CN104788510A - 一种自发酵液提取氨基葡萄糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自发酵液提取氨基葡萄糖的方法，包括发酵液絮凝、过滤，双效浓缩，粗品制备，精品制备等步骤。本发明工艺简单、方便、收率高。

Description

一种自发酵液提取氨基葡萄糖的方法

技术领域

本发明涉及一种自发酵液提取氨基葡萄糖的方法。

背景技术

氨基葡萄糖广泛用于医药、化工、食品、饲料及化妆品行业，对人体具有重要的生理功能，参与肝肾解毒，具有抗炎护肝的作用，同时能促进人体粘多糖的合成，提高关节滑液的粘性，改善关节软骨的代谢，被医学界视为可以预防、缓解和治疗骨关节疾病的重要物质，并有抗衰老、调节内分泌、降血脂、降血压的作用，也可作低热量的甜味剂，被称为第三代保健机能性食品添加剂。氨基葡萄糖通常用甲壳素水解制得，甲壳素是由虾壳、蟹壳制备的，先从虾蟹壳中提取甲壳素或壳聚糖，再经盐酸水解而成氨基葡萄糖盐酸盐。但近年来由于海产品产量的减少，加上虾壳、蟹壳收集困难，并受到季节性影响，因而不能满足生产的需求。甲壳素水解法纯化工艺复杂，酸碱用量大，污染环境，产品对部分易感人群出现过敏反应。微生物发酵法生产氨基葡萄糖具有产率高、成本低，不受原料来源与季节限制，无重金属残留超标及过敏反应症等缺陷，已逐渐成为大规模生产氨基葡萄糖的首选技术。

发酵法生产氨基葡萄糖技术包含N-乙酰氨基葡萄糖发酵及氨基葡萄糖提取两步工艺过程，目前国内有关自发酵液提取氨基葡萄糖方法的报道有：发酵液直接用陶瓷膜进行固液分离去除菌体，清液经活性炭脱色、电渗析脱盐、反渗透浓缩，得到N-乙酰氨基葡萄糖浓浆，N-乙酰氨基葡萄糖浓浆经盐酸水解、活性炭脱色、真空浓缩、冷却结晶，得到氨基葡萄糖盐酸盐成品，该工艺因采用价格昂贵的陶瓷膜系统、电渗析系统、反渗透浓缩等设备，投资巨大。也有采用离子交换法提取N-乙酰氨基葡萄糖的报道，该项技术树脂处理需要大量酸碱，废水量大，且收率尚不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、方便、收率高的自发酵液提取氨基葡萄糖的方法。

本发明的技术解决方案是：

一种自发酵液提取氨基葡萄糖的方法，其特征是：包括下列步骤：

（一）发酵液絮凝、过滤

（1）絮凝剂配制

取絮凝剂聚丙烯酸钠300g加入4L蒸馏水中，加热至55～60℃，浸泡溶涨，2h后开搅拌溶解，加入蒸馏水6L，使其溶解均匀，配成10L3%的粘稠状液体，再将3%的粘稠状液体加入30L蒸馏水中，加热至55～60℃，搅拌1h，加入蒸馏水60L，使其溶解稀释，配成100L0.3%的稀释液，备用；

（2）发酵液絮凝

取发酵液1000L，发酵产率92.28g/L，发酵液干物质含量11.36%，含N-乙酰氨基葡萄糖92.28㎏；

发酵培养终止后，夹层升温至80℃，保温10～15min，灭活，降温至60℃。用盐酸调pH至3.5～4.0，开动搅拌，转速控制在60～80rpm，将上述配制的100L0.3%的絮凝剂稀释液加入发酵液中，使其与发酵液充分混合，当大量絮状物产生时，立即停止搅拌，自然混凝后形成菌体蛋白絮团悬浮于液体中；发酵液絮凝后体积为1182L，乙酰氨基葡萄糖含量为77.76g/L ，含乙酰氨基葡萄糖91.91㎏，絮凝收率为99.6%；

（3）过滤

（a）板框过滤

絮凝后的发酵液经板框过滤得到滤液1098L，湿菌体78.58㎏；

用蒸馏水洗涤菌体，得洗水150L，合并滤液、洗水合计1248L，乙酰氨基葡萄糖含量为72.26g/L ，滤液中含乙酰氨基葡萄糖90.18㎏，过滤收率为98.12%；

洗涤后的菌体经闪蒸干燥，得干菌体24.2㎏，蛋白质含量为72.56%，是优质蛋白饲料添加剂，用于配制混合饲料。

  （b）陶瓷膜过滤

板框滤液再经孔径为50nm陶瓷膜过滤，去除大分子胶原蛋白及色素，过滤温度40～50℃，膜进口压力为0.22～0.28MPa，膜出口压力为0.12～0.18MPa，膜通量为50～80L/㎡·h，滤后体积为1622L, 乙酰氨基葡萄糖含量为54.78g/L ，滤液中含乙酰氨基葡萄糖88.85㎏, 膜滤收滤为98.53%；

（二）双效浓缩

1622L膜滤液经双效浓缩器浓缩，一效蒸发温度80～90℃，二效蒸发温度65～75℃，蒸发1326L水分，得浓缩液296L，乙酰氨基葡萄糖含量为296.2g/L，含乙酰氨基葡萄糖87.84㎏，浓缩收率为98.86%，蒸馏水回收；

（三）粗品制备

（1）盐酸水解：将浓缩液296L与浓缩液等体积30%盐酸加入带有冷凝回流装置的反应釜中，80℃回流水解4h；

（2）水解液真空浓缩：控制温度65～70℃，真空度-0.06～-0.07MPa，浓缩至142L，氨基葡萄糖盐酸盐含量为596.5g/L，含氨基葡萄糖盐酸盐84.70㎏，水解收率为96.43%；

回收盐酸用于乙酰氨基葡萄糖浓缩液水解；

（3）搅拌结晶：搅拌转速30rpm，降温至5～10℃，结晶时间5～6h，沉淀4h；

（4）离心：离心得氨基葡萄糖盐酸盐粗品104.89㎏，氨基葡萄糖盐酸盐含量为72.35%，含氨基葡萄糖盐酸盐75.89㎏，收滤89.6%；

离心所得母液加入浓盐酸用于乙酰氨基葡萄糖浓缩液水解；

（四）精品制备

（1）脱色：粗品加入300㎏蒸馏水，加热至65～70℃使其溶解，加入药用活性炭1.5㎏，搅拌脱色30min；

（2）过滤：脱色液经板框过滤，滤液再经0.2μ精过滤器超滤，超滤液透光率达90%以上；

活性炭回收后、经再生使用。

（3）滤液真空浓缩：控制温度65～70℃，真空度-0.06～-0.07MPa，浓缩至110.49L，氨基葡萄糖盐酸盐含量为654.1g/L，含氨基葡萄糖盐酸盐72.27㎏，精制收率为95.23%；

（4）结晶、干燥

搅拌结晶：搅拌转速30rpm，降温至5～10℃，结晶时间5～6h，沉淀4h；

离心：离心得氨基葡萄糖盐酸盐湿晶体79.66㎏；

母液加入浓盐酸用于乙酰氨基葡萄糖浓缩液水解；

真空干燥：干燥温度60℃，干燥8h，得到白色氨基葡萄糖盐酸盐70.89㎏，含量为98.56%，总收滤为75.71%，产品为白色结晶，符合国家药品标准（WSI-XG-028-2001）。

本发明的优点：

1、发酵液预处理时使用可溶性高分子化合物聚丙烯酸钠为絮凝剂，加速了悬浮于发酵液中菌体及胶体物质的的沉降，通过板框粗滤、滤除菌体及胶体物质，再经陶瓷膜精滤去除残留的菌体蛋白及大分子色素，滤液质量得到提高，同时陶瓷膜用量减少80%，大幅度降低了提取设备投资。

2、膜滤液经双效浓缩需蒸馏出70%以上的水分，蒸馏水用于配制发酵培养基，同时用于絮凝剂稀释及氨基葡萄糖盐酸盐粗品溶解，因其不含钙、镁等无机盐离子，膜滤液不需经过树脂或电渗析脱盐，成品中灰分含量即可达标，同时蒸馏水得到有效利用，节约了自来水用量。

 3、氨基葡萄糖盐酸盐粗品及精品离心母液加入部分浓盐酸用于乙酰氨基葡萄糖浓缩液水解，减少了盐酸用量，母液中产品也得到回收，提高了收率，生产过程中无废水排放，实现清洁生产。脱色用活性炭经再生用于发酵液脱色，可降低精制时活性炭用量。

4、活性炭脱色后的氨基葡萄糖盐酸盐溶液，经板框过滤后，滤液再通过0.2μ精过滤器超滤，滤除活性炭吸附、过滤后残留物，确保了氨基葡萄糖盐酸盐的成品的一次合格率。

5、发酵液絮凝、板框过滤后得到的湿菌体经闪蒸干燥，干菌体中蛋白质含量为72.56%，是优质蛋白饲料添加剂，用于配制混合饲料，实现综合利用、变废为宝。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

一种自发酵液提取氨基葡萄糖的方法，包括下列步骤：

（一）发酵液絮凝、过滤

（1）絮凝剂配制

取絮凝剂聚丙烯酸钠300g加入4L蒸馏水中，加热至55～60℃，浸泡溶涨，2h后开搅拌溶解，加入蒸馏水6L，使其溶解均匀，配成10L3%的粘稠状液体，再将3%的粘稠状液体加入30L蒸馏水中，加热至55～60℃，搅拌1h，加入蒸馏水60L，使其溶解稀释，配成100L0.3%的稀释液，备用；

（2）发酵液絮凝

取发酵液1000L，发酵产率92.28g/L，发酵液干物质含量11.36%，含N-乙酰氨基葡萄糖92.28㎏；

发酵培养终止后，夹层升温至80℃，保温10～15min，灭活，降温至60℃。用盐酸调pH至3.5～4.0，开动搅拌，转速控制在60～80rpm，将上述配制的100L0.3%的絮凝剂稀释液加入发酵液中，使其与发酵液充分混合，当大量絮状物产生时，立即停止搅拌，自然混凝后形成菌体蛋白絮团悬浮于液体中；发酵液絮凝后体积为1182L，乙酰氨基葡萄糖含量为77.76g/L ，含乙酰氨基葡萄糖91.91㎏，絮凝收率为99.6%；

（3）过滤

（a）板框过滤

絮凝后的发酵液经板框过滤得到滤液1098L，湿菌体78.58㎏；

用蒸馏水洗涤菌体，得洗水150L，合并滤液、洗水合计1248L，乙酰氨基葡萄糖含量为72.26g/L ，滤液中含乙酰氨基葡萄糖90.18㎏，过滤收率为98.12%；

洗涤后的菌体经闪蒸干燥，得干菌体24.2㎏，蛋白质含量为72.56%，是优质蛋白饲料添加剂，用于配制混合饲料。

  （b）陶瓷膜过滤

板框滤液再经孔径为50nm陶瓷膜过滤，去除大分子胶原蛋白及色素，过滤温度40～50℃，膜进口压力为0.22～0.28MPa，膜出口压力为0.12～0.18MPa，膜通量为50～80L/㎡·h，滤后体积为1622L, 乙酰氨基葡萄糖含量为54.78g/L ，滤液中含乙酰氨基葡萄糖88.85㎏, 膜滤收滤为98.53%；

（二）双效浓缩

1622L膜滤液经双效浓缩器浓缩，一效蒸发温度80～90℃，二效蒸发温度65～75℃，蒸发1326L水分，得浓缩液296L，乙酰氨基葡萄糖含量为296.2g/L，含乙酰氨基葡萄糖87.84㎏，浓缩收率为98.86%，蒸馏水回收；

（三）粗品制备

（1）盐酸水解：将浓缩液296L与浓缩液等体积30%盐酸加入带有冷凝回流装置的反应釜中，80℃回流水解4h；

（2）水解液真空浓缩：控制温度65～70℃，真空度-0.06～-0.07MPa，浓缩至142L，氨基葡萄糖盐酸盐含量为596.5g/L，含氨基葡萄糖盐酸盐84.70㎏，水解收率为96.43%；

回收盐酸用于乙酰氨基葡萄糖浓缩液水解；

（3）搅拌结晶：搅拌转速30rpm，降温至5～10℃，结晶时间5～6h，沉淀4h；

（4）离心：离心得氨基葡萄糖盐酸盐粗品104.89㎏，氨基葡萄糖盐酸盐含量为72.35%，含氨基葡萄糖盐酸盐75.89㎏，收滤89.6%；

离心所得母液加入浓盐酸用于乙酰氨基葡萄糖浓缩液水解；

（四）精品制备

（1）脱色：粗品加入300㎏蒸馏水，加热至65～70℃使其溶解，加入药用活性炭1.5㎏，搅拌脱色30min；

（2）过滤：脱色液经板框过滤，滤液再经0.2μ精过滤器超滤，超滤液透光率达90%以上；

活性炭回收后、经再生使用。

（3）滤液真空浓缩：控制温度65～70℃，真空度-0.06～-0.07MPa，浓缩至110.49L，氨基葡萄糖盐酸盐含量为654.1g/L，含氨基葡萄糖盐酸盐72.27㎏，精制收率为95.23%；

（4）结晶、干燥

搅拌结晶：搅拌转速30rpm，降温至5～10℃，结晶时间5～6h，沉淀4h；

离心：离心得氨基葡萄糖盐酸盐湿晶体79.66㎏；

母液加入浓盐酸用于乙酰氨基葡萄糖浓缩液水解；

真空干燥：干燥温度60℃，干燥8h，得到白色氨基葡萄糖盐酸盐70.89㎏，含量为98.56%，总收滤为75.71%，产品为白色结晶，符合国家药品标准（WSI-XG-028-2001）。

Claims (1)

1.一种自发酵液提取氨基葡萄糖的方法，其特征是：包括下列步骤：

（一）发酵液絮凝、过滤

（1）絮凝剂配制

取絮凝剂聚丙烯酸钠300g加入4L蒸馏水中，加热至55～60℃，浸泡溶涨，2h后开搅拌溶解，加入蒸馏水6L，使其溶解均匀，配成10L3%的粘稠状液体，再将3%的粘稠状液体加入30L蒸馏水中，加热至55～60℃，搅拌1h，加入蒸馏水60L，使其溶解稀释，配成100L0.3%的稀释液，备用；

（2）发酵液絮凝

取发酵液1000L，发酵产率92.28g/L，发酵液干物质含量11.36%，含N-乙酰氨基葡萄糖92.28㎏；

发酵培养终止后，夹层升温至80℃，保温10～15min，灭活，降温至60℃。用盐酸调pH至3.5～4.0，开动搅拌，转速控制在60～80rpm，将上述配制的100L0.3%的絮凝剂稀释液加入发酵液中，使其与发酵液充分混合，当大量絮状物产生时，立即停止搅拌，自然混凝后形成菌体蛋白絮团悬浮于液体中；发酵液絮凝后体积为1182L，乙酰氨基葡萄糖含量为77.76g/L ，含乙酰氨基葡萄糖91.91㎏，絮凝收率为99.6%；

（3）过滤

（a）板框过滤

絮凝后的发酵液经板框过滤得到滤液1098L，湿菌体78.58㎏；

用蒸馏水洗涤菌体，得洗水150L，合并滤液、洗水合计1248L，乙酰氨基葡萄糖含量为72.26g/L ，滤液中含乙酰氨基葡萄糖90.18㎏，过滤收率为98.12%；

洗涤后的菌体经闪蒸干燥，得干菌体24.2㎏，蛋白质含量为72.56%；

  （b）陶瓷膜过滤

板框滤液再经孔径为50nm陶瓷膜过滤，去除大分子胶原蛋白及色素，过滤温度40～50℃，膜进口压力为0.22～0.28MPa，膜出口压力为0.12～0.18MPa，膜通量为50～80L/㎡·h，滤后体积为1622L, 乙酰氨基葡萄糖含量为54.78g/L ，滤液中含乙酰氨基葡萄糖88.85㎏, 膜滤收滤为98.53%；

（二）双效浓缩

1622L膜滤液经双效浓缩器浓缩，一效蒸发温度80～90℃，二效蒸发温度65～75℃，蒸发1326L水分，得浓缩液296L，乙酰氨基葡萄糖含量为296.2g/L，含乙酰氨基葡萄糖87.84㎏，浓缩收率为98.86%，蒸馏水回收；

（三）粗品制备

（1）盐酸水解：将浓缩液296L与浓缩液等体积30%盐酸加入带有冷凝回流装置的反应釜中，80℃回流水解4h；

（2）水解液真空浓缩：控制温度65～70℃，真空度-0.06～-0.07MPa，浓缩至142L，氨基葡萄糖盐酸盐含量为596.5g/L，含氨基葡萄糖盐酸盐84.70㎏，水解收率为96.43%；

回收盐酸用于乙酰氨基葡萄糖浓缩液水解；

（3）搅拌结晶：搅拌转速30rpm，降温至5～10℃，结晶时间5～6h，沉淀4h；

（4）离心：离心得氨基葡萄糖盐酸盐粗品104.89㎏，氨基葡萄糖盐酸盐含量为72.35%，含氨基葡萄糖盐酸盐75.89㎏，收滤89.6%；

离心所得母液加入浓盐酸用于乙酰氨基葡萄糖浓缩液水解；

（四）精品制备

（1）脱色：粗品加入300㎏蒸馏水，加热至65～70℃使其溶解，加入药用活性炭1.5㎏，搅拌脱色30min；

（2）过滤：脱色液经板框过滤，滤液再经0.2μ精过滤器超滤，超滤液透光率达90%以上；

活性炭回收后、经再生使用。

（3）滤液真空浓缩：控制温度65～70℃，真空度-0.06～-0.07MPa，浓缩至110.49L，氨基葡萄糖盐酸盐含量为654.1g/L，含氨基葡萄糖盐酸盐72.27㎏，精制收率为95.23%；

（4）结晶、干燥

搅拌结晶：搅拌转速30rpm，降温至5～10℃，结晶时间5～6h，沉淀4h；

离心：离心得氨基葡萄糖盐酸盐湿晶体79.66㎏；

母液加入浓盐酸用于乙酰氨基葡萄糖浓缩液水解；

真空干燥：干燥温度60℃，干燥8h，得到白色氨基葡萄糖盐酸盐70.89㎏，含量为98.56%，总收滤为75.71%，产品为白色结晶。