[发明专利]一种分离纯化脂肽类surfactin家族化合物的方法

说明书

本发明公开了一种分离纯化脂肽类surfactin家族化合物的方法，属于发酵工程技术领域。发明采用乙醇去除蛋白质再用酸沉淀和酸洗去除小分子杂质的方法，得到高纯度的surfactin家族化合物。其中surfactin纯度可到达94.2％，回收率为96.3％，地衣素的回收率可达到95.0％，纯度可达92.6％。得到的产品为乳白色粉末，纯度较高，无需进一步精制。本发明采用的一系列分离纯化脂肽类surfactin家族化合物的方法操作简单、绿色环保、成本较低且产品纯度和回收率都较高，能够有效的应用于实际的工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种分离纯化脂肽类surfactin家族化合物的方法，属于发酵工程技术领域。

背景技术

自1949年以来，已经超过30种结构不同的芽孢杆菌脂肽被陆续发现。这些脂肽化合物结构独特且高度相似，均是由非核糖体多肽途径(Non-Ribosome Peptide Synthases,NRPS)合成的环七肽化合物。根据多肽中氨基酸序列和成环的方式不同，芽孢杆菌脂肽又分为四个家族：表面活性素(surfactin)，丰原素(fengycin)，伊枯草素(iturin)，和kurstakin，且每个家族都包含有多种结构类似物。其中surfactin家族又可以进一步分为surfactin和地衣素，surfactin主要由枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌合成，而地衣素主要由地衣芽孢杆菌合成。脂肽类surfactin家族化合物因具有独特的生化、物化性质：如无毒或低毒，生物可降解，环境相容性好，耐受极端环境(温度，酸碱度，盐度)，被认为在食品日化，环境工程，采油工业、化妆品及医药等领域具有广泛的应用前景，可以逐渐替代化学合成表面活性剂，契合当代绿色可持续发展的工业生产理念。

由于脂肽类surfactin家族化合物价格昂贵，且并未实现工业化生产，因此限制了surfactin家族的推广应用。而阻碍其实现工业化的主要原因是其下游分离纯化成本较高，目前surfactin分离纯化主要步骤为：(1)离心除菌(2)用盐酸调节pH至2使得surfactin家族沉淀；(3)有机溶剂提取沉淀中的surfactin家族化合物；(4)进一步通过柱层析、吸附树脂、超滤等进行精提；(5)旋蒸除去有机溶剂。其中(1-3)步为粗提过程，(4-5)为精提过程。在整个工艺流程中存在诸多问题，例如在粗提过程中存在的问题包括：(1)酸沉淀后蛋白质也会和surfactin家族化合物一同沉淀出来，且还会带入许多的小分子杂质，导致有机溶剂提取后纯度不高，文献报道一般在50％-70％之间。(2)有机溶剂提取后所得的surfactin产品溶于有机溶剂中，不利于后续产品的加工和储存。在精提过程中存在的问题包括：单元操作多，繁琐复杂，成本较高，不利于工业化应用的缺点，且过度依赖于昂贵的有机溶剂，例如甲醇、异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯等，而这些有机溶剂通常价格昂贵且带有毒性，不仅提高了成本，而且还对环境造成污染，也不适用于食品及医药领域等产品的使用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种分离纯化脂肽类surfactin家族化合物的方法。从发酵液中分离纯化surfactin家族化合物，需要通过一系列的操作去除掉杂质物质，而这里面主要包括一些蛋白质和小分子杂质(主要为培养基中的盐)。本发明采用有机溶剂沉淀法先去除蛋白质杂质，通过旋蒸回收有机溶剂，再采用酸沉淀的方式让surfactin家族化合物沉淀的同时去除小分子杂质，最后通过酸水洗的方式来去除掉surfactin家族化合物沉淀中剩余的杂质得到高纯度产品。利用本发明分离纯化surfactin家族化合物的方法，可以使得surfactin产品回收率最高可达96.3％，纯度可达94.2％；地衣素回收率可达到95.0％，纯度可达92.6％。

本发明的第一个目的是提供一种分离纯化脂肽类surfactin家族化合物的方法，所述方法的操作步骤如下：

(1)将发酵液离心除菌后得到上清，再向上清液中加入有机溶剂沉淀除蛋白，经抽滤除去蛋白质后旋蒸去除有机溶剂；

(2)在步骤(1)旋蒸除去有机溶剂后的发酵液中加入酸，利用酸沉淀和酸洗得到高纯度的脂肽类surfactin家族化合物产品。