CN103232362A

CN103232362A - 一种l-谷氨酰胺提取的工艺

Info

Publication number: CN103232362A
Application number: CN2013101593527A
Authority: CN
Inventors: 潘悦洪; 郭英熙; 庄会华; 肖勇; 邱玲; 田廷松
Original assignee: XINJIANG FUFENG BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: XINJIANG FUFENG BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: CN103232362B

Abstract

本发明公开了一种L-谷氨酰胺提取的工艺，其是将L-谷氨酰胺发酵液先进行絮凝和过滤，除去菌体蛋白及其他大分子物质后，用酒精结晶、沉降、离心得到粗品；粗品用适量的无离子水溶解后再经离交除杂、活性炭脱色、板框过滤、真空浓缩、二次酒精结晶、沉降、离心、烘干，制得精品L-谷氨酰胺晶体。本发明工艺具有操作简单、生产周期短、成本低、污染少、产品纯度高等优点。

Description

一种L-谷氨酰胺提取的工艺

技术领域

本发明属于L-谷氨酰胺生产技术领域，具体涉及一种L-谷氨酰胺提取的工艺。

背景技术

L-谷氨酰胺简称谷酰胺，是一种氨基酸类化合物，在调节人体蛋白质的合成、抑制蛋白质的降解、刺激细胞生长、激活免疫、提高生长激素水平方面起着重要作用。L-谷氨酰胺作为药用氨基酸在国外已得到广泛的应用。

在国外，L-谷氨酰胺的产量十分可观，日本1977年产量100吨，1979年500吨，1980年600吨，而1990年达到1200吨，目前年产量为1500吨；韩国目前已有500吨/年的生产能力，预计全球年需求量在4000～5000吨，且正以20％的速度递增。近年来我国L-谷氨酰胺工业发展迅速，产销量逐年增长。

作为下游过程的分离纯化技术乃是影响其产品质量和成本的重要原因之一，在增加其应用范围方面有重要意义。L-谷氨酰胺的提取纯化通常根据其等电点、溶解度、分子大小、吸附剂作用以及发酵液的组成，采用不同方法进行分离纯化。

目前L-谷氨酰胺提取生产工艺主要有：

①一次结晶法：就是使发酵液通过絮凝、过滤和脱色等工序处理，料液经减压浓缩结晶而制得一定纯度的L-谷氨酰胺成品。

②冰析法：竹村等人对L-谷氨酰胺的提取方法进行了研究，将发酵液或其滤液冷却至0℃以下，冰晶与L-谷氨酰胺晶体同时析出，向其中加入一定量的冷水，由于L-谷氨酰胺晶体的沉降速率较大，位于下层。而冰晶位于上层，很容易使用离心机加入分离。该方法获得的晶体与经典的减压浓缩法获得的晶体相比，色级、纯度和收率都有显著提高。

③双柱法：L-谷氨酰胺国内外一般采用对发酵液加絮凝剂过滤，滤液采用阳离子交换树脂直接吸附，阳离子和阴离子交换树脂组合处理，解吸液再通过活性炭脱色。减压浓缩得到晶体。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供了一种生产周期短、工艺简单、节能降耗减排效果明显的L-谷氨酰胺生产新工艺。

本发明是通过如下技术方案来完成的：一种L-谷氨酰胺提取的工艺，以淀粉为原料，经发酵得到L-谷氨酰胺发酵液；其具体包括如下步骤：

1)淀粉原料在发酵罐发酵成熟后得到发酵液，发酵液首先采用盐酸调PH至4.7，加入0.2％的聚丙烯酰胺溶液，搅拌均匀，经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超膜过滤，收集浓缩液和净化液；将上述截留物和浓缩液合并为混合溶液备用；其中，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为10000MW，孔径大小为5μm，微滤温度为20℃，工作压力：进压为3bar，出压为1bar；超滤膜为PVDF，截留分子量为1000MW，孔径在10nm，微滤温度为20℃，工作压力：进压为6bar，出压为1bar；其中发酵液和聚丙烯酰胺溶液的体积比为15∶0.018-0.02；

2)将超膜过滤的净化液转入醇沉罐中，搅拌的同时缓慢流加95％(v/v)的乙醇溶液，停止搅拌后沉降1.5h，抽滤收集粗品；其中净化液和乙醇的体积比为0.95-1∶3；

3)往粗品加入50℃去离子水，搅拌溶解完全，溶液依次经过弱碱、弱酸离子交换柱，进一步去除金属离子以及谷氨酸，得料液；

4)再向料液中加入活性炭，搅拌脱色2小时，然后用板框过滤除炭，经活性炭脱色后料液透光98.4％，收集滤液20.4m³；其中料液和活性炭的比例为1m³∶5kg；

5)滤液打入浓缩锅低温真空浓缩，浓缩至15°Bé；

6)浓缩液放入密闭的结晶罐中，搅拌的同时流加2倍浓缩液体积的95％(v/v)的乙醇溶液缓慢析出晶体，停止搅拌后进行沉降4小时，然后抽去上清液，收集下部下沉物；

7)将下沉物离心，分别收集上清液和沉淀，沉淀经过低温真空干燥得到产品；产品L-谷氨酰胺含量97％，总提取收率85.5％；

8)将步骤1)获得混合溶液与步骤7)获得的上清液合并得到饲料母液，然后添加玉米粉、豆渣和酒糟，边添加边搅拌至糊状；最后通入蒸汽升温至110℃，蒸馏10分钟；然后将蒸馏物烘干、粉碎后，添加硫酸锌和乳酸杆菌(10¹⁰个/g)，混合均匀，获得粉状动物饲料；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分别占饲料母液质量的5％，2％和1％，硫酸锌和乳酸杆菌分别占饲料母液质量的千分之一。

本发明的技术方案具有以下突出的优点及独特性：

1.本发明技术工艺采用酒精进行结晶，使L-谷氨酰胺分解降到最低，提高了生产收率，绝大部分杂质通过酒精清液带走排除，而且树脂的配置量大幅度减少，从而大幅降低了污水的排放，极大减轻了企业的环保压力；

2.本发明技术工艺采用酒精结晶粗品，大量的色素随废酒排掉，这样活性炭的用量就大幅降低；同时采用真空低温预浓缩，又大幅降低了酒精的用量。

3.本发明技术工艺微滤、超滤膜过滤过程菌体蛋白、大分子多糖等提取收大大提高，避免了此类物质对L-谷氨酰胺提取产生负面影响及提取后废液难以处理；同时，获得了营养丰富的菌体蛋白饲料，变废为宝，增加经济效益。

4.本发明技术工艺实现了L-谷氨酰胺提取过程绿色环保，大大降低了废水外排，节能减排，可持续发展。

具体实施方式

以下将采用具体的实施例来对本发明作进一步的解释，但是不应当看作是对本发明创新精神的限制。

实施例1

一种L-谷氨酰胺提取的工艺，其包括如下步骤：

1)淀粉原料在发酵罐发酵成熟后得到15m³发酵液，L-谷氨酰胺含量7.5％，发酵液首先采用盐酸调PH至4.7，加入0.2％(质量体积比)的聚丙烯酰胺溶液18L，搅拌均匀，经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超滤膜过滤，收集浓缩液和净化液；将上述截留物和浓缩液合并为混合溶液备用；其中，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为10000MW，孔径大小为5μm，微滤温度为20℃，工作压力：进压为3bar，出压为1bar；超滤膜为PVDF，截留分子量为1000MW，孔径在10nm，微滤温度为20℃，工作压力：进压为6bar，出压为1bar；本步骤产品损失率1.7％；

2)将超膜过滤的净化液9.5m³转入醇沉罐中，搅拌的同时缓慢流加95％(v/v)的乙醇溶液30m³，停止搅拌后沉降1.5h，抽滤上清液29m³，得下沉物4.5m³，离心分离，得到粗品974kg，本步骤产品损失率为5％；

3)974kg粗品加入50℃去离子水16m³，搅拌溶解完全，溶液依次经过弱碱、弱酸离子交换柱，进一步去除金属离子、谷氨酸等杂质，得料液21m³(经离交柱除杂的过程中加入了一部分无离子水)，本步骤产品损失率2.5％；

4)再向料液中加入105kg活性炭，搅拌脱色2小时，然后用板框过滤除炭，经活性炭脱色后料液透光98.4％，得到滤液20.4m³，产品损失率1％；

5)滤液打入浓缩锅低温真空浓缩，浓缩至15°Bé，体积为6.9m³，本步骤产品损失率为2.5％；

6)浓缩液放入密闭的结晶罐中，搅拌的同时流加2倍浓缩液体积的95％(v/v)的乙醇溶液缓慢析出晶体，停止搅拌后进行沉降4小时，然后抽去上清液14m³，下部下沉物的体积为5.8m³，本步骤产品损失率为2.8％；

7)将下沉物离心，分别收集上清液和沉淀，沉淀经过低温真空干燥得到产品576kg；产品L-谷氨酰胺含量97％，总提取收率85.5％；

8)将步骤1)获得混合溶液与步骤7)获得的上清液合并得到饲料母液，然后添加玉米粉、豆渣和酒糟，边添加边搅拌至糊状；最后通入蒸汽升温至110℃，蒸馏约10分钟；然后将蒸馏物烘干、粉碎后，添加硫酸锌和乳酸杆菌(10¹⁰个/g)，混合均匀，获得粉状动物饲料；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分别占饲料母液质量的5％，2％和1％，硫酸锌和乳酸杆菌分别占饲料母液质量的千分之一。

比较目前L-谷氨酰胺的提取工艺中，一次结晶法是比较传统的方法，其粗品的回收率约80％，但此种方法很难再精制纯化。冰析法相对于结晶法纯度和收率都有些提高，但是该方法比较繁琐复杂，不适宜工业化生产。而双柱法的提取收率整体较低，大约50％。但是采用本发明提纯L-谷氨酰胺的工艺，产品L-谷氨酰胺含量97％，总提取收率85.5％。

经检测，该动物饲料蛋白含量可达40％左右，无机矿物质含量4％左右，L-谷氨酰胺含量大约3％，其余为淀粉、糖类物质及少量其他氨基酸。

实施例2

实施例1制备的动物饲料的养殖试验

选取一个月大的断奶仔猪200头，分为两个组别，每组100头，其中实验组用本发明制备的饲料饲养，每50kg约240元，对照组用正大饲料(SSB-25型号)，按照每50kg大约300元计算。饲养6周之后检测各项指标参见表1。

表1

指标(每头仔猪)	对照组	本发明组
			断奶仔猪体重(kg)	5.25	5.31
6周增加体重(kg)	12.65	14.28
			成活数目	89头	92头
消耗饲料(kg)	14.9	15.8
			喂养饲料成本(元)	89.4	75.8

本发明制备的动物饲料成本较市场常用饲料低廉，饲养效果好，并且属于废物的二次应用，环保节能。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种L-谷氨酰胺提取的工艺，其包括如下步骤：

1)淀粉原料在发酵罐发酵成熟后得到发酵液，发酵液首先采用盐酸调PH至4.7，然后加入0.2％的聚丙烯酰胺溶液，搅拌均匀，经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超滤膜过滤，收集浓缩液和净化液；将上述截留物和浓缩液合并为混合溶液备用；其中发酵液和聚丙烯酰胺溶液的体积比约为15∶0.018-0.02；

2)将步骤1)的净化液转入醇沉罐中，搅拌的同时缓慢流加95％的乙醇溶液，停止搅拌后沉降1.5h，抽滤收集粗品；其中净化液和乙醇的体积比约为0.95-1∶3；

3)往粗品加入50℃去离子水，搅拌溶解完全，然后依次经过弱碱、弱酸离子交换柱，进一步去除金属离子以及谷氨酸，收集料液；

4)再向料液中加入活性炭，搅拌脱色2小时，然后用板框过滤除炭，收集滤液；其中料液和活性炭的比例约为1m³∶5kg；

5)滤液打入浓缩锅低温真空浓缩，浓缩至15°Bé；

6)将步骤5)得到的浓缩液放入密闭的结晶罐中，搅拌的同时流加2倍浓缩液体积的95％的乙醇溶液缓慢析出晶体，停止搅拌后进行沉降4小时，然后抽去上清液，收集下部下沉物；

7)将下沉物离心，分别收集上清液和沉淀，沉淀经过低温真空干燥得到L-谷氨酰胺；

8)将步骤1)获得混合溶液与步骤7)获得的上清液合并得到饲料母液，然后添加玉米粉、豆渣和酒糟，边添加边搅拌至糊状；最后通入蒸汽升温至110℃，蒸馏10分钟；然后将蒸馏物烘干、粉碎后，添加硫酸锌和乳酸杆菌，混合均匀，获得粉状动物饲料；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分别占饲料母液质量的5％，2％和1％，硫酸锌和乳酸杆菌分别占饲料母液质量的千分之一。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤1)中，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为10000MW，孔径大小为5μm，微滤温度为20℃，工作压力：进压为3bar，出压为1bar；超滤膜为PVDF，截留分子量为1000MW，孔径在10nm，微滤温度为20℃，工作压力：进压为6bar，出压为1bar。