CN102850235A

CN102850235A - L-茶氨酸的一种纯化工艺

Info

Publication number: CN102850235A
Application number: CN201110176696XA
Authority: CN
Inventors: 高聚霞
Original assignee: XIZANG JINKE GROUP CO Ltd
Current assignee: XIZANG JINKE GROUP CO Ltd
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明用大孔树脂柱层析分离、超滤浓缩、冷冻干燥等工艺分离纯化制取高纯度L-茶氨酸。主要解决目前该类产品生产工艺流程复杂、污染严重、生产成本高、产品稳定性及质量低等问题。该法制备的L-茶氨酸纯度达到98％以上，提取回收率达到70％以上；本工艺具有生产成本低、不受资源限制、不会造成环境污染，且易于工业化生产的特点。L-茶氨酸可广泛地应用于医药、保健以及食品等领域。

Description

L-茶氨酸的一种纯化工艺

技术领域

本发明涉及L-茶氨酸的一种分离纯化工艺，属于生物技术领域。

背景技术

茶氨酸(Theanine)是茶叶中的特征氨基酸，也是茶叶的呈味物质之一，它是1950年由日本酒户弥二郎从玉露茶新梢中发现的，并命名为茶氨酸。近年来对茶氨酸的研究已经深入对人体的生理、保健和药物功能等各领域，许多体外模型和动物试验都证实了茶氨酸具有降血压、提高免疫力、改善睡眠作用、减肥作用、增强记忆力以及促进抗肿瘤药物疗效，还有保护神经细胞、抗疲劳、抗衰老、镇静、改善经期综合症的作用、防御病、对咖啡因拮抗作用等。同时，茶氨酸是一种安全、无毒，具有多种生理功能的天然食品添加剂，具有广泛的开发前景，已经广泛的应用到很多方面，如食品品质改良剂、镇静药、抗酸化剂、风味添加剂，功能性食品添加剂、降血压和抗肿瘤的辅助药物和预防牙周病的牙膏添加剂，其他还有作净水剂、抗腐蚀剂、除臭剂，以及化妆品中作保湿剂等。

茶氨酸的制备方法主要包含有化学合成法、微生物发酵法，组织培养法和提取分离法。化学合成的优点是费时少、操作相对简单、可大量合成，但其缺点是提纯不易，且易混杂有毒物质，产品不宜用于食品卫生行业，且化学合成直接得到的茶氨酸都是D，L-型消旋体，需要进行拆分才能得到L-型产品。利用微生物发酵生产的酶拆分D，L-茶氨酸一定程度上解决了化学合成茶氨酸的技术难题。组织培养合成茶氨酸由于产量低(最高达194±16mg/g干细胞重)，产品分离纯化过程复杂及生产工艺的控制难度大等限制了该方法的工业化。提取分离法步骤长，工序多，收率低，引入了重金属离子，大量使用稀硫酸，易造成茶氨酸损失。同时，由于茶氨酸在茶叶中的含量较低，从茶叶中提取茶氨酸成本较高，不适合工业生产。

本发明根据L-茶氨酸的理化特性，采用大孔树脂吸附层析和超滤浓缩技术高效分离纯化发酵液，确定了得到高纯度的L-茶氨酸分离工艺。L-茶氨酸纯度达98％以上，产品回收率达到70％以上。

发明内容

本发明提供了一种L-茶氨酸分离纯化的生产工艺，采用了一条新型、环保、成本低廉的技术路线，有效的提高了产品质量。整个反应条件温和，操作简单，减少了有机溶剂大量使用对环境的污染，适合工业化生产的要求。

本发明的方法包括下列步骤：

1.发酵液的预处理

来自发酵罐的γ-谷氨酞转肽酶发酵液，通过发酵液泵送入反应体系(L-谷氨酰胺0.35mol/L，盐酸乙胺2.0mol/L，pH 9.5)，在180r/min，32℃条件下反应4h后沸水浴5min。发酵液通过发酵液泵送入离心机，进行离心过滤(4000r/min，15min)，获得大约40L的滤液。

2.大孔树脂吸附层析

离心后的滤液和洗液，收集在滤液罐中，采用一种特制的弱极性大孔树脂(JAD-1000)对处理液进行初步分离，洗脱液pH值3.0，收集L-茶氨酸洗脱液。

3.超滤浓缩

对上述粗茶氨酸溶液进行精密过滤(滤膜孔径为0.45μm左右)；置备耐中压的钢化玻璃结构层析柱(40mm×800mm)，填料粒度为30μm左右的C18；用甲酸精密调节过滤液pH值至3.0(该过程在储液罐中进行)；最终获得高纯度的L-茶氨酸精制液。

4.冷冻干燥

将上述精制液在0-4℃进行冷冻干燥，L-茶氨酸产品纯度达到98％以上，产品回收率为70％。

本发明提供的上述以发酵法制取高纯度的L-茶氨酸工艺，其特点在于：

1.对经紫外线诱变后的地衣芽孢杆菌进行发酵，采用大孔树脂吸附层析技术得到L-茶氨酸粗品，采用超滤浓缩和冷冻干燥技术得到高纯度的L-茶氨酸冻干品，工艺简单，易于产业化生产。

2.本发明的分离纯化方法制取的L-茶氨酸，产品纯度大于98％，回收率大于70％，产品质量稳定，技术水平达到了国内先进水平。

3.本发明技术工艺参数易控、易操作，生产设备简单，生产成本相对低廉，符合工业化生产的技术特点。

附图说明

本发明工艺路线见附图，图为以地衣芽孢杆菌为原料制取高纯度L-茶氨酸的工艺路线。

具体实施方式

以下将参照实例对本发明作进一步的详细描述，但本发明不限于此具体实例。

实施例1.

将来自发酵罐的γ-谷氨酞转肽酶发酵液30L，通过发酵液泵送入反应体系(L-谷氨酰胺0.35mol/L，盐酸乙胺2.0mol/L，pH 9.5)，在180r/min，32℃条件下反应4h后沸水浴5min。发酵液通过发酵液泵送入离心机，进行离心过滤(4000r/min，15min)，获得大约15L的滤液。离心后的滤液和洗液，收集在滤液罐中，采用一种特制的弱极性大孔树脂(JAD-1000)对处理液进行初步分离，洗脱液pH值3.0，收集L-茶氨酸洗脱液。对上述粗茶氨酸溶液进行精密过滤(滤膜孔径为0.45μm左右)；置备耐中压的钢化玻璃结构层析柱(40mm×800mm)，填料是粒度为30μm左右的C18；用甲酸精密调节过滤液pH值至3.0(该过程在储液罐中进行)；最终获得高纯度的L-茶氨酸精制液。将上述精制液在0-4℃进行冷冻干燥，L-茶氨酸产品纯度达到98.16％，产品回收率为72.5％。

实施例2.

将来自发酵罐的γ-谷氨酞转肽酶发酵液100L，通过发酵液泵送入反应体系(L-谷氨酰胺0.35mol/L，盐酸乙胺2.0mol/L，pH 9.5)，在180r/min，32℃条件下反应4h后沸水浴5min。发酵液通过发酵液泵送入离心机，进行离心过滤(4000r/min，15min)，获得大约25L的滤液。离心后的滤液和洗液，收集在滤液罐中，采用一种特制的弱极性大孔树脂(JAD-1000)对处理液进行初步分离，洗脱液pH值3.0，收集L-茶氨酸洗脱液。对上述粗茶氨酸溶液进行精密过滤(滤膜孔径为0.45μm左右)；置备耐中压的钢化玻璃结构层析柱(40mm×800mm)，填料是粒度为30μm左右的C18；用甲酸精密调节过滤液pH值至3.0(该过程在储液罐中进行)；最终获得高纯度的L-茶氨酸精制液。将上述精制液在0-4℃进行冷冻干燥，L-茶氨酸产品纯度达到98.31％以上，产品回收率为70.9％。

实施例3.

将来自发酵罐的γ-谷氨酞转肽酶发酵液500L，通过发酵液泵送入反应体系(L-谷氨酰胺0.35mol/L，盐酸乙胺2.0mol/L，pH 9.5)，在180r/min，32℃条件下反应4h后沸水浴5min。发酵液通过发酵液泵送入离心机，进行离心过滤(4000r/min，15min)，获得大约110L的滤液。离心后的滤液和洗液，收集在滤液罐中，采用一种特制的弱极性大孔树脂(JAD-1000)对处理液进行初步分离，洗脱液pH值3.0，收集L-茶氨酸洗脱液。对上述粗茶氨酸溶液进行精密过滤(滤膜孔径为0.45μm左右)；置备耐中压的钢化玻璃结构层析柱(40mm×800mm)，填料是粒度为30μm左右的C18；用甲酸精密调节过滤液pH值至3.0(该过程在储液罐中进行)；最终获得高纯度的L-茶氨酸精制液。将上述精制液在0-4℃进行冷冻干燥，L-茶氨酸产品纯度达到98.51％以上，产品回收率为73.2％。

Claims

1.一种L-茶氨酸的纯化方法，包括采用大孔树脂吸附柱层析分离、超滤浓缩、冷冻干燥纯化L-茶氨酸，其特征在于：对发酵液预处理后，采用大孔树脂吸附柱层析分离，然后用滤膜孔径为0.45μm左右的超滤膜过滤，再进行浓缩纯化，0-4℃冷冻干燥，即得成品L-茶氨酸。

2.根据权利要求1所述的L-茶氨酸的纯化方法，其特征在于：将发酵液泵送入反应体系(L-谷氨酰胺0.35mol/L，盐酸乙胺2.0mol/L，pH9.5)，在180r/min，32℃条件下反应4h后沸水浴5min。

3.根据权利要求2所述的L-茶氨酸的纯化方法，其特征在于：将发酵液在4000r/min的条件下，离心15min，收集离心液待用。

4.根据权利要求3所述的L-茶氨酸的纯化方法，其特征在于：采用一种特制的弱极性大孔树脂(JAD-1000)对离心液进行初步分离，洗脱液pH值3.0，收集L-茶氨酸洗脱液。

5.根据权利要求1所述的L-茶氨酸的纯化方法，其特征在于：置备耐中压的钢化玻璃结构层析柱(40mm×800mm)，填料是粒度为30μm左右的C18；用甲酸精密调节过滤液pH值至3.0。

6.一种由上述权利要求纯化的L-茶氨酸，其特征在于：L-茶氨酸产品，纯度达到98％以上，产品回收率70％以上。