[发明专利]用一步精制法提取发酵液中色氨酸的生产方法

说明书

技术领域：

本发明涉及生化工程领域，在工业化生产中从发酵液中一次精制分离提取L-色氨酸的新工艺，特别是一种用一步精制法提取发酵液中色氨酸的生产方法。

背景技术：

L-色氨酸是人体和动物生命活动中八种必需的氨基酸之一，对生长发育、新陈代谢起重要重用，被称为第二必须氨基酸，广泛应用于医药、食品和饲料等方面。根据联合国粮农组织2000年测算，世界市场L-色氨酸年需求量约为120万吨以上，截止到2007年底，全球L-色氨酸产能水平在10000吨以上，随着蛋氨酸、赖氨酸的大量应用，价格一直较高的L-色氨酸更希望有廉价高效的生产及提取方法，以便推进L-色氨酸的应用。所以L-色氨酸的市场缺口很大，前景广阔。

当前利用微生物直接发酵法生产的L-色氨酸以其原料成本低，来源广泛，产品纯度高，反应条件温和等优点逐渐成为L-色氨酸的主要生产方法，和其他生物工程产品一样，色氨酸工业生产也常常会受到生产成本的制约，而在生产成本的构成中，分离提取等下游工程的成本占有相当的比例。因此，研究L-色氨酸的提取方法具有重要的理论意义和实用价值。

工业化生产中，研究发酵液中L-色氨酸的提取工艺必须考虑其物料性质和提取方法路线。L-色氨酸属于热敏性物质，长时间加热或光照易着色，易分解变质，所以提取工艺研究中在提高收率和产品质量的基础上必须遵守低温快速的原则；其次对L-色氨酸发酵液中所有妨碍色氨酸结晶的杂质成分分析后，确定合理的由易到难的去除杂质的提取路线更有利于提高收率，获得优质产品。而现有资料表明目前利用发酵液分离提取色氨酸一般经过两个步骤，即粗品制备和精品制备。

粗品制备过程中一般采用膜过滤或离子交换法，或者二者结合的方法进行。即膜过滤的清液通过阳离子交换树脂吸附，水洗，氨水洗脱，收集pH3～5的洗脱液真空浓缩，结晶过滤出粗品。其不足之处是在L-色氨酸粗品提取过程中加入大量的硫酸、氨水等无机试剂，得到粗品要经过繁杂的工序对上述药品进行脱除。而大量试剂的加入，使得母液的pH值波动较大，杂质较多，而无法循环使用，造成极大地浪费。增加成本的同时也给环境带来不良的影响。

精品制备一般采用有机溶媒溶解重结晶法或活性炭脱色后重结晶法，或者二者相结合的方法。用丙酮、酒精或冰醋酸等有机溶剂对色氨酸粗品进行加热溶解，然后加入活性炭进行脱色，过滤除炭后结晶分离获得精品。其不足之处在于有机溶剂大都易燃易爆增加了使用的安全隐患，而且不容易回收，造成环境污染和资源浪费。

综上所述，目前国内外色氨酸的提取工艺中大都存在提取工艺路线繁杂，提取时间长，导致色氨酸易降解、收率低，而且带来对环境的污染、后续有机溶剂的处理问题等。

发明内容：

本发明是针对现有发酵法生产L-色氨酸的工业化过程中，产品易变质，提取收率低以及环境污染严重的问题，而提供一种用一步精制法提取发酵液中色氨酸的生产方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种用一步精制法提取发酵液中色氨酸的生产方法，该方法包括以下步骤：

第一步、对含有L-色氨酸发酵液进行预处理：处理方式为分别加入发酵液体积0.1％～1.0％的明矾和发酵液体积0.1％～1.0％的NaHSO₃后，搅拌并加热到40～80℃，制为处理液；

第二步、将处理液泵入陶瓷微滤膜过滤器，得到除去菌体的色氨酸微滤液以及菌体蛋白；

第三步、将色氨酸微滤液泵入超滤膜过滤器，得到色氨酸超滤液和含有色素及蛋白的浓缩液；

第四步、将色氨酸超滤液泵入纳滤膜过滤器，得到色氨酸浓缩液以及含盐的透过液；

第五步、将经纳滤的色氨酸浓缩液打入脱色罐，加入含酸量的5％～40％的活性炭进行脱色，脱色温度控制在50～80℃保温，脱色时间控制在10～60min；

第六步、将压滤除炭后的脱色液泵入单效蒸发器中，控制温度50～80℃，真空度为-0.06～-0.1MPa，浓缩至有大量晶体析出时停止；

第七步、将浓缩液打入结晶罐，迅速搅拌降温至10～20℃，结晶4～10h，晶体离心脱水烘干后，得L-色氨酸成品；

第八步、将结晶母液泵入纳滤膜过滤器重复步骤四；

第九步、将步骤三的浓缩液和步骤二的菌体蛋白混合，进入单效蒸发器结晶器，控制温度80℃，真空度为-0.08MPa，浓缩约8h后，进入气流烘干，经粉碎机粉碎后，制成高蛋白饲料，蛋白含量在90％以上；

第十步、将步骤四的含盐的透过液直接打入发酵工段代替部分培养基使用或者浓缩后作为肥料使用。