[发明专利]一种从母液中提取L-丙氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于氨基酸生产技术领域，具体涉及一种从母液中提取L-丙氨酸的方法。

背景技术

L-丙氨酸在食品和医药领域有着广泛的用途。在食品领域，L-丙氨酸具有很强的甜味，可作为甜味剂在食品中应用；L-丙氨酸的添加可明显提高食品及饮料中的蛋白质利用率，食用后能迅速恢复疲劳，振奋精神； L-丙氨酸具有独特的改善风味效果，它与其它氨基酸配合能加强食品、饮料风味；它还可以改善有机酸的酸味，添加后能使有机酸更接近天然果酸的酸味。在医药领域，L-丙氨酸是合成维生素B₆和左氧氟沙星的重要原料；同时也是营养剂补糖氨基酸营养输液的主要成分，由L-丙氨酸组成的复合氨基酸注射液-《14氨基酸注射液-800》是主治肝脑病新药，可治疗肝功能不全时氨基酸代谢紊乱，促使肝昏迷病人苏醒；L-丙氨酸还是一种很好的利尿药。

目前L-丙氨酸的生产是以L-天门冬氨酸为原料，通过L-天冬氨酸-β-脱羧酶催化技术来生产，该工艺主要采用游离细胞法，即菌体培养液作为酶源，直接加底物L-天门冬氨酸转化反应。L-天冬氨酸-β-脱羧酶法工艺每生产1吨L-丙氨酸就会产生约0.8吨的反应母液，母液中含有约12%的L-丙氨酸，同时也含有大量的菌体、大小分子蛋白、以及色素等杂志，粘度很大，其中的L-丙氨酸难以提取回收。

目前酶法生产L-丙氨酸的母液的处理主要采取母液直接浓缩法，该方法将母液直接蒸发，从而部分回收L-丙氨酸，蒸发后的母液直接排放。直接浓缩法的缺点有：1）母液中L-丙氨酸的回收率低；2）浓缩后的浓缩液含有大量的L-丙氨酸、菌体和蛋白，直接排放后造成废水的COD严重超标，给环保处理带来巨大的压力；3）回收的L-丙氨酸品质差，其中含有菌体蛋白和色素造成产品含量低、颜色深，必须经过精制才能合格。

发明内容

本发明的目的是解决从L-天冬氨酸-β-脱羧酶法生产L-丙氨酸的母液中回收提取L-丙氨酸的技术难题，提供一种产品收率高、产品品质高、绿色环保的母液提取L-丙氨酸的方法，以克服现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明按照下述工艺步骤进行：

（1）预过滤：将酶法生产L-丙氨酸的母液通过袋式过滤机，除去母液中大颗粒的晶体和异物，过滤介质的孔径为1～10μm；

（2）超滤过滤：将步骤（1）中的滤过液通过超滤膜，浓缩至滤液总量的5%～10%，加入1～1.5倍浓缩液的水继续透析完全，最终得到超滤透析液和菌体蛋白，菌体蛋白经烘干后获得饲料蛋白，超滤的温度为30～60℃，工作压力：进压为2～8bar，出压为1～7bar，压力差为2～7.5bar；

（3）纳滤过滤：将步骤（2）中的超滤透析液通过纳滤膜，浓缩至滤液总量的5%以下，加入1～1.5倍浓缩液的水继续透析完全，最终得到纳滤透析液和浓缩液，浓缩液经烘干后获得饲料蛋白，纳滤的温度为30～45℃，工作压力：进压为8～25bar，出压为7～24bar，压力差为7.5～24bar；

（4）脱色过滤：将步骤（3）中的纳滤透析液升温，加入粉末活性炭脱色1～2h，然后用泵将液体泵入过滤机进行过滤除去活性炭，再经过精过滤器过滤，得到澄清的L-丙氨酸清液，脱色过滤条件为：温度60～80℃，活性炭添加量是液体总重量的0.1～0.5%，过滤机的工作压力≤0.4MPa，精过滤器过滤介质的孔径≤0.45μm；

（5）浓缩结晶：将步骤（4）中的L-丙氨酸清液通过真空浓缩至固形物含量为20%～60%，得到L-丙氨酸的浓缩液，浓缩过程中蒸出的蒸馏水用于生产回用，经离心分离后获得L-丙氨酸结晶和结晶母液，L-丙氨酸结晶烘干后获得L-丙氨酸产品，结晶母液回收循环浓缩结晶，真空浓缩的条件为：真空度-0.05～-0.09MPa，温度50～70℃。

所述步骤（2）中的超滤膜为陶瓷、PAN、PVDF、PC、PES、PP或PE复合膜中的一种，其截留分子量为8000～300000MWCO。

所述步骤（3）中的纳滤膜为PAN、PVDF、PC、PES、PP或PE复合膜中的一种，其截留分子量为600～1000MWCO。

本发明在整个L-丙氨酸提取过程中实现了资源的有效利用，在获得高品质L-丙氨酸的同时产出了优质的饲料蛋白，浓缩过程中的蒸馏水用于生产回用，结晶后的母液循环浓缩提取，整个过程只有极少量的废水产生（膜再生过程中），具有较高的社会和环保效益。本发明的实施不仅提高了产品的回收率、降低了生产成本，而且使L-丙氨酸的质量大大提高。

本发明与传统的直接浓缩法对比具有如下优点：