CN1021704C

CN1021704C - 一种提取谷氨酸的方法

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Publication number: CN1021704C
Application number: CN 90102179
Authority: CN
Inventors: 陈雪贞; 唐祯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-13
Filing date: 1990-04-13
Publication date: 1993-07-28
Anticipated expiration: 2005-04-13
Also published as: CN1048702A

Abstract

本发明提供了一种提取谷氨酸的方法。本发明方法由如下步骤组成，采用具有阳离子特性的絮凝剂去除发酵液胶体，等电点分离出结晶谷氨酸和等电点结晶母液，分两次浓缩等电点结晶母液，等电点分离出结晶谷氨酸和最终浓缩物。本发明方法可以获得纯度高的谷氨酸结晶，其谷氨酸总收率可以达到90%，最终液缩物用氨水中和后直接成为具有商品价值的农肥，实现无废液排放，解决了污染环境问题。

Description

本发明涉及一种提取谷氨酸的方法，它包括去除发酵液胶体、蛋白质、菌体步骤，等电点提取谷氨酸和获得最终浓缩物的步骤。

日常生活中用作调味品的味精是L-谷氨酸-钠盐，谷氨酸可以由淀粉、糖蜜为原料，用生物培养方法进行工业性生产获得。

目前从发酵液中提取谷氨酸的方法有等电点法、盐酸盐法、锌盐法、离子交换树脂法、直接浓缩法。谷氨酸在等电点PH时，在溶液中溶解度最低。但在发酵液中，由于受残糖、蛋白质、色素等杂质影响，妨碍了谷氨酸结晶，所以等电点法从发酵液中提取的谷氨酸结晶纯度受到限制，而其收率也只有60%，若配合冷冻可以提高到70%，再进行离子交换树脂吸附，则可达80%。作为废水排放的谷氨酸结晶母液，其谷氨酸含量仍达1.3克/100毫升以上。

在包含有去除发酵液胶体、蛋白质、菌体和浓缩发酵液这两个步骤的几种提取谷氨酸的方法中，对浓缩发酵液时减少泡沫的干扰和等电点沉降谷氨酸结晶时减少伴随杂质的析出、提高谷氨酸结晶纯度来说，首先除去发酵液中的胶体、蛋白质、菌体是至关重要的。

中国专利申请号85109246中叙述了一种工艺是采用市售的无机膜进行超级过滤，但其过滤时间长，无机膜价格昂贵，超级过滤的操作也很麻烦。上海味精厂编著、1982年由轻工业出版社出版的《味精生产》一书中介绍的直接浓缩法是采用转速达6000～15000转/分的高速离心机分离发酵液胶体、蛋白质、菌体、其设备价格昂贵、能耗大。

由于谷氨酸菌体小，通常工业上经济的方法去除胶体、蛋白质、菌体将有很大的困难。

日本专利文献J62-74294中公开了一种采用化学合成高聚物作絮凝剂，配合高速离心分离，加入活性碳，然后过滤去除L-苏氨酸培养基中的菌体及蛋白质。

现有的一些谷氨酸提取方法，如等电点法、离子交换法、锌盐法、离子交换膜电渗析法，都没有去除发酵液中的胶体、蛋白质、菌体的工艺步骤。

中国专利申请号85109246里叙述到，被浓缩的发酵液中含谷氨酸11克/100毫升，其浓缩比为2.4∶1。

《味精生产》一书介绍的直接浓缩法中，被浓缩的发酵液谷氨酸含量在7～10克/100毫升，其浓缩比选在4～5∶1。

应该指出，上述发酵液的谷氨酸含量在7克/100毫升以上，若选取高的浓缩比，使浓缩液的谷氨酸含量偏高，则在浓缩后会产生β-型谷氨酸结晶以及沉淀出胶体、蛋白质、菌体，直接影响了等电点提取谷氨酸结晶的纯度。日本专利文献J62-74294所公开的方法同样是浓缩原L-苏氨酸量的培养基首先得到的是纯度低的结晶泥。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提出一种操作过程简单、只需一般设备、可以进行工业化生产、无废液排放污染环境的提取纯度高的谷氨酸结晶的方法。

本发明的目的可以通过以下步骤来达到，从谷氨酸培养成熟的发酵液中去除胶体、蛋白质、菌体的步骤、等电点提取谷氨酸步骤和结晶母液浓缩步骤，其特征在于该方法由如下步骤组成：

a）用脱乙酰甲壳素溶解在0.2～2%浓度的羧酸（甲酸、乙酸、乳酸中的任一种）制备成0.5～3克/100毫升浓度的具有阳离子特性的絮凝剂;

b）在发酵液中加入0.02～1克/升（相对于发酵液容积）絮凝剂，在常温、PH7～6.5时，胶体、蛋白质、菌体凝聚，凝聚物经1～2小时沉降在容载器下部，获得第一次清液和第一次下浊液;

c）将第一次下浊液调PH7～7.5，胶体、蛋白质、菌体凝聚，凝聚物经1～2小时沉降在容载器下部，获得第二次清液和第二次下浊液;

d）将第二次下浊液加热至60～90℃，投入活性碳2～30克/升，调整PH5～3，经过滤获得第三次清液;

e）将获得的三次清液合并调等电点分离出结晶谷氨酸和等电点结晶母液;

f）浓缩等电点结晶母液，浓缩比为1.5～5∶1，将浓缩液加热至60～90℃，投入2～30克/升活性碳过滤，等电点分离出结晶谷氨酸和二次等电点结晶母液;

g）浓缩二次等电点结晶母液，浓缩比为1.5～4∶1，将浓缩液加热至60～90℃，投入2～30克/升活性碳过滤，等电点分离出结晶谷氨酸和最终浓缩物。

絮凝剂浓度最好为1～2克/100毫升。絮凝剂在发酵液中加入量最好为0.03～0.5克/升。

浓缩等电点结晶母液最好在浓缩比为2.7～3.3∶1、60～80℃温度抽真空蒸发浓缩。浓缩二次等电点结晶母液最好在浓缩比为1.85～2.1∶1、60～80℃温度抽真空蒸发浓缩。

最终浓缩物用浓氨水中和至PH6.2～6.8获得农肥。

本发明的优点在于：

本发明采用以脱乙酰甲壳素为主的具有阳离子特性的絮凝剂去除发酵液中的胶体、蛋白质、菌体，其操作步骤简单、只需一般设备、能实行工业化大生产。上述杂质从发酵液中去除后，能使浓缩母液过程中不会产生大量的泡沫，且蛋白质受热析出凝结物也大大减少。由于等电点结晶母液呈微酸性，用活性碳去除浓缩液的杂质时容易过滤，所获得的谷氨酸结晶纯度高。

本发明采用二次浓缩等电点结晶母液，每次浓缩比小，但总浓缩比大，这样，既避免在高浓缩收集谷氨酸时产生β-型结晶，又能提高谷氨酸收率。

本发明最后步骤所获得的最终浓缩物中仍含有残糖、残尿素、谷氨酸、无机离子，其水份比本步骤浓缩前减少了80-90%，加入浓氨水中和后就变成有实用价值的农肥。与此同时，亦解决了将谷氨酸结晶母液作为废水排放污染环境的问题。

本发明的方法与等电点冷冻离交二步法相比较，其谷氨酸收率高10%，吨淀粉产谷氨酸增加10%，而产品成本降低10～20%。

图1是本发明的工艺流程图。

通过下面将要叙述的非限定实施例对本发明作进一步详细阐述。

实施例一：

取1100升以淀粉为原料的谷氨酸培养成熟的发酵液，其谷氨酸含量为6.28克/100毫升、PH7.5、OD1.2。

将4.4升用脱乙酰甲壳素溶解在1%浓度的醋酸中制备成浓度为1克/100毫升的絮凝剂投入上述发酵液中，酸调PH6.5～6.9，经过5分钟，可见凝聚现象发生。经过2小时，1100升的发酵液沉降分离得到660升清液和440升下浊液。

将第一次下浊液440升搅拌，用碱调PH7.1～7.5，可见凝聚现象再次发生，经2小时沉降分离得到220升清液和220升下浊液。

将所获得的220升下浊液加热至90℃，使蛋白质凝结，然后，降温至60℃，酸调PH4，投入2.2公斤活性碳，用压滤机过滤得清液210升。

合并上述三个步骤所获得的清液共1090升，等电点提取谷氨酸。检验等电点结晶母液的谷氨酸含量为2.5克/100毫升，OD0.1，谷氨酸收率为60%，得粗谷氨酸45.7公斤。纯度90%。

取1000升等电点结晶母液进行浓缩，在60℃温度下用真空连续浓缩锅蒸发水份，浓缩比为2.7∶1，得到其浓缩液370公升，然后加热至80℃，投入1.1公斤活性碳，用压滤机过滤，经等电点后分离出谷氨酸和二次等电点结晶母液。检验二次等电点结晶母液的谷氨酸含量为2.5克/100毫升，此时谷氨酸收率为25.5%，得粗谷氨酸17公斤。纯度88%。

取300升二次等电点结晶母液进行浓缩，在60℃温度下用真空连续浓缩锅蒸发水份，浓缩比为1.85∶1，得到其浓缩液135升，然后加热至80℃，投入0.76公斤活性碳，用压滤机过滤，经等电点后分离出谷氨酸和最终浓缩物。检验最终浓缩物谷氨酸含量为3.5克/100毫升，此时，谷氨酸收率为3.5%，得粗谷氨酸2公斤。纯度86%。经过上述步骤，其谷氨酸总收率为89%。

将最终浓缩物用浓氨水中和调PH6.2后，得到罐装农肥。

实施例二：

取1100升以淀粉为原料的谷氨酸培养成熟的发酵液，其谷氨酸含量为6.28克/100毫升，PH7.5、OD1.2。

将22升用脱乙酰甲壳素溶解在2%浓度的乳酸中制备成浓度为2克/100毫升的絮凝剂投入上述发酵液中，酸调PH6.5～6.9，经过5分钟，可见凝聚现象发生。经过1小时，1100升的发酵液沉降分离得到770升清液和330升下浊液。

将第一次下浊液330升搅拌，用碱调PH7.1～7.4，经1小时沉降分离得到220升清液和110升下浊液。

将所获得的110升下浊液加热至60℃，投入0.22公斤活性碳，酸调PH4，用压滤机过滤得清液105升。

合并上述三个步骤所获得的清液共1095升。等电点提取谷氨酸。检验等电点结晶母液的谷氨酸含量为2.5克/100毫升，OD0.08，谷氨酸收率为60%，得粗谷氨酸46公斤。纯度90%。

取1000升等电点结晶母液进行浓缩，在60℃温度下用真空连续浓缩锅蒸发水份，取浓缩比为3.3∶1，得到其浓缩液300升，然后加热至70℃，投入6公斤活性碳过滤，经等电点后分离出谷氨酸和二次等电点结晶母液。检验二次等电点结晶母液的谷氨酸含量为2.5克/100毫升，此时，谷氨酸收率为27.8%，得粗谷氨酸19公斤。纯度88%。

取300升二次等电点结晶母液进行浓缩，在60℃温度下用真空连续浓缩锅蒸发水份，取浓缩比为2.1∶1，得到其浓缩液142升，然后加热至70℃，投入3.5公斤活性碳过滤，经等电点后分离出谷氨酸和最终浓缩物。检验最终浓缩物的谷氨酸含量为3.5克/100毫升，此时，谷氨酸收率为3.9%，得粗谷氨酸2.8公斤。纯度85%。经上述步骤，其谷氨酸总收率为91.7%。

将最终浓缩物用浓氨水中和调PH6.5后，得到罐装农肥。

可以看出，本发明的方法有显著的技术进步，与以前的工艺方法相比是十分明显的。

Claims

1、由谷氨酸培养成熟的发酵液提取结晶谷氨酸的方法，包括去除发酵液胶体、蛋白质、菌体的步骤、等电点提取谷氨酸步骤和结晶母液浓缩步骤，其特征在于：

a)用脱乙酰甲壳素溶解在0.2～2%浓度的羧酸(甲酸、乙酸、乳酸中的任一种)制备成浓度为0.5～3克/100毫升具有阳离子特性的絮凝剂；

b)在发酵液成熟出罐后加入0.02～1克/升(相对于发酵液容积)絮凝剂，在常温、PH值为7～6.5时，胶体、蛋白质、菌体凝聚，凝聚物经1～2小时沉降在容载器下部，获得第一次清液和第一次下浊液；

c)将第一次下浊液调PH值为7～7.5，胶体、蛋白质、菌体凝聚，凝聚物经1～2小时沉降在容载器下部，获得第二次清液和第二次下浊液。

d)将第二次下浊液加热至60～90℃，投入活性碳2～30克/升，调整PH5～3，经过滤获得第三次清液；

e)将获得的三次清液合并调等电点分离出结晶谷氨酸和等电点结晶母液；

f)浓缩等电点结晶母液，浓缩比为1.5～5∶1，将浓缩液加热至60～90℃，投入2～30克/升活性碳过滤，等电点分离出结晶谷氨酸和二次等电点结晶母液；

g)浓缩二次等电点结晶母液，浓缩比为1.5～4∶1，将浓缩液加热至60～90℃，投入2～30克/升活性碳过滤，等电点分离出结晶谷氨酸和最终浓缩物。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说的絮凝剂浓度最好为1～2克/100毫升。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于絮凝剂在发酵液中加入量最好为0.03～0.5克/升。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于浓缩等电点结晶母液最好在浓缩比为2.7～3.3∶1、60～80℃温度抽真空蒸发浓缩。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于浓缩二次等电点结晶母液最好在浓缩比为1.85～2.1∶1、60～80℃温度抽真空蒸发浓缩。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于最终浓缩物用浓氨水中和至PH值6.2～6.8获得农肥。