CN102746176A - 一种去除赖氨酸发酵液中菌体的方法 - Google Patents

一种去除赖氨酸发酵液中菌体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种去除赖氨酸发酵液中菌体的方法，其中，所述方法包括将赖氨酸发酵液在pH值为3-4和温度为90-120℃的条件下保温100-140min后进行固液分离。本发明的方法可达到显著降低除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度的目的，且随着放置时间的延长和温度的降低，除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度基本不发生变化，特别是在pH值为3.3-3.8和温度为95-105℃的条件下保温110-130min后，降低除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度的效果更加显著。此外，本发明的方法操作简单、能耗低，且无需添加絮凝剂，因此可广泛应用于工业生产。

Description

一种去除赖氨酸发酵液中菌体的方法
技术领域
本发明涉及一种去除赖氨酸发酵液中菌体的方法。
背景技术
发酵结束后得到的赖氨酸发酵液成分复杂，一般每升赖氨酸发酵液中含有100-140g的赖氨酸，还含有少量的其它氨基酸。此外，发酵结束后得到的赖氨酸发酵液中菌体的含量一般为15-30g/L，并以胶体状存在。赖氨酸发酵液的pH值一般为6.6-7.0。
从发酵液中提取赖氨酸，需要先将发酵液中的菌体去除，现有技术中，去除赖氨酸发酵液中菌体的方法一般包括：膜滤法、离心分离法、添加絮凝剂沉降法等。其中，离心分离法投资大，能耗高，压缩形成的滤饼极易堵塞滤布，使过滤速度和滤液质量受到影响；添加絮凝剂法需要上清液质量符合要求，同时絮凝剂的使用需要充分考虑是否符合食品安全的相关制度。因此，现在普遍采用的方法为膜滤法，但此方法也有其自身的弊端：膜滤液随放置时间的延长和温度的降低，浊度升高，影响后序赖氨酸的提取效果。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中去除赖氨酸发酵液中菌体的方法的缺陷，提供一种能够兼顾使去除菌体后的赖氨酸发酵液具有低浊度、去除方法能耗低、方法简单、无需添加絮凝剂且除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度随着放置时间的延长和温度的降低基本不发生变化的新的去除赖氨酸发酵液中菌体的方法。
本发明的发明人在研究中意外发现，将赖氨酸发酵液在pH值为3-4和温度为90-120℃的条件下保温100-140min后进行固液分离得到的除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度大大降低，且随着放置时间的延长和温度的降低，得到的除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度基本不发生变化。
因此，为了实现上述目的，本发明提供了一种去除赖氨酸发酵液中菌体的方法，其中，所述方法包括将赖氨酸发酵液在pH值为3-4和温度为90-120℃的条件下保温100-140min后进行固液分离。
优选地，pH值为3.3-3.8，温度为95-105℃，保温时间为110-130min。
优选地，固液分离的温度为50-85℃，pH值为3-4。
本发明提供的去除赖氨酸发酵液中菌体的方法只需将赖氨酸发酵液在pH值为3-4和温度为90-120℃的条件下保温100-140min后进行固液分离即可达到显著降低除去菌体的赖氨酸发酵液浊度的目的，且随着放置时间的延长和温度的降低，除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度基本不发生变化，特别是在pH值为3.3-3.8和温度为95-105℃的条件下保温110-130min后，降低除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度的效果更加显著。此外，本发明的方法操作简单、能耗低，且无需添加絮凝剂，因此可广泛应用于工业生产。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种去除赖氨酸发酵液中菌体的方法，该方法包括将赖氨酸发酵液在pH值为3-4和温度为90-120℃的条件下保温100-140min后进行固液分离。
本发明中，赖氨酸发酵液指采用发酵法制备赖氨酸，发酵一定时间后得到的发酵产物，每升赖氨酸发酵液中菌体的含量通常为15-30g。
根据本发明，尽管将赖氨酸发酵液在pH值为3-4和温度为90-120℃的条件下保温100-140min后进行固液分离，即可实现本发明的目的，即显著降低除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度，且随着放置时间的延长和温度的降低，除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度基本不发生变化。但优选情况下，pH值为3.3-3.8，温度为95-105℃，保温时间为110-130min，可进一步显著降低除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度。
本发明中，对于赖氨酸发酵液pH值的调节方法无特殊要求，可以采用本领域常用的各种方法，例如向赖氨酸发酵液中加入酸性溶液。对于酸性溶液的种类无特殊要求，可以采用本领域常用的各种酸性溶液，例如硫酸、盐酸等，优选硫酸。对于酸性溶液的浓度无特殊要求，只要将pH值调节到要求范围内即可，但从降低酸性溶液用量，使调节pH值对赖氨酸发酵液中赖氨酸浓度无较大影响的方面考虑，进一步优选采用98重量%的硫酸调节赖氨酸发酵液的pH值。
本发明中，对于去除赖氨酸发酵液中菌体的方法中温度的控制方法无特殊要求，可以采用本领域常用的各种方法，例如可以采用蒸汽加热、水浴或油浴加热、或者电加热等，从实际生产操作方便、节省成本的方面考虑，优选采用蒸汽加热，蒸汽加热的具体实施方式可以为在容纳赖氨酸发酵液的发酵罐内部设置管道，向管道中通入蒸汽对赖氨酸发酵液进行加热和保温，或者可以为在容纳所述赖氨酸发酵液的发酵罐外围设置夹层或管道，向夹层或管道中通入蒸汽对赖氨酸发酵液进行加热和保温。
本发明的发明人在研究中意外发现，对保温后的发酵液进行固液分离时，在温度为50-85℃、pH值为3-4的条件下进行固液分离，可使固液分离的效果更加充分，进一步降低固液分离后除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度，在温度为70-80℃、pH值为3.3-3.8的条件下进行固液分离，可更进一步降低固液分离后除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度，因此，本发明中，优选地，固液分离的温度为50-85℃，pH值为3-4；更优选地，固液分离的温度为70-80℃，pH值为3.3-3.8。由于本发明方法保温时的pH值与固液分离的pH值相当，而且本领域技术人员应该理解的是，在保温过程中，赖氨酸发酵液的pH值基本不发生变化，因此，保温后只需调节赖氨酸发酵液的温度，无需调节pH值，进行固液分离。
本发明中，对于固液分离的方法无特殊要求，可以采用本领域常用的各种方法，例如可以选自沉降、过滤和离心分离中的一种或多种。从能耗低且固液分离效果好的方面考虑，固液分离的方法优选为沉降。本发明中，沉降即是指自然沉降。为了使固液分离在上述优选的条件下进行，即在温度为50-85℃，pH值为3-4，优选在温度为70-80℃，pH值为3.3-3.8的条件下进行沉降，以使沉降的效果更好，采用蒸汽加热时，保温后可以通过调节蒸汽温度和通入量，使保温后的赖氨酸发酵液的温度满足沉降的上述优选条件。沉降的时间优选为20-40min。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
实施例
以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。
在下述实施例和对比例中：
采用重量法测定赖氨酸发酵液中的菌体含量：取赖氨酸发酵液100mL，放在离心机的样品瓶中，选择4000RPM离心5分钟；离心后将上清液倒去，加水100mL，用玻璃棒将菌体与水混合均匀，以4000RPM离心5分钟，离心后将上清液倒去，再加水100mL，重复上述操作共三次，即用水重复洗涤三次。将菌体转移至已经恒重的玻璃表面皿（重量为m0）中，放在烘箱中，在105℃烘干至恒重（m1）。菌体含量%=〔(m1-m0)/0.1〕×100%，单位为g/L。
采用WGZ-200浊度仪（上海精密科学仪器有限公司）测定除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的去除赖氨酸发酵液中菌体的方法。
用98重量%的硫酸调节赖氨酸发酵液（菌体含量20g/L）的pH值为3.5，在容纳所述赖氨酸发酵液的发酵罐中设置管道，向管道内通入蒸汽，通过调节蒸汽温度和通入量使赖氨酸发酵液的温度为100℃，并在此温度下保温120min，然后调节蒸汽温度和通入量使赖氨酸发酵液的温度为75℃，在此温度下沉降30min后取上清液（即固液分离后除去菌体的赖氨酸发酵液，下同）。取出上清液后每隔10min测定上清液的温度和浊度，结果见表1。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的去除赖氨酸发酵液中菌体的方法。
用98重量%的硫酸调节赖氨酸发酵液（菌体含量15g/L）的pH值为3.3，在容纳所述赖氨酸发酵液的发酵罐中设置管道，向管道内通入蒸汽，通过调节蒸汽温度和通入量使赖氨酸发酵液的温度为95℃，并在此温度下保温130min，然后调节蒸汽温度和通入量使赖氨酸发酵液的温度为70℃，在此温度下沉降20min后取上清液。取出上清液后每隔10min测定上清液的温度和浊度，结果见表1。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的去除赖氨酸发酵液中菌体的方法。
用98重量%的硫酸调节赖氨酸发酵液（菌体含量30g/L）的pH值为3.8，在容纳所述赖氨酸发酵液的发酵罐中设置管道，向管道内通入蒸汽，通过调节蒸汽温度和通入量使赖氨酸发酵液的温度为105℃，并在此温度下保温110min，然后调节蒸汽温度和通入量使赖氨酸发酵液的温度为80℃，在此温度下沉降40min后取上清液。取出上清液后每隔10min测定上清液的温度和浊度，结果见表1。
实施例4
本实施例用于说明本发明提供的去除赖氨酸发酵液中菌体的方法。
按照实施例1的方法去除赖氨酸发酵液中的菌体，不同的是，用98重量%的硫酸调节赖氨酸发酵液（菌体含量20g/L）的pH值为3。取出上清液后每隔10min测定上清液的温度和浊度，结果见表1。
实施例5
本实施例用于说明本发明提供的去除赖氨酸发酵液中菌体的方法。
按照实施例1的方法去除赖氨酸发酵液中的菌体，不同的是，用98重量%的硫酸调节赖氨酸发酵液（菌体含量20g/L）的pH值为4。取出上清液后每隔10min测定上清液的温度和浊度，结果见表1。
实施例6
本实施例用于说明本发明提供的去除赖氨酸发酵液中菌体的方法。
按照实施例1的方法去除赖氨酸发酵液中的菌体，不同的是，通过调节蒸汽温度和通入量使赖氨酸发酵液的温度为90℃，并在此温度下保温140min。取出上清液后每隔10min测定上清液的温度和浊度，结果见表1。
实施例7
本实施例用于说明本发明提供的去除赖氨酸发酵液中菌体的方法。
按照实施例1的方法去除赖氨酸发酵液中的菌体，不同的是，通过调节蒸汽温度和通入量使赖氨酸发酵液的温度为120℃，并在此温度下保温100min。取出上清液后每隔10min测定上清液的温度和浊度，结果见表1。
实施例8
本实施例用于说明本发明提供的去除赖氨酸发酵液中菌体的方法。
按照实施例1的方法去除赖氨酸发酵液中的菌体，不同的是，保温后调节蒸汽温度和通入量使赖氨酸发酵液的温度为50℃。取出上清液后每隔10min测定上清液的温度和浊度，结果见表1。
实施例9
本实施例用于说明本发明提供的去除赖氨酸发酵液中菌体的方法。
按照实施例1的方法去除赖氨酸发酵液中的菌体，不同的是，保温后调节蒸汽温度和通入量使赖氨酸发酵液的温度为85℃。取出上清液后每隔10min测定上清液的温度和浊度，结果见表1。
对比例1
本对比例用于说明膜滤法去除赖氨酸发酵液中的菌体。
用98重量%的硫酸调节赖氨酸发酵液（菌体含量20g/L）的pH值为2.5，然后使赖氨酸发酵液在80℃下通过陶瓷膜（购于合肥世杰膜工程有限责任公司，膜孔径：0.1μm），得到赖氨酸膜滤液即赖氨酸清液。每隔10min测定膜滤液的温度和浊度，结果见表1。
对比例2
本对比例用于说明添加絮凝剂沉降法去除赖氨酸发酵液中的菌体。
在50℃的赖氨酸发酵液（菌体含量20g/L，pH值为3.5）中加入聚丙烯酰胺（安徽天润化学工业股份有限公司，数均分子量1200万），相对于发酵液中的1g菌体，絮凝剂的加入量为10mg，边加入边搅拌均匀，然后保温静置150min后取上清液。取出上清液后每隔10min测定上清液的温度和浊度，结果见表1。
对比例3
按照实施例1的方法去除赖氨酸发酵液中的菌体，不同的是，用98重量%的硫酸调节赖氨酸发酵液（菌体含量20g/L）的pH值为2；通过调节蒸汽温度和通入量使赖氨酸发酵液的温度为80℃，并在此温度下保温120min。取出上清液后每隔10min测定上清液的温度和浊度，结果见表1。
对比例4
按照实施例1的方法去除赖氨酸发酵液中的菌体，不同的是，用98重量%的硫酸调节赖氨酸发酵液（菌体含量20g/L）的pH值为5；通过调节蒸汽温度和通入量使赖氨酸发酵液的温度为130℃，并在此温度下保温120min。取出上清液后每隔10min测定上清液的温度和浊度，结果见表1。
表1
注：表中0min、10min、20min、30min、40min、50min和60min表示取出上清液后的时间，0min表示取出上清液后立即测定；表中温度的单位为℃，浊度的单位为NTU。
将实施例1分别与对比例1和对比例2进行比较可以看出，本发明方法极大降低了除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度，且随着放置时间的延长和温度的降低，得到的除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度基本不发生变化，而对比例1的膜滤法和对比例2的添加絮凝剂沉降法，不仅得到的除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度较高，且随着放置时间的延长和温度的降低，除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度逐渐升高，即使除去菌体的赖氨酸发酵液的温度不发生变化了，除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度仍持续升高，而且添加絮凝剂沉降法存在后续提取出的赖氨酸的食品安全隐患的问题；将实施例1与对比例3进行比较可以看出，保温时的pH值和温度低于本发明的范围，不能够显著降低除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度，且随着放置时间的延长和温度的降低，除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度逐渐升高，即使除去菌体的赖氨酸发酵液的温度不发生变化了，除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度仍持续升高，浊度不稳定。将实施例1与对比例4进行比较可以看出，保温时的pH值和温度高于本发明的范围，虽然随着放置时间的延长和温度的降低，得到的除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度基本不发生变化，但得到的除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度较高，0min时的测定值明显高于膜滤法和添加絮凝剂沉降法。
将实施例1分别与实施例4和实施例5进行比较可以看出，将保温时的pH值控制在本发明优选范围内时菌体的去除效果更加显著；将实施例1分别与实施例6和实施例7进行比较可以看出，将保温时的温度控制在本发明优选范围内时菌体的去除效果更加显著；将实施例1分别与实施例8和实施例9进行比较可以看出，将固液分离的温度控制在本发明优选范围内时菌体的去除效果更加显著。
本发明提供的去除赖氨酸发酵液中菌体的方法可达到显著降低除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度的目的，且随着放置时间的延长和温度的降低，除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度基本不发生变化，特别是在pH值为3.3-3.8和温度为95-105℃的条件下保温110-130min后，降低除去菌体的赖氨酸发酵液的浊度的效果更加显著。此外，本发明的方法操作简单、能耗低，且无需添加絮凝剂，因此可广泛应用于工业生产。

Claims (6)

1.一种去除赖氨酸发酵液中菌体的方法，其特征在于，所述方法包括将赖氨酸发酵液在pH值为3-4和温度为90-120℃的条件下保温100-140min后进行固液分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述pH值为3.3-3.8，所述温度为95-105℃，保温时间为110-130min。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，pH值的调节方法为向赖氨酸发酵液中加入酸性溶液。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述固液分离的温度为50-85℃，pH值为3-4。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述固液分离的方法选自沉降、过滤和离心分离中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，每升所述赖氨酸发酵液中菌体的含量为15-30g。
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