[发明专利]一种利用膜分离技术从发酵液中提取L-脯氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于氨基酸生产技术领域，涉及一种利用膜分离技术从发酵液中提取L-脯氨酸的方法。

背景技术

L-脯氨酸是含有亚氨基的中性氨基酸，属于杂环族氨基酸，是构成蛋白质的20种基本氨基酸之一，属人体非必需氨基酸。L-脯氨酸在医药、化工及农业等行业有着重要的用途。在医药上主要做为复方氨基酸的原料之一，用于营养不良、蛋白质缺乏症、严重肠胃道疾患烫伤及外科手术后的蛋白质补充，近年来L-脯氨酸作为药物合成的中间体，广泛地使用在新药的研究开发上；在合成工业上，L-脯氨酸可参与诱导不对称反应，作为氢化、聚合、水介等反应的催化剂，具有活性强，立体专一性好等特点；在农业上，也曾有报导用L-脯氨酸作为农作物的“补药”，来提高农作物的质量。

目前，常见的L-脯氨酸的提取纯化方法主要有五氯酚成盐沉淀法、氧化铝柱层析和离子交换法。五氯酚成盐沉淀法是利用L-脯氨酸与五氯酚成盐，析出沉淀，随后经氨水解析沉淀，得到L-脯氨酸，但五氯酚是剧毒物，操作环境难以保证；氧化铝柱层析法一般用于产品的精制和粗品的纯化，因规模小，仅局限于实验室范围，目前还不能工业化大生产；现在工业生产上大多采用离子交换法来实现L-脯氨酸的提取，但是因为离子交换法提取L-脯氨酸产生的废水量太大，环保问题难以解决。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述L-脯氨酸提取纯化方法的不足，从而提供了一种利用膜分离技术从发酵液中提取L-脯氨酸的方法，既提高了L-脯氨酸的纯化效果，提高了经济效益，又减少了废水的排放，增加了环保效益。

为了实现上述目的，本发明按下述工艺步骤进行：

1)微滤过滤：将L-脯氨酸发酵液通过微滤膜，微滤所用膜为陶瓷膜或有机膜，其孔径在0.05-10μm，操作温度为10-90℃，工作压力：进压为2-8bar，出压为0-5bar，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饲料；

2)超滤过滤：将步骤1)中的微滤透析液通过超滤膜，超滤所用膜材料选用PAN、PVDF、PC、PES、PP、PE复合膜中的一种，其截留分子量为10000-100000，操作温度为30-50℃，工作压力：进压为1-8bar，出压为0.5-3bar，得到超滤透析液和浓缩液，浓缩液经烘干后用来生产生物发酵肥；

3)反渗透浓缩：将步骤2)中的超滤透析液通过反渗透膜，反渗透膜所用膜材料选用PAN、PVDF、PC、PES、PP、PE复合膜中的一种，对NaCl截留率为95％以上，操作温度为30-50℃，工作压力：进压为11-50bar，出压为10.5-30bar，得到反渗透透析液和纯净水，纯净水回用于生产；

4)将步骤3)中的反渗透透析液蒸发浓缩后降温结晶得到粗品L-脯氨酸，将所得的粗品L-脯氨酸经醇溶、脱色、结晶、离心、烘干后即得到L-脯氨酸产品。

本发明利用膜分离技术从发酵液中提取L-脯氨酸的方法，与现有技术相比具有以下优点：

1、微滤除蛋白时无须加入助滤剂或絮凝剂，对菌渣做饲料没有其它副作用，符合环保要求；无须板框等装置，配套成本低；菌体蛋白的回收率高达95％以上，比传统的方法要高出30％，直接干燥可得高纯度的菌体蛋白；

2、超滤膜的过滤精度高，过滤后滤液质量好，有利于后序提取，提高产品结晶质量；

3、用反渗透进行预浓缩，实现冷浓缩，减少蒸汽用量，降低生产成本；

4、本发明不采用离子交换工艺，在源头上控制了L-脯氨酸生产过程中高浓度废水的产生，降低硫酸和液氨的消耗，减少了废水排放，减轻了环保压力，节能减排效果显著。

总之，本发明从根本上解决了L-脯氨酸提取过程中的环境污染问题，而且降低了生产成本，提高了经济效益，提升了产品档次，促进L-脯氨酸生产的可持续性发展。

具体实施方式

下面通过对本发明利用膜分离技术从发酵液中提取L-脯氨酸的方法的具体实施例的详细描述进一步阐述本发明，但实施例不是对本发明的限制。

实施例

1)微滤过滤：将含量为6％的L-脯氨酸发酵液1500Kg通过微滤过滤，微滤过滤所用的膜材料是孔径为0.05μm的陶瓷膜，操作温度为55℃，进压为3.0bar，出压为1.0bar，用600Kg蛋白洗水，得到L-脯氨酸的微滤透析液1900Kg和200Kg的菌体蛋白，透析液的透光率为80％，蛋白经干燥后作为饲料；