[發明專利]一種采用雙水相體系從原發酵液中提取聚谷氨酸的方法

無效

• 申請號: 200910068053.6
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101503511A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 李楠;王雷;黃登禹
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: C08G69/10
• 分類號: C08G69/10
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司
• 代理人: 肖莉麗

技術領域

本發明涉及一種聚氨基酸的分離純化技術，更具體的說是涉及一種采用雙水相體系從原發酵液中提取聚谷氨酸的方法。

背景技術

聚氨基酸類物質，如聚谷氨酸[γ-polyglutamic?acid，以下簡稱γ-PGA]是微生物合成的一種水溶性的高分子，通常由5000個左右谷氨酸單體組成，相對分子質量一般在10萬～100萬之間。由于其發酵液具有粘稠特性，造成聚谷氨酸和菌體的分離難當困難，通常的分離提取方法都收不到理想的效果，提取效率只有40-50％，產品的純度僅有30-40％。

雙水相(Aqueous?two-phase?system，簡稱ATPS)萃取技術，是近年出現的一種極具應用前途的新型生物化工分離技術。它是由兩種化學結構不同的親水性聚合物，或一種親水性聚合物和無機鹽，在水中以適當的濃度形成互不相溶的兩相，利用待分離組分在兩相間分配的差異，從而達到物質分離提純的目的。ATPS具有生物相容性高、單級分離提純效率高、溶質分配過程溫和、與其它技術間相互集成性強、能進行萃取性的生物轉化、操作容易、能夠精確地按比例放大、對環境污染小、成相物質可回收等特點。

成功利用雙水相萃取技術分離聚谷氨酸的關鍵是尋找合適的雙水相體系和尋找合適的萃取條件，包括系統條件和環境條件。目前在生化工程中應用最廣泛的兩種雙水相體系是聚合物/聚合物體系、聚合物/鹽體系，聚乙二醇/葡聚糖、聚乙二醇/磷酸鹽或聚乙二醇/硫酸鹽是這兩者的代表。

在本實驗室既往的研究中，王雷、李楠等人采用分子量為1500的聚乙二醇與磷酸鹽組成雙水相體系對除茵后的發酵液進行聚谷氨酸的分離，經過自然分相，聚谷氨酸的分配系數為31.7，上相收率為96.8％，分離提取產品純度為81％。該方法由于發酵生產使用的菌體為納豆芽孢桿菌或地衣芽孢桿菌，菌體細小，在實際生產的離心除菌操作時需要使用轉速為12000-15000r/m以上高速連續排渣或間歇式離心機，而此種離心機的造價昂貴，設備投資大。再有，從整個生產周期來考慮，采用離心除菌和自然分相工藝所需的處理時間較長，致使生產周期延長。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中的不足之處，提供一種高效、簡便、降低生產成本的采用雙水相體系從原發酵液中提取聚谷氨酸的方法。

本發明通過下述技術方案實現：

一種采用雙水相體系從原發酵液中提取聚谷氨酸的方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)在常溫下，將平均分子量為1000的聚乙二醇溶液、pH值為8.0的磷酸鹽緩沖液、未除菌的原發酵液和水制成混合溶液，其中，平均分子量為1000的聚乙二醇(PEG1000)的質量百分含量為23％，磷酸鹽的質量百分含量為23％，未除菌的原發酵液的質量百分含量為10％，余量的水；

(2)將上述混合溶液在3000r/min條件下離心5分鐘分相。經離心后菌體被分離到容器的底部，而上相與下相清楚地得到分離。分別測定上相、下相中聚谷氨酸的含量，通過上下相中聚谷氨酸的濃度計算出雙水相萃取的分配系數，然后根據上下相的體積計算出上下相中聚谷氨酸的提取率，綜合分配系數和提取率。分配系數和提取率越高，體系的分配效果越好。

(3)取上相，用截留分子量為6000的超濾膜回收聚乙二醇，得到聚谷氨酸濃縮液，將聚谷氨酸濃縮液冷凍干燥得到聚谷氨酸粉末。

所述磷酸鹽為磷酸鈉鉀鹽。

平均分子量為1000的聚乙二醇溶液的質量分數為50％，磷酸鹽緩沖液的質量分數為30％。

本發明具有下述技術效果：

1.本發明的方法采用PEG1000與磷酸鹽組成雙水相體系對未經除菌的原發酵液直接進行聚谷氨酸的分離純化，可使除菌和分離提取聚谷氨酸一步完成，從而縮短了提取時間和生產周期，降低了生產成本，并節省了高速離心設備的投資，分離純化方法簡便、高效。而且，分離效果更好，提取率更高，純度更高，可節省設備的投入費用和降低生產成本。

2.本發明的方法采用離心操作，既能達到除菌的目的，又能達到分相的目的，一舉兩得。

3.本發明的方法利用膜分離技術濃縮料液，還可以同時回收聚乙二醇，經過簡單處理后可重復使用，從而節省了雙水相試劑的用量，降低了生產成本。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明詳細說明。

實施例1