CN104557575A - 氨基酸产品中美拉德产物的去除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氨基酸产品中美拉德产物的去除方法，其步骤如下：收集氨基酸发酵液或转化液，先进行过滤处理，调至pH为5.5-6.5，加入活性炭，在50-90℃条件下通入空气曝气搅拌0.5-2h，最后过滤除去活性炭即可，所述氨基酸发酵液或转化液中活性炭的加入量为0.5-3.0g/L，通气量为10-200m3/(h·m3)，搅拌速度为20-100r/min。本发明通过通气搅拌混合液，使活性炭在将料液脱色的同时，还可以有效吸附料液中的美拉德产物，然后在后续的活性炭过滤脱除时一并将料液中的美拉德产物去除，这样一方面可以有效保证氨基酸产品的品质，另一方面还可以避免因美拉德产物的存在而降低氨基酸产品的膜抽滤通过率，该法相对未通气脱色法氨基酸产品的膜抽滤合格率提高10倍。

Description

氨基酸产品中美拉德产物的去除方法
技术领域
本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种氨基酸产品中美拉德产物的去除方法.
背景技术
目前，生物法发酵合成氨基酸产品的工艺因其生产清洁、成本低而受到了企业的广泛关注。在发酵生产氨基酸时，发酵液的理化性质是影响目标产物品质的重要因素，发酵液的成分十分复杂，其中除了菌体和目标氨基酸产品外，还含有未被微生物完全利用的糖类、无机盐、蛋白质、胶体，以及微生物的各种代谢产物。其中，糖类特别是还原性糖类与蛋白类物质在一定条件下易相互作用发生美拉德反应产生棕色甚至是黑色的大分子物质。美拉德产物按分子量的大小来分，其大体上可分为两类：一类是发酵反应早期生成的中、低分子量的杂环化合物；另一类是发酵反应晚期生成的高分子聚合物，即类黑精。美拉德产物的生成会导致发酵后氨基酸转化液的色素加深，从而给后续脱色工序增加压力。同时，去除转化液中的杂蛋白、糖类物质以及美拉德产物有一定的难度，这样无疑降低了成品的品质。不仅如此，成品一次性膜抽滤通过率是氨基酸行业控制成品质量的重要考查指标之一，但是大分子的美拉德产物多易吸附于抽滤膜的表面，这样势必会降低成品的膜抽滤通过率，从而导致成品的抽滤合格率下降。由此可见，美拉德产物的存在是影响发酵反应成品质量的重要原因之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种实施可靠、能够有效去除氨基酸产品中美拉德产物的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种氨基酸产品中美拉德产物的去除方法,其步骤如下：收集氨基酸发酵液或转化液，先进行过滤处理，调至pH为5.5-6.5，加入活性炭，在50-90℃条件下通入空气曝气搅拌0.5-2h，最后过滤除去活性炭即可，所述氨基酸发酵液或转化液中活性炭的加入量为0.5-3.0g/L，通气量为10-200m3/(h·m3)，搅拌速度为20-100r/min。
采用上述技术方案产生的有益效果在于：在制备氨基酸产品的脱色工艺中，通过曝气搅拌超滤透析液和活性炭的混合液，使得活性炭在将料液脱色的同时，还可以有效吸附料液中的美拉德产物，然后在后续的活性炭过滤脱除时即可一并将料液中的美拉德产物去除。这样一方面可以有效保证氨基酸产品的质量，另一方面还可以避免因美拉德产物的存在而降低氨基酸产品的膜抽滤通过率，具体的，此外，氨基酸产品抽滤合格标准是：取氨基酸产品100g溶解于1000mL蒸馏水中，用孔径0.8μm的微孔滤膜进行抽滤，抽滤过膜的滤液量达到700mL即为合格。本发明实施简单方便，在美拉德产物的去除步骤中，仅需在氨基酸发酵液或转化液的脱色工艺中进行曝气处理料液即可，既去除了美拉德产物，又实现脱色，一举两得。需要说明的是，本申请所述方法是针对所有含美拉德产物的氨基酸成品。
作为进一步的方案：所述的氨基酸发酵液或转化液在PH值调节前经过如下过滤处理：先微滤，再将微滤透析液超滤，得超滤透析液，之后再将调节超滤透析液pH值进行美拉德产物的去除，其中微滤膜元件的孔径为20-200nm，超滤膜元件的孔径为2.5-20nm。优选的，所述的过滤处理还包括以下步骤：先将氨基酸发酵液或转化液加热至55℃-65℃，再进行微滤和超滤处理，其中超滤温度35℃-45℃。由于氨基酸发酵液或转化液中含有较多的杂质，因此先通过微滤处理，这样可以除去其中的大分子蛋白杂质，然后再将微滤透析液进行超滤处理，因前道的微滤处理已除去其中的大分子蛋白杂质，因此微滤透析液能够快速通过超滤膜元件，同时除去其中的胶体杂蛋白以及糖类物质，这样得到的超滤透析液经过脱色、去美拉德产物后，即可直接进行浓缩结晶处理得到氨基酸产品。具体的，微滤原液氨基酸浓度为20g/L-90g/L，微滤进出口压差为0.1-0.2Mpa，所谓的微滤原液氨基酸也就是指待微滤的氨基酸发酵液或转化液。
更为具体的方案：所述的超滤透析液中加入活性炭后，先在80-90℃条件下混合搅拌40-60min，再在50℃-60℃下通入空气搅拌0.5-1.5h，先将添加有活性炭的超滤透析液进行搅拌混合，这样可以有效保证超滤透析液的脱色，以降低氨基酸产品的色度，之后再曝气搅拌混合液，使得活性炭吸附其中的美拉德产物。优选的，所述的超滤透析液中活性炭的加入量为1.5-2.5g/L，通气量为50-150m3/(h·m3)。
进一步的，所述活性炭的过滤步骤为：将曝气脱色后的超滤透析液先通过板框过滤器过滤，得到的清液减压浓缩、结晶、干燥后，得晶状产品。具体的，所述板框过滤器的孔径40nm-60nm，过滤压力0.08Mpa-0.15Mpa；所述清液的浓缩压力为-0.095Mpa，浓缩温度70℃-80℃，同时在结晶过程中进行搅拌；初始向酶反应器中投加10kg/m3的氨基酸发酵液或转化液，也就是氨基酸发酵液或转化液向酶反应器中的投加量，另外，结晶初始温度70℃，前两小时温度共下降20℃，后一小时温度下降20℃，前期搅拌转速30rpm-60rpm,，后期搅拌转速50rpm-90rpm。所述的晶状产品也即是氨基酸目标产物，由于前道工序已将氨基酸发酵液或转化液中的糖类物质，美拉德产物等杂质去除，同时又进行了脱色处理。因此后续只需直接将除去活性炭的料液进行减压浓缩和结晶干燥处理后即可得到目标产品。
具体实施方式
以下通过1-3实施例对本发明公开的技术方案作进一步的说明：
实施例1：去除β-丙氨酸产品中的美拉德产物
a)过滤处理：收集β-丙氨酸转化液2m3，加热至60℃，先微滤，再将微滤透析液超滤，得超滤透析液，其中微滤膜元件的孔径为20-100nm，超滤膜元件的孔径为2.5-10nm，超滤膜元件的工作温度为40℃，这里所述的β-丙氨酸转化液也可以直接选自申请人于本申请同日提交的名称为“β-丙氨酸的合成方法”的发明专利中提及的酶催化反应后酶反应器中存在的反应物，也即是发酵后的β-丙氨酸转化液。
b)曝气脱色：将超滤透析液调至pH为6.0，加入活性炭4kg，先在85℃条件下混合搅拌50min，再在55℃条件下通入空气曝气搅拌1h，然后将曝气后的超滤透析液先通过板框过滤器过滤，得到的清液减压浓缩、结晶、干燥后，得晶状产品，所述板框过滤器的板框孔径为50nm，过滤压力为0.1Mpa，所述超滤透析液中活性炭的加入量为0.6g/L，曝气量为60m3/(h·m3)，搅拌速度为50r/min。经检测，该晶状产品的抽滤合格率为80％。
实施例2：去除DL-丙氨酸产品中的美拉德产物
a)过滤预处理：收集DL-丙氨酸转化液3m3，加热至60℃，先微滤，再将微滤透析液超滤，得超滤透析液，其中微滤膜元件的孔径为100-200nm，超滤膜元件的孔径为10-20nm，超滤膜元件的工作温度为45℃；
b)曝气脱色：将超滤透析液调至pH为6.5，加入活性炭6Kg，先在80℃条件下混合搅拌60min，再在50℃条件下通入空气曝气搅拌1.5h，然后将曝气后的超滤透析液先通过板框过滤器过滤，得到的清液减压浓缩、结晶、干燥后，得晶状产品，所述板框过滤器的板框孔径为60nm，所述超滤透析液中活性炭的加入量为1.5g/L，曝气量为90m3/(h·m3)，搅拌速度为100r/min。经检测，该晶状产品的抽滤合格率为82％。该法相对未通气脱色法氨基酸产品的膜抽滤合格率提高了10倍。
实施例3：去除β-丙氨酸产品中的美拉德产物
a)加入活性炭：收集发酵后的β-丙氨酸发酵液5m3，调至pH为5.5，加入活性炭9Kg，先在90℃条件下混合搅拌40min，再在60℃条件下通入空气曝气搅拌0.5h，所述β-丙氨酸发酵液中活性炭的加入量为1.0g/L，曝气量为50m3/(h·m3)，搅拌速度为70r/min；
b)去除活性炭：将曝气后的混合液中先通过板框过滤器过滤，即可除去吸附有美拉德产物的活性炭，所述板框过滤器的板框孔径为40nm。经检测，该晶状产品的抽滤合格率为76％。

Claims (10)

1.一种氨基酸产品中美拉德产物的去除方法,其步骤如下：收集氨基酸发酵液或转化液，先进行过滤处理，调至pH为5.5-6.5，加入活性炭，在50-90℃条件下通入空气曝气搅拌0.5-2h，最后过滤除去活性炭即可，所述氨基酸发酵液或转化液中活性炭的加入量为0.5-3.0g/L，通气量为10-200m3/(h·m3)，搅拌速度为20-100r/min。
2.根据权利要求1所述氨基酸产品中美拉德产物的去除方法，其特征在于：所述的氨基酸发酵液或转化液在PH值调节前经过如下过滤处理：先微滤，再将微滤透析液超滤，得超滤透析液，其中微滤膜元件的孔径为20-200nm，超滤膜元件的孔径为2.5-20nm。
3.根据权利要求2所述氨基酸产品中美拉德产物的去除方法，其特征在于：所述的过滤处理还包括以下步骤：先将氨基酸发酵液或转化液加热至55℃-65℃，再进行微滤和超滤处理，其中超滤温度35℃-45℃。
4.根据权利要求3所述氨基酸产品中美拉德产物的去除方法，其特征在于：微滤原液氨基酸浓度为20g/L-90g/L，微滤进出口压差为0.1-0.2Mpa。
5.根据权利要求2所述氨基酸产品中美拉德产物的去除方法，其特征在于：所述的超滤透析液中加入活性炭后，先在80-90℃条件下混合搅拌40-60min，再在50℃-60℃下通入空气搅拌0.5-1.5h。
6.根据权利要求2或5所述氨基酸产品中美拉德产物的去除方法，其特征在于：所述的超滤透析液中活性炭的加入量为1.5-2.5g/L，通气量为50-150m3/(h·m3)。
7.根据权利要求6所述氨基酸产品中美拉德产物的去除方法，其特征在于：所述活性炭的过滤步骤为：将曝气脱色后的超滤透析液先通过板框过滤器过滤，得到的清液减压浓缩、结晶、干燥后，得晶状产品。
8.根据权利要求7所述氨基酸产品中美拉德产物的去除方法，其特征在于：所述板框过滤器的孔径40nm-60nm，过滤压力0.08Mpa-0.15Mpa。
9.根据权利要求7所述氨基酸产品中美拉德产物的去除方法，其特征在于：所述清液的浓缩压力为-0.095Mpa，浓缩温度70℃-80℃，同时在结晶过程中进行搅拌。
10.根据权利要求9所述氨基酸产品中美拉德产物的去除方法，其特征在于：初始向酶反应器中投加10kg/m3的氨基酸发酵液或转化液，结晶初始温度70℃，前两小时温度共下降20℃，后一小时温度下降20℃，前期搅拌转速30rpm-60rpm,，后期搅拌转速50rpm-90rpm。
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