[发明专利]从发酵液中提取Ｌ－赖氨酸的方法

说明书

本发明涉及赖氨酸的提取方法，更具体地说，涉及从发酵液中提取L-赖氨酸的方法。

众所周知，赖氨酸是人和动物营养的八种必需氨基酸之一，将其作为食品添加剂，可以增加食品的营养价值，提高食物蛋白的利用率；而将其作为饲料添加剂，则可促进动物的生长；此外，赖氨酸还可用于医药上，将L-赖氨酸和其它氨基酸混合配制的复合氨基酸注射液具有营养好，无热原质及过敏物质，使用安全，保存期长等优点。因此，对于赖氨酸的生产，人们业已进行了大量的研究。

目前，赖氨酸大多以淀粉水解糖或糖蜜作为原料，利用细菌发酵产生，并采用离子交换法进行提取，通常以发酵液(不经过滤)直接上柱，经浓缩、脱色、两次结晶而获得成品。工艺流程长，收率较低(65-75％)，且原材料消耗多，现有的提取工艺中所要消耗的盐酸，氨水，离子交换树脂等的费用一般要占总成本的50％(冯如星，“发酵科技通讯”13(2)，P．99-102(1984)，所以，采用合适的方法来提取赖氨酸以降低生产成本是很有必要的。

通常，一个完整的离子交换提取方法应包括下列五个步骤：

1．发酵液预处理；

2．离子交换树脂吸附L-赖氨酸；

3．选用一定的解吸剂洗脱所吸附的L-赖氨酸；

4．对洗脱液进行脱色处理；

5．浓缩脱色液并将其结晶。

发酵液预处理的目的是去除发酵液中所存在的菌丝体，培养基中残余的蛋白质和一些无机离子(如Ca²⁺，Mg²⁺等)。第6407号南非专利(1970)中Cameron，C．＆Weiss，K．揭示了用非离子型高分子纤维素沉淀剂来分离菌丝体。严希康等人〔“微生物学通报”14(2)，P．54-58(1987)〕揭示了用非离子型聚丙烯酰胺和阳离子聚丙烯酰胺来去除发酵液中的菌丝体和蛋白质，均取得了较好的效果。

目前，去除无机离子的方法一般是往发酵液中加入草酸，这样，钙离子和草酸反应可生成草酸钙沉淀。但由于草酸镁的溶解度较大，所以，这种方法不能有效地去除发酵液中的镁离子。

一般说来，经过预处理后的发酵液可直接进行离子交换吸附。目前，生产上一般采用交联度为7-8％的离子交换树脂来吸附赖氨酸，这种树脂对于赖氨酸有较高的吸附量，但其选择性不好，同时会吸附较多的色素，给赖氨酸的精制带来了困难。

此外，目前L-赖氨酸的脱色一般采用粉末状活性炭作为色素吸附剂。该方法是基于活性炭具有较大的比表面积，它可通过物理吸附作用而将色素等杂质吸附于表面上，滤去活性炭后，就可以获得经脱色的L-赖氨酸溶液。这种方法操作较简单，但本发明人通过研究发现采用粉末状活性炭进行脱色，会造成L-赖氨酸较大损失，而且粉末状活性炭的再生较困难，不能重复使用，使生产成本较高。且由于要采用板框压滤机才能除去粉末状活性炭，所以不能连续地进行生产。

L-赖氨酸提取工艺的最后一个步骤是将脱色后的L-赖氨酸结晶而得到成品。目前常用的结晶方法有两种：(1)往脱色后(或浓缩后)的L-赖氨酸盐酸盐溶液中加入一定量的乙醇，因为L-赖氨酸的盐酸盐不溶于乙醇，(Muradyan，A．G．，SU．891，643)，结晶收率随乙醇加量的增加而增加，当乙醇加量是L-赖氨酸盐酸盐溶液的1倍时，结晶收率可达到90％以上，但随着乙醇加量的增加，则出现晶体纯度下降的问题，不能满足需要。另外，回收乙醇的过程需要增添一些设备而使难以在大规模生产中应用。(2)在水溶液中通过连续二次结晶来获取L-赖氨酸盐酸盐的产品，这种方法的具体过程是：将经脱色的L-赖氨酸盐酸盐浓缩至23Be°，然后将其pH调至4．9，在一定的温度下结晶约10小时，过滤分离出晶体；母液再浓缩至23Be°左右，再按上述过程再结晶一次，如此得到的结晶产品的纯度亦能符合要求。后者已在生产上广泛地被使用，但本发明人通过大量的研究，发现pH=4．9并不是结晶时的最佳pH，在该pH条件下结晶不能获得最大的结晶收率。

本发明的目的是提供一种从发酵液中提取L-赖氨酸的方法，采用该方法，可以高质量和高产量地获得所需的L-赖氨酸产品，并可使生产的成本降低。