[發明專利]四區模擬移動床分離純化發酵液中的谷氨酰胺的方法

有效

• 申請號: 200710022900.6
• 申請日: 2007-05-24
• 公開（公告）號: CN101085748A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: 張大兵;王亞輝;孟強;王艷
• 申請（專利權）人: 江蘇漢邦科技有限公司
• 主分類號: C07C237/06
• 分類號: C07C237/06;C07C231/24;C12P13/14;C12R1/85
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所
• 代理人: 韓曉斌

技術領域

本發明屬于生物制品加工領域，涉及一種四區模擬移動床分離純化發酵液中的谷氨酰胺的方法。

背景技術

L-谷氨酰胺是L-谷氨酸的γ-羧基酰胺化的一種氨基酸，化學名2，5-二氨基-5-氧代戊酸，作為20種構成蛋白質的基本氨基酸之一，谷氨酰胺是人體血液中最豐富的氨基酸，亦是骨骼肌細胞內最豐富的氨基酸，約占全身游離氨基酸的一半以上，在生物體代謝中起著舉足輕重的作用，是一種“條件性必需氨基酸”。自1952年用X光衍射確定了其分子結構后，對它的應用就日益引起人們的關注，被認為是目前所知道的最重要的氨基酸之一，也是一種極有發展前途的新藥。目前谷氨酰胺生產主要使用發酵法，發酵法生產谷氨酰胺得以工業化生產還依賴于谷氨酰胺分離提取技術。目前國內外谷氨酰胺的分離提取幾乎都采用以離子交換樹脂為填料的柱層析法，雖然可以進行大規模制備，但是分離的效率低，流動相浪費嚴重，固定相利用效率低，產量低，成本高。

70年代以來，美國UOP公司開發了模擬移動床(SMB)原理的色譜技術，該技術使吸附劑顆粒裝填后不在移動，由原料進出口和產品液流進出口不斷切換的方法，形成吸附劑顆粒和液流相對逆流運動來模擬固定相的移動。20世紀90年代模擬移動床色譜應用范圍也不斷擴大，遍及石油、精細化工、生物發酵、醫藥、食品等很多生產領域，尤其在同系化合物、手性異構體藥物、糖類、有機酸和氨基酸等混合物的分離中顯示出其獨特性能。美國的一些專利文獻報道了模擬移動床色譜分離手性藥物如光學異構體、外消旋物質和對映體以及石油化學品的分離。日本Daicel化學工業公司也開發了使用模擬移動床色譜分離手性異構體的方法。但是，對于使用模擬移動床色譜分離提純谷氨酰胺的方法仍未見公開報道。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種四區模擬移動床分離純化發酵液中的谷氨酰胺的方法，工業化連續生產，提高產品的純度、收率和產量。

本發明的技術解決方案包括以下步驟：a、谷氨酰胺酵母發酵液裝入PES超濾膜的超濾設備中，在不超過0.25MPa的氮氣下進行超濾除去酵母細胞菌體、固形物及蛋白質，降低料液的粘度；b、將超濾過的發酵液通過活性炭脫色；c、將脫色后的發酵液通過減壓濃縮、結晶脫鹽；d、將脫鹽后的粗晶配成濃度為10-80g/l的進樣液裝入裝有陽離子交換樹脂的模擬移動床系統SMB中進行吸附，由pH10-14的去離子水進行洗脫，控制各功能區樣品的遷移速度，將谷氨酰胺和谷氨酸分別從提取液和提余液出口收集；e、模擬移動床的萃取液經旋轉蒸發儀濃縮至無水，由甲醇洗脫后在真空干燥箱烘干得成品。

本發明方法中的模擬移動床系統由多根相同的陽離子交換樹脂柱串聯，即通過離子交換過程中的強弱吸附組分的吸附、精制、解吸、樹脂再生不同功能區之間的按順序切換，根據強弱吸附組分在分離介質上遷移速度不同的原理進行分離，通過組合閥門的切換來改變進料口、提余液出口、流動相入口、提取液出口的位置得到目標產物；其中，切換時間的標準是通過調整各功能區洗脫液的流速和離子交換柱的根數來控制目標物的遷移速度；各功能區離子交換柱的數量根據所需要洗脫的目標物在此切換時間被洗脫的遷移長度決定，切換時按功能區進行切換。

本發明方法中的模擬移動床色譜(SMBC)分離系統由洗脫泵、進樣泵、萃取泵、色譜柱、電磁閥、信號采集器、系統控制器及計算機連接組成，洗脫泵流量200-800ml/min，壓力1-10Mpa；進樣泵流量10-50ml/min，壓力1-10Mpa；萃取泵流量100-500ml/min，壓力1-10Mpa；提余泵流量100-500ml/min，壓力1-10Mpa；閥切換時間為18-24min；整個模擬移動床的溫度為25-35℃，進料液、洗脫液溫度25-35℃，二者溫度保持一致。

本發明方法中的模擬移動床系統由4-16根離子交換柱串聯，模擬移動床系統按照四個口的位置分四區，每區由1-4根相同的離子交換柱，一區位于洗脫液入口處與提取液出口處之間，在此區內，實現谷氨酰胺發酵液粗提取物中強吸附組分的解吸；二區位于提取液出口處與進料口之間，其作用相當于精餾塔，使谷氨酰胺粗提取物中強吸附組分反復吸附、解吸而濃縮，從提取液出口得到谷氨酸；三區位于進料口與提余液出口之間，其作用是盡可能地將谷氨酰胺和谷氨酸吸附在固定相上，從提余液出口得到含谷氨酰胺；四區位于洗脫液入口與提余液出口之間，一方面，液相中的谷氨酰胺和谷氨酸被固定相吸附，其洗脫液與新鮮的洗脫液一起進入一區，從而達到循環利用的目的；另一方面將三區與一區隔開，以免提余液中的谷氨酰胺和谷氨酸進入一區而污染提取液，起到一定的緩沖作用。