度較低的情況下，才能達(dá)到比較好的分離效果，對(duì)于無(wú)機(jī)鹽含量較高的糖蜜發(fā)酵液，反膠團(tuán)萃取法效果較差；電滲析法操作簡(jiǎn)單，收率高，生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物，不污染環(huán)境，但離子交換膜易受濃差極化影響而結(jié)垢，分離效果下降，成本較高且對(duì)于等電點(diǎn)相差較小的氨基酸分離提取效果較差；液膜分離提取工藝包括制乳、提取、澄清、破乳、回用等工序，使得其工藝過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，膜的穩(wěn)定性受環(huán)境因素影響較大，穩(wěn)定性較差；工業(yè)上最常用的賴氨酸的分離方法為離子交換法，此方法在生產(chǎn)過(guò)程中需要大量的酸和堿對(duì)陰陽(yáng)離子樹(shù)脂進(jìn)行再生。這就必然產(chǎn)生大量的廢水，同時(shí)導(dǎo)致所需的設(shè)備復(fù)雜，且連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)困難。而采用溶劑萃取法對(duì)賴氨酸發(fā)酵液進(jìn)行分離，整個(gè)萃取過(guò)程和反萃取過(guò)程形成一個(gè)閉路循環(huán)，可以很好地解決這些問(wèn)題。張博斌等(2013)采用2—乙基己基膦酸單2—乙基己基酯作為萃取劑，磺化煤油作為稀釋劑，在200 r/min的轉(zhuǎn)速下萃取L-賴氨酸濃度分別為31.0,46.5,62.0,74.4、93.0 g/L的賴氨酸發(fā)酵液，攪拌4分鐘即可達(dá)到萃取反應(yīng)平衡，分配比分別為1.35、0.90、
0.80,0.78,0.75。反萃出來(lái)的賴氨酸鹽酸鹽只需在精制時(shí)采用離子交換法或者萃取法去除雜質(zhì)離子，大大減小了廢水排放，或不產(chǎn)生廢水。但目前針對(duì)從成分非常復(fù)雜的糖蜜發(fā)酵液中提取高濃度L-賴氨酸的方法，尚未有報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法，通過(guò)該方法可以提高萃取分配比，完全將L-賴氨酸與糖蜜色素分離。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
糖蜜發(fā)酵液中的菌體、膠體等固態(tài)物質(zhì)去除后，與萃取液充分混合，常溫下振蕩，萃取達(dá)到平衡后分離萃取液和萃余液，萃取液經(jīng)鹽酸反萃取后回收有機(jī)溶劑，萃余液直接回收作為發(fā)酵培養(yǎng)基的組分，發(fā)酵液分離出的濾渣可用作沼氣發(fā)酵的底物。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案的具體步驟如下:
一種從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法，其特征在于所述的具體步驟如下: a)固液分尚
對(duì)糖蜜發(fā)酵液進(jìn)行離心處理，分別收集離心液和固形物；
b)膜過(guò)濾
將步驟a)所收集的離心液用濾膜過(guò)濾，分別收集濾渣和濾液；
c)化學(xué)萃取
以2 —乙基己基膦酸單2 —乙基己基酯和環(huán)己烷的混合溶液為萃取劑，將萃取劑與步驟b)所得濾液按相比1:1混合，萃取溫度25 °C，振蕩2-5 min后靜置分層，分別收集上層有機(jī)相和下層水相，下層的水相導(dǎo)入發(fā)酵罐作為發(fā)酵培養(yǎng)基組分，上層的有機(jī)相進(jìn)行反萃?。?br> d)反萃取
在有機(jī)相中加入濃度為0.3-0.8 mol/L的鹽酸溶液，混合均勻后振蕩2_4 min，靜置分層后，分別收集上層有機(jī)相和下層水相，下層水相即L-賴氨酸溶液，上層有機(jī)相為再生后的萃取劑，被再次用于萃取步驟。
[0007]優(yōu)選的，所述的方法還包括固體回收步驟，具體為收集步驟a)和步驟b)得到的固形物和濾渣，作為沼氣發(fā)酵的反應(yīng)底物；
優(yōu)選的，步驟a)所述的離心處理?xiàng)l件為2000-3000 rpm,時(shí)間5_10 min。
[0008]優(yōu)選的，步驟b)所述的濾膜孔徑為0.22-0.45 μ m。
[0009]優(yōu)選的，步驟c)所述的萃取劑是以環(huán)己烷為稀釋劑，將2 —乙基己基膦酸單2 —乙基己基酯稀釋得到，萃取劑中2 —乙基己基膦酸單2 —乙基己基酯濃度為0.4-2.0 mol/L0
[0010]本發(fā)明方法對(duì)L-賴氨酸濃度的適配性范圍廣泛，優(yōu)選的，所述的糖蜜發(fā)酵液中L-賴氨酸濃度為90-250 g/L。
[0011]本發(fā)明方法可以將所有糖蜜發(fā)酵液作為萃取原料，優(yōu)選的所述的糖蜜發(fā)酵液的來(lái)源為甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、玉米糖蜜、葡萄糖蜜經(jīng)微生物發(fā)酵或者酶催化得到的含L-賴氨酸液體。
[0012]本發(fā)明的對(duì)L-賴氨酸提取工藝，取得了突出的有益效果:首先，適用范圍十分廣泛，該方法可以將所有成分復(fù)雜的糖蜜發(fā)酵液作為萃取原料；其次，本發(fā)明方法對(duì)L-賴氨酸濃度的適配性范圍廣泛；再者，與已有的發(fā)酵液中L-賴氨酸提取技術(shù)相比，本發(fā)明的提取工藝分配比高，L-賴氨酸與色素達(dá)到完全分離，有效降低后續(xù)L-賴氨酸產(chǎn)品的純化和精制的生產(chǎn)成本；最后，本方法在常溫條件操作，無(wú)需嚴(yán)格控制溫度參數(shù)，不僅能大大降低生產(chǎn)能耗，而且能降低生產(chǎn)過(guò)程中的操作控制要求，即減少生產(chǎn)操作人員的培訓(xùn)成本及生產(chǎn)、安全隱患。而且，本方法中回收有機(jī)溶劑，節(jié)省了生產(chǎn)和回收成本；并將殘余固形物進(jìn)行生產(chǎn)，整個(gè)流程無(wú)污染物排放，工藝綠色友好。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法作詳細(xì)說(shuō)明，但對(duì)本發(fā)明沒(méi)有限制。
[0014]實(shí)施例中色素的檢測(cè)是用分光光度計(jì)，所述測(cè)定波長(zhǎng)是現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道中色素最常用的吸收波長(zhǎng)395 nm。
[0015]實(shí)施例1本實(shí)施例說(shuō)明從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法對(duì)L-賴氨酸濃度為90 g/L的甜菜糖蜜發(fā)酵液進(jìn)行離心處理，離心條件為2000 rpm,時(shí)間5 min。，分別收集離心液和固形物；將離心后的濾液用孔徑0.45 μ m的濾膜過(guò)濾，分別收集濾渣和濾液；收集固液分離和膜過(guò)濾得到的固形物和濾渣，作為沼氣發(fā)酵的反應(yīng)底物；以2 —乙基己基膦酸單2 —乙基己基酯和環(huán)己烷的混合溶液為萃取劑，萃取劑中2 —乙基己基膦酸單2—乙基己基酯濃度為I mol/L，將萃取劑與膜過(guò)濾獲得的濾液按相比1:1混合，萃取溫度25 °C，振蕩4 min后靜置分層，分別收集上層有機(jī)相和下層水相，下層的水相導(dǎo)入發(fā)酵罐作為發(fā)酵培養(yǎng)基組分，上層的有機(jī)相進(jìn)行反萃??；在有機(jī)相中加入濃度為0.6mol/L的鹽酸溶液，混合均勻后振蕩4 min，靜置分層后，分別收集上層有機(jī)相和下層水相，下層水相即L-賴氨酸溶液，上層有機(jī)相為再生后的萃取劑，被再次用于萃取步驟。L-賴氨酸萃取的分配比為1.09，反萃率為99%，最終得到的L-賴氨酸溶液在光波長(zhǎng)395 nm處測(cè)定的吸光值為O。
[0016]實(shí)施例2本實(shí)施例說(shuō)明從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法
對(duì)L-賴氨酸濃度為140 g/L的甘蔗糖蜜發(fā)酵液進(jìn)行離心處理，離心條件為2000 rpm,時(shí)間5 min。，分別收集離心液和固形物；將離心后的濾液用孔徑0.22 μ m的濾膜過(guò)濾，分別收集濾渣和濾液；收集固液分離和膜過(guò)濾得到的固形物和濾渣，作為沼氣發(fā)酵的反應(yīng)底物；以2 —乙基己基膦酸單2 —乙基己基酯和環(huán)己烷的混合溶液為萃取劑，萃取劑中2 —乙基己基膦酸單2—乙基己基酯濃度為0.4 mol/L,將萃取劑與膜過(guò)濾獲得的濾液按相比1:1混合，萃取溫度25 °C，振蕩2 min后靜置分層，分別收集上層有機(jī)相和下層水相，下層的水相導(dǎo)入發(fā)酵罐作為發(fā)酵培養(yǎng)基組分，上層的有機(jī)相進(jìn)行反萃??；在有機(jī)相中加入濃度為0.3mol/L的鹽酸溶液，混合均勻后振蕩5 min，靜置分層后，分別收集上層有機(jī)相和下層水相，下層水相即L-賴氨酸溶液，上層有機(jī)相為再生后的萃取劑，被再次用于萃取步驟。L-賴氨酸萃取的分配比為0.79，反萃率為100%，最終得到的L-賴氨酸溶液在光波長(zhǎng)395 nm處測(cè)定的吸光值為O。
[0017]實(shí)施例3本實(shí)施例說(shuō)明從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法
對(duì)L-賴氨酸濃度為250 g/L的葡萄糖蜜發(fā)酵液進(jìn)行離心處理，離心條件為3000 rpm,時(shí)間8 min。，分別收集離心液和固形物；將離心后的濾液用孔徑0.22 ym的濾膜過(guò)濾，分別收集濾渣和濾液；收集固液分離和膜過(guò)濾得到的固形物和濾渣，作為沼氣發(fā)酵的反應(yīng)底物；以2 —乙基己基膦酸單2 —乙基己基酯和環(huán)己烷的混合溶液為萃取劑，萃取劑中2 —乙基己基膦酸單2—乙基己基酯濃度為2 mol/L,將萃取劑與膜過(guò)濾獲得的濾液按相比1:1混合，萃取溫度25 °C，振蕩5 min后靜置分層，分別收集上層有機(jī)相和下層水相，下層的水相導(dǎo)入發(fā)酵罐作為發(fā)酵培養(yǎng)基組分，上層的有機(jī)相進(jìn)行反萃??；在有機(jī)相中加入濃度為0.8mol/L的鹽酸溶液，混合均勻后振蕩5 min，靜置分層后，分別收集上層有機(jī)相和下層水相，下層水相即L-賴氨酸溶液，上層有機(jī)相為再生后的萃取劑，被再次用于萃取步驟。L-賴氨酸萃取的分配比為0.89，反萃率為97%，最終得到的L-賴氨酸溶液在光波長(zhǎng)395 nm處測(cè)定的吸光值為O。
[0018]實(shí)施例4本實(shí)施例說(shuō)明從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法
對(duì)L-賴氨酸濃度為120 g/L的玉米糖蜜發(fā)酵液進(jìn)行離心處理，離心條件為2500 rpm,時(shí)間10 min。分別收集離心液和固形物；將離心后的濾液用孔徑0.45 ym的濾膜過(guò)濾，分別收集濾渣和濾液；收集固液分離和膜過(guò)濾得到的固形物和濾渣，作為沼氣發(fā)酵的反應(yīng)底物；以2 —乙基己基膦酸單2 —乙基己基酯和環(huán)己烷的混合溶液為萃取劑，萃取劑中2 —乙基己基膦酸單2—乙基己基酯濃度為I mol/L，將萃取劑與膜過(guò)濾獲得的濾液按相比1:1混合，萃取溫度25 °C，振蕩4 min后靜置分層，分別收集上層有機(jī)相和下層水相，下層的水相導(dǎo)入發(fā)酵罐作為發(fā)酵培養(yǎng)基組分，上層的有機(jī)相進(jìn)行反萃?。辉谟袡C(jī)相中加入濃度為0.6mol/L的鹽酸溶液，混合均勻后振蕩4 min，靜置分層后，分別收集上層有機(jī)相和下層水相，下層水相即L-賴氨酸溶液，上層有機(jī)相為再生后的萃取劑，被再次用于萃取步驟。L-賴氨酸萃取的分配比為0.91，反萃率為98%，最終得到的L-賴氨酸溶液在光波長(zhǎng)395 nm處測(cè)定的吸光值為O。
【權(quán)利要求】
1.一種從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法，其特征在于所述的具體步驟如下: a)固液分尚 對(duì)糖蜜發(fā)酵液進(jìn)行離心處理，分別收集離心液和固形物； b)膜過(guò)濾 將步驟a)所收集的離心液用濾膜過(guò)濾，分別收集濾渣和濾液； c)化學(xué)萃取 以2 —乙基己基膦酸單2 —乙基己基酯和環(huán)己烷的混合溶液為萃取劑，將萃取劑與步驟b)所得濾液按相比1:1混合，萃取溫度25 °C，振蕩2-5 min后靜置分層，分別收集上層有機(jī)相和下層水相，下層的水相導(dǎo)入發(fā)酵罐作為發(fā)酵培養(yǎng)基組分，上層的有機(jī)相進(jìn)行反萃取； d)反萃取 在有機(jī)相中加入濃度為0.3-0.8 mol/L的鹽酸溶液，混合均勻后振蕩2_5 min，靜置分層后，分別收集上層有機(jī)相和下層水相，下層水相即L-賴氨酸溶液，上層有機(jī)相為再生后的萃取劑，被再次用于萃取步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法，其特征在于，所述的方法還包括固體回收步驟，具體為收集步驟a)和步驟b)得到的固形物和濾渣，作為沼氣發(fā)酵的反應(yīng)底物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法，其特征在于，步驟a)所述的離心處理?xiàng)l件為2000-3000 rpm,時(shí)間5-10 min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法，其特征在于，步驟b)所述的濾膜孔徑為0.22-0.45 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法，其特征在于，步驟c)所述的萃取劑是以環(huán)己烷為稀釋劑，將2—乙基己基膦酸單2—乙基己基酯稀釋得至IJ，萃取劑中2 —乙基己基膦酸單2 —乙基己基酯濃度為0.4-2.0 mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法，其特征在于，所述的糖蜜發(fā)酵液中L-賴氨酸濃度為90-250 g/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從糖蜜發(fā)酵液中提取L-賴氨酸的方法，其特征在于，所述的糖蜜發(fā)酵液的來(lái)源為甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、玉米糖蜜、葡萄糖蜜經(jīng)微生物發(fā)酵或者酶催化得到的含L-賴氨酸液體。
【文檔編號(hào)】C07C229/26GK104230732SQ201410417019
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】陳可泉, 何珣, 肖文, 張弘, 歐陽(yáng)平凱 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)