[发明专利]一种从发酵液中分离提取四氢嘧啶的方法

说明书

本发明提供一种从发酵液中分离提取四氢嘧啶的方法，克服现有生产工艺中存在的工艺路线复杂，分离纯化困难，能耗水耗较多等问题。本发明从富含四氢嘧啶的发酵液中分离提取四氢嘧啶，首先利用双膜系统即微滤膜、超滤膜分离系统过滤去除发酵液中的菌体、大部分蛋白和部分色素，然后利用阳离子交换树脂吸附四氢嘧啶，再用氨水将四氢嘧啶洗脱后，经过活性炭脱色、浓缩醇沉、重结晶、干燥成品等操作步骤得到四氢嘧啶晶体。

技术领域

本发明涉及一种从发酵液中分离提取四氢嘧啶的方法，属于发酵法生产氨基酸衍生物的技术领域。

背景技术

四氢嘧啶(Ectoine)，又叫1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸，英文学名为1,4,5,6-tetrahydro-2-methyl-4-pyrimidinecarboxylic acid。它是一种环状氨基酸衍生物，相对分子量142.16，分子式为C₆H₁₀N₂O₂，其分子结构上具有的一个氨基和一个羧基使其具有氨基酸的两性性质。四氢嘧啶是微生物细胞的能源物质、渗透压调节物质和细胞及大分子物质的生物保护剂，可以缓解高渗、高温、冻融、干燥、辐射和化学试剂对蛋白、核酸、生物膜及整个细胞的毒害作用。由于四氢嘧啶是所有已知的相溶性溶质中对生物细胞及大分子物质保护效果最好的，所以近年来它在化妆品、酶工业及生物医药等领域的应用也日益受到关注。

四氢嘧啶的生产方法有提取法、化学合成法、酶催化法和发酵法。提取法和化学合成法由于原料来源受限制，分离纯化困难，收率低，产品纯度低，污染环境严重，大量生产成本高，难以实现工业化生产。而发酵法生产具有原料成本低、反应条件温和、易于实现大规模生产等优点。

现有技术是从嗜盐菌细胞中提取四氢嘧啶。专利申请201410754792.1提供了一种四氢嘧啶的提取工艺，主要包括预处理、四氢嘧啶溶出、活性炭脱色、电渗析脱盐、浓缩、离子交换、浓缩、冷冻结晶等步骤。该方法预处理涉及离心收集菌体、干燥、粉碎、加水使四氢嘧啶溶出等步骤，工艺繁琐复杂，离心、粉碎能耗高。同时由于嗜盐菌培养中使用较高浓度的NaCl，因此在提取四氢嘧啶过程中需要电渗析和阳阴离子交换树脂两步脱盐工艺，含酸碱废水的排放量大。专利申请201110097221.1提供了四氢嘧啶及羟基四氢嘧啶的膜技术提取方法，该方法需使用水低渗冲击释放四氢嘧啶，并使用芳香族聚酰胺复合膜脱盐，膜分离成本高，提取收率低。最近的研究中一种新型基因工程大肠杆菌的使用可以使四氢嘧啶大量积累到发酵液中(申请号201510410080.2)，该基因工程大肠杆菌可以将四氢嘧啶分泌到发酵液中且培养基中无需添加高浓度的NaCl。因此，本发明提供了一种从富含四氢嘧啶的发酵液中提取四氢嘧啶的工艺，与从嗜盐菌细胞中提取四氢嘧啶的工艺相比，本工艺简单易行、分离效率高、分离成本低、极具工业化价值。

发明内容

本发明目的是提供一种新型的四氢嘧啶的分离提取工艺，克服现有生产工艺中存在的工艺路线复杂，分离纯化困难，能耗水耗较多等问题。

本发明为了实现上述目的而采取的技术方案概述如下：

本发明从富含四氢嘧啶的发酵液中分离提取四氢嘧啶，首先利用双膜系统即微滤膜、超滤膜分离系统过滤去除发酵液中的菌体、大部分蛋白和部分色素，然后利用阳离子交换树脂吸附四氢嘧啶，再用氨水将四氢嘧啶洗脱后，经过活性炭脱色、浓缩醇沉、重结晶、干燥成品等操作步骤得到四氢嘧啶晶体。

本发明技术方案具体包括如下步骤：

a、取富含四氢嘧啶的发酵液，用盐酸调节pH为3.0-6.0后泵入微滤膜分离系统，收集过滤液，当过滤液中四氢嘧啶浓度低于1.0g/L时停止收集，得到除去菌体的四氢嘧啶微滤液；

b、将a步获得的微滤液泵入超滤膜分离系统，对微滤液进行除蛋白和脱色处理，收集过滤液，当过滤液中四氢嘧啶浓度低于1.0g/L时停止收集，得到除去蛋白和色素的四氢嘧啶超滤液；