CN105274181A - 一种从发酵液中提取γ-聚谷氨酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物发酵技术领域，公开了一种从发酵液中提取精制γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的提取方法，包括将发酵液采用异丙醇进行粗提，经沉降后用蒸馏水重溶，调pH5.0-7.0，并加入活性炭、硅藻土进行板框过滤除去大部分菌体蛋白及杂质，数次循环以提高料液透光，经陶瓷膜透析除杂、浓缩，加NaCl、异丙醇进行精制，再通过真空干燥得到γ-聚谷氨酸成品。本发明工艺路线简单，易于操作，生产设备投资小，收率高，产品品质好，有良好的应用前景。

Description

一种从发酵液中提取γ-聚谷氨酸的方法
技术领域
本发明涉及一种从发酵液中提取γ-聚谷氨酸的方法，属于生物发酵技术领域。
背景技术
γ-聚谷氨酸，它是一种水溶性、生物降解，不含毒性，使用微生物发酵法制得的生物高分子。
目前γ-聚谷氨酸的提取方法有膜分离沉淀法、化学沉淀法及有机溶剂沉淀法等，其分离中受到诸多限制，而采用异丙醇沉淀，易回收、能耗低、提取率高，且适应性强。
在γ-聚谷氨酸生产过程中，后续的精制处理也非常重要，决定了产品的品质，传统的酒精沉淀法产率低，能耗大，产品品质不佳，而采用异丙醇沉淀法解决了这些问题，其沉淀效果好，收率高，同时异丙醇作为一种重要的化工原料，主要用于制药、化妆品、塑料、香料、涂料及电子工业上用作脱水剂及清洗剂，这样可以很大程度地减少γ-聚谷氨酸的生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种从发酵液中提取γ-聚谷氨酸的方法，使用该方法一次性去除发酵液中的大部分色素及杂质，简化生产工艺，提高产品产率。本发明方法可以实现连续化生产、产率高、质量好、品质佳，生产过程中异丙醇易回收利用，污染小，生产成本低；本发明发酵效率高，优于单一菌株发酵技术。
本发明是通过如下技术方案完成的：
一种从发酵液中提取γ-聚谷氨酸的方法，其具体包括如下步骤：
将枯草芽孢杆菌(Bacillussubtillis)CGMCCNO.2108种子液和谷氨酸棒杆菌ATCC14020种子液按照2∶1的体积比混合，然后按照6％的接种量接入发酵培养基中，连续发酵48小时，得到γ-聚谷氨酸发酵液；
往γ-聚谷氨酸发酵液中加入相同体积的异丙醇，3000转/min搅拌3min，形成颗粒状粗品，静置30min，离心收集沉淀，加与γ-聚谷氨酸发酵液相同体积的蒸馏水重溶，搅拌均匀后用稀酸调至pH5.5，加入粒径为500nm的硅藻土(占γ-聚谷氨酸发酵液质量的0.1％)和粒径为500nm的活性炭(占γ-聚谷氨酸发酵液质量的0.02％)，进行板框过滤，收集滤液；
调整滤液的pH为7.0，用膜孔径为200nm的陶瓷膜透析浓缩，在浓缩液中加入粒径为100nm硅藻土0.5kg/m3，搅拌均匀后进行二次板框过滤，收集二次滤液，调整二次滤液pH为中性，加入占二次滤液0.3％质量分数的NaCl，搅拌均匀，缓慢加入与二次滤液相同体积的异丙醇，3000转/min搅拌30min，再加入占二次滤液3倍体积的异丙醇，100转/min搅拌10min，然后置于4℃条件下3-4h后，产品逐渐析出，经干燥、粉碎、包装得γ-聚谷氨酸成品。
优选地，所述发酵培养基的组分为：葡萄糖40g/L、玉米浆20g/L、酵母膏10g/L、谷氨酸钠30g/L、硫酸铵6g/L、磷酸二氢钾0.2g/L、七水硫酸镁0.1g/L、硫酸亚铁0.1mg/L；
所述发酵过程中的温度控制在30℃，pH控制在6.6-7，控制葡萄糖浓度不低于20g/L。
本发明的技术方案具有以下突出的特点和有益的效果：
1.本发明技术工艺将发酵液先进行了一次异丙醇粗提，此方法可以一次性去除发酵液中的大部分色素及一些醇溶性杂质，降低了后续板框过滤和膜过滤的处理成本。
2.本发明利用异丙醇取代了传统的其他有机溶剂，不仅可以提高产率，而且大大降低生产成本。
3.本发明技术工艺生产的γ-聚谷氨酸产品收率高、质量稳定，生产工艺简单。
4.本发明除杂采用不同粒径的硅藻土和活性炭，除去多种不同类型和粒径的杂质，效果好，产品纯度高。
5.本发明采用采用混合菌株发酵，发酵效率大大提高，优于现有发酵菌株。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
实施例1
一种从发酵液中提取γ-聚谷氨酸的方法，其具体包括如下步骤：
分别按照常规培养枯草芽孢杆菌(Bacillussubtillis)CGMCCNO.2108和谷氨酸棒杆菌ATCC14020，获得种子液，将枯草芽孢杆菌(Bacillussubtillis)CGMCCNO.2108种子液和谷氨酸棒杆菌ATCC14020种子液按照2∶1的体积比混合，然后按照6％的接种量接入发酵培养基中，连续发酵48小时，得到γ-聚谷氨酸发酵液；发酵过程中的温度控制在30℃，pH控制在6.6-7，控制葡萄糖浓度不低于20g/L；其中，枯草芽孢杆菌(Bacillussubtillis)CGMCCNO.2108种子液和谷氨酸棒杆菌ATCC14020种子液的浓度均为1×108个/ml；
所述发酵培养基的组分为：葡萄糖40g/L、玉米浆20g/L、酵母膏10g/L、谷氨酸钠30g/L、硫酸铵6g/L、磷酸二氢钾0.2g/L、七水硫酸镁0.1g/L、硫酸亚铁0.1mg/L；
往γ-聚谷氨酸发酵液中加入相同体积的异丙醇，3000转/min搅拌3min，形成颗粒状粗品，静置30min，离心收集沉淀，加与γ-聚谷氨酸发酵液相同体积的蒸馏水重溶，搅拌均匀后用稀酸调至pH5.5，加入粒径为500nm的硅藻土(占γ-聚谷氨酸发酵液质量的0.1％)和粒径为500nm的活性炭(占γ-聚谷氨酸发酵液质量的0.02％)，进行板框过滤；
调整滤液的pH为7.0，用膜孔径为200nm的陶瓷膜透析浓缩，在浓缩液中加入粒径为100nm硅藻土0.5kg/m3，搅拌均匀后进行二次板框过滤，收集二次滤液，调整二次滤液pH为中性，加入占二次滤液0.3％质量分数的NaCl，搅拌均匀，缓慢加入与二次滤液相同体积的异丙醇，3000转/min搅拌30min，再加入占二次滤液3倍体积的异丙醇，100转/min搅拌10min，然后置于4℃条件下3-4h后，产品逐渐析出，经干燥、粉碎、包装得γ-聚谷氨酸成品。
产品纯度检测：
γ-聚谷氨酸收率可达到70％以上，成品纯度为97％以上。
发酵水平检测：
采用枯草芽孢杆菌(Bacillussubtillis)CGMCCNO.2108单一发酵产量为30g/L左右，相同条件下枯草芽孢杆菌(Bacillussubtillis)CGMCCNO.2108和谷氨酸棒杆菌ATCC14020协同发酵，可达到39g/L，提高了30％。

Claims (4)

1.一种从发酵液中提取γ-聚谷氨酸的方法，其包括如下步骤：
1)将枯草芽孢杆菌种子液和谷氨酸棒杆菌种子液按照2∶1的体积比混合，然后按照6％的接种量接入发酵培养基中，连续发酵48小时，得到γ-聚谷氨酸发酵液；
2)往γ-聚谷氨酸发酵液中加入相同体积的异丙醇，3000转/min搅拌3min，形成颗粒状粗品，静置30min，离心收集沉淀，加与γ-聚谷氨酸发酵液相同体积的蒸馏水重溶，搅拌均匀后用稀酸调至pH5.5，加入粒径为500nm的硅藻土和粒径为500nm的活性炭，进行板框过滤，收集滤液；
3)调整滤液的pH为7.0，用膜孔径为200nm的陶瓷膜透析浓缩，在浓缩液中加入粒径为100nm的硅藻土0.5kg/m3，搅拌均匀后进行二次板框过滤，收集二次滤液，调整二次滤液pH为中性，加入占二次滤液0.3％质量分数的NaCl，搅拌均匀，缓慢加入与二次滤液相同体积的异丙醇，3000转/min搅拌30min，再加入占二次滤液3倍体积的异丙醇，100转/min搅拌10min，然后置于4℃条件下3-4h后，产品逐渐析出，经干燥、粉碎、包装得γ-聚谷氨酸成品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵培养基的组分为：葡萄糖40g/L、玉米浆20g/L、酵母膏10g/L、谷氨酸钠30g/L、硫酸铵6g/L、磷酸二氢钾0.2g/L、七水硫酸镁0.1g/L、硫酸亚铁0.1mg/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粒径为500nm的硅藻土的添加量占γ-聚谷氨酸发酵液质量的0.1％；所述粒径为500nm的活性炭的添加量占γ-聚谷氨酸发酵液质量的0.02％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌CGMCCNO.2108，所述谷氨酸棒杆菌为谷氨酸棒杆菌ATCC14020。
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