[发明专利]一种从L‑鸟氨酸发酵液中提取L‑鸟氨酸盐酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工领域，具体涉及一种从L-鸟氨酸发酵液中提取L-鸟氨酸盐酸盐的方法。

背景技术

L-鸟氨酸是人体代谢中必不可少的中间代谢产物，是一种碱性氨基酸。L-鸟氨酸是活细胞中重要的代谢化合物，是细菌细胞膜和多肽类抗生素的组成成分，但并不参与蛋白质的合成，而是以游离态存在。它主要参与生物体内的尿素循环，用于生物体内瓜氨酸、精氨酸、脯氨酸、多胺的生物合成，对于体内氨态氮的排出有重要作用。其多功能保健作用使得近年L-鸟氨酸产品的开发逐渐升温，在医药、保健领域及化学工业的应用也日益广泛，前景看好。

L-鸟氨酸的生产方法主要包括有机合成法、精氨酸酶解法和微生物直接发酵法，其中有机合成法存在污染严重、副产物多、提纯难度大等缺陷，已逐步淘汰。酶解法利用L-精氨酸酶水解L-精氨酸，得到产物L-鸟氨酸和尿素，该法专一性强，L-精氨酸酶易于获得，反应条件温和，但是直接采用L-精氨酸原料，导致生产成本居高不下。微生物直接发酵法是获取L-鸟氨酸的重要来源，相比其他方法，发酵法的原料成本较低、产量较高、同时，通过基因工程方法对菌种进行定向改造，从源头上提高了L-鸟氨酸的产量，目前用于产生L-鸟氨酸的菌种主要为谷氨酸棒杆菌的精氨酸缺陷型菌株。但是微生物在代谢产生的L-鸟氨酸发酵液中包含部分杂质氨基酸、糖、蛋白质、色素、无机盐等杂质成分，给分离提纯L-鸟氨酸带来了一定的困难。由于L-鸟氨酸水溶性极高，因此一般将其转化为溶解度较小的L-鸟氨酸盐酸盐作为产品，现有的L-鸟氨酸盐酸盐提取方法主要针对杂质较少的酶解法生产体系。针对的发酵液体系的L-鸟氨酸盐酸盐的提取方法也有报道，一般需要经过微滤除菌体、离子交换除杂、脱色、浓缩结晶等几个步骤，其中脱色过程一般使用粉末活性炭在偏酸性条件下进行间歇式脱色，处理周期长，活性炭用量大且不能重复利用，导致提取成本大大增加。也有采用纳滤膜脱色的报道，但是纳滤膜对L-鸟氨酸具有较强的截留能力，需要采用渗滤操作方可提高收率，导致产品被稀释，增加了后期浓缩能耗。由此可见开发一种工艺简单能进行连续化操作且成本较低的L-鸟氨酸盐酸盐提取方法将促进微生物直接发酵法制备L-鸟氨酸技术用于规模化生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种从L-鸟氨酸发酵液中提取L-鸟氨酸盐酸盐的方法，以解决现有技术存在的处理周期长和成本较高等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种从L-鸟氨酸发酵液中提取L-鸟氨酸盐酸盐的方法，它包括如下步骤：

(1)将L-鸟氨酸发酵液调节pH至6.0～6.5后进行微滤处理，除去其中的菌体细胞和颗粒物，收集微滤液；

(2)将步骤(1)中所得的微滤液进行超滤处理，除去其中的杂蛋白和部分色素，收集超滤透过液；

(3)将步骤(2)中所得的超滤透过液加热至60～70℃后，以3～6BV/h的流速泵入活性炭层析柱进行脱色；在430nm下，以纯水为参比，检测层析柱流出液的透射比，当流出液的透光率低于97％时，停止上柱脱色，收集脱色液；

(4)将步骤(3)中所得的脱色液调节pH后，采用阳离子交换树脂层析柱进行吸附，收集完成吸附的离子交换柱进行洗脱处理，所得洗脱液经减压浓缩蒸氨，得到浓缩液；

(5)将步骤(4)中所得浓缩液降至室温，加入30～36wt％的盐酸水溶液进行酸化反应后，代替步骤(2)中所得的超滤液，重复步骤(3)中操作，收集得到二次脱色液；

(6)向步骤(5)中所得的二次脱色液中加入乙醇进行L-鸟氨酸盐酸盐结晶；乙醇加入完毕后，养晶4～6h，过滤并真空干燥后，即得L-鸟氨酸盐酸盐晶体。

其中，BV是指相对应的单柱所填充的吸附剂床层体积。

步骤(1)中，所述的L-鸟氨酸发酵液中，L-鸟氨酸的浓度为30～50g/L，色素的含量在430nm下，以纯水为参比，透射比为15～30％。

步骤(1)中，调节pH所用试剂为30～36wt％的盐酸。

步骤(1)中，所述的微滤处理是采用孔径为0.2～0.5微米的管式陶瓷膜进行微滤，操作温度为20～40℃，操作压力0.05～0.3Mpa。

步骤(2)中，所述的超滤处理是采用截留分子量为5000道尔顿的卷式有机膜进行超滤，操作温度为20～40℃，操作压力0.2～0.4Mpa。