CN101928736A - 一种γ-氨基丁酸的分离纯化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种γ-氨基丁酸的分离纯化工艺，它有效解决了生物法制备γ-氨基丁酸由于发酵液成分复杂而导致分离纯化步骤繁冗，工业化成本高的问题。本发明通过采用生物转化法减少转化液中的杂质，从而简化分离工艺，再对转化液进行简单的脱色，得到高纯度，高回收率的γ-氨基丁酸。本发明方法简单，产品回收率高，适合较大规模的工业化生产。

Description

一种γ-氨基丁酸的分离纯化工艺 

技术领域

本发明属于氨基酸制备领域，具体涉及一种γ-氨基丁酸的分离纯化工艺。 

背景技术

γ-氨基丁酸(GABA)是一种主要存在于哺乳动物脑、脊髓中重要的非蛋白质氨基酸，具有降低血压、治疗癫痫、镇静安神、增强记忆等多种生理功能，在食品及医药方面得到广泛的应用。基于对GABA的生物活性的最新研究成果，富含GABA食品的研究已成为当前研究的热点之一，日本多家研究机构都在积极开发富含GABA的功能性食品。目前，我国应用的GABA主要依赖进口，国内对GABA分离纯化的研究尚浅，提取工艺尚不成熟，得到的GABA纯度比较低，阻碍了GABA的工业化生产，因此，对发酵液中GABA分离纯化工艺的研究，提高GABA的纯度，有利于推动GABA的工业化生产，促进GABA的推广与应用。 

微生物法生产γ-氨基丁酸具有反应条件温和，无污染，产量高等优点，广泛应用于γ-氨基丁酸的生产，但由于氨基酸发酵液是一个极其复杂的多相体系，含有微生物细胞、代谢产物以及未耗尽的培养基等，给下游分离提纯造成困难，目前氨基酸分离提纯的一般工艺流程为： 

发酵液→预处理(加热、调pH、絮凝)→菌体分离(离心分离、过滤、压滤)→初步分离(沉淀、吸附、离子交换、萃取、电渗析)→高度纯化(超滤、吸附、结晶、重结晶)→成品加工(干燥、分装) 

用此工艺分离γ-氨基丁酸存在的问题是：对发酵液的分离纯化工艺步骤较多，GABA的损失较严重，如阳离子树脂的使用，因其对γ-氨基丁酸的吸附量太低，影响收率，工业化成本较高，不适合大规模的生产。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种简单的，能较大规模的分离纯化γ-氨基丁酸的方法。该方法是通过生物转化法减少转化液中的杂质，从而简化分离工艺，提高回收率，再对转化液进行简单的脱色，从而得到高纯度的γ-氨基丁酸。 

本发明的工艺包括下述顺序的步骤： 

(1)转化法生产γ-氨基丁酸：首先进行菌体培养，通过离心或者板框过滤收集菌体，悬浮在醋酸缓冲液(pH 4.8)，加入底物L-Glu，在30℃下进行转化反应。 

(2)γ-氨基丁酸转化液预处理：将转化液通过离心或者过滤除去菌体，取上清液在70-80℃加热30min，先用滤纸过滤，再用0.45μm滤膜进行抽滤，收集滤液待用。 

(3)活性炭的处理：活性炭按照一般方法进行处理，粉炭→去离子水洗→热去离子水洗→过滤→干燥(120℃、8h)→冷却至室温，备用 

(4)γ-氨基丁酸预处理液脱色：将步骤(2)得到的滤液调节至pH 5.0，按照2％的添加量加入活性炭粉末，在60℃下保温搅拌30min，双层滤纸过滤后，再用0.45μm滤膜进行抽滤，收集滤液待用。 

(5)γ-氨基丁酸脱色液真空浓缩：将步骤(4)得到的滤液在55℃真空浓缩至稀稠状，保温待用。 

(6)γ-氨基丁酸浓缩液结晶：将步骤(5)的浓缩液加入3倍体积的95％的乙醇，4℃下静止12h后，过滤收集晶体。 

(7)γ-氨基丁酸晶体的洗涤：将步骤(6)收集的γ-氨基丁酸晶体按照3mL/g晶体的比例加入95％的乙醇，40℃搅拌1h，过滤收集晶体。 

(8)γ-氨基丁酸晶体的干燥：将步骤(7)收集的γ-氨基丁酸晶体在80℃的烘箱中烘干，得到γ-氨基丁酸的成品。 

采用上述工艺处理不同批次的γ-氨基丁酸的转化液，减少了转化液中的成分，简化了分离纯化工艺，提高了γ-氨基丁酸的回收率，γ-氨基丁酸的总回收率为85％左右，而得到γ-氨基丁酸的纯度为96％左右。 

下面结合实例对本发明作进一步的说明。 

实施例1： 

γ-氨基丁酸转化液的主要成分：γ-氨基丁酸132g/L，谷氨酸0.15g/L，乙酸钠12.3g/L，转化液体积2.5L。 

活性炭的处理：粉末状活性炭先用去离子水清洗，再用热去离子水清洗，过滤，在120℃下干燥，冷却至室温备用。 

转化液通过离心或者过滤除去菌体，取上清在70-80℃加热30min，用滤纸过滤，再用0.45μm滤膜进行抽滤，收集滤液。将收集的滤液用2M的醋酸调节至pH 5.0，按照2％的添加量加入活性炭粉末，在60℃下缓慢搅拌脱色30min，双层滤纸过滤后，再用0.45μm滤膜进行抽滤，将滤液在55℃真空浓缩至稀稠状，加入3倍体积的95％的乙醇，4℃下静止12h后，过滤，晶体按照3mL/g晶体的比例加入95％的乙醇进行洗涤，40℃搅拌1h过滤。晶体在80℃的烘箱中烘干12-14h，冷却得到γ-氨基丁酸的成品。γ-氨基丁酸总回收率为86.7％，纯度为96.7％。 

实施例2： 

γ-氨基丁酸转化液的主要成分：γ-氨基丁酸144g/L，谷氨酸0.23g/L，乙酸钠14.3g/L，转化液体积7L。 

活性炭的处理：粉末状活性炭先用去离子水清洗，再用热去离子水清洗，过滤，在120℃下干燥，冷却至室温备用。 

转化液通过离心或者过滤除去菌体，取上清在70-80℃加热30min，用滤纸过滤，再用0.45μm滤膜进行抽滤，收集滤液。将收集的滤液用2M的醋酸调节至pH 5.0，按照2％的添加量加入活性炭粉末，在60℃下缓慢搅拌脱色30min，双层滤纸过滤后，再用0.45μm滤膜进行抽滤，将滤液在55℃真空浓缩至稀稠状，加入3倍体积的95％的乙醇，4℃下静止12h后，过滤，晶体按照3毫升/克晶体的比例加入95％的乙醇进行洗涤，40℃搅拌1h过滤。晶体在80℃的烘箱中烘干12-14h，冷却得到γ-氨基丁酸的成品。γ-氨基丁酸总回收率为85.9％，纯度为95.5％。 

Claims (3)

1.一种γ-氨基丁酸的分离纯化工艺，该工艺包括下述顺序的步骤：

(1)转化法生产γ-氨基丁酸：首先进行菌体培养，通过离心或者板框过滤收集菌体，悬浮在醋酸缓冲液(pH 4.8)，加入底物L-Glu，在30℃下进行转化反应。

(2)γ-氨基丁酸转化液预处理：将转化液通过离心或者过滤除去菌体，取上清在70-80℃加热30min，先用滤纸过滤，再用0.45μm滤膜进行抽滤，收集滤液待用。

(3)活性炭的处理：活性炭按照一般方法进行处理，粉炭→去离子水洗→热去离子水洗→过滤→干燥(120℃、8h)→冷却至室温，备用。

(4)γ-氨基丁酸预处理液脱色：将步骤(2)得到的滤液调节至pH 5.0，按照2％的添加量加入活性炭粉末，在60℃下保温搅拌30min，双层滤纸过滤后，再用0.45μm滤膜进行抽滤，收集滤液待用。

(5)γ-氨基丁酸脱色液真空浓缩：将步骤(4)得到的滤液在55℃真空浓缩至稀稠状，保温待用。

(6)γ-氨基丁酸浓缩液结晶：将步骤(5)的浓缩液加入3倍体积的95％的乙醇，4℃下静止12h后，过滤收集晶体。

(7)γ-氨基丁酸晶体的洗涤：将步骤(6)收集的γ-氨基丁酸晶体按照3毫升/克晶体的比例加入95％的乙醇，40℃搅拌1h，过滤收集晶体。

(8)γ-氨基丁酸晶体的干燥：将步骤(7)收集的γ-氨基丁酸晶体在80℃的烘箱中烘干12-14h，得到γ-氨基丁酸的成品。

2.如权利要求1中所述的γ-氨基丁酸的分离纯化工艺，其特征在于，步骤(4)中所述的γ-氨基丁酸转化液的pH值用醋酸调节。

3.如权利要求1中所述的γ-氨基丁酸的分离纯化工艺，其特征在于，步骤(2)、(4)中所用的滤纸为普通的定性滤纸，0.45μm滤膜为聚偏氟乙烯微孔滤膜。