CN101086001A - 从发酵液中提取l－谷氨酰胺粗结晶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从发酵液中提取L－谷氨酰胺粗结晶的方法，属发酵工程中分离提取技术领域。本发明方法具有以下工艺步骤：①制备发酵液，首先配制L－谷氨酰胺发酵培养基，将培养基加入至发酵罐中，在115℃下加热灭菌15分钟，然后冷却至31.5℃，接种黄色短杆菌ATCC14067变异菌株进行发酵；②将上述发酵液加热升温至80℃，放出发酵液，静置于另一容器中，菌体沉降，形成清液和菌体沉降液两部分，各别进行减压过滤，合并两部分滤液，得澄清的发酵液；③将澄清的发酵液在旋转式真空蒸发器中进行浓缩，采用水浴55～60℃加热，浓缩至1/5体积；④在室温下搅拌，然后放在4℃冰箱中5～10小时继续进行低温冷却结晶；⑤取出冰箱后，抽滤，乙醇洗涤，再抽干，得湿结晶；⑥将湿结晶在50℃下减压烘干，得浅黄色粗制结晶。

Description

从发酵液中提取L-谷氨酰胺粗结晶的方法

技术领域

本发明涉及一种从发酵液中提取L-谷氨酰胺粗结晶的方法，属发酵工程中分离提取技术领域。

背景技术

L-谷氨酰胺是L-谷氨酸的γ-羧基酰胺化物，分子式为C₅H₁₀O₃N₂，分子量146.15，常温下为无色针状结晶，可溶于水。L-谷氨酰胺是人体内含量最丰富的一种氨基酸，在维持人体肠道机能、提高免疫力、改善酸碱平衡、增进脑神经功能等方面有显著作用，可以用作生产药物和保健品的原料。

L-谷氨酰胺生产的主要方法是微生物发酵法，用该法生产的有日本和韩国，我国目前尚未工业规模生产，主要原因是后道提取技术还存在问题。据报道采用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂双柱法提取时，存在着L-谷氨酰胺在酸性和碱性条件下水解为L-谷氨酸的问题，造成提取收率偏低，阳柱收率一般在60％以下，难以达到工业化生产的要求。

本发明采用发酵液除去菌体后直接浓缩结晶的方法获取L-谷氨酰胺粗晶，此过程中不发生谷氨酰胺的水解，谷氨酰胺结晶收率可以达到75％以上。

发明内容

本发明的目的在于解决谷氨酰胺易发生水解问题，从而提出从L-谷氨酰胺发酵液中直接浓缩结晶获取L-谷氨酰胺粗结晶的方法。

本发明一种从发酵液中提取L-谷氨酰胺粗结晶的方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：

a.制备发酵液：首先配制L-谷氨酰胺发酵培养基，该培养基的组成及其重量百分配比如下：葡萄糖12％，氯化铵2％，磷酸氢二钾0.05％，磷酸二氢钾0.05％，硫酸镁0.04％，玉米浆1～1.2％，余量为水；用氢氧化钠溶液调节培养基的初始pH值为6.5；将所述的培养基加入至发酵罐中，在115℃下加热灭菌15分钟，然后冷却至31.5℃，接种黄色短杆菌ATCC14067变异菌株进行发酵；发酵过程中通过添加浓氨水的方法来补充氮源并控制发酵液的pH值；当发酵液中葡萄糖含量降至2％以下时，补充糖分1～2次，每次补糖量为1～2％；当发酵液中葡萄糖含量降至0.5％以下时，发酵结束；

b.将上述发酵罐内的发酵液加热升温至80℃，随后即放出发酵液，静置于另一容器中，菌体逐渐凝聚并自然沉降，形成清液和菌体沉降液两部分；先吸出上部的清液部分，随后向下部的菌体沉降液部分添加入1％的硅藻土；然后将清液和菌体沉降液两部分分别进行减压过滤；合并两部分过滤出的液体，得到澄清的发酵液；

c.将上述澄清的发酵液用旋转式真空蒸发器进行真空浓缩，并采用水浴加热，水浴温度为55～60℃，控制发酵液处于沸腾状态，并浓缩至原体积的1/5左右；

d.然后将旋转蒸发器中浓缩液转移到另外容器中，在室温下搅拌至结晶不再增多；然后放在4℃冰箱中5～10小时继续进行低温冷却结晶；

e.从冰箱中取出含有结晶的悬浮液，进行抽滤，直至无母液流出为止；用少量50％乙醇溶液淋洗结晶，再次抽干，得到湿结晶；

f.将上述所得的湿结晶在50℃下减压烘干，得到浅黄色的粗制结晶，其L-谷氨酰胺含量65％以上；该粗结晶可供进一步精制纯化。

本发明方法的优点是在制备过程中L-谷氨酰胺不会发生分解或转化，L-谷氨酰胺粗结晶的提取收率可达75％；相比以前双柱法中用阳柱提取粗品而言，其收率有较明显的提高；粗晶的纯度也可达65％以上。

具体实施方式

现将本发明的实施例进一步具体叙述于后。

实施例1

(1)制备发酵液：首先配制L-谷氨酰胺发酵培养基，该培养基的组成及其重量百分配比如下：葡萄糖12％，氯化铵2％，磷酸氢二钾0.05％，磷酸二氢钾0.05％，硫酸镁0.04％，玉米浆1.1％，余量为水；用30％氢氧化钠溶液调节培养基的初始pH值为6.5；将所述的培养基加入至发酵罐中，在115℃下加热灭菌15分钟，然后冷却至31.5℃，接种黄色短杆菌ATCC14067变异菌株进行发酵；发酵过程中通过添加浓氨水的方法来补充氮源并控制发酵液的pH值至5.5～6.5；当发酵液中葡萄糖含量降至2％以下时，补充糖分1～2次，每次补糖量为1～2％；当发酵液中葡萄糖含量降至0.5％以下时，发酵结束；发酵结束时得发酵液体积为7升，此时取样测定如下：发酵液中L-谷氨酰胺含量为35mg/ml，残糖5mg/ml，pH值5.8；

(2)将上述发酵罐内的发酵液加热升温至80℃，随后即放出发酵液，静置于另一容器中，静置5小时，菌体逐渐凝聚并自然沉降，形成清液和菌体沉降液两部分；上部分的清液部分占有2/3的体积，下部分的菌体沉降液部分占有1/3的体积；先吸出上部的清液部分，随后向下部的菌体沉降液部分添加入25克的硅藻土，并进行搅拌；然后将清液和菌体沉降部分分别进行减压过滤；合并两部分过滤出的液体，得到6.7升澄清的发酵液；

(3)将上述澄清的发酵液等分为7份，分别放在旋转式真空蒸发器中进行真空浓缩，并采用水浴加热，水浴温度为55℃，控制发酵液处于沸腾状态，每份发酵液浓缩至200毫升左右，合并浓缩液，将其转移至另外容器中，在室温下进行搅拌，此时已有大量结晶析出，搅拌至结晶不再增多为止；

(4)然后，放置在4℃冰箱中10小时，进行低温冷却结晶；

(5)从冰箱中取出含有结晶的悬浮液，用砂芯漏斗进行真空抽滤，直止无母液流出为止；用少量50％乙醇溶液淋洗结晶，再次抽干，得到湿结晶371克，母液1120毫升；

(6)将上述所得的湿结晶在50℃真空干燥箱中减压烘干，得到浅黄色的粗制干结晶259克；经检测干结晶中L-谷氨酰胺实际含量为185.7克，占干结晶总量的71.7％；该粗制干结晶中另外含有谷氨酸16.7％和杂质11.6％。至于母液中的L-谷酰胺含量约为5％，该部分可用其他技术回收，不包含在本方法中。

本实施例中，发酵液体积为7升，发酵液中L-谷氨酰胺含量为35mg/ml，故其总含量为245g；而本发明方法实际例的所得粗制干结晶中的L-谷氨酰胺实际含量为185.7克，所以其提取收率为185.7/245×100％＝75.8％。本发明方法产品提取收率还是较高的。

Claims (1)

1.一种从发酵液中提取L-谷氨酰胺粗结晶的方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：

a.制备发酵液：首先配制L-谷氨酰胺发酵培养基，该培养基的组成及其重量百分配比如下：葡萄糖12％，氯化铵2％，磷酸氢二钾0.05％，磷酸二氢钾0.05％，硫酸镁0.04％，玉米浆1～1.2％，余量为水；用氢氧化钠溶液调节培养基的初始pH值为6.5；将所述的培养基加入至发酵罐中，在115℃下加热灭菌15分钟，然后冷却至31.5℃，接种黄色短杆菌ATCC14067变异菌株进行发酵；发酵过程中通过添加浓氨水的方法来补充氮源并控制发酵液的pH值；当发酵液中葡萄糖含量降至2％以下时，补充糖分1～2次，每次补糖量为1～2％；当发酵液中葡萄糖含量降至0.5％以下时，发酵结束；

b.将上述发酵罐内的发酵液加热升温至80℃，随后即放出发酵液，静置于另一容器中，菌体逐渐凝聚并自然沉降，形成清液和菌体沉降液两部分；先吸出上部的清液部分，随后向下部的菌体沉降液部分添加入1％的硅藻土；然后将清液和菌体沉降液两部分分别进行减压过滤；合并两部分过滤出的液体，得到澄清的发酵液；

c.将上述澄清的发酵液用旋转式真空蒸发器进行真空浓缩，并采用水浴加热，水浴温度为55～60℃，控制发酵液处于沸腾状态，并浓缩至原体积的1/5左右；

d.然后将旋转蒸发器中浓缩液转移到另外容器中，在室温下搅拌至结晶不再增多；然后放在4℃冰箱中5～10小时继续进行低温冷却结晶；

e.从冰箱中取出含有结晶的悬浮液，进行抽滤，直至无母液流出为止；用少量50％乙醇溶液淋洗结晶，再次抽干，得到湿结晶；

f.将上述所得的湿结晶在50℃下减压烘干，得到浅黄色的粗制结晶，其L-谷氨酰胺含量65％以上；该粗结晶可供进一步精制纯化。