[發明專利]一種從高黏發酵液中分離純化超高分子量聚γ-谷氨酸的方法

在審

• 申請號: 202011378797.0
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112480394A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 曾偉;梁智群;陳桂光;張璇
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C08G69/10
• 分類號: C08G69/10
• 代理公司: 南寧市來來專利代理事務所(普通合伙) 45118
• 代理人: 來光業

本發明屬于分離純化技術領域，具體涉及一種從高黏（＞3000mpa·s）發酵液中分離純化超高分子量（＞2×10⁶）聚γ?谷氨酸的方法。通過發酵液稀釋酸化、板框過濾、循環超濾以及低溫干燥的四步單元操作，得到精制白色無定型狀聚γ?谷氨酸，得到的聚γ?谷氨酸產品分子量大于3×10⁶、純度高于94.8%、總回收率高于57%。該方法具有工藝簡單、成本低、產品超高分子量、產品純度和回收率高的優點，極具工業化潛力。

技術領域

本發明屬于分離純化技術領域，具體涉及到一種從高黏發酵液中分離純化超高分子量聚γ-谷氨酸的方法。

背景技術

聚γ-谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid, PGA）是一種由L-谷氨酸和（或）D-谷氨酸通過α-氨基和γ-羧基以酰胺鍵連接而成的微生物源高分子聚合物。由于生產菌種、培養基組分以及發酵條件的差異，PGA分子量表現出多樣性，一般在1×10⁵~8×10⁶。PGA具有優良的水溶性、生物兼容性、生物降解性、化學可修飾性等，可廣泛用于食品、醫藥、化妝品、農業以及環保等領域。然而，作為一種高分子聚合物，分子量是影響PGA應用范疇的主要因素。例如，低分子量PGA（＜2×10⁵）適合作為藥物載體，中等分子量PGA（7×10⁵）適合作為化妝品保濕劑，高分子量PGA（＞1×10⁶）適合作為肥料添加劑和絮凝劑，而超高分子量PGA（＞2×10⁶）適合作為增稠劑、抗腫瘤劑和免疫系統修復劑。

由于PGA的高分子特性導致其發酵液黏度大，特別是當PGA分子量高于2×10⁶，其發酵液黏度可高達3000mpa·s以上（常溫條件下，蜂蜜黏度約為3000mpa·s）。因此，如何從這種高黏度發酵液中分離純化PGA是限制其廣泛應用的關鍵瓶頸之一。為此國內外研究人員在PGA分離純化方面開展了一系列工作。檢索到相關的文獻例如：

1． 申請號為201610329177.5的中國專利，公開了一種從發酵液中高效提取γ-聚谷氨酸的工藝，是利用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）選擇性沉淀發酵液中的PGA，然后將沉淀物在一定濃度的NaCl溶液中解離溶解、醇析、固液分離以及干燥等操作得到純度較高的PGA。

2． 申請號為201510193843.2的中國專利，公開了一種從發酵液中分離純化γ-聚谷氨酸的方法，是用酸調節pH 3~6，過濾除菌，然后用活性炭脫色，再用酸調pH 2~5，靜置、析出沉淀，固液分離后用純化水溶解沉淀得高濃度水溶液，最后經過帶式干燥、粉碎得到γ-聚谷氨酸成品。

3． 申請號為201310576404.0的中國專利，公開了一種無添加有機溶劑分離提純聚谷氨酸的方法，是通過降低發酵液黏度后，采用硅藻土和紅土混合進行板框過濾除菌，并采用加熱與中空纖維膜超濾結合的方式除雜蛋白及大分子活性有機物，活性炭脫色后經納濾膜重復過濾去除大部分氨基酸及鹽離子，采用10kDa和100kDa超濾膜對經上述處理的清液進行加壓循環超濾-稀釋-超濾-濃縮步驟，最終得到雜質很少的PGA濃溶液，經真空冷凍干燥，得到精制白色PGA，其分子量為8×10⁵。

4． 申請號為201310574779.3的中國專利，公開了一種利用超濾納濾技術精制生物發酵液中聚谷氨酸的方法，是將發酵液降低黏度后硅藻土過濾除菌，加熱結合超濾除雜蛋白及大分子活性有機物，陽離子交換樹脂除金屬離子及一些帶正電荷雜質，脫色后納濾除小分子氨基酸、離子雜質，超濾分級提取，得到不同分子量（＜1×10⁶）的精制聚谷氨酸。

5． 申請號為201210162697.3的中國專利，公開了一種以工業規模提取聚谷氨酸的方法，采用乙醇提取、第一次脫水與第二次脫水等步驟，沉淀物經干燥后得到純化＞90%的PGA產品，其分子量為8×10⁵。