一種從發(fā)酵液中提取γ-聚谷氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從發(fā)酵液中提取γ -聚谷氨酸的方法，屬于生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]γ -聚谷氨酸，它是一種水溶性、生物降解，不含毒性，使用微生物發(fā)酵法制得的生物高分子。
[0003]目前γ-聚谷氨酸的提取方法有膜分離沉淀法、化學(xué)沉淀法及有機溶劑沉淀法等，其分離中受到諸多限制，而采用異丙醇沉淀，易回收、能耗低、提取率高，且適應(yīng)性強。
[0004]在γ-聚谷氨酸生產(chǎn)過程中，后續(xù)的精制處理也非常重要，決定了產(chǎn)品的品質(zhì)，傳統(tǒng)的酒精沉淀法產(chǎn)率低，能耗大，產(chǎn)品品質(zhì)不佳，而采用異丙醇沉淀法解決了這些問題，其沉淀效果好，收率高，同時異丙醇作為一種重要的化工原料，主要用于制藥、化妝品、塑料、香料、涂料及電子工業(yè)上用作脫水劑及清洗劑，這樣可以很大程度地減少γ -聚谷氨酸的生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種從發(fā)酵液中提取γ -聚谷氨酸的方法，使用該方法一次性去除發(fā)酵液中的大部分色素及雜質(zhì)，簡化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品產(chǎn)率。本發(fā)明方法可以實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)、產(chǎn)率高、質(zhì)量好、品質(zhì)佳，生產(chǎn)過程中異丙醇易回收利用，污染小，生產(chǎn)成本低；本發(fā)明發(fā)酵效率高，優(yōu)于單一菌株發(fā)酵技術(shù)。
[0006]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案完成的:
[0007]—種從發(fā)酵液中提取γ -聚谷氨酸的方法，其具體包括如下步驟:
[0008]將枯草芽抱桿菌(Bacillus subtillis)CGMCCN0.2108種子液和谷氛酸棒桿菌ATCC14020種子液按照2: 1的體積比混合，然后按照6%的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，連續(xù)發(fā)酵48小時，得到γ -聚谷氨酸發(fā)酵液；
[0009]往γ -聚谷氨酸發(fā)酵液中加入相同體積的異丙醇，3000轉(zhuǎn)/min攪拌3min，形成顆粒狀粗品，靜置30min，離心收集沉淀，加與γ -聚谷氨酸發(fā)酵液相同體積的蒸餾水重溶，攪拌均勻后用稀酸調(diào)至ΡΗ5.5，加入粒徑為500nm的硅藻土(占γ-聚谷氨酸發(fā)酵液質(zhì)量的0.1%)和粒徑為500nm的活性炭(占γ -聚谷氨酸發(fā)酵液質(zhì)量的0.02% )，進行板框過濾，收集濾液；
[0010]調(diào)整濾液的pH為?.0，用膜孔徑為200nm的陶瓷膜透析濃縮，在濃縮液中加入粒徑為lOOnm硅藻土 0.5kg/m3，攪拌均勻后進行二次板框過濾，收集二次濾液，調(diào)整二次濾液pH為中性，加入占二次濾液0.3 %質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl，攪拌均勻，緩慢加入與二次濾液相同體積的異丙醇，3000轉(zhuǎn)/min攪拌30min，再加入占二次濾液3倍體積的異丙醇，100轉(zhuǎn)/min攪拌lOmin，然后置于4°C條件下3_4h后，產(chǎn)品逐漸析出，經(jīng)干燥、粉碎、包裝得γ _聚谷氨酸成品。
[0011]優(yōu)選地，所述發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為:葡萄糖40g/L、玉米漿20g/L、酵母膏10g/L、谷氨酸鈉30g/L、硫酸錢6g/L、磷酸二氫鉀0.2g/L、七水硫酸鎂0.lg/L、硫酸亞鐵0.lmg/L ；
[0012]所述發(fā)酵過程中的溫度控制在30°C，pH控制在6.6-7，控制葡萄糖濃度不低于20g/Lo
[0013]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下突出的特點和有益的效果:
[0014]1.本發(fā)明技術(shù)工藝將發(fā)酵液先進行了一次異丙醇粗提，此方法可以一次性去除發(fā)酵液中的大部分色素及一些醇溶性雜質(zhì)，降低了后續(xù)板框過濾和膜過濾的處理成本。
[0015]2.本發(fā)明利用異丙醇取代了傳統(tǒng)的其他有機溶劑，不僅可以提高產(chǎn)率，而且大大降低生產(chǎn)成本。
[0016]3.本發(fā)明技術(shù)工藝生產(chǎn)的γ-聚谷氨酸產(chǎn)品收率高、質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝簡單。
[0017]4.本發(fā)明除雜采用不同粒徑的硅藻土和活性炭，除去多種不同類型和粒徑的雜質(zhì)，效果好，產(chǎn)品純度高。
[0018]5.本發(fā)明采用采用混合菌株發(fā)酵，發(fā)酵效率大大提高，優(yōu)于現(xiàn)有發(fā)酵菌株。
【具體實施方式】
[0019]下面通過實施例對本發(fā)明做進一步說明，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護范圍。
[0020]實施例1
[0021]—種從發(fā)酵液中提取γ -聚谷氨酸的方法，其具體包括如下步驟:
[0022]分別按照常規(guī)培養(yǎng)枯草芽孢桿菌(Bacillus subtillis)CGMCCN0.2108和谷氨酸棒桿菌ATCC14020，獲得種子液，將枯草芽孢桿菌(Bacillus subtillis) CGMCCN0.2108種子液和谷氨酸棒桿菌ATCC14020種子液按照2: 1的體積比混合，然后按照6%的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，連續(xù)發(fā)酵48小時，得到γ-聚谷氨酸發(fā)酵液；發(fā)酵過程中的溫度控制在30°C，pH控制在6.6-7，控制葡萄糖濃度不低于20g/L ;其中，枯草芽孢桿菌(Bacillussubtillis) CGMCCN0.2108種子液和谷氨酸棒桿菌ATCC14020種子液的濃度均為IX 10s個/ml ；
[0023]所述發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為:葡萄糖40g/L、玉米漿20g/L、酵母膏10g/L、谷氨酸鈉30g/L、硫酸錢6g/L、磷酸二氫鉀0.2g/L、七水硫酸鎂0.lg/L、硫酸亞鐵0.lmg/L ；
[0024]往γ -聚谷氨酸發(fā)酵液中加入相同體積的異丙醇，3000轉(zhuǎn)/min攪拌3min，形成顆粒狀粗品，靜置30min，離心收集沉淀，加與γ -聚谷氨酸發(fā)酵液相同體積的蒸餾水重溶，攪拌均勻后用稀酸調(diào)至ΡΗ5.5，加入粒徑為500nm的硅藻土(占γ-聚谷氨酸發(fā)酵液質(zhì)量的0.1%)和粒徑為500nm的活性炭(占γ -聚谷氨酸發(fā)酵液質(zhì)量的0.02 % )，進行板框過濾；
[0025]調(diào)整濾液的pH為7.0，用膜孔徑為200nm的陶瓷膜透析濃縮，在濃縮液中加入粒徑為lOOnm硅藻土 0.5kg/m3，攪拌均勻后進行二次板框過濾，收集二次濾液，調(diào)整二次濾液pH為中性，加入占二次濾液0.3 %質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl，攪拌均勻，緩慢加入與二次濾液相同體積的異丙醇，3000轉(zhuǎn)/min攪拌30min，再加入占二次濾液3倍體積的異丙醇，100轉(zhuǎn)/min攪拌lOmin，然后置于4°C條件下3_4h后，產(chǎn)品逐漸析出，經(jīng)干燥、粉碎、包裝得γ _聚谷氨酸成品。
[0026]產(chǎn)品純度檢測:
[0027]γ-聚谷氨酸收率可達(dá)到70%以上，成品純度為97%以上。
[0028]發(fā)酵水平檢測:
[0029]采用枯草芽孢桿菌(Bacillus subtillis)CGMCCN0.2108單一發(fā)酵產(chǎn)量為30g/L左右，相同條件下枯草芽抱桿菌(Bacillus subtillis)CGMCCN0.2108和谷氨酸棒桿菌ATCC14020協(xié)同發(fā)酵，可達(dá)到39g/L，提高了 30%。
【主權(quán)項】
1.一種從發(fā)酵液中提取γ -聚谷氨酸的方法，其包括如下步驟: 1)將枯草芽孢桿菌種子液和谷氨酸棒桿菌種子液按照2: 1的體積比混合，然后按照6%的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，連續(xù)發(fā)酵48小時，得到γ -聚谷氨酸發(fā)酵液； 2)往γ-聚谷氨酸發(fā)酵液中加入相同體積的異丙醇，3000轉(zhuǎn)/min攪拌3min，形成顆粒狀粗品，靜置30min，離心收集沉淀，加與γ -聚谷氨酸發(fā)酵液相同體積的蒸餾水重溶，攪拌均勻后用稀酸調(diào)至ΡΗ5.5，加入粒徑為500nm的硅藻土和粒徑為500nm的活性炭，進行板框過濾，收集濾液； 3)調(diào)整濾液的pH為7.0，用膜孔徑為200nm的陶瓷膜透析濃縮，在濃縮液中加入粒徑為lOOnm的硅藻土 0.5kg/m3，攪拌均勻后進行二次板框過濾，收集二次濾液，調(diào)整二次濾液pH為中性，加入占二次濾液0.3 %質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl，攪拌均勻，緩慢加入與二次濾液相同體積的異丙醇，3000轉(zhuǎn)/min攪拌30min，再加入占二次濾液3倍體積的異丙醇，100轉(zhuǎn)/min攪拌lOmin，然后置于4°C條件下3_4h后，產(chǎn)品逐漸析出，經(jīng)干燥、粉碎、包裝得γ _聚谷氨酸成品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為:葡萄糖40g/L、玉米漿20g/L、酵母膏10g/L、谷氨酸鈉30g/L、硫酸銨6g/L、磷酸二氫鉀0.2g/L、七水硫酸鎂0.lg/L、硫酸亞鐵 0.lmg/Lo3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述粒徑為500nm的硅藻土的添加量占γ-聚谷氨酸發(fā)酵液質(zhì)量的0.1%;所述粒徑為500nm的活性炭的添加量占γ -聚谷氨酸發(fā)酵液質(zhì)量的0.02%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述枯草芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌CGMCCN0.2108，所述谷氨酸棒桿菌為谷氨酸棒桿菌ATCC14020。
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種從發(fā)酵液中提取精制γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的提取方法，包括將發(fā)酵液采用異丙醇進行粗提，經(jīng)沉降后用蒸餾水重溶，調(diào)pH5.0-7.0，并加入活性炭、硅藻土進行板框過濾除去大部分菌體蛋白及雜質(zhì)，數(shù)次循環(huán)以提高料液透光，經(jīng)陶瓷膜透析除雜、濃縮，加NaCl、異丙醇進行精制，再通過真空干燥得到γ-聚谷氨酸成品。本發(fā)明工藝路線簡單，易于操作，生產(chǎn)設(shè)備投資小，收率高，產(chǎn)品品質(zhì)好，有良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C08G69/10, C12R1/125, C12P13/02, C12P39/00, C12R1/15
【公開號】CN105274181
【申請?zhí)枴緾N201510744312
【發(fā)明人】包鑫, 王星, 莊會華, 唐永強, 楊香香
【申請人】新疆阜豐生物科技有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月28日