[發明專利]一種改進的微生物發酵纈氨酸提取工藝并制備葉面肥的方法

無效

• 申請號: 201510065652.8
• 申請日: 2015-02-09
• 公開（公告）號: CN104557578A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 周天舒;喬文慶;劉繼峰
• 申請（專利權）人: 河北天寧生物科技有限公司
• 主分類號: C07C229/08
• 分類號: C07C229/08;C07C227/40;C05G1/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于纈氨酸生產技術領域，特別是涉及一種改進的微生物發酵纈氨酸提取工藝并制備葉面肥的方法。

背景技術

目前，纈氨酸大規模生產均采用微生物發酵法，生產過程纈氨酸發酵液中除主要代謝產物纈氨酸外，還有少量的副產物（雜酸）丙氨酸、異亮氨酸等，需要在后序的提取工藝中除去。傳統的纈氨酸提取工藝采用的是離子交換法，雜酸在離子交換過程中被分離，隨廢水排放到污水站。然而，現代農業生產中被廣泛應用的葉面肥需要大量氨基酸的原料，這種原料一般并沒有特殊要求，許多采用人體或動物毛發、豆粕、玉米蛋白粉等動、植物蛋白水解液作為原料制備葉面肥的方法在文獻和專利報導中均有出現。因此，分離并收集雜酸制備氨基酸葉面肥不僅可以減少資源的浪費和消耗，也可以減輕污水站的廢水治理負荷，一舉兩得。

另外，傳統的離子交換法纈氨酸提取工藝的樹脂再生步驟，需要消耗酸和堿，并使用大量的沖洗水，成為生產纈氨酸高氨氮含鹽廢水的主要主要來源。專利CN200810159687雖然提供了一種能夠避免離子交換分離纈氨酸的全膜法提取方法，但是膜分離一方面是基于被分離物分子量的顯著差異，這意味著針對分子量非常接近的纈氨酸與雜酸，幾乎沒有分離效果；另一方面分離膜組件運行和維護費用高，操作復雜，且膜的再生不可避免也要排放廢水。

發明內容

本發明提供了一種簡便、溫和的纈氨酸提取工藝，其簡便在于省略了傳統工藝的離子交換步驟（或其他步驟，如膜），僅通過蒸發濃縮，結晶精制，即可得到纈氨酸主產品，雜酸因與主產品的溶解度差異被留存于母液中，用于制備葉面肥；其溫和在于發明人驚奇的發現，整個過程發酵產生的全部氨基酸破壞非常少，整體回收率在97%以上，這樣基本上保留了纈氨酸發酵生產的全部氨基酸營養成分。同時，省略離子交換步驟后，離交酸、堿和水的消耗被根本解決，其它廢水如蒸發過程的冷凝水，可以全部回用于發酵工藝用水，實現了纈氨酸生產廢水零排放，克服了現有技術中產品回收率低，廢水排放量大，環保負荷高等一系列問題，不但經濟效益明顯，環保和資源等綜合效益也非常明顯。

本發明通過如下步驟得以實現：

1）纈氨酸發酵液酸化后利用陶瓷膜進行過濾，得到澄清濾液。其中：發酵液酸化能夠將發酵液中的水溶性蛋白絮凝變性，菌體和大部分蛋白在膜過濾過程中被除去，有助于提高產品質量并提升膜過濾的濾速；發酵液酸化的p H控制在3.0-7.0之間，優選4.0-6.0之間，更優選4.5-5.5之間，適宜的有助于纈氨酸與雜質氨基酸的分離；發酵液酸化采用的較為溫和的磷酸，避免鹽酸、硫酸等強酸的破壞作用，同時為葉面肥添加磷元素。

2）將濾液進行減壓濃縮結晶。發酵液澄清后的濾液進行減壓濃縮，控制過程溫度60℃-100℃，隨著濃縮過程的進行不斷有沉淀析出，控制濃縮倍數10-20倍濃縮完畢，得到纈氨酸粗品結晶液。

3）結晶液分離和洗滌。過濾分離纈氨酸粗品，濾餅用0-25℃的低溫去離子水洗滌，去離子水的用量為纈氨酸粗品的0.5 -2.0倍（V/V），優選0.8 -1.2倍（V/V），得到纈氨酸粗品，同時收集合并母液和洗液得到母液1。

4）纈氨酸粗品精制。將纈氨酸粗品溶解于60-100℃，優選75-85℃的去離子水中，溶解控制纈氨酸濃度60 -80g/l，優選70 -75 g/l。向粗品溶液中投加1.0‰-2.0‰（W/V）活性炭進行攪拌脫色、過濾，得到無色澄清的脫色液。脫色液控制溫度60℃-100℃再次進行減壓濃縮結晶，隨著濃縮的進行不斷有沉淀析出，控制濃縮倍數5-10倍濃縮完畢。，降溫至環境溫度。分離沉淀并用1-3倍（V/V），0℃-25℃的低溫去離子水洗滌，干燥得到纈氨酸成品。同時收集合并母液和洗液得到母液2。

5）收集合并母液1和母液2，減壓濃縮至總氨基酸濃度100g/l以上，在攪拌狀態下加入銅、錳、鐵、鋅、硼，進行微量元素與氨基酸的螯合，螯合溫度控制為30-80℃，制備氨基酸葉面肥料。檢驗氨基酸葉面肥的營養成分是纈氨酸及少量的丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸或其它氨基酸，其中纈氨酸占總氨基酸含量的50%以上。

6）步驟（2）和（4）減壓濃縮產生的凝水，可不經處理，直接回用發酵生產。

通過實施本發明，可以得到高品質纈氨酸產品和富含纈氨酸的氨基酸葉面肥兩個產品，同時可以通過控制不同的蒸發結晶濃度調整兩個產品的產量。

本發明的優點在于：

1、本發明采用減壓蒸發濃縮為主要手段提取纈氨酸，省略了傳統工藝的離子交換步驟（或其他步驟，如膜），操作更加簡單，易于工業化實現。