[发明专利]一种制备提取L-谷氨酰胺的工艺

说明书

本发明属于发酵技术领域，具体公开了一种制备提取L‑谷氨酰胺的工艺，包括制备L‑谷氨酰胺料液，进行超滤处理，除去菌体蛋白及其他大分子物质，之后再使超滤液经过活性炭脱色、强酸性阳离子交换、减压浓缩、等电点冷却结晶和离心等过程得到粗品；然后再将粗品回溶并依次经弱酸、弱碱性离子交换树脂除杂、减压浓缩、等电点冷却结晶、离心和烘干，制得精品L‑谷氨酰胺。本发明提高了L‑谷氨酰胺发酵效率，成品纯度和总收率高，且该工艺生产技术简便，并显著降低了交换树脂的用量，同时也大大减少了酸、碱用量，从而减少废水排放，有利于环保。

技术领域

本发明涉及一种制备提取L-谷氨酰胺的工艺，属于发酵技术领域。

背景技术

L-谷氨酰胺(L-Gln)是一种条件必需性氨基酸，且其也是构成蛋白质的20种基本氨基酸之一，在体内可以由葡萄糖转变而来，是哺乳动物非必需氨基酸。近年来研究表明L-谷氨酰胺是机体含量最丰富的氨基酸，占全部游离氨基酸60％以上，主要储存在脑、骨骼肌和血液中，具有许多特殊功能。临床上将L-谷氨酰胺应用于治疗酒精中毒、精神萎靡及胃和十二指肠溃疡等疾病。另外L-谷氨酰胺还具有增进神经机能，改善脑出血后的记忆障碍，提高机体免疫力，促进智力发育不良儿童的智力发展，防止癫痫发作等功能，目前被广泛应用于临床医药、保健食品和动物饲料工业上。

谷氨酰胺的生产主要有三种方法：化学合成法，酶法，发酵法。化学合成法是以谷氨酸为起始物质，经过酸化、氨解、酸解三步反应生成谷氨酰胺。化学合成法收率可达80％，但由于所需原料和试剂价格比较高，因此成本也高，并且原料产品有轻微的特殊的怪味不宜被食品和医药界接受，所以化学法生产谷氨酰胺距离大规模工业化生产还有一定的难度。酶法合成谷氨酰胺在消耗ATP的情况下，由谷氨酰胺合成酶催化谷氨酸和NH₄⁺向谷氨酰胺的转化。酶法合成谷氨酰胺具有许多优点，如反应步骤简单、副反应少、易于分离、容易实现自动化等，但上述过程中必需的ATP价格昂贵，难以在工业上应用。同酶法、化学合成法相比，发酵法生产谷氨酰胺易于工业化，且其工业化水平越来越高，是最重要的生产方法。如何提高菌株发酵产量是需要解决的技术问题。

发酵法生产L-谷氨酰胺得以工业化生产还依赖于L-谷氨酰胺分离提取技术。目前国内外L-谷氨酰胺的分离提取几乎都采用以离子交换树脂为填料的柱层析法，虽然可以进行大规模制备，但是产品成本高，且交换树脂用量庞大，洗脱和再生酸碱消耗太多，造成严重的环境污染，另外L-谷氨酰胺在强碱和强酸环境容易转化成谷氨酸，导致收率很低。

发明内容

为解决现有提取方法存在的问题，本发明的目的是提供一种发酵效率高，纯度和收率高，生产周期短、成本低、工艺简单、节能降耗减排效果明显的制备提取L-谷氨酰胺的新工艺。本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种制备提取L-谷氨酰胺的工艺，其包括如下步骤：1)发酵，2)超滤，3)活性炭脱色，4)减压浓缩，5)等电冷却结晶，6)粗品回溶，7)离子交换，8)减压浓缩，9)二次结晶，10)干燥。

具体地，所述工艺包括如下步骤：

1)发酵：

(a)将黄色短杆菌种子液按照5-7％的接种量接入发酵培养基中，连续发酵40-50小时，得到L-谷氨酰胺发酵液；发酵过程中的温度控制在30℃，pH控制在6.8，发酵过程中控制葡萄糖浓度不低于15g/L；

(b)利用无机陶瓷膜过滤L-谷氨酰胺发酵液，得到滤液A和湿菌体；往湿菌体中添加2-3wt％电气石粉，100rpm搅拌30min，然后停止搅拌，加热至50-55℃，保温60-90s，自然冷却至室温，然后添加到三倍重量的透析培养基中，培养温度30℃，100rpm搅拌培养3-5h，无机陶瓷膜过滤收集菌体和滤液B；

2)超滤：合并滤液A和滤液B，用盐酸调至pH5-6，并通过超滤膜除去可溶性蛋白及色素，得澄清透明超滤液；