[发明专利]全膜提取缬氨酸的方法

说明书

技术领域 本发明属于缬氨酸生产技术领域，具体涉及一种全膜提取缬氨酸的方法，即一种采用全膜技术来分离纯化缬氨酸发酵液的新工艺。

背景技术 L-缬氨酸作为支链氨基酸之一，系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，具有多种生理功能。L-缬氨酸是合成蛋白质的素材，也可以作为生物体的能源以及作为生物体成分的前体，主要用以配制复合氨基酸输液、合成多肽药物和食品抗氧化剂等，尤其是在医学研究和治疗中的作用而日益受到重视，随着对缬氨酸研究的不断深入，其在食品和饲料工业中的应用范围也将进一步扩大。因此，L-缬氨酸在医药、食品和饲料工业中有着巨大的潜在市场。

据报导，世界氨基酸年总产量约为200万吨，药用输液氨基酸年需求大约6000吨，其中L-缬氨酸为400吨。目前L-缬氨酸的生产主要以日本为主，国内尚无大批量生产厂家。我国L-缬氨酸的年产总量不到2000吨，而医药级L-缬氨酸绝大部分依靠进口，每年消耗大量外汇。

目前，L-缬氨酸的生产方法有提取法、合成法、发酵法。

1)提取法：主要是将蛋白质例如大豆蛋白等进行水解，然后将盐酸加入含有缬氨酸的水溶液中以生成并沉淀出缬氨酸-盐酸盐晶体，重复该操作，该方法分离效率较高，提取操作简单，生产周期短，但是成本很高，而且缬氨酸-盐酸盐晶体在水中的溶解度非常高，使缬氨酸的收率降低[Japanese Laid-Open Patent Application(Kokai)No.16,450/1981]，该方法很难以在工业化生产中得到大的推广。

2)合成法：目前有很多种合成法，但是生产成本高，反应复杂，步骤多，副产物多，因此，也很难嫁接于工业化大生产。

3)发酵法：利用微生物发酵法生产L-缬氨酸具有原料成本低、反应条件温和及实现大规模生产等优点，是一种非常经济的生产方法，因此，目前发酵法生产L-缬氨酸得到了国内外学者的广泛关注。1999年中国药科大学微生物教研室的徐旭东，以乳糖发酵短杆菌(Brevibacterium lactofermentum)XT-4为出发菌株，采用NTG诱变处理，获得一株积累L-缬氨酸的突变菌株A15(α-TAr+α-ABr)，该菌株摇瓶产酸26.42g/L，条件优化后，可以达到33.1g/L。国外曾对发酵法所用L-缬氨酸优良生产菌的诱变育种和代谢调控作了一些研究，而国内尚处于研究与小规模生产阶段，生产水平和产量远不能满足市场需求。

全膜法(Complete Membrane Technology，CMT)，是围绕先进的膜科技而提出的全新的工艺设计理念，主要是将不同的膜工艺有机地组合在一起。目前，国内外主要将全膜法应用于废水处理，一般以常规水源或经生化、过滤等常规处理后的生物发酵液为进水，采用“微滤、超滤、纳滤、反渗透”四种膜分离的技术的组合工艺，分别作为除菌体、除蛋白、除色素、脱盐等目的，以达到高效去除污染物以及深度脱盐目的。

全膜法高效提取缬氨酸绿色新工艺即在整个缬氨酸的提取工艺过程中，全部采用膜组件来完成的一种新技术新工艺，将全膜法应用于氨基酸提取的概念为国内外首创。

随着近年来膜技术在国内外得到广泛的推广，并且膜成本在不断的下降，膜分离纯化技术应用到缬氨酸提取过程中将产生良好的经济效益。应用膜技术不仅能提高产品质量，还能减少废水的排放，保护环境，实现自动化控制和清洁生产，降低生产成本，还能改善工人的工作环境，提高工作效率。目前国内外膜技术的应用多采用单一膜运行，解决某一具体问题，并没有形成一种全膜法提取缬氨酸的工艺。

发明内容 本发明目的是解决现有技术存在生产成高、废水排放多、工作效率等技术问题，提供一种全膜提取缬氨酸的方法，以克服现有技术的不足。

为了实现本发明的目的，本发明按下述工艺步骤进行：

1)微滤膜过滤：将缬氨酸发酵液通过微滤膜，得到发酵液的微滤透析液和菌体蛋白，菌体蛋白经烘干后作为优质菌体蛋白出售，附加值高，微滤操作温度：40-90℃，工作压力：进压为3-8bar，出压为2-7bar，压力差为2.5-6bar；

2)超滤膜过滤：将步骤1)中的微滤透析液通过超滤膜，得到超滤透析液和浓缩液，浓缩液经烘干后用来生产饲料蛋白，价格不菲，可实现副产物的高值化利用，超滤操作温度：30-50℃，工作压力：进压为5-32bar，出压为4-30bar，压力差为4.5-28bar；