CN101709048A - 一种l-色氨酸的提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种L-色氨酸的提取方法，包括如下步骤：1)将L-色氨酸发酵液的pH值调至1.5-4.5，然后进行膜过滤；2)膜滤出液用装有阳离子交换树脂的模拟移动床离交系统进行分离；3)洗脱液调pH值至6-7；4)调酸后的洗脱液加热脱色；脱色液经后处理即得L-色氨酸。本发明的提取方法可以实现连续化生产，产品收率高、纯度高、质量稳定。

Description

一种L-色氨酸的提取方法
技术领域
本发明涉及生物化工领域，特别是涉及一种L-色氨酸的提取方法。
背景技术
L-色氨酸是人和动物的必需氨基酸之一，参与机体蛋白质合成和代谢网络调节，具有调节蛋白质合成、增强免疫及促进机体消化等功能。广泛运用于医药、食品和饲料添加剂行业。生产L-色氨酸的方法主要有(1)有机合成法，该法以吲哚为原料，经曼里奇反应进行氨烷基化，然后酯化水解得到产物，该方法生产成本较高。(2)天然物质提取法，该方法是对含有L-色氨酸的物质进行水解，由于L-色氨酸本身在蛋白质及谷类植物中含量不高，无法实现工业化生产。(3)酶转化法，利用吲哚为前体的酶法合成L-色氨酸是较有效的工业生产方法，但生产成本偏高。(4)发酵法，利用葡萄糖糖蜜为原料，利用优良的L-色氨酸生产菌来生产L-色氨酸。从原材料的来源和成本的因素考虑，发酵法更具有竞争优势。天津科技大学已报道从发酵液中提取L-色氨酸的方法，但其工序复杂，生产成本高，收率低，无法满足工业化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种L-色氨酸的提取方法，以解决现有技术存在的上述问题。
本发明提供一种L-色氨酸的提取方法，包括如下步骤：
1)将L-色氨酸发酵液的pH值调至1.5-4.5，然后进行膜过滤；
2)膜滤出液用装有阳离子交换树脂的模拟移动床离交系统进行分离；
3)洗脱液调pH值至6-7；
4)调酸后的洗脱液加热脱色；脱色液经后处理即得L-色氨酸。
所述步骤1)中，L-色氨酸发酵液为利用细菌发酵葡萄糖得到的含L-色氨酸的液体，优选地，使用重组大肠杆菌基因工程菌进行好氧发酵；所述发酵液中L-色氨酸含量为15-50g/L。
所述步骤1)中，使用盐酸或硫酸调节L-色氨酸发酵液的pH值至2.5-4.0。
所述步骤1)中，膜过滤是采用孔径为0.05um-0.2um的微滤膜进行过滤，过滤温度为40-80℃。
步骤2)中，所述阳离子交换树脂为强酸性或弱酸性的铵型或氢型阳离子交换树脂，例如阳离子交换树脂001×7、001×8或D152等。
步骤2)中，所述阳离子交换树脂在模拟移动床离交系统中被循环利用。
所述步骤2)中，使用氨水作为洗脱剂，浓度为2-20g/dl。
所述步骤3)中，使用4-30g/dl盐酸或4-80g/dl硫酸或4-80g/dl醋酸调节pH值。
所述步骤4)中，向调酸后的洗脱液中添加洗脱液体积0.3-1.5％的活性炭于40-70℃脱色或用装有颗粒活性炭的炭柱进行脱色。
所述步骤4)中，后处理包括浓缩、降温结晶、离心分离和烘干。
本发明将L-色氨酸发酵液用硫酸或盐酸等无机酸将pH值调至1.5-4.5，然后用微滤膜进行过滤；滤液用装有阳离子交换树脂的模拟移动床连续上柱连续洗脱，洗脱液用酸调pH值至6-7后用活性炭或颗粒炭脱色，脱色液经浓缩、结晶得到L-色氨酸晶体。
本发明的模拟移动床离交系统采用阳离子树脂作为交换剂，用氨水作为洗脱剂，用水作淋洗，树脂在进入吸附区之前，用稀酸进行酸化。吸附、洗脱温度为20-75℃。本发明的模拟移动床连续离交系统可以实现连续进料，连续出料。通过模拟移动床分离后，可以得到废水相和产品相。
本发明的模拟移动床离交系统由5根或5根以上的离子交换拄串联而成，每根柱上有进料口、进水口、进氨水口、进稀酸口、出废水口、出产品口、出稀酸口。本发明的连续离子交换是通过自动控制实现的。
本发明L-色氨酸的提取方法具有以下有益效果：
采用本发明方法提取的L-色氨酸，产品质量好，收率提高，废水量减少，能耗降低，综合生产成本低，操作简单。
附图说明
图1为本发明提取方法的的工艺流程简图；
图2为本发明的模拟移动床离交系统连续分离L-色氨酸溶液的流程简图，其中1为稀酸，2为纯水，3为氨水，4为纯水，5为色氨酸原液，6为废酸液，7为洗脱液，8为废水液。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
下述实施例中，L-色氨酸发酵液为利用大肠杆菌基因工程菌发酵葡萄糖得到的含L-色氨酸的液体，其中L-色氨酸的浓度为15-50g/L。
装有阳离子交换树脂的模拟移动床离交系统，由5根或5根以上的离子交换拄串联而成，每根柱上有进料口、进水口、进氨水口、进稀酸口、出废水口、出产品口、出稀酸口(参见图2)。其采用自控阀门实现进出料口的交替切换。阳离子交换树脂的型号为001×7、001×8或D152等。
实施例1
将350L浓度为24.5g/L的L-色氨酸发酵液用50g/dl硫酸调pH值至3.0，用0.1um的微滤膜于60℃过滤除菌，除菌液以4L/h的速度进入装有阳离子交换树脂001×7的模拟移动床离交系统，淋洗水(无离子水)流速为1.5L/h。氨水浓度为20g/dl，流速为0.2L/h，再生洗水流速为3.5L/h，稀硫酸浓度为1.5g/dl，流速为3L/h。通过连续离子交换后，得到的解析液L-色氨酸浓度为31.3g/L。将L-色氨酸解析液用浓度为30g/dl硫酸调pH至6.5后加解析液体积1％的粉炭于55℃脱色半小时，经过滤除炭，得到的脱色液浓缩、结晶得到含量为99.5％的L-色氨酸，收率为85.6％。
实施例2
将300L浓度为23.7g/L的L-色氨酸发酵液用85g/dl硫酸调pH值至1.5，用0.05um的微滤膜于60℃过滤除菌，除菌液以4L/h的速度进入装有阳离子交换树脂001×8的模拟移动床离交系统，淋洗水(无离子水)流速为1.5L/h。氨水浓度为20g/dl，流速为0.2L/h，再生洗水流速为3.5L/h，稀硫酸浓度为1.0g/dl，流速为3L/h。通过连续离子交换后，得到的解析液L-色氨酸浓度为29.8g/L。将L-色氨酸解析液用80g/dl醋酸调pH至6.7后加解析液体积0.5％的粉炭于55℃脱色半小时，经过滤除炭，得到的脱色液浓缩、结晶得到含量为99.3％的L-色氨酸，收率为83.6％。
实施例3
将310L浓度为45.1g/L的L-色氨酸发酵液用95g/dl硫酸调pH值至4.5，用0.05um的微滤膜于60℃过滤除菌，除菌液以4L/h的速度进入装有阳离子交换树脂D152的模拟移动床离交系统，淋洗水(无离子水)流速为2.5L/h。氨水浓度为20g/dl，流速为0.2L/h，再生洗水流速为3.5L/h，稀硫酸浓度为1.0g/dl，流速为3L/h。通过连续离子交换后，得到的解析液L-色氨酸浓度为48.6g/L。将L-色氨酸解析液用85g/dl醋酸调pH至6.9后加解析液体积0.8％的粉炭于55℃脱色半小时，经过滤除炭，得到的脱色液浓缩、结晶得到含量为99.6％的L-色氨酸，收率为86.2％。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种L-色氨酸的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将L-色氨酸发酵液的pH值调至1.5-4.5，然后进行膜过滤；
2)膜滤出液用装有阳离子交换树脂的模拟移动床离交系统进行分离；
3)洗脱液调pH值至6-7；
4)调酸后的洗脱液加热脱色；脱色液经后处理即得L-色氨酸。
2.根据权利要求1所述的L-色氨酸的提取方法，其特征在于，所述步骤1)中，L-色氨酸发酵液为利用大肠杆菌基因工程菌发酵葡萄糖得到的含L-色氨酸的液体，所述发酵液中L-色氨酸含量为15-50g/L。
3.根据权利要求1所述的L-色氨酸的提取方法，其特征在于，所述步骤1)中，使用盐酸或硫酸调节L-色氨酸发酵液的pH值至2.5-4.0。
4.根据权利要求1所述的L-色氨酸的提取方法，其特征在于，所述步骤1)中，膜过滤是采用孔径为0.05um-0.2um的微滤膜进行过滤，过滤温度为40-80℃。
5.根据权利要求1所述的L-色氨酸的提取方法，其特征在于，步骤2)中，所述阳离子交换树脂为强酸性或弱酸性的铵型或氢型阳离子交换树脂。
6.根据权利要求1或5所述的L-色氨酸的提取方法，其特征在于，步骤2)中，所述阳离子交换树脂在模拟移动床离交系统中被循环利用。
7.根据权利要求1所述的L-色氨酸的提取方法，其特征在于，所述步骤2)中，使用氨水作为洗脱剂，浓度为2-20g/dl。
8.根据权利要求1所述的L-色氨酸的提取方法，其特征在于，所述步骤4)中，向调酸后的洗脱液中添加洗脱液体积0.3-1.5％的活性炭于40-70℃脱色或用装有颗粒活性炭的炭柱进行脱色。
9.根据权利要求1所述的L-色氨酸的提取方法，其特征在于，所述步骤4)中，后处理包括浓缩、降温结晶、离心分离和烘干。
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