CN100404498C - L－谷氨酰胺－15n2的分离提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及L-谷氨酰胺-15N2(L-Gln-15N2)的分离提取方法，该方法包括发酵液原料及树脂处理、除杂、谷氨酰胺的分离、浓缩、脱色、结晶、干燥等工艺步骤。本发明提出了一种在较大的规模下在含各种杂酸的发酵液中，以一种弱碱树脂和一种强碱性树脂相串联，交换吸附L-Gln-15N2及各种杂质，采用弱酸洗脱，最终分离提取出符合标准的L-Gln-15N2的工艺。与现有技术相比，具有方法简练，收率较高，产品质量好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种氨基酸的分离纯化工艺，尤其涉及L-谷氨酰胺-15N2(L-Gln-15N2)的分离提取方法。
背景技术
L-Gln-15N2是一种较难分离纯化的氨基酸，国内外一般采用阳离子树脂直接吸附或强碱性树脂双串联的方法等。山东大学沈亚领等申请了一项对L-Gln进行分离的专利，申请号：98122157.2，其提取工艺如下：发酵液除菌体→碱性树脂吸附→弱酸洗脱→减压浓缩→乙醇结晶。该工艺的提取收率也较高，但此工艺存在的问题是：与发酵液的成分有直接的关系，不符合L-Gln-15N2的分离纯化要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题而提供一种工艺简练、收率较高、产品质量好的L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法，其特征在于，该方法是在较大的规模下在含各种杂酸的L-谷氨酰胺-15N2发酵液中，以一种弱碱树脂和一种强碱性树脂相串联，交换吸附L-谷氨酰胺-15N2及各种杂质，采用弱酸洗脱，最终分离提取出符合标准的L-谷氨酰胺-15N2；该方法包括以下工艺步骤：
(1).发酵液絮凝除菌体
将L-谷氨酰胺-15N2发酵液调pH值4左右，缓慢搅拌下加入100PPM的高分子絮凝剂，然后加入助凝剂，缓慢搅拌30～60分钟，离心或过滤除去固体，用2～3倍体积去离子水洗涤固体，收集滤液和洗涤液，合并待用；
(2).树脂的处理
弱碱及强碱性树脂分别用常规方法处理后装柱待用；
(3).杂离子和部分杂氨基酸的除去
将步骤(1)处理好的发酵液上弱碱性树脂，通完液后同流速下用1～2倍树脂床体积的去离子水洗柱，收集所有离子交换柱流出液待用；
(4).L-谷氨酰胺-15N2的分离
将步骤(3)得到的料液以0.1-1BV/h的流速上强碱性树脂，上完后用1～2倍树脂床体积的去离子水洗柱，洗完后以0.1-1BV/h的流速用pH＝4的弱酸洗脱，收集L-谷氨酰胺-15N2高流分待用；
(5).L-谷氨酰胺-15N2洗脱液的真空浓缩
由步骤(4)得到的L-谷氨酰胺-15N2洗脱液在50℃或60～80℃下真空浓缩达3～5％重量，保温待用；
(6).L-谷氨酰胺-15N2液的脱色
将步骤(5)得到的浓缩液调pH5左右，按0.1～1％重量的比例加入活性炭，40～60℃或70℃下保温搅拌0.5～1h，然后过滤至无活性炭；
(7).L-谷氨酰胺-15N2浓缩结晶
将脱色液真空浓缩至5～7％重量，加入无水乙醇，常温冷却，再放入0～5℃的冰箱冷却结晶；
(8).L-谷氨酰胺-15N2晶体的干燥
将步骤(7)处理得到的晶体在40～60℃的真空干燥箱内干燥4～8h，冷却后即得谷氨酰胺晶体。
所述的高分子絮凝剂选自聚丙烯酰胺、壳聚糖、明胶、海藻酸钠中的一种或几种。
所述的助凝剂选自硫酸锌、磷酸钠、硅酸盐粉末、二氧化硅中的一种或几种。
所述的弱碱树脂选自331柱、335柱、D301、D315、D345柱中的一种。
所述的强碱树脂选自201×4柱、201×7柱、JK204柱、JK206柱、D201柱、D293柱中的一种。
所述的步骤(4)中洗脱用弱酸选自醋酸、柠檬酸、甲酸中的一种。
本发明提出了一种在较大的规模下在含各种杂酸的发酵液中，以一种弱碱树脂和一种强碱性树脂相串联，交换吸附L-Gln-15N2及各种杂质，采用弱酸洗脱，最终分离提取出符合标准的L-Gln-15N2的工艺。与现有技术相比，本发明解决了L-Gln-15N2上柱量低，易分解为L-Glu-15N2，难于分离等问题；具有方法简练，收率较高，产品质量好等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
谷氨酰胺发酵液主要成分为：谷氨酰胺19克/升，谷氨酸8克/升，硫酸铵10克/升，缬氨酸2.1克/升，苏氨酸3.7克/升，丙氨酸1.8克/升，葡萄糖，无机盐等。
离子交换树脂的处理：
弱碱性离子交换树脂331先用清水漂洗干净，再用1mol/l氢氧化钠处理，然后用去离子水漂洗干净后用过量的1mol/l盐酸处理，如此反复3次，最后用过量的碱使331树脂成羟型，装入φ60×600毫米的玻璃层析柱中，去离子水漂洗柱后待用。
强碱性离子交换树脂201×4的处理同上，装入φ100×1000毫米的玻璃层析柱中，去离子水漂洗柱至中性后待用。
发酵液用盐酸调pH值至3.5，加入100PPM聚丙烯酰胺，混匀后加入0.2％的硫酸锌，缓慢搅拌30min后静置30min，过滤，并用水洗涤滤饼两次，合并滤液和洗涤水。
处理好的滤液调pH＝6上331柱，流速0.1BV/h，上完液后用2倍床体积的去离子水洗至中性，收集所有液体，合并，调pH＝10，上201×4柱，上完液后用3倍床体积的蒸馏水洗柱，然后再用pH＝4的弱酸洗脱，点样，收集所有L-Gln-15N2单斑高流分。
将L-Gln-15N2高流分洗脱液60℃真空浓缩至浓度5％重量，调pH＝5左右，并按0.2％重量的量加入活性碳脱色，温度70℃，保温30分钟，过滤，滤液60℃真空浓缩，加入70℃无水乙醇，然后冷却至室温，放入5℃的冰箱过夜结晶，收集晶体，将晶体在真空干燥箱内(50℃)干燥6h，即得L-Gln-15N2成品，L-Gln-15N2总收率为43％。
实施例2
谷氨酰胺发酵液主要成分为：谷氨酰胺23克/升，谷氨酸11克/升，硫酸铵10克/升，缬氨酸1.8克/升，苏氨酸4.1克/升，葡萄糖，无机盐等，
弱碱性331型树脂，强碱性201×7的处理同实施例1.
发酵液用盐酸调pH值至4，加入100ppm聚丙烯酰胺，混匀后加入0.1％的磷酸钠，缓慢搅拌60min后静置60min，过滤，并用水洗涤滤饼，合并滤液和洗涤水。
处理好的滤液调pH＝5，上335柱，上完后用2倍床体积的去离子洗至中性，收集所有液体，合并，调pH＝9，再上201×7，上完液后用2倍床体积的蒸馏水洗柱，洗完后用2mol/l的甲酸洗脱，收集L-Gln-15N2高流分。
L-Gln-15N2高流分洗脱液50℃真空浓度3％，调pH＝5左右，并按0.5％的量加入活性炭，温度60℃保温20分钟，过滤，滤液再60℃真空浓缩，加入同温度的无水乙醇，然后冷却至室温，2℃冰箱结晶16小时，收集晶体，将晶体在真空干燥箱内(40℃)干燥8h，即得L-Gln-15N2成品，L-Gln-15N2总收率为41％。
实施例3
谷氨酰胺发酵液主要成分为：谷氨酰胺23克/升，谷氨酸11克/升，硫酸铵10克/升，葡萄糖，无机盐等。
弱碱性D301型树脂，强碱性JK204的处理同实施例1.
发酵液用硝酸调pH值至3，加入100ppm聚丙烯酰胺，混匀后加入0.2％的硅藻土，缓慢搅拌30min后静置60min，过滤，并用水洗涤滤饼，合并滤液和洗涤水。
处理好的滤液上D301柱，调pH＝6，上完液后用水洗至中性，收集所有液体，合并，调pH＝10，再上JK204，上完液后用3倍床体积的蒸馏水洗柱，洗完后再用0.01mol/l的柠檬酸洗脱，点样分析，收集L-Gln-15N2高流分。
将L-Gln-15N2高流分洗脱液真空浓缩至浓度3％，调pH＝5左右，并按0.2％的量加入活性炭脱色，过滤，滤液再真空浓缩(60℃)至7％，加入同温度的无水乙醇，然后冷却结晶，放置于3℃的冰箱12小时，收集晶体，将晶体在真空干燥箱内(50℃)干燥6h，即得L-Gln-15N2成品，L-Gln-15N2总收率为45％。
Claims (11)
1.L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法，其特征在于，该方法是在较大的规模下在含各种杂酸的L-谷氨酰胺-15N2发酵液中，以一种弱碱树脂和一种强碱性树脂相串联，交换吸附L-谷氨酰胺-15N2及各种杂质，采用弱酸洗脱，最终分离提取出符合标准的L-谷氨酰胺-15N2；该方法包括以下工艺步骤：
(1).发酵液絮凝除菌体
将L-谷氨酰胺-15N2发酵液调pH值4左右，缓慢搅拌下加入100PPM的高分子絮凝剂，然后加入助凝剂，缓慢搅拌30～60分钟，离心或过滤除去固体，用2～3倍体积去离子水洗涤固体，收集滤液和洗涤液，合并待用；
(2).树脂的处理
分别对弱碱及强碱性树脂用常规方法进行处理后装柱待用；
(3).杂离子和部分杂氨基酸的除去
将步骤(1)处理好的发酵液上弱碱性树脂，通完液后同流速下用1～2倍树脂床体积的去离子水洗柱，收集所有离子交换柱流出液待用；
(4).L-谷氨酰胺-15N2的分离
将步骤(3)得到的料液以0.1-1BV/h的流速上强碱性树脂，上完后用1～2倍树脂床体积的去离子水洗柱，洗完后以0.1-1BV/h的流速用pH＝4的弱酸洗脱，收集L-谷氨酰胺-15N2高流分待用；
(5).L-谷氨酰胺-15N2洗脱液的真空浓缩
由步骤(4)得到的L-谷氨酰胺-15N2洗脱液在50℃或60～80℃下真空浓缩达3～5％重量，保温待用；
(6).L-谷氨酰胺-15N2液的脱色
将步骤(5)得到的浓缩液调pH5左右，按0.1～1％重量的比例加入活性炭，40～60℃或70℃下保温搅拌0.5～1h，然后过滤至无活性炭；
(7).L-谷氨酰胺-15N2浓缩结晶
将脱色液真空浓缩至5～7％重量，加入无水乙醇，常温冷却，再放入0～5℃的冰箱冷却结晶；
(8).L-谷氨酰胺-15N2晶体的干燥
将步骤(7)处理得到的晶体在40～60℃的真空干燥箱内干燥4～8h，冷却后即得谷氨酰胺晶体。
2.根据权利要求1所述的L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法，其特征在于，所述的高分子絮凝剂选自聚丙烯酰胺、壳聚糖、明胶、海藻酸钠中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法，其特征在于，所述的助凝剂选自硫酸锌、磷酸钠、硅酸盐粉末、二氧化硅中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法，其特征在于，所述的弱碱树脂选自331柱、335柱、D301、D315、D345柱中的一种。
5.根据权利要求1所述的L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法，其特征在于，所述的强碱树脂选自201×4柱、201×7柱、JK204柱、JK206柱、D201柱、D293柱中的一种。
6.根据权利要求1所述的L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法，其特征在于，所述的步骤(4)中洗脱用弱酸选自醋酸、柠檬酸、甲酸中的一种。
7.根据权利要求1所述的L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将步骤(1)处理好的发酵液调pH值为5或6，然后上弱碱性树脂。
8.根据权利要求1所述的L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述发酵液上弱碱性树脂的流速为0.1BV/h。
9.根据权利要求1所述的L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法，其特征在于，所述步骤(1)中的pH值为3。
10.根据权利要求1所述的L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法，其特征在于，所述步骤(1)中的pH值为3.5。
11.根据权利要求1所述的L-谷氨酰胺-15N2的分离提取方法，其特征在于，所述步骤(1)中的pH值为4。
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