[发明专利]从L-丙氨酸发酵液中提取L-丙氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从L-丙氨酸发酵液中提取L-丙氨酸的方法。

背景技术

L-丙氨酸是人体内的一种非必需氨基酸，目前其在医药、食品等行业有很多应用。在医药行业，L-丙氨酸是很多复合氨基酸注射液的主要成分之一，L-丙氨酸在治疗如肝病引起的蛋白质合成紊乱、糖尿病、急慢性肾功能衰竭以及对维持危急病人的营养、抢救患者的生命方面有积极的治疗作用，此外，L-丙氨酸还是合成维生素B6的重要原料；在食品行业中，L-丙氨酸作为一种营养附剂以及一种人工甜味剂，不仅可以提高食品及饮料中的蛋白质利用率，还可以改善很多人工甜味剂的味感，使甜度增效。目前L-丙氨酸生产的主要方法包括以L-天冬氨酸为底物的酶转化法以及以葡萄糖为原料的厌氧微生物发酵法等。厌氧微生物发酵法由于其原料廉价、培养基成分简单、能耗低等优点，较酶法成本更加低廉，但由于微生物发酵过程中会产生其他的代谢产物如色素、有机酸，大分子多糖与蛋白等，因此其提取过程较酶法更加复杂。目前已有报道的微生物法发酵生产L-丙氨酸的提取方法采用膜法去除菌体和一些大分子物质，再经离子交换树脂以及活性炭脱色后，减压浓缩结晶生产L-丙氨酸。采用此方法提取L-丙氨酸，步骤较为繁琐，离子交换树脂在使用后需要用酸、碱以及盐进行再生处理，不仅成本较高，而且有一定的环境污染。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明采用一种化学方法对发酵液清液进行脱色处理，处理后的溶液再经活性炭脱色，减压浓缩后结晶，可以生产L-丙氨酸，透光率在90％以上，结晶母液多次回收套用后收率可达94％以上，较原有方法操作步骤更加简便、成本更低。此外，该方法还可以处理代谢异常的发酵料液以及多次浓缩结晶后的母液，从中回收提取残余的L-丙氨酸，不仅提高了收率而且减少了污水排放，更加环保。

因此本发明的目的在于提供一种从L-丙氨酸发酵液中提取L-丙氨酸的方法，包括如下步骤：

a)发酵结束后，发酵液经固液分离，得到含有L-丙氨酸的清液；

b)用酸将清液pH调节至4.5-6.0，加入可溶的Fe²⁺盐使Fe²⁺离子的终浓度为7mmol/L-18mmol/L，加入清液体积0.15％-0.90％的H₂O₂，在此过程中缓慢升温至40℃-80℃，在该温度下进行搅拌；

c)用碱调节pH至7.0-8.0，然后任选地进行固液分离得到清液；

d)于50℃-80℃下加入0.1-0.3％的活性炭，在该温度下进行搅拌，经固液分离去除活性炭后得到脱色液，经减压蒸发浓缩后养晶、过滤、洗涤、干燥后，即得L-丙氨酸晶体。

丙氨酸的发酵方法如文献报道(Xueli Zhang Kaemwich Jantama，Moore J C，et.al Production of L-alanine by metabolically engineered Escherichia coli[J].Appl Microbiol Biotehnol，2007，77：355-366.中国专利201110235159.8，一种高产L-丙氨酸的XZ-A26菌株及构建方法与应用)，对重组大肠杆菌escherichia coli XZ-A26进行厌氧发酵培养。

根据本发明一个优选的实施方式，步骤b)中所述酸选自硫酸。

根据本发明一个优选的实施方式，步骤a)中所述固液分离过程采用超滤膜过滤发酵液来进行。所述超滤膜的截留分子量为50000道尔顿至400000道尔顿。

根据本发明一个优选的实施方式，步骤b)中加入可溶的Fe²⁺盐使Fe²⁺离子的浓度为10.8mmol/L。

根据本发明一个优选的实施方式，步骤b)中所述清液的pH调节至5.0。

根据本发明一个优选的实施方式，步骤b)中所述搅拌持续至少2小时，优选至少3小时。

根据本发明一个优选的实施方式，步骤b)中所述碱选自NaOH。

根据本发明一个优选的实施方式，步骤d)中所述搅拌持续至少1小时。

根据本发明一个优选的实施方式，步骤a)中所述固液分离过程通过抽滤进行。

为了减少提取过程中的损失，还可以把单批结晶母液以及洗涤晶体的洗液加入至下一批次的发酵液中回收套用，经多次套用后(总浓缩倍数可达60倍以上)，L-丙氨酸的平均收率可达94％。