[發明專利]一種利用有機膜分離提取發酵液中L-色氨酸的方法

無效

• 申請號: 201010560069.1
• 申請日: 2010-11-23
• 公開（公告）號: CN102030698A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 孫杰
• 申請（專利權）人: 安徽虹光企業投資集團有限公司
• 主分類號: C07D209/20
• 分類號: C07D209/20
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及L-色氨酸的提取方法，具體涉及一種利用有機膜分離提取發酵液中L-色氨酸的方法。

背景技術

L-色氨酸學名β-吲哚基丙氨酸，化學名L-2-氨基-3-吲哚基丙酸，別名L-胰化蛋白氨基酸，L-氨基吲哚丙酸，分子式C11H1202N2，相對分子質量204.21。L-色氨酸(L-Tryptophan)是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸。L-色氨酸是人體和動物生命活動中八種必需的氨基酸之一，它以游離態或結合態存在于生物體之中。對人和動物的生長發育、新陳代謝起著重要的作用，被稱為第二必需氨基酸，廣泛應用于醫藥、食品和飼料等方面。

目前，L-色氨酸生產主要以發酵法生產為主，以微生物直接發酵法生產L-色氨酸，在國外已形成一定規模的工業生產能力。該法具有原料成本低，來源廣泛，產品純度高，反應條件溫和等優點，易于工業化生產。近年來，L-色氨酸作為必需氨基酸，價格一直較高，L-色氨酸更希望有廉價高效的生產及提取方法，以便推進L-色氨酸的應用。和其他生物工程產品一樣，色氨酸工業生產也常常會受到生產成本的制約，而在生產成本的構成中，分離提取等下游工程的成本占有相當的比例。因此，研究L-色氨酸提取方法具有重要的理論意義和實用價值。

微生物發酵液中往往存在著大量的菌體、雜蛋白和膠體顆粒等物質，這些物質的存在使產物收率和結晶質量下降。因此，在進行分離前必須先將其除去。傳統的方式是先將發酵液進行絮凝或離心去除菌體，然后通過離子交換及活性炭脫色，進而以蒸發和等電結晶步驟獲得產品。在此過程中由于離子交換法使用大量的氨水進行洗脫，致使廢水中大量NH₃-N的產生，造成嚴重的環境污染。

膜分離技術是近年來發展較快的一門新興高效分離技術。目前膜分離技術以其在常溫下操作無相態變化、分離精度高、選擇性強、污染小等優點，逐步取代絮凝法、離心法成為分離提取發酵液中產物的主要方法。目前經常使用的膜過濾方法為有機膜過濾、無機膜過濾和金屬膜過濾。L-色氨酸作為典型的發酵產品，其發酵液中亦存在菌絲體、蛋白質(包括可溶性蛋白)和懸浮的固體顆粒。利用金屬超濾膜分離系統可有效除雜，簡化生產工藝流程，降低生產成本。

針對目前色氨酸發酵液中大分子蛋白含量高、目的產物濃度大的料液特性，本發明采用有機微濾-超濾膜分離系統錯流過濾去除發酵液中的菌體、大部分蛋白和部分色素，具有以下特點：(1)有機膜微濾和超濾膜組件材質相同，降低物料性質的改變對膜過濾性能的影響，適用性強，有利于行業推廣；與膜套件全部采用脹焊連接，杜絕滲漏的可能；(2)力學強度高；(3)耐酸堿，不易水解；(4)耐污染清洗容易；(5)設備系統占地面積小。

發明內容

本發明的主要目的是解決現有分離提取方法提取L-色氨酸存在的分離成本高和蛋白去除率低的問題，提供一種利用有機膜分離技術從發酵液中分離提取L-色氨酸的方法。

本發明采用如下技術方案：

一種利用有機膜分離技術分離提取L-色氨酸的方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

(1)將L-色氨酸發酵液的活菌滅活后，調節pH值至6.0-7.0，然后進入有機微濾-超濾膜分離系統進行膜過濾，發酵液先進入微濾-超濾系統料罐進行微濾，微濾后的濾液加至儲料罐進行超濾，得到澄清的L-色氨酸發酵液；

(2)將步驟(1)超濾后的L-色氨酸發酵液的pH值調節至4.0～6.0，然后加入活性炭進行脫色，其中，每100ml發酵液中活性炭的加入量為0.5g-2g，脫色溫度為15-80℃，脫色溫度為15-80℃；

(3)將步驟(2)脫色后的L-色氨酸發酵液進行減壓蒸發，濃縮體積至原液的20％～50％，至有結晶析出時停止蒸發；

(4)將步驟(3)濃縮液的pH值調至3.0-6.0，讓其自然結晶，結晶結束后，將析出的晶體過濾、洗滌得到L-色氨酸晶體和母液；

(5)將步驟(4)所得的晶體溶于蒸餾水中，得到濃度為10～20％L-色氨酸水溶液，再加入等體積的95％的乙醇溶液，攪拌均勻后，養晶0-20h制得L-色氨酸晶體；

(6)上述步驟(4)中得到的母液重復步驟(2)、(3)、(4)，得到L-色氨酸晶體和二次母液，所得晶體重復步驟(5)處理，得精制L-色氨酸結晶；二次母液與膜過濾后的發酵液混合循環使用。