[發(fā)明專利]一種以工業(yè)規(guī)模提取聚谷氨酸的方法

有效

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• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102702508A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設計）人: 朱瑞艷;徐美娜;王永長;杜迎輝;徐志文
• 申請（專利權）人: 領先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司
• 主分類號: C08G69/10
• 分類號: C08G69/10
• 代理公司: 北京君智知識產(chǎn)權代理事務所 11305
• 代理人: 向華

【技術領域】

本發(fā)明屬于生物化工技術領域。更具體地，本發(fā)明涉及一種以工業(yè)規(guī)模提取聚谷氨酸的方法。

【背景技術】

微生物發(fā)酵法合成的γ-PGA（γ-polyglutamic?acid,γ-PGA）是一種以α-氨基和γ-羧基經(jīng)酰胺鍵縮合而成的高分子化合物，它的分子量是50000-2000000Da，聚合度為500-50000，γ-PGA的結構式如下：

γ-PGA具有優(yōu)良的水溶性、超強的吸附性和生物可降解性，降解產(chǎn)物為無公害的谷氨酸，是一種優(yōu)良的環(huán)保型高分子材料，可作為保水劑、重金屬離子吸附劑、絮凝劑、緩釋劑以及藥物載體等，在化妝品、環(huán)境保護、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、沙漠治理等產(chǎn)業(yè)均有很大的商業(yè)價值和社會價值。從γ-PGA的發(fā)現(xiàn)至今僅有幾十年的歷史，對γ-PGA的研究及開發(fā)主要集中于產(chǎn)生菌的改良和基因研究，發(fā)酵過程研究和提取純化過程研究，以及衍生物的生產(chǎn)和應用。但是，γ-PGA的開發(fā)研究尚處于實驗室階段，目前還沒有一套規(guī)模化分離、純化γ-PGA的成熟工藝。目前，γ-PGA的分離純化主要存在兩個技術難點：1）發(fā)酵液粘度高，細胞分離困難；2）發(fā)酵液成分復雜，提取成本高。從高粘度體系中提取聚谷氨酸是目前聚谷氨酸未能規(guī)模化應用的關鍵之一。在現(xiàn)有技術中，通過調(diào)節(jié)含有γ-PGA發(fā)酵液pH使其粘度下降，從而可以采用離心、微濾的方式進行菌體分離。例如CN?200910020224公開了一種聚谷氨酸提取新工藝，該工藝首先采用稀酸調(diào)發(fā)酵液pH至3.0-5.0以降低發(fā)酵液粘度，然后高速離心發(fā)酵液除去菌體，離心清液加酶進一步水解蛋白，高速離心除去不溶物，再調(diào)酸用超濾膜透析濃縮除去色素鹽類等小分子雜質(zhì)，隨后用乙醇沉淀膠渣，最后用乙醇加鹽提取膠體，進行固液分離，固體膠體用真空低溫或真空冷凍干燥得到成品聚谷氨酸。CN?201010177020公開了一種γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的提取方法，特別是采用稀酸調(diào)pH3.0-5.0，過濾除菌，加入蛋白酶、溶菌酶除蛋白后，加入2-3倍體積的乙醇沉淀，經(jīng)過濾后用蒸餾水溶解，經(jīng)超濾膜過濾除雜、濃縮，再通過噴霧干燥得到γ-聚谷氨酸成品。

γ-PGA提取純化多采用有機溶劑沉淀、膜分離法，尤其是需要得到純度較高的γ-PGA時，需要采用超濾的方法。CN?200910097634公開了一種微生物發(fā)酵和膜分離技術耦合生產(chǎn)γ-聚谷氨酸的方法。該發(fā)明針對發(fā)酵過程中由于產(chǎn)物聚谷氨酸導致發(fā)酵液的粘度不斷升高，嚴重影響發(fā)酵過程中的菌體生長和溶氧供應等難題，提出發(fā)酵與分離相耦合的方法，其步驟包括菌種活化，種子培養(yǎng)，發(fā)酵培養(yǎng)，微濾膜過濾，超濾濃縮和補料。采用此方法可以使發(fā)酵液黏度維持在較低水平，從而有利于增加發(fā)酵罐中的溶氧，降低產(chǎn)物的高黏度對菌體生長的抑制作用，提高γ-PGA的產(chǎn)量和發(fā)酵產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，并有利于發(fā)酵液的后處理和產(chǎn)物的精制。CN200910020221公開了一種聚谷氨酸提取新方法，即在一定PH、溫度的發(fā)酵液中按比例添加溶菌酶、蛋白酶，作用一定時間除去發(fā)酵液中的菌體，然后加入適量的乙醇制成乳濁液并沉淀出膠渣，離心除去膠渣，再加入適量鈉鹽沉淀膠體同時分離色素、鹽類等雜質(zhì)，膠體再復水溶解，經(jīng)超濾濃縮進一步脫鹽、色素等小分子雜質(zhì)，超濾濃縮液再加入乙醇析出膠體，多次置換高度乙醇降低膠體粘度，經(jīng)離心分離乙醇后，真空烘干或冷凍烘干制的產(chǎn)品γ-PGA。

但是，上述γ-PGA提取的方法和工藝均集中于實驗室小規(guī)模提取過程，尚未放大到以工業(yè)規(guī)模分離純化γ-PGA的工藝過程中。為此，本發(fā)明人在總結與分析現(xiàn)有技術的基礎上經(jīng)過大量實驗研究，終于完成了本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[要解決的技術問題]

本發(fā)明的目的是提供一種以工業(yè)規(guī)模提取聚谷氨酸的方法。

[技術方案]

本發(fā)明是通過下述技術方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明涉及一種以工業(yè)規(guī)模提取聚谷氨酸的方法。

該提取聚谷氨酸方法的步驟如下：

A、乙醇溶液提取

按照以千克計發(fā)酵液重量與以升計提取溶劑體積的比1:1-4，在持續(xù)攪拌下將乙醇水溶液加到含有γ-PGA的發(fā)酵液中進行γ-PGA提取；在乙醇水溶液添加結束后，停止攪拌，并靜置至料液分層；然后，將上層溶液與沉淀物分離；

B、第一次脫水

按照步驟A)得到的沉淀物與乙醇水溶液的重量比1~3:1，往步驟A）得到的沉淀物中加入乙醇水溶液，并持續(xù)攪拌至沉淀物分散成絮狀，再停止攪拌，靜置至料液分層；然后，將上層溶液與沉淀物分離；

C、第二次脫水