CN106146609B - 一种利用膜分离技术从谷胱甘肽亚铜盐中分离提纯谷胱甘肽的方法 - Google Patents
一种利用膜分离技术从谷胱甘肽亚铜盐中分离提纯谷胱甘肽的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种利用膜分离技术从谷胱甘肽亚铜盐中分离提纯谷胱甘肽的方法。本发明以谷胱甘肽亚铜盐为原料，经过游离、微调pH值、微滤、一级纳滤、二级纳滤浓缩结晶得到谷胱甘肽。本发明方法高效的从谷胱甘肽亚铜盐中分离提纯了有效成分谷胱甘肽，提高了整个谷胱甘肽生产线的经济效益。
Description
技术领域
本发明公开了一种利用膜分离技术从谷胱甘肽亚铜盐中分离提纯谷胱甘肽的方法，属于精细化工工程领域。
背景技术
还原型谷胱甘肽是一种具有重要生理活性的三肽，即r-L-谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸(glutathione, GSH)，广泛分布于动物、植物和油料种子中。GSH有重要的生理保护作用，在细胞中能够抵御各种毒素和致癌剂，还可作为保护酶和其它蛋白巯基的抗氧化剂，在生物氧化、氨基酸转运、保护血红蛋白等过程中起一定作用。另外，谷胱甘肽还具有抑制衰老、预防糖尿病、消除疲劳等作用，被誉为人体的“长寿因子和抗衰因子”。
生产谷胱甘肽的方法主要有溶剂提取法、化学合成法、酶合成法、发酵法。目前国内主要采用发酵法生产谷胱甘肽，该工艺具有工艺简单、成本低、转化效率高、生产速率快等方面的优点，其过程主要包括发酵液离心得湿酵母体、破壁、抽提液离心、过滤除杂、粗提取液纯化、浓缩和结晶等步骤。酵母的谷胱甘肽粗提取液常用的纯化方法主要有铜盐法、树脂法（离子交换树脂法、合成汞树脂法、大孔吸附树脂法）、电渗析法、胶束萃取法、双水相法（双水相分配结合温度诱导相分离法），工业上应用较为广泛的是铜盐法和树脂法。
谷胱甘肽一般采用结晶的方法从浓缩液中析出。铜盐法（卓肇文, 等. 用改进的方法从酵母制取还原型谷胱甘肽（GSH）结晶[J]. 氨基酸杂质, 1988, 3:6~9）提纯谷胱甘肽粗提取液后浓缩结晶可以获得约80%的收率；复旦大学的苑小林等人（苑小林, 等. 鲜酵母中谷胱甘肽（GSH）分离纯化的初步研究[J]. 药物生物技术, 1998, 5(2): 89~91）利用有机汞的化学亲和树脂吸附GSH，浓缩结晶后回收率为83%；专利（申请号200610040606.3）“一种从谷胱甘肽发酵液中提取谷胱甘肽的方法”中使用001×7阳离子交换树脂纯化谷胱甘肽，浓缩结晶后，提取收率为80.5%。现有工艺大多存在工艺复杂，生产周期长的缺点。
发明内容
本发明的目的是为克服上述技术不足，提供一种利用膜分离技术从谷胱甘肽亚铜盐中分离提纯谷胱甘肽的方法。
本发明的技术思路是，采用微滤和二级纳滤工艺分离提纯谷胱甘肽亚铜盐游离液中的有效成分，去除悬浮物、聚合物、氧化型谷胱甘肽、甘氨酸、谷氨酸、半胱氨酸等杂质。经过二级纳滤浓缩的谷胱甘肽母液，可以结晶得到高纯度的谷胱甘肽产品。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
所述的一种利用膜分离技术从谷胱甘肽亚铜盐中分离提纯谷胱甘肽的方法，包含以下步骤：
（1）制备游离液
将聚丙烯酰胺絮凝得到的谷胱甘肽亚铜盐配制成1800~2000mg/L的悬浮液，并向其中通入H2S气体，把谷胱甘肽还原置换出来，过滤，收集滤液得谷胱甘肽游离液；
（2）微调pH值
配制质量分数为0.5~1.0 %的硫酸溶液，缓慢加入步骤（1）得到游离液中，调节pH值至3.0~3.5；
（3）微过滤
在操作压力为0.05~0.2 MPa，温度为5~45℃，过滤精度为1~5 μm的条件下，将步骤（2）得到游离液用微滤装置进行预处理，除去细小悬浮物，得到澄清透明的游离液；
（4）一级纳滤
在操作压力为0.5~3.0 MPa，温度为15~45℃的条件下，将步骤（3）预处理后的透明游离液利用一级纳滤组件除去分子量400以上的大分子杂质；
所述步骤（4）主要除去氧化型谷胱甘肽，聚合物；
（5）二级纳滤
在操作压力为0.5~3.0 MPa，温度为15~45℃的条件下，将步骤（4）得到滤液再利于二级纳滤组件除去分子量小于250的小分子杂质；
所述步骤（5）主要除去氨基酸、二肽；
（6）浓缩，结晶
浓缩步骤（5）所得收集液，结晶得到谷胱甘肽。
使用装置包括微滤装置，一级至二级纳滤组件，谷胱甘肽游离液储罐，浓缩液储罐，各级增加泵。使用的微滤装置可以采用陶瓷管式膜组件、金属板框式膜组件；纳滤膜材料有聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、醋酸纤维素、陶瓷膜或金属膜。微滤装置和各级纳滤组件均串联操作。
本发明的有益效果是：
（1）在常温下，实现了自动化、连续、高效地生产谷胱甘肽，降低了能耗，获得了良好的经济效益；
（2）经膜分离后的透出液化学需氧量低，有良好的环保效益。
具体实施方法:
实施例1：
（1）制备游离液
向反应釜内加入100 L1800mg/L的谷胱甘肽亚铜盐悬浮液，并向其中通入H2S气体，把谷胱甘肽还原置换出来，过滤除去黑色沉淀，收集滤液得谷胱甘肽游离液。
（2）微调pH值
用配制质量分数为0.5%的硫酸溶液，缓慢加入谷胱甘肽游离液中，调节pH值至3.0，调节完毕，搅拌5 min，复测pH值，当釜上下两侧pH均达到3.0±0.1时，表示调节完毕，如果差值大于0.1，则继续调节直到符合标准。
（3）微过滤
将步骤（2）调节好的游离液，加热至35℃后，将此游离液由增压泵在压力0.2 MPa的操作条件下泵入过滤精度为5 μm的微滤器进行预处理，除去细小悬浮物。
（4）一级纳滤
在操作压力为2.0 MPa，温度为35℃的条件下，将步骤（3）预处理后的透明游离液泵入一级纳滤组件，除去氧化型谷胱甘肽，聚合物等分子量在400以上的大分子，滤出液经高效液相色谱检测，如果滤液中大分子杂质总量大于5%，则将滤液重新打入一级纳滤组件。
（5）二级纳滤
在操作压力为2.0 MPa，温度为35℃的条件下，将步骤（4）收集的滤液打入二级纳滤组件，除去氨基酸，二肽等分子量在250以下的小分子杂质，滤出液经高效液相色谱检测，如果滤液中小分子杂质总量大于5%，则将滤液重新打入二级纳滤组件。
（6）浓缩，结晶
对步骤（5）得到滤液泵入浓缩釜进行浓缩，结晶、过滤得到谷胱甘肽132.5 g，回收率达90.1%。
实施例2
（1）制备游离液
向反应釜内加入100 L2000mg/L的谷胱甘肽亚铜盐悬浮液，并向其中通入H2S气体，把谷胱甘肽还原置换出来，过滤除去黑色沉淀，收集滤液得谷胱甘肽游离液。
（2）微调pH值
用配制质量分数为1.0%的硫酸溶液，缓慢加入谷胱甘肽游离液中，调节pH值至3.2，调节完毕，搅拌5 min，复测pH值，当釜上下两侧pH均达到3.2±0.1时，表示调节完毕，如果差值大于0.1，则继续调节直到符合标准。
（3）微过滤
将步骤（2）调节好的游离液，加热至35℃后，将此游离液由增压泵在压力0.1 MPa的操作条件下泵入过滤精度为1 μm的微滤器进行预处理，除去细小悬浮物。
（4）一级纳滤
在操作压力为1.0 MPa，温度为25℃的条件下，将步骤（3）预处理后的透明游离液泵入一级纳滤组件，除去氧化型谷胱甘肽，聚合物等分子量在400以上的大分子，滤出液经高效液相色谱检测，如果滤液中大分子杂质总量大于5%，则将滤液重新打入一级纳滤组件。
（5）二级纳滤
在操作压力为1.0 MPa，温度为25℃的条件下，将步骤（4）收集的滤液打入二级纳滤组件，除去氨基酸，二肽等分子量在250以下的小分子杂质，滤出液经高效液相色谱检测，如果滤液中小分子杂质总量大于5%，则将滤液重新打入二级纳滤组件。
（6）浓缩，结晶
对步骤（5）得到滤液泵入浓缩釜进行浓缩，结晶、过滤得到谷胱甘肽151.0 g，回收率达91%。
实施例3
（1）制备游离液
向反应釜内加入100 L2000mg/L的谷胱甘肽亚铜盐悬浮液，并向其中通入H2S气体，把谷胱甘肽还原置换出来，过滤除去黑色沉淀，收集滤液得谷胱甘肽游离液；
（2）微调pH值
用配制质量分数为0.8%的硫酸溶液，缓慢加入谷胱甘肽游离液中，调节pH值至3.3，调节完毕，搅拌5 min，复测pH值，当釜上下两侧pH均达到3.3±0.1时，表示调节完毕，如果差值大于0.1，则继续调节直到符合标准。
（3）微过滤
将步骤（2）调节好的游离液，加热至15℃后，将此游离液由增压泵在压力0.1 MPa的操作条件下泵入过滤精度为5 μm的微滤器进行预处理，除去细小悬浮物。
（4）一级纳滤
在操作压力为1.5 MPa，温度为15℃的条件下，将步骤（3）预处理后的透明游离液泵入一级纳滤组件，除去氧化型谷胱甘肽，聚合物等分子量在400以上的大分子，滤出液经高效液相色谱检测，如果滤液中大分子杂质总量大于5%，则将滤液重新打入一级纳滤组件。
（5）二级纳滤
在操作压力为1.5 MPa，温度为15℃的条件下，将步骤（4）收集的滤液打入二级纳滤组件，除去氨基酸，二肽等分子量在250以下的小分子杂质，滤出液经高效液相色谱检测，如果滤液中小分子杂质总量大于5%，则将滤液重新打入二级纳滤组件。
（6）浓缩，结晶
对步骤（5）得到滤液泵入浓缩釜进行浓缩，结晶、过滤得到谷胱甘肽150.2 g，回收率达90.5%。
以上实施例仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多操作组合。本领域的普通技术人员能够从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有情形，均应当认为是本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种利用膜分离技术从谷胱甘肽亚铜盐中分离提纯谷胱甘肽的方法，其特征包含以下步骤：
（1）制备游离液
将聚丙烯酰胺絮凝得到的谷胱甘肽亚铜盐配制成1800~2000mg/L的悬浮液，并向其中通入H2S气体，把谷胱甘肽还原置换出来，过滤，收集滤液得谷胱甘肽游离液；
（2）微调pH值
配制质量分数为0.5~1.0%的硫酸溶液，缓慢加入步骤（1）得到游离液中，调节pH值至3.0~3.5；
（3）微过滤
在操作压力为0.05~0.2 MPa，温度为5~45℃，过滤精度为1~5 μm的条件下，将步骤（2）得到游离液用微滤装置进行预处理，除去细小悬浮物，得到澄清透明的游离液；
（4）一级纳滤
在操作压力为0.5~3.0 MPa，温度为15~45℃的条件下，将步骤（3）预处理后的透明游离液利用一级纳滤组件除去分子量400以上的大分子杂质；
所述步骤（4）主要除去氧化型谷胱甘肽、聚合物；
（5）二级纳滤
在操作压力为0.5~3.0 MPa，温度为15~45℃的条件下，将步骤（4）得到滤液再利用二级纳滤组件除去分子量小于250的小分子杂质；
所述步骤（5）主要除去氨基酸、二肽；
（6）浓缩，结晶
浓缩步骤（5）所得收集液，结晶得到谷胱甘肽。
2.根据权利要求1所述的一种利用膜分离技术从谷胱甘肽亚铜盐中分离提纯谷胱甘肽的方法，其特征在于，所述步骤（3）中使用微滤膜组件为管式或板框式。
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