[发明专利]离子交换法从发酵液中提取L－亮氨酸的工艺

说明书

【技术领域】：

本发明属于生化工程领域，涉及一种从发酵液中提取 L-亮氨酸的方法。

【背景技术】：

L-亮氨酸(L-leucine)的化学名为L-α-氨基异己酸， 别名L-2-氨基-4-甲基戊酸，L-亮氨酸是人与动物自身不能合成而必 须依赖外源供给的八大必需氨基酸之一。国内外市场需求量较大的药 用氨基酸价格比较高，药用级亮氨酸的市场价格在18万元/吨左右， 出口级产品市场价在12万元/吨左右。近年来随着亮氨酸在医药、食 品等方面应用的开拓，市场需求量不断增加。

L-亮氨酸生产方法有提取法、化学合成法和发酵法三类。国内外 L-亮氨酸生产方法以蛋白水解提取法为主，由于天然蛋白质原料氨基 酸组成复杂，提取工艺复杂，污染严重，收率较低，而且由于疯牛病 等动物疾病的存在，西方国家已禁止采用动物蛋白水解提取法生成氨 基酸，因此极大的刺激了生物发酵法生产L-亮氨酸工艺技术的研究 热情。以微生物直接发酵法生产L-亮氨酸，在国外已形成一定规模 的工业生产能力。该法具有原料成本低，来源广泛，产品纯度高，反 应条件温和等优点，具有工业化生产的潜力。

目前国内虽然已有生产厂家，但菌株产酸水平不高，产量较小， 远不能满足国内市场的需求。发酵法合成亮氨酸的工业生产还存在着 一些问题：(1)产酸率低。国内产酸率最高达30g/L，而L-亮氨酸在国外 已经实现大规模工业化生产，产酸水平已达到35g/L。(2)转化率低。目 前发酵生产L-亮氨酸的最高转化率仅为20％，提高转化率对工业化生 产有极其重要的意义。(3)降低提取分离成本。寻找最佳的提取途径， 包括所用试剂，提取工艺及效率等。

要真正实现发酵法生产L-亮氨酸的工业化，就必须对发酵液中 L-亮氨酸的提取工艺进行研究。国内外多采用沉淀法提取L-亮氨酸， 且已有相关专利报道。本发明采用金属膜过滤发酵液，然后用离子交 换法分离提取发酵液中L-亮氨酸。

【发明内容】：

本发明的目的是解决现有发酵法生产L-亮氨酸的提取 收率低，无法实现产业化生产的问题，提供从发酵液中提取L-亮氨 酸的方法。

一种从发酵液中提取L-亮氨酸的工艺，包括：采用金属膜过滤 除菌体和蛋白，滤液通过离子交换法提取L-亮氨酸，离子交换过程 中的上柱料液的pH范围1～14，操作温度为0～40℃，流速为1～6倍 床体积/h。对离子交换洗脱液进行等点结晶，操作温度为0～20℃。结 晶后的母液用离子交换树脂浓缩回流至等点液中。等点后粗结晶用去 离子水溶解，加入一倍体积50％～95％乙醇，冷藏过夜，进行重结晶， 烘干后得L-亮氨酸结晶。

金属膜采用不锈钢管式膜分离系统，其孔径为50nm～100nm，截 留分子量2000～50000MW，pH范围1～14，操作温度为0～40℃，操 作压差为0.2～1.0MPa。

洗脱液为0.1～10mol/L氨水，氯化铵溶液，硫酸铵溶液，醋酸铵 溶液，乙醇溶液。

离子交换树脂采用强酸型阳离子交换树脂JK006，HD-8，732， D001，JK008，WA-2和HZ014；离子交换柱采用串联方式。

金属膜过滤除菌体和蛋白前，发酵液进行预处理，用碱将发酵液 pH调至9～12，搅拌并加热到80℃，加入发酵液0.1％～0.5％硅藻土 后注入不锈钢管式膜分离系统，操作温度控制在50～60℃，进膜压力 与出膜压力差0.3～0.8kg/cm²，滤速控制在200～300ml/min。

本发明的优点和积极效果：本发明利用金属膜过滤法预处理发酵 液，并以离子交换法提取L-亮氨酸，可以大大提高L-亮氨酸的收率， 缩短操作周期。产品纯度可达98％以上，提取率85.5％。

本发明采用金属膜过滤菌体，改变了常规发酵液处理采用的离 心、压滤机压滤等方法，降低了维修费用，降低了工人的劳动强度， 除去菌体彻底，节省操作时间；且金属膜使用寿命长，耐高温、耐酸 碱、易于清洗且装置维护方便。

利用金属膜过滤预处理可以快速有效地除去发酵液中的菌体、杂 蛋白和色素等，有利于L-亮氨酸的离子交换吸附。另外离子交换法 可以进一步起到脱色作用，去除滤液的色素，从而省略采用活性炭等 的脱色操作，缩短了操作周期。

【提取工艺流程】：

见说明书附图。