CN100509757C

CN100509757C - 15n-l-精氨酸的分离提纯方法

Info

Publication number: CN100509757C
Application number: CNB2004100895677A
Authority: CN
Inventors: 孙建春; 李良君; 杜晓宁
Original assignee: Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Current assignee: SHANGHAI LIANQI CHEMICAL SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD.; Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2024-12-15
Also published as: CN1789236A

Abstract

本发明公开了一种¹⁵N-L-精氨酸的分离提纯方法，该方法以含有精氨酸的发酵液为原料，采用一种强酸性树脂除去发酵液中的色素和杂质，经氨水洗脱，将精氨酸和其它氨基酸分离，然后再用活性炭将含精氨酸的真空浓缩液脱色，滤液经真空浓缩后加入无水乙醇进行精制，可得到纯度＞98%的¹⁵N-L-精氨酸产品。本发明的分离提纯方法工艺简单，操作方便，总提取收率＞80%。

Description

15N—L—精氨酸的分离提纯方法

技术领域

本发明涉及一种氨基酸的分离提纯方法，特别涉及一种¹⁵N—L—精氨酸的分离提纯方法。

背景技术

L—精氨酸是人体和动物体内的半必需氨基酸，也是生物体尿素循环的一种重要中间代谢产物，在医药工业、食品工业等领域有着重要的用途。¹⁵N—L—精氨酸由于其结构的特殊性，在医学、生命科学等研究领域作为示踪剂而被广泛应用。¹⁵N—L—精氨酸的制备一般采用生物发酵法或蛋白质水解法。不论是哪种方法生产精氨酸，都要涉及到如何使精氨酸与大量的杂质相分离的问题。

现有技术分离精氨酸一般采用沉淀法、电渗析法和离子交换法。

沉淀法是利用沉淀剂(如苯甲醛、五氯酚、十二烷基璜酸钠等)能使精氨酸与其生成溶解度较小的复合物而沉淀，从而达到精氨酸与其他氨基酸分离的目的。但是该方法中的沉淀剂苯甲醛、五氯酚均为有毒化合物，提取精氨酸后的废液排放会对环境造成污染；而十二烷基璜酸钠虽然无毒害，但该方法操作步骤繁琐，剂量不易控制。¹⁵N—L—精氨酸作为医药、食品等行业用的示踪剂，不宜采用以上三种溶剂进行纯化。

电渗析法虽然原理简单，但该方法投资较大，精氨酸回收率不高，从而使得该方法应用不广。

离子交换法提取精氨酸的研究报道较多，但是至今仍未形成规模化生产。目前，该方法由于含有精氨酸的混合液中存在大量的杂质(主要是色素和多种其他氨基酸)，从而影响了交换容量，洗脱时不能与其他氨基酸分开，影响了总提取收率。

发明内容

本发明的目的，在于克服现有技术存在的不足，提供一种新的¹⁵N—L—精氨酸的分离提纯方法，该方法直接从生物发酵液中分离提纯¹⁵N—L—精氨酸，从而避免了有毒操作，提高了¹⁵N—L—精氨酸的收率。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种¹⁵N—L—精氨酸的分离提纯方法，以含有精氨酸的发酵液为原料，采取以下步骤分离提纯：

a、将含有精氨酸的发酵液用草酸调节成酸性，离心分离出上清液，上清液用强酸性树脂吸附，用氨水解吸，得到含¹⁵N—L—精氨酸的解吸液；

b、将步骤a所得含¹⁵N—L—精氨酸的解吸液真空浓缩至干，用蒸馏水溶解后，加入活性炭脱色，抽滤得到含¹⁵N—L—精氨酸的澄清滤液；

c、将步骤b所得含¹⁵N—L—精氨酸的澄清滤液真空浓缩，加入无水乙醇，经冷却结晶、过滤、真空干燥后得到纯净的¹⁵N—L—精氨酸产品。

步骤a中所述的用草酸调节成酸性的pH值为3-4，所述的强酸性树脂为凝胶强酸苯己烯系树脂，所述的解吸氨水浓度为0.05～0.2mol/L。

步骤b中所述的脱色在70～90℃下进行。

步骤c中所述的加入无水乙醇时的温度控制在60～80℃，所述的冷却结晶时的温度控制在室温至—18℃，所述的真空干燥时的温度控制在50～60℃。

步骤a中所述的树脂吸附控制离心上清液的空柱流速SV＝0.1～1.2％。

本发明¹⁵N—L—精氨酸的分离提纯方法由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下优点和特点：

(1)避免了无毒操作，发酵液无需进行预处理，采用凝胶强酸苯己烯系树脂能除去发酵液中的大量色素，而且能使¹⁵N—L—精氨酸与其他氨基酸(如苏氨酸、脯氨酸等)分开，¹⁵N—L—精氨酸的单斑得率>90％，因此，该工艺既简单，又便于操作。

(2)用无水乙醇作为精制溶剂，可将色素较多地留在母液中，制得的产品纯度>98％，色泽雪白，¹⁵N—L—精氨酸的总提取收率>80％。

具体实施方式

下面通过几个具体实施例对本发明¹⁵N—L—精氨酸的的分离提纯方法作进一步的说明。

实施例1

将用谷氨酸棒杆菌发酵后得到的含¹⁵N—L—精氨酸的发酵液用草酸调节pH＝3.0，用离心机离心分离除去发酵液中的菌丝体和沉淀物，得到上清液，将上清液通过凝胶强酸苯己烯系树脂柱吸附，控制空柱流速SV＝0.3％，之后用蒸馏水清洗树脂至中性，然后用0.10mol/L的氨水解吸，得到仅含有¹⁵N—L—精氨酸的解吸液。解吸液经真空浓缩至干后，加入适量蒸馏水溶解，在75℃下加入活性炭脱色，抽滤后的澄清滤液再经真空浓缩，于70℃下加入无水乙醇，然后冷却至室温，于—18℃冷冻过夜，¹⁵N—L—精氨酸结晶析出，将结晶连同母液一起过滤、抽干，用无水乙醇洗涤两次，再过滤、抽干，得到¹⁵N—L—精氨酸的结晶物，然后将结晶物于60℃真空干燥，得到纯净的¹⁵N—L—精氨酸产品。

实施例2

将用谷氨酸棒杆菌发酵后得到的含¹⁵N—L—精氨酸的发酵液用草酸调节pH＝3.6，用离心机离心分离除去发酵液中的菌丝体和沉淀物，得到上清液，将上清液通过凝胶强酸苯己烯系树脂柱吸附，控制空柱流速SV＝0.8％，之后用蒸馏水清洗树脂至中性，然后用0.15mol/L的氨水解吸，得到仅含有¹⁵N—L—精氨酸的解吸液。解吸液真空浓缩至干后，加入适量蒸馏水溶解，在80℃下加入活性炭脱色，抽滤后的澄清滤液再经真空浓缩，于80℃加入无水乙醇，冷却至室温，于—18℃冷冻过夜，¹⁵N—L—精氨酸结晶析出，将结晶连同母液—起过滤、抽干，用无水乙醇洗涤两次，再过滤、抽干，得到¹⁵N—L—精氨酸的结晶物，然后将结晶物于50℃真空干燥，得到纯净的¹⁵N—L—精氨酸产品。

实施例3

将用谷氨酸棒杆菌发酵后得到的含¹⁵N—L—精氨酸的发酵液用草酸调节pH＝4，用离心机离心分离除去发酵液中的菌丝体和沉淀物，得到上清液，将上清液通过凝胶强酸苯己烯系树脂柱吸附，控制空柱流速SV＝1.2％，之后用蒸馏水清洗树脂至中性，然后用0.2mol/L的氨水解吸，得到仅含有¹⁵N—L—精氨酸的解吸液。解吸液真空浓缩至干后，加入适量蒸馏水溶解，在90℃下加入活性炭脱色，抽滤后的澄清滤液再经真空浓缩，于60℃加入无水乙醇，冷却至室温，于—18℃冷冻过夜，¹⁵N—L—精氨酸结晶析出，将结晶连同母液一起过滤、抽干，用无水乙醇洗涤两次，再过滤、抽干，得到¹⁵N—L—精氨酸的结晶物，然后将结晶物于55℃真空干燥，得到纯净的¹⁵N—L—精氨酸产品。

上述实施例中，所得¹⁵N—L—精氨酸产品的纯度达到98％以上，总提取得率达到80％以上。当采用N原子丰度为5.31％的低丰度原料制备¹⁵N—L—精氨酸时，所得产品中的¹⁵N丰度达到5.1％以上，当采用N原子丰度为98.90％的高丰度原料制备¹⁵N—L—精氨酸时，所得产品中的¹⁵N丰度达到98％以上。

Claims

1.一种¹⁵N—L—精氨酸的分离提纯方法，其特征在于：以含有精氨酸的发酵液为原料，采取以下步骤分离提纯：

2.如权利要求1所述的¹⁵N—L—精氨酸的分离提纯方法，其特征在于：步骤a中所述的用草酸调节成酸性的pH值为3-4。

3.如权利要求1所述的¹⁵N—L—精氨酸的分离提纯方法，其特征在于：步骤a中所述的解吸氨水浓度为0.05～0.2mol/L。

4.如权利要求1所述的¹⁵N—L—精氨酸的分离提纯方法，其特征在于：步骤b中所述的脱色在70～90℃下进行。

5.如权利要求1所述的¹⁵N—L—精氨酸的分离提纯方法，其特征在于：步骤c中所述的加入无水乙醇时的温度控制在60～80℃，所述的冷却结晶时的温度控制在室温至—18℃，所述的真空干燥时的温度控制在50～60℃。

6.如权利要求1所述的¹⁵N—L—精氨酸的分离提纯方法，其特征在于：步骤a中所述的树脂吸附控制离心上清液的空柱流速SV＝0.1～1.2％。