[發明專利]一種從發酵液中高效提取γ?聚谷氨酸的工藝

有效

• 申請號: 201610329177.5
• 申請日: 2016-05-17
• 公開（公告）號: CN105837815B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 鄒水洋;張樹友;賈夢影;李燕琴
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: C08G69/10
• 分類號: C08G69/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 羅偉平,潘俊達

技術領域

本發明屬于生物技術領域，尤其涉及一種從發酵液中高效提取γ-聚谷氨酸的工藝。

背景技術

γ-聚谷氨酸(poly-γ-glutamic acid，簡稱γ-PGA)是由L-谷氨酸和D-谷氨酸經過γ-酰胺鍵結合形成的一種多肽分子，是一種水溶性高分子氨基酸聚合物。由于γ-PGA具有生物可降解性、良好生物相容性、保水性、對人體無毒害及對環境無污染等獨特的物理、化學和生物學性質，使得γ-PGA廣泛應用于農業、食品、醫藥、化妝品工藝以及環保等多個領域。

目前，從高粘度發酵液中提取分離γ-PGA的方法主要有三種：有機溶劑沉淀法(一般使用醇析法)、化學沉淀法和膜分離沉淀法。有機溶劑沉淀是指利用離心或凝聚菌體的方法除去發酵液中的菌體，在上清液中加入低級醇類(如甲醇、乙醇、異丙醇等)可沉淀得到γ-PGA，經冷凍干燥得到淡黃色色膠狀物。化學沉淀是用飽和CuSO₄、NaCl溶液代替低級醇類鹽析沉淀γ-PGA。對高粘度的發酵液還可采取膜分離沉淀法。首次醇析或鹽析制得的γ-PGA粗品顏色一般為黃色，需將其溶解于蒸餾水中后，再次進行精濾、脫色、除鹽等處理，經低壓凍干后，才可得白色γ-PGA精制品。由于化學沉淀法和膜分離沉淀法的提取工藝繁復、提取成本高而且純度低，因此目前最常用的方法是有機溶劑沉淀法。有機溶劑沉淀法(醇析法)同樣存在很多問題。因為γ-PGA發酵液很粘稠，進行預處理去除雜質需要適當稀釋才能順利操作。當發酵液中γ-PGA濃度較低時，不僅醇析效果不好，γ-PGA回收率很低，而且消耗大量有機溶劑。大量有機溶劑的使用不僅增加生產成本，而且帶來較大安全隱患。為了減少溶劑消耗，發酵液預處理后一般進行超濾濃縮，但超濾過程γ-PGA損失很大，且超濾膜容易被污染，處理效率變低。分離純化困難以及提取回收率低下是γ-PGA生產成本居高不下的重要原因。

有鑒于此，在γ-PGA的工業生產上亟需一套經濟可行的分離純化工藝。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供一種從發酵液中高效提取γ-PGA的新工藝，以提高γ-PGA的產量、純度以及降低生產成本。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種從發酵液中高效提取γ-聚谷氨酸的工藝，包括以下步驟：

步驟(1)：將微生物發酵得到的γ-PGA發酵液通過孔徑為1～50μm濾袋以及孔徑為0.25～1μm的微孔過濾器過濾，或于高速離心機中離心分離，除去發酵液中大量的不溶性發酵殘余營養物和菌體；

步驟(2)：在步驟(1)離心后的發酵液中加入三氯乙酸調節pH值為3～5，去除發酵液中的雜蛋白；

步驟(3)：在步驟(2)發酵液中加入1～30g/L硅藻土吸附發酵液中的殘余菌體，過濾或離心分離出不溶物，再加入0.5～20g/L活性炭吸附發酵液中的色素和其它雜質，經過濾或離心分離獲取上清液；

步驟(4)：在步驟(3)處理后的發酵液中取樣，即在步驟(3)中的上清液取樣，測量及估算發酵液中γ-PGA的含量；

步驟(5)：根據步驟(4)測算的發酵液中γ-PGA的含量，加入γ-PGA的含量的1～5倍的CTAB，用NaOH溶液調節pH值為7～13，混合攪拌1～12h，使得CTAB與發酵液中γ-PGA充分反應，然后離心分離得到不溶性CTAB/γ-PGA復合物；

步驟(6)：將步驟(5)收集得到的CTAB/γ-PGA復合物置于NaCl溶液中，調節pH值為6～9，解離1～12h，得到含有γ-PGA的澄清溶液；

步驟(7)：于步驟(6)γ-PGA澄清溶液中加入γ-PGA澄清溶液體積的2～5倍的乙醇，在溫度為4～10℃的條件下冷卻靜置12～24h，離心得沉淀物，然后將沉淀物冷凍干燥得到高純度的γ-PGA白色結晶。

需要說明的是，在堿性條件下，CTAB與γ-PGA形成了不能解離的離子化合物沉淀下來，而在pH 6～8的中性條件及高離子強度(離子強度＞150mmol/L)的溶液中，這種離子化合物又會重新解離溶解，也就是說，CTAB具有從低離子強度溶液中選擇性沉淀γ-PGA的特點。

作為所述的從發酵液中高效提取γ-聚谷氨酸工藝的一種改進，所述步驟(1)中的γ-PGA發酵液為通過微生物液體發酵獲得的γ-PGA發酵液。