從發(fā)酵液中高效提取l-纈氨酸的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從發(fā)酵液中高效提取L-纈氨酸的工藝，屬于氨基酸提取工藝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]L-纈氨酸（L-val)，學(xué)名2_氨基_3_甲基丁酸，是人體八大必需氨基酸之一，與L-亮氨酸、L-異亮氨酸統(tǒng)稱為支鏈氨基酸，在醫(yī)藥、調(diào)味品、營(yíng)養(yǎng)添加劑、飼料添加劑等方面有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前，L-纈氨酸的提取方法有沉淀法、全膜法和離子交換法。沉淀法是根據(jù)沉淀劑與L-纈氨酸的特異性結(jié)合形成沉淀，然后分離提取，該方法具有收率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但存在環(huán)境污染高的技術(shù)問(wèn)題；全膜法雖然廢水量少，但膜濾法只能去除大量的無(wú)機(jī)鹽離子及大分子的雜蛋白，發(fā)酵液中存在的與L-纈氨酸性質(zhì)相近的氨基酸無(wú)法根除，得到的L-纈氨酸雜質(zhì)偏高；離子交換法是將除去菌體的發(fā)酵液調(diào)pH為酸性，用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂分離L-纈氨酸和雜質(zhì)氨基酸，最后通過(guò)氨水洗脫分離出L-纈氨酸。若提高L-纈氨酸純度，需采用多級(jí)離子交換柱串聯(lián)提取，這將導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)廢水量較大，且采用離子交換法提取收率也較低。目前，單一的提取方法已不能滿足氨基酸生產(chǎn)技術(shù)的要求，尋求更為經(jīng)濟(jì)有效的組合方法來(lái)解決這一技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于此，本發(fā)明提供從發(fā)酵液中高效提取L-纈氨酸的工藝，使用該方法能顯著提高L-纈氨酸產(chǎn)率、收率和純度，且減少?gòu)U水排放，減輕企業(yè)的環(huán)保壓力。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下操作步驟：
[0006]從發(fā)酵液中高效提取L-纈氨酸的工藝，其包括如下步驟：
[0007]1)發(fā)酵，2)微濾膜過(guò)濾，3)蒸發(fā)濃縮，4)結(jié)晶，5)溶解，6)離子交換，7)超濾膜過(guò)濾，8)真空濃縮，9)離心烘干。
[0008]具體地，所述工藝包括如下步驟：
[0009]1)發(fā)酵：將乳酸發(fā)酵短桿菌ATCC13869種子液，谷氨酸棒桿菌ATCC21670種子液以及枯草芽孢桿菌ATCC21616種子液按照2 ： 1 ： 1的體積比混合，然后接入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，連續(xù)發(fā)酵60小時(shí)，得到發(fā)酵液；發(fā)酵過(guò)程中的溫度控制在30°C，pH控制在6. 6，控制葡萄糖濃度不低于30g/L ;
[0010]2)微濾膜過(guò)濾：發(fā)酵液采用微濾膜過(guò)濾，收集濾過(guò)液和截留物；所述微濾膜截留分子量5000MV ；
[0011]3)蒸發(fā)濃縮：將步驟2)的濾過(guò)液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，濃縮至原料液體積的三分之一，收集濃縮液；
[0012]4)結(jié)晶：將步驟3)的濃縮液進(jìn)行結(jié)晶，得到L-纈氨酸粗品；
[0013]5)溶解：往步驟4)的L-纈氨酸粗品加入去離子水重新溶解得到L-纈氨酸溶液，加水量為粗品質(zhì)量的40% -120%。
[0014]6)離子交換:將步驟5)的L-纈氨酸溶液調(diào)pH至4.5，溫度20_25°C，強(qiáng)酸離子交換樹脂進(jìn)行離子交換，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的稀氨水解析，收集流出液；
[0015]7)超濾膜過(guò)濾:將步驟6)所得流出液進(jìn)行超濾膜過(guò)濾，截留分子量800MW，收集濾液；
[0016]8)真空濃縮:將步驟7)所述濾液加到四效蒸發(fā)器中進(jìn)行真空濃縮，濃縮至濾液體積的八分之一；
[0017]9)離心烘干:將步驟8)所得濃縮液進(jìn)行冷卻結(jié)晶，離心、烘干制得L-纈氨酸成品Ο
[0018]優(yōu)選地，所述發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為:葡萄糖50g/L、玉米漿30g/L、豆柏10g/L、乳糖10g/L、硫酸錢6g/L、磷酸二氫鉀0.lg/L、七水硫酸鎂0.lg/L、硫酸猛6mg/L、硫酸亞鐵6mg/L、氯化鉀6mg/L
[0019]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)和獨(dú)創(chuàng)性:
[0020]本發(fā)明采用混合菌株發(fā)酵，發(fā)酵效率大大提高，優(yōu)于現(xiàn)有發(fā)酵菌株。
[0021]本發(fā)明所述方法與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明L-纈氨酸提取收率在68%左右，純度經(jīng)HPLC檢測(cè)達(dá)到99%，達(dá)到醫(yī)藥級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)；而傳統(tǒng)工藝L-纈氨酸提取收率在60%左右，純度經(jīng)HPLC檢測(cè)只有95 %左右。
[0022]本發(fā)明采用微濾膜除去菌體及其它大分子物質(zhì)、有機(jī)超濾膜脫色，有機(jī)膜具有柔韌性好、分離選擇性較高、易成型、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。
[0023]本發(fā)明技術(shù)工藝采用超濾膜脫色代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性炭脫色工藝，使產(chǎn)品透光度和純度明顯提高，提升了產(chǎn)品品質(zhì)。超濾膜脫色綠色環(huán)保，減少操作工序，達(dá)到節(jié)能減排的目的。
[0024]采用四效濃縮工藝代替原有單效濃縮，其蒸氣和冷凝水的消耗量大大降低，達(dá)到節(jié)約蒸汽用量和冷凝水消耗的目的。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)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(hù)范圍。
[0026]實(shí)施例1
[0027]從發(fā)酵液中高效提取L-纈氨酸的工藝，其包括如下步驟:
[0028]1)按照常規(guī)培養(yǎng)三種菌株獲得種子液，三種菌株種子液的濃度均為1 X 10s個(gè)/ml，將乳酸發(fā)酵短桿菌ATCC13869種子液，谷氨酸棒桿菌ATCC21670種子液以及枯草芽孢桿菌ATCC21616種子液按照2: 1: 1的體積比混合，然后按照5%的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，連續(xù)發(fā)酵60小時(shí)，得到發(fā)酵液；發(fā)酵過(guò)程中的溫度控制在30°C，pH控制在6.6，控制葡萄糖濃度不低于30g/L ;
[0029]所述發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為:葡萄糖50g/L、玉米楽30g/L、豆柏10g/L、乳糖10g/L、硫酸錢6g/L、磷酸二氫鉀0.lg/L、七水硫酸鎂0.lg/L、硫酸猛6mg/L、硫酸亞鐵6mg/L、氯化鉀 6mg/L ；
[0030]2)發(fā)酵液采用微濾膜過(guò)濾，除去菌體蛋白及其它大分子物質(zhì)，收集濾過(guò)液和截留物；所述微濾膜截留分子量5000MV ;
[0031]3)將步驟2)的濾過(guò)液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，濃縮至原料液的1/3-1/4，收集濃縮液；
[0032]4)將步驟3)的濃縮液進(jìn)行結(jié)晶，得到含有L-纈氨酸的粗產(chǎn)品；
[0033]5)往步驟4)的L-纈氨酸粗品加入去離子水重新溶解得到L-纈氨酸溶液，加水量為粗品質(zhì)量的40%?120%。
[0034]6)將步驟5)的L-纈氨酸溶液調(diào)pH至4.5，溫度20?25°C，以每小時(shí)兩倍樹脂體積的流速通入強(qiáng)酸離子交換樹脂進(jìn)行離子交換，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的稀氨水將樹脂所吸附的氨基酸解析下來(lái)，收集流出液；
[0035]7)將步驟6)所得流出液進(jìn)行超濾膜過(guò)濾，截留分子量800MW，過(guò)濾面積為1.0m2，溫度為30-35 °C，收集濾液；
[0036]8)將步驟7)所述濾液加到四效蒸發(fā)器中進(jìn)行真空濃縮，四效真空度和溫度依次為-0.046MPa、-0.055MPa、-0.072MPa、-0.085Mpa ;85°C、74°C、65°C、53°C ;濃縮至濾液體積的1/8?1/6為止；
[0037]9)將步驟8)所得濃縮液進(jìn)行冷卻結(jié)晶，將下沉物離心、烘干制得L-纈氨酸成品。
[0038]實(shí)施例2
[0039]本發(fā)明實(shí)施例1發(fā)酵效率:
[0040]采用液相色譜儀檢測(cè)發(fā)酵液中纈氨酸含量，其L-纈氨酸含量平均為8.3% ;采用單一的乳酸發(fā)酵短桿菌或者谷氨酸棒桿菌發(fā)酵為4.9%或3.2% ;發(fā)酵效率大大提高；采用乳酸發(fā)酵短桿菌和谷氨酸棒桿菌聯(lián)合發(fā)酵為7.1%。
[0041]提取效率:
[0042]本發(fā)明L-纈氨酸提取收率在68%左右，純度經(jīng)HPLC檢測(cè)達(dá)到99%，達(dá)到醫(yī)藥級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)；而傳統(tǒng)工藝L-纈氨酸提取收率在60%左右，純度經(jīng)HPLC檢測(cè)只有95%左右。
[0043]雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及【具體實(shí)施方式】對(duì)本案作了詳盡的說(shuō)明，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所作的修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.從發(fā)酵液中高效提取L-纈氨酸的工藝，其包括如下步驟: 1)發(fā)酵，2)微濾膜過(guò)濾，3)蒸發(fā)濃縮，4)結(jié)晶，5)溶解，6)離子交換，7)超濾膜過(guò)濾，8)真空濃縮，9)離心烘干。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步驟: 1)發(fā)酵:將乳酸發(fā)酵短桿菌ATCC13869種子液，谷氨酸棒桿菌ATCC21670種子液以及枯草芽孢桿菌ATCC21616種子液按照2: 1: 1的體積比混合，然后接入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，連續(xù)發(fā)酵60小時(shí)，得到發(fā)酵液；發(fā)酵過(guò)程中的溫度控制在30°C，pH控制在6.6，控制葡萄糖濃度不低于30g/L ; 2)微濾膜過(guò)濾:發(fā)酵液采用微濾膜過(guò)濾，收集濾過(guò)液和截留物；所述微濾膜截留分子量 5000MV ； 3)蒸發(fā)濃縮:將步驟2)的濾過(guò)液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，濃縮至原料液體積的三分之一，收集濃縮液； 4)結(jié)晶:將步驟3)的濃縮液進(jìn)行結(jié)晶，得到L-纈氨酸粗品； 5)溶解:往步驟4)的L-纈氨酸粗品加入去離子水重新溶解得到L-纈氨酸溶液，加水量為粗品質(zhì)量的40% -120%。 6)離子交換:將步驟5)的L-纈氨酸溶液調(diào)pH至4.5，溫度20-25 °C，強(qiáng)酸離子交換樹脂進(jìn)行離子交換，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的稀氨水解析，收集流出液； 7)超濾膜過(guò)濾:將步驟6)所得流出液進(jìn)行超濾膜過(guò)濾，截留分子量800MW，收集濾液； 8)真空濃縮:將步驟7)所述濾液加到四效蒸發(fā)器中進(jìn)行真空濃縮，濃縮至濾液體積的八分之一; 9)離心烘干:將步驟8)所得濃縮液進(jìn)行冷卻結(jié)晶，離心、烘干制得L-纈氨酸成品。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，所述發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為:葡萄糖50g/L、玉米漿30g/L、豆柏10g/L、乳糖10g/L、硫酸銨6g/L、磷酸二氫鉀0.lg/L、七水硫酸鎂0.lg/L、硫酸猛6mg/L、硫酸亞鐵6mg/L、氯化鉀6mg/L。
【專利摘要】本發(fā)明屬于氨基酸提取領(lǐng)域，涉及發(fā)酵液中高效提取L-纈氨酸的工藝，其包括如下步驟：1)發(fā)酵，2)微濾膜過(guò)濾，3)蒸發(fā)濃縮，4)結(jié)晶，5)溶解，6)離子交換，7)超濾膜過(guò)濾，8)真空濃縮，9)離心烘干。本發(fā)明所述提取工藝與傳統(tǒng)工藝相比，采用有機(jī)微濾膜、有機(jī)超濾膜系統(tǒng)，有機(jī)膜相比無(wú)機(jī)膜，具有柔韌性好、分離選擇性較高、易成型、成本較低等優(yōu)點(diǎn)；采用四效濃縮工藝相比單效濃縮蒸發(fā)器，節(jié)約蒸汽和冷凝水用量，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
【IPC分類】C12R1/15, C07C227/40, C12P13/08, C12P39/00, C12R1/13, C12R1/125, C07C229/08
【公開號(hào)】CN105274182
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510744314
【發(fā)明人】唐永強(qiáng), 楊瑞麗, 沈偉偉, 李學(xué)朋, 張修軍
【申請(qǐng)人】新疆阜豐生物科技有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年10月28日