CN105384678A - 一种发酵液提取l-色氨酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发酵液提取L-色氨酸的方法，属于生物提取技术领域，包括以下步骤：含有色氨酸的发酵液经灭活处理后，调pH至4.0-5.0，加入稀释剂进行二次发酵吸附发酵液中的营养物质，然后直接进入双型树脂柱中吸附，最后解析、纯化得到成品L-色氨酸。本发明发酵液提取L-色氨酸的方法，预处理过程中利用非纯种霉菌二次培养，吸收发酵液中残留的营养物质及部分色素，降低体系粘度、颜色；并通过一种双型树脂提取工艺，替代陶瓷膜-离子交换树脂工艺，解决色氨酸发酵液酸化后陶瓷膜过滤滤速慢、易堵膜孔和离子交换吸附收率低、树脂易受污染、终产品颜色深等技术问题。

Description

一种发酵液提取L-色氨酸的方法
技术领域
本发明属于生物提取技术领域，具体涉及一种发酵液提取L-色氨酸的方法。
背景技术
L-色氨酸，1825年首次被发现，化学名称为α-氨基-β-吲哚丙酸，白色或微黄色片状晶体或粉末，溶于水，在稀酸或稀碱中较稳定。L-色氨酸是动物维持生长必需的氨基酸，参与体内蛋白质的合成与代谢网络调节。目前广泛应用于医药、食品、保健品、饲料添加剂等行业。
目前色氨酸的生产主流采用基因工程大肠杆菌直接发酵法，主流提取工艺为发酵液至发酵终点后经加温灭活，低pH使产品离子化，再进行固液分离获得澄清滤液，滤液用一种离子交换树脂处理后经进一步处理得产品。此提取工艺具有以下缺点：
1.由于发酵液在杆菌代谢、灭活和酸化过程中释放的不溶性蛋白颗粒小(仅1-10微米)，体系粘度大，固液分离异常困难，后提取用树脂易受污染。
2.发酵液释放的部分杂质蛋白和残留的糖衍生物，在加热灭活过程中与色氨酸发生化学反应产生的物质导致后提取用树脂吸附量快速降低和终产品颜色深。
发明内容
本发明的目的是提供一种发酵液提取L-色氨酸的方法，以解决上述问题。
本发明发酵液提取L-色氨酸的方法，包括以下步骤：
1)预处理：含有色氨酸的发酵液经灭活处理后，调pH至4.0-5.0，再配入带有非纯种培养菌种的稀释剂进行稀释，空气比0.06-0.6供给，非纯种避光搅拌培养8-12h；
2)树脂吸附：将步骤1)预处理后得到的发酵液直接进入双型树脂柱由下至上进行循环吸附，当流出树脂柱的发酵液中色氨酸含量低于500μg/ml时，认为吸收完毕，收集废液并进行离心分离；
3)解析、纯化：树脂洗清后经过氨水溶液解析后，得到富集L-色氨酸的解析液，解析液经过进一步的纯化处理得到成品L-色氨酸；
步骤1)所述稀释剂的制备方法：将步骤2)收集到的废液经离心分离得到的清液转入贮罐中，空气比0.06-0.6供给，非纯种不避光搅拌培养8-12h，作为下一批稀释剂及非纯种培养菌种；
所述双型树脂柱采用大孔吸附树脂和离子交换树脂两种树脂。
所述双型树脂柱中循环吸附采用先大孔吸附树脂吸附，再离子交换树脂吸附。
所述树脂柱中循环吸附中树脂柱中为大孔吸附树脂和离子交换树脂的全部或部分混合。
所述大孔吸附树脂与离子交换树脂的比例为1:(3-6)。
所述大孔吸附树脂柱与离子交换树脂柱再生过程中，加入0.5-1％甲醛溶液。
所述步骤1)中加入稀释剂至发酵液浓度为10-13mg/ml。
本发明的有益效果为：本发明发酵液提取L-色氨酸的方法，预处理过程中利用非纯种霉菌二次培养，吸收发酵液中残留的营养物质及部分色素，降低体系粘度、颜色；并通过一种双型树脂提取工艺，替代陶瓷膜-离子交换树脂工艺，解决色氨酸发酵液酸化后陶瓷膜过滤滤速慢、易堵膜孔和离子交换吸附收率低、树脂易受污染、终产品颜色深等技术问题。
具体实施方式
实施例1
经过灭活、调pH至4.1的发酵液1000L打入发酵液贮罐中，再打入1000L稀释剂，混合均匀，通气4L/min，搅拌10r/min避光培养8h后，由下至上依次通入大孔吸附树脂柱和离子交换树脂柱(大孔吸附树脂柱直径0.2米，柱高2.39米，装填树脂50L；离子交换柱直径0.4米，柱高4.78米，装填树脂300L)，发酵液流速控制20L/h循环吸附，树脂处于流化状态，对流出树脂柱的发酵液进行在线检测，当其流出液中L-色氨酸含量为465μg/ml时停止循环，树脂洗清后经过氨水溶液解析，得到富集L-色氨酸的解析液，解析液经过进一步的纯化处理得到成品L-色氨酸。
收集吸附废液约2000L，经离心分离得到的清液取1000ml转入贮罐中，通气3L/min，搅拌10r/min，不避光培养8h，得到稀释剂，保存作为下一次提取的稀释剂。
实施例2
经过灭活、调pH至4.9的发酵液1000L打入发酵液贮罐中，再打入1000L实施例1中所得稀释剂，混合均匀，通气6L/min，搅拌10r/min，避光培养12h后，由下至上通入树脂柱(大孔脱色树脂50L离子交换树脂250L)，发酵液流速控制50L/h循环吸附，树脂处于流化状态，对流出树脂柱的发酵液进行在线检测，当其流出液中L-色氨酸含量为389μg/ml时停止循环，树脂洗清后经过氨水溶液解析后，得到富集L-色氨酸的解析液，解析液经过进一步的纯化处理得到成品L-色氨酸。
收集吸附废液约2000L，经离心分离得到的清液取1000ml，在树脂解析前清洗树脂柱后再转入贮罐中，通气5L/min，搅拌10r/min，不避光培养12h，得到稀释剂，保存作为下一次提取的稀释剂。
实施例3
经过灭活、调pH至4.5的发酵液1000L打入发酵液贮罐中，再打入1000L实施例2中所得稀释剂，混合均匀，通气10L/min，搅拌10r/min，避光培养10h后，由下至上通入大孔脱色树脂柱和离子交换树脂柱(大孔脱色树脂柱直径0.2米，柱高2.39米，装填树脂60L；离子交换柱直径0.6米，柱高2.12米，装填树脂250L)，发酵液流速控制40L/h循环吸附，树脂处于流化状态，对流出树脂柱的发酵液进行在线检测，当其流出液中L-色氨酸含量为412μg/ml时停止循环，树脂洗清后经过氨水溶液解析后，得到富集L-色氨酸的解析液，解析液经过进一步的纯化处理得到成品L-色氨酸。
收集吸附废液约2000L，经离心分离得到的清液取1000ml转入贮罐中，通气4L/min，搅拌10r/min，不避光培养10h，得到稀释剂，保存作为下一次提取的稀释剂。

Claims (6)

1.一种发酵液提取L-色氨酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)预处理：含有色氨酸的发酵液经灭活处理后，调pH至4.0-5.0，再配入带有非纯种培养菌种的稀释剂进行稀释，空气比0.06-0.6供给，非纯种避光搅拌培养8-12h；
2)树脂吸附：将步骤1)预处理后得到的发酵液直接进入双型树脂柱由下至上进行循环吸附，当流出树脂柱的发酵液中色氨酸含量低于500μg/ml时，认为吸收完毕，收集废液并进行离心分离；
3)解析、纯化：树脂洗清后经过氨水溶液解析后，得到富集L-色氨酸的解析液，解析液经过进一步的纯化处理得到成品L-色氨酸；
步骤1)所述稀释剂的制备方法：将步骤2)收集到的废液经离心分离得到的清液转入贮罐中，空气比0.06-0.6供给，非纯种不避光搅拌培养8-12h，作为下一批稀释剂及非纯种培养菌种；
所述双型树脂柱采用大孔吸附树脂和离子交换树脂两种树脂。
2.根据权利要求1所述的一种发酵液提取L-色氨酸的方法，其特征在于，所述双型树脂柱中循环吸附采用先大孔吸附树脂吸附，再离子交换树脂吸附。
3.根据权利要求1所述的一种发酵液提取L-色氨酸的方法，其特征在于，所述树脂柱中循环吸附中树脂柱中为大孔吸附树脂和离子交换树脂的全部或部分混合。
4.根据权利要求3所述的一种发酵液提取L-色氨酸的方法，其特征在于，所述大孔吸附树脂与离子交换树脂的比例为1:(3-6)。
5.根据权利要求2-4任一所述的一种发酵液提取L-色氨酸的方法，其特征在于，所述大孔吸附树脂柱与离子交换树脂柱再生过程中，加入0.5-1％甲醛溶液。
6.根据权利要求1所述的一种发酵液提取L-色氨酸的方法，其特征在于，所述步骤1)中加入稀释剂至发酵液浓度为10-13mg/ml。
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