[发明专利]一种从缬氨酸发酵液中分离杂酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物发酵行业缬氨酸提取工艺领域，具体提供一种从缬氨酸发酵液中分离杂酸的方法。

背景技术

L-缬氨酸，学名：2-氨基-3-甲基丁酸，一种含有五个碳原子的支链非极性α氨基酸。L-缬氨酸是组成蛋白质的20种氨基酸中的一种，同样，也是人体八种必须氨基酸之一，与L-亮氨酸、L-异亮氨酸统称为支链氨基酸。是哺乳动物的必需氨基酸和生糖氨基酸。L-缬氨酸可用于配制复合氨基酸输液，可用于治疗营养不良症，对外伤、烫伤、手术等病人的恢复具有显著效果。此外，在饲料中L-缬氨酸和L-异亮氨酸均是限制性氨基酸，在人体消耗量较大时将成为人体所限制性氨基酸。

目前，L-缬氨酸基本提取方法有沉淀法、离子交换法以及全膜法。其中沉淀法是根据沉淀剂与L-缬氨酸的特异性结合形成沉淀，然后分离提取，该方法具有操作简单、提取产品纯度高等优点，其缺点在于沉淀剂是一种苯类物质具有致癌性，易于在产品中残留，而且操作过程中是强酸性提取，具有安全隐患，同时，其污水处理困难，一般的厌氧好氧污泥几乎无法处理，存在环境污染重的技术问题；全膜法虽然废水量少，但是无法分离与缬氨酸分子量相接近的杂酸，导致提取出的产品杂酸高，只能靠连续重复结晶来提取高纯度的缬氨酸。

离子交换树脂加膜过滤提取法解决了产品纯度、收率低、污水难处理等问题，也是氨基酸提取常用的一种方法。离子交换法加膜滤提取法是将陶瓷膜除菌后的滤清液下调PH值至2～4.5，用强酸树脂将氨基酸和阳离子吸附，废液排出至污水处理，最后用氨水将吸附的氨基酸洗脱下来，但是洗脱液中的阳离子与氨基酸无法有效的分离，致使缬氨酸的纯度太低。另一方面缬氨酸提取母液中含有的大量菌体，它是一种单细胞蛋白，含有丰富的蛋白质，对干燥后菌体蛋白的化学成分进行分析发现缬氨酸废弃菌体中蛋白质的含量高达80％以上。其氨基酸种类和配比都比较齐全，并且含有丰富的维生素、核酸、多糖等其他营养物质。这些有用物质白白排放，造成大量的损失。因此，研究一种系统的缬氨酸发酵液提取方法，以增加缬氨酸纯度，并减少废水污染、变废为宝，是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种从L-缬氨酸发酵液中在离子交换树脂中提取高纯度L-缬氨酸的方法，使得该方法一次性去除发酵液中其他的杂酸及部分杂质。

本发明的另一目的是酶解利用菌体浓浆蛋白，减少废水污染、变废为宝。

以下除非特殊说明，单位为质量分数；

一种从缬氨酸发酵液中分离杂酸的方法，包括以下步骤：

1)将发酵结束的L-缬氨酸发酵液经高速碟片分离机将缬氨酸母液中的菌体蛋白分离，高速碟片机分离菌体的转速约为4000～5000r/min，回收菌体蛋白沉淀，并收集上清液。

2)膜过滤二次去除菌体蛋白：将步骤1)获得的上清液采用陶瓷膜过滤，膜孔径60nm，过滤回收菌体蛋白，并收集滤液。

3)将步骤2)获得的滤液利用离子交换法提取缬氨酸：

①调节PH值为4.5，然后(以每小时树脂体积的2.0倍速)通入强酸离子交换树脂柱(1LC100阳离子交换树脂)，进行离子交换，三柱串联离子交换，所述强酸离子交换树脂柱是三个强酸离子交换树脂柱通过管道和阀门串联在一起。并且每一个强酸离子交换树脂柱底部都有一个收料阀门。

氨基酸将根据离子交换树脂对各种氨基酸的交换吸附能力不同的规律，其等电点PH值越大交换吸附能力越强的特性。发酵液中的杂氨基酸与缬氨酸根据各个氨基酸的等电点依次吸附在树脂中。

②滤清液按照流速为树脂体积的2.0倍速从树脂柱上部进入，下部排出。当下排液遇茚三酮显色时，将下排液串入第二个柱，当第二个柱显色时将第二柱的下排液串入第三个柱。

③当第三柱显色时再继续外排连续2～3.5小时，此时排出的显色液为谷氨酸、丙氨酸为主，此时能去除发酵液中总杂酸的35％～50％左右。

④排完2～3.5小时后，停止第一柱的进料，用纯水从第一柱到第三柱串洗至前流罐内再重新吸附用。

⑤当用纯水冲洗结束时，将配制好的0.5％～2％(质量分数)氨水，流速按照树脂体积的0.5～1倍速将树脂所吸附的氨基酸解析下来，解析过程中当柱下液PH值达到6～7.5时，关闭收料阀门打开串柱阀门，串洗下一柱子，以此类推当第三个柱子柱下液PH到达6～7.5时继续洗脱，不再串柱，当PH值达到7.5～9.5时，开始外排尾液2～3.5小时，停止洗脱。用空气从第一个柱子到第三个柱子将柱内的氨水压回后流罐。这样三柱串联洗脱能有效的杂酸，其中包括有大量的赖氨酸、精氨酸等其它氨基酸。