[發明專利]一種利用膜分離與電滲析組合技術從發酵液中提取分離L-亮氨酸的方法

無效

• 申請號: 201210260546.1
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102757354A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 寧健飛;蔡立明
• 申請（專利權）人: 無錫晶海氨基酸有限公司
• 主分類號: C07C229/08
• 分類號: C07C229/08;C07C227/40
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 時旭丹;劉品超

技術領域

本發明涉及一種L-亮氨酸的提取分離方法，尤其涉及一種利用膜分離與電滲析組合技術從L-亮氨酸發酵液中除去無機鹽的分離提取的方法，屬于生物化工技術領域。

背景技術

L-亮氨酸作為支鏈氨基酸之一，系人體必須氨基酸，具有多種生理功能。因其特殊的結構和功能，在人類生命代謝中占有重要的地位，主要用以配制復合氨基酸輸液、合成多肽藥物和食品抗氧化劑等，尤其是在醫學研究和治療中的作用，日益受到重視。它在血腦屏障、肝昏迷、慢性肝硬化以及腎功能衰竭的治療，先天性代謝缺陷病的膳食治療，敗血癥及術后糖尿病患者的治療，加快外科創傷愈合，腫瘤患者的營養支持治療中應用廣泛。因此，在醫藥和食品行業具有廣泛的應用及商業價值。

以發酵法生產L-亮氨酸具有原料成本低、反應條件溫和、容易實現大規模生產等優點，是目前生產L-亮氨酸最主要的方法。

氨基酸發酵液是培養基經過液體發酵產生的，其中包括產品、副產品，培養基殘留物、菌體等物質。發酵產物的分離與提取在生產中占有重要位置，生產中要把氨基酸發酵液中菌體、膠體懸浮物、無機鹽從產品中脫除。目前，L-亮氨酸的提取傳統的生產工藝普遍采用離子交換工藝，通過離子交換手段去除發酵液中的無機鹽。該工藝的一般過程為：發酵液過濾除去菌體、離子交換通過吸附洗脫過程分離氨基酸，采用該工藝從發酵液中分離提取L-亮氨酸存在以下問題：一是采用過濾的方法去除菌體，由于菌體細小，通常菌體去除不徹底；二是L-亮氨酸發酵液色值比較高，普通活性炭脫色不完全并且用量大，影響產品質量和收率；三是L-亮氨酸發酵液中雜質成分多、含量高，直接使用離子交換法處理，樹脂污染嚴重，容易引起樹脂結構破環而失去再生能力，增加了運行成本，同時高含量的離子性物質會使樹脂快速飽和，增加樹脂再生次數，造成污水排放量大等問題。

上述L-亮氨酸提取工藝是二十世紀八十年代建立起來的。隨著生化分離技術的進步，各種先進的分離設備和工藝在生產中發揮越來越大的作用，特別是膜分離技術和電滲析除鹽技術的發展和應用，使各種生化分離工藝大為改觀。膜分離技術用于發酵產品的分離精制已有成功的先例，但利用膜分離與電滲析組合技術從發酵液中分離提取L-亮氨酸，還未見報道。

電滲析電驅動膜分離器是一種利用膜的選擇透過性對水中的物質進行分離而達到脫鹽、濃縮等預期目的的一種膜分離設備。電滲析器的主要部件為陰、陽離子交換膜、隔板與電極三部分。隔板構成的隔室為液體流過經過的通道。物料經過的隔室為脫鹽室，濃水經過的隔室為濃縮室。在直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，陽離子透過陽膜，陰離子透過陰膜，脫鹽室的離子向濃縮室遷移，濃縮室的離子由于膜的選擇透過性而無法向脫鹽室遷移。這樣淡室的離子濃度逐漸降低，相應的濃室的離子濃度相應逐漸升高，即把物料的鹽分脫除，達到分離濃縮的目的。其中由電滲析得到的濃室溶液可用于發酵培養基無機鹽循環使用，節約了原材料。

工藝說明：氨基酸發酵液經調整至等電點，然后通過電滲析電驅動膜的淡水室脫鹽，使溶液得到凈化。溶液經原料泵送入離子膜組成的電滲析電驅動膜分離器，在直流電場力的作用下定向運動，陽離子向陰極下移動，陰離子向陽極下移動。溶液在直流電場下分別將鈉離子、氯離子等帶電荷離子遷移出去，原L-亮氨酸發酵液電導率15000～50000μS/cm，調節pH：5.0～7.5，10-40℃。經電滲析電驅動膜處理后除鹽清液的電導率1000μS/cm以下，損失率約在5%以下。

發明內容

針對現有離子交換技術的不足，本發明要解決的問題是提供一種利用膜分離與電滲析組合技術從發酵液中除鹽分離提取L-亮氨酸的方法，該方法具有條件溫和、操作簡便、分離步驟少、選擇性好的特點，克服了現有技術存在的收率不高、污水排量大及生產強度大的缺點，并且使L-亮氨酸的收率和質量顯著提高。

本發明提供的利用膜分離與電滲析組合技術從發酵液中分離提取L-亮氨酸的基本步驟是：首先將發酵液通過截留分子量10萬-100萬的超濾膜，徹底去除發酵液中的菌體，得到L-亮氨酸發酵清液。得到的發酵清液經連續電滲析設備分離無機鹽，再用分子量為100-3000的納濾膜去除色素和小分子雜質。得到的澄清淡黃色的L-亮氨酸溶液，由于其溶解度較低，直接濃縮、結晶等步驟制得粗品，粗品經精制后得到高純度的L-亮氨酸產品。

本發明的技術方案：一種利用膜分離與電滲析除鹽組合技術從發酵液中分離提取L-亮氨酸的方法，具體由以下步驟組成：