CN106748848B - 一种制备支链氨基酸的工艺及其应用 - Google Patents
一种制备支链氨基酸的工艺及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种制备支链氨基酸的工艺及其应用，所述工艺包括如下步骤：步骤一、原料预处理；步骤二、支链氨基酸粗品制备；步骤三、复合无机膜提纯；步骤四、低温浓缩结晶；步骤五、低温真空微波干燥；步骤六、冷却粉碎；步骤七、红外‑微波干燥；步骤八、包装。
Description
技术领域
本发明涉及医药化工加工领域，具体涉及一种制备支链氨基酸的工艺及其应用。
背景技术
支链氨基酸(Branched Chain Amino Acids, BCAAs)作为人体必需氨基酸，一方面，适当补充能减少肌肉中蛋白质的分解代谢，并促进糖异生，可以提高力量和无氧运动能力；另一方面，支链氨基酸在体内氧化分解产生ATP 的效率高于其它氨基酸，补充BCAA能够有效减少5-羟色胺(5-HT)的形成，减弱人体感受到的疲劳感，为机体长时间耐力运动提供能量和意志保证。
BCAA主要功用有：恢复身体的水分和电解质、迅速恢复肝糖储备、增强肌肉耐力、重建肌肉内的蛋白质。总而言之，BCAA的功用是用来促进休息期间蛋白质的合成与代谢，除了加速肌肉合成还可以降低肌肉组织的分解，而且BCAA拥有良好的抗分解性，可以用来预防肌肉与蛋白质的流失，同时还能刺激胰岛素，促进肌肉对其他氨基酸的吸收。
—组成肌肉：BCAA不仅是肌肉氨基酸中最大的组成部分，也是唯一在肌肉中代谢的氨基酸。
—提供能量：BCAA是人体肌肉供能的主要氨基酸。其氧化供能约占氨基酸供能总量的60%。即使在休息状态，肌肉中BCAA氧化供能也达到了14%，在长时间运动时，它可以为训练中的肌肉直接供能。
—增长肌肉：训练期间补充BCAA能刺激生长激素释放，提高胰岛素水平，从而起到促进肌肉合成的作用。
—保护肌肉：在运动过程中，补充足够的BCAA可以促进运动后恢复期蛋白质的合成，减少肌肉组织的分解，保护肌肉组织。
—减弱疲劳感：补充BCAA可以防止锻炼后血清中BCAA含量的下降。血清中BCAA含量的下降会导致色氨酸向头部的输送，从而在头部产生5-羟色氨，后者会引起疲劳感。
自由基是人体细胞由于代谢和防卫反应而产生的带有活性质子的带电基团。由于胁迫而产生的自由基会损伤细胞，加速细胞衰老。人体运动、锻炼和体力劳动后，都会导致大量的自由基产生和积累。目前已知的自由基清除剂包括维生素C、硒和谷胱甘肽等。半胱氨酸本身具有抗氧化活性，同时也是人体细胞产生谷胱甘肽的前体物质。柠檬是富含多种维生素（特别是VC）的营养和药用价值都非常高的水果，它富含维生素C、糖类、钙、磷、铁、维生素B1、维生素B2、烟酸、奎宁酸、柠檬酸、苹果酸、橙皮苷、柚皮苷、香豆精、高量钾元素和低量钠元素等大量的电解质、有机酸和生物活性物质。 柠檬酸具有防止和消除皮肤色素沉着的作用。柠檬中的维生素A、C、P经皮肤吸收后，能使皮肤保持艳丽，光泽细腻。 富硒酵母中除了含有均衡的氨基酸外，还含有丰富的B 族维生素，后者不仅是人体必需的营养物质，同时也会协同帮助人体对BCAA的吸收。
支链氨基酸指α-碳上含有分支脂肪烃链的中性氨基酸，包括L-缬氨酸、L-亮氨酸和L-异亮氨酸。三种分支链氨基酸都属于必需氨基酸，因其特殊的结构和功能，在生命代谢中具有特别重要的地位，在医药和食品行业具有广泛的应用及商业价值。食品方面，主要用于食品强化，使各种氨基酸平衡，提高食品的营养价值。在医药方面，分支链氨基酸可用于生产复合氨基酸输液以及大量用于配置治疗型特种氨基酸的药物，如肝安、肝灵口服液，对治疗脑昏迷、肝昏迷、肾病等具有显著疗效，并可取代糖代谢而提供能量，是比较昂贵的氨基酸原料药之一。L-亮氨酸还可用于合成具有抗癌、抗病毒、抑制细菌生长等生理活性的L-亮氨酸Schiff碱配合物。L-异亮氨酸是一种高效的B2防御素表达的诱导物，作为一种免疫刺激物，对粘膜表面的防御屏障在临床上将起到重要的支持作用。L-缬氨酸可作为合成抗癌药物和免疫抗生素的医药中间体。
支链氨基酸的生产方法有提取法、化学合成法、发酵法。现有生产方法由于原料来源受限制，生产成本高，污染环境，难以实现工业化生产。国内支链氨酸生产主要为发酵技术。目前发酵生产存在的问题主要有，菌种产酸水平低、杂酸含量高、由于发酵代谢产生的其他氨基酸，特别是中性氨基酸例如亮氨酸其分子量和化学等电点跟支链氨酸非常接近，以提取普遍采用离子交换工艺几乎不能分离杂酸，而且该工艺复杂，主要缺点是离子交换树脂需要再生和洗脱，且再生过程中会用到大量的酸和碱，使得产品纯度低且得率低；在洗脱和再生后会有大量铵氮废液产生，不仅会因消耗大量的酸碱而花费大量的资金，而且会对环境造成很大的污染，同时洗脱过程又会消耗大量的水。生产技术的落后限制了规模生产。由于产品的其他氨基酸含量难以解决，国内原料药高端产品不能满足欧盟标准，所以无法进入国际市场参与原料药的竞争。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种收率高、纯度高、低水耗，避免再生酸碱及盐的污染的发酵法生产支链氨基酸的分离纯化工艺及其应用。
一种制备支链氨基酸的工艺，所述工艺包括如下步骤：
步骤一、原料预处理；
步骤二、支链氨基酸粗品制备；
步骤三、有机-无机复合膜提纯；
步骤四、低温浓缩结晶；
步骤五、低温真空微波干燥；
步骤六、粉碎；
步骤七、红外-微波干燥；
步骤八、包装。
所述原料预处理具体步骤为：
步骤1）、支链氨基酸发酵液的制备；
步骤2）、离子交换树脂的准备；
步骤3）、微滤膜、超滤膜和反渗透膜过滤器的制备；
步骤4）、有机-无机复合膜的制备。
所述支链氨基酸粗品制备具体包括如下步骤：
步骤5）、将步骤1）中制备的支链氨基酸发酵液，先经过质量浓度为2-3％的活硅藻土和质量浓度为1-2％活性炭组合过滤器，脱色，再经过离子交换树脂过滤除去大颗粒杂质，得到脱色液；将脱色液加入到过量工业盐酸中，70℃溶解，冷却到25℃，过滤得到一次盐，过滤后的一次盐酸盐母液做为二次盐的套用盐酸，其中，支链氨酸粗品与工业盐酸的质量体积比为（1.0~1.8）g：（3~5）mL；按照一次盐制备所加入的脱色液的50%加入量加入到一次盐分离的过量盐酸母液中，80℃溶解，冷却到25℃，过滤得到二次盐溶液；
步骤6）、将步骤5）中得到的二次盐溶液，再经过微滤膜过滤、超滤膜过滤和反渗透膜过滤的错流组合系统过滤，得到微滤透析液和菌体蛋白；微滤透析液在无机酸溶液中加热到40-60℃溶解，降温后离心制得支链氨基酸无机酸盐及其母液；在获得的母液中加入质量浓度为0.5-1％的氯化钙和1-1.5％的磷酸二氢钠，氯化钙和磷酸二氢钠的摩尔比为5:2，用30％的氨水调pH至7.0，搅拌30分钟，离心去除沉淀，再经过电渗析除盐；得到支链氨基酸粗品，再将支链氨基酸粗品添加8倍重量的水，用30％NaOH溶液调解pH至9.5-10.0，直至分支链氨基酸粗品完全溶解，搅拌20分钟，出现絮状蛋白沉淀后，过滤，获得上清液。
所述活性炭为药用粉状活性炭；所述的离子交换树脂为H型和Na型的WA-2强酸性阳离子交换树脂、732强酸性阳离子交换树脂；所述组合过滤器过滤的温度为40-45℃，搅拌脱色时间为40-50分钟；
所述微滤膜过滤，是指将脱色液通过微滤膜，得到发酵液的微滤透析液和菌体蛋白；所述微滤膜过滤采用无机非金属膜，微滤膜孔径为10-20nm，截留分子量为1万-20万MWCO，pH范围为6-8，操作温度为50-60℃，工作压力：进压为2-9bar，出压为1-8bar，压力差为2.5-7.5bar；过滤过程中使用超声波振动；超声功率为500W，超声时间为5min；分多次利用去离子水顶洗，直至脱色液中分支链氨基酸含量低于1.0g/L后停止，得到除去菌体的分支链氨基酸微滤液以及菌体蛋白；
所述超滤膜过滤：将经过微滤膜得到的微滤透析液通过超滤膜过滤器，得到超滤透析液和浓缩液，超滤膜过滤温度：15-25℃，操作压力为0.4-2.0MPa；压力差为0.5MPa，所述超滤膜为截留分子量10万-20万的超滤膜，孔径5-100nm；
所述反渗透膜过滤：将超滤透析液通过反渗透膜，得到反渗透浓缩液和纯净水，纯净水直接回用于生产，反渗透膜过滤温度：20-60℃，工作压力：进压为10-50bar，出压为11-48bar，压力差为12-50bar，得到反渗透浓缩液；
将反渗透浓缩液通过离子交换膜和特种电渗析膜的组合系统进行电渗析除盐：渗透浓缩液电导率10000～30000μS/cm，调整至等电点pH 7.0，过电渗析电驱动膜料液膜分离器装置，操作温度为40-50℃，浓室加水量2-5倍浓缩液体积，淡室电导率与浓室保持电导率小于10倍；经电渗析电驱动膜处理后所得除盐清液的电导率为2000μS/cm以下，损失率在2%以下。
所述有机-无机复合膜提纯具体包括如下步骤：
步骤7）、将步骤6）中所得到的上清液，加水溶解得支链氨基酸盐酸盐的浓度为3~7%的溶液，泵入有机-无机复合膜过滤器，有机-无机复合膜的截留分子量为100-3000，操作温度为35℃，操作压力差为0.2MPa，得到支链氨基酸过滤液；透析水量以体积百分比占除盐清液进料体积的40-50%；使用超声波振动；超声功率为500W，超声时间为5min。
所述步骤四低温浓缩结晶具体包括以下步骤：
步骤8）、将步骤7）中最终得到的支链氨基酸过滤液，通过真空浓缩至支链氨基酸含量为50-60wt％，然后降至室温，离心得到支链氨基酸产品；
所述步骤五低温真空微波干燥包括如下步骤：
步骤9）、将步骤8）得到的支链氨基酸产品置于真空微波干燥器中进行干燥，干燥温度为5℃-10℃，干燥时间为10-20min，真空度控制在5.0~10kPa，微波功率是200-400W，得到支链氨基酸晶体。
所述步骤六粉碎包括如下步骤：
步骤10）、将步骤9）真空干燥后的支链氨基酸晶体，通过超声波连续流细胞破碎机，超声频率15-40KHz，功率1000-3000W，悬浮液每小时流量为15Kg，得到的破碎后的支链氨基酸晶体细粉，在干燥腔内进行热风-红外-微波干燥，热风温度20-30℃，远红外辐射强度0.10～0.25W/cm2，微波加热第一阶段功率为200～300W，第二阶段功率为300～400W，第三阶段功率为200～300W，传送带速度1-2m/min，循环5-8次；干燥至含水率小于5%，得到支链氨基酸晶体干粉。
一种所述的制备支链氨基酸的工艺的应用，将所述支链氨基酸制备成组合物使用，所述组合物的原料组份及重量百配比为：支链氨基酸干粉60-100份，卵磷脂1-5份，柠檬酸30-45份，碳酸氢钠5-10份，麦芽糖15-20份、山梨糖醇10-15份、抗性糊精10-15份、乙酰磺胺酸钾5-8份，滑石粉1-2份、葵花籽磷脂4-6份、紫苏籽油5-8份、木糖醇3-6份、叶酸2-5份、维生素C 1-5份。
所述有机-无机复合膜，性能指标：纯水通量达到500 L/m2·h-1，膜的截流率达到98%，复合膜具有较好的亲水性。
所述有机-无机复合膜原料重量配比：聚醚砜(PES) 20-30%，聚乙二醇(PEG)10-15%， 无机粉体10-40%，余量为溶剂；无机粉体组成: 钛酸丁酯:正硅酸乙酯:氧氯化锆=（1-10）:（2-6）:（1-5）。
无机复合粉体的制备工艺见附图1，其中，无水乙醇的加入量为无机粉体总重量的40-70%，微波加热功率为500-800W，微波加热温度为60-90℃；
有机-无机复合膜的制备工艺见附图2。
有益效果
1、本发明采用先将发酵粗品制备成盐酸盐，然后利用多种提纯方式取代现有技术中单纯的离子交换技术，减少酸碱消耗，减少废水排放，实现了清洁生产和节能减排。其中，多膜组合技术采用通过电渗析技术对发酵液进行部分脱盐，通过与离子交换技术耦合脱盐，有效的解决离子交换树脂再生酸碱的用量及盐污染的问题，并降低水耗。
2、本发明脱盐后得到的支链氨酸清液的电导率：≤200μs/cm、 收率≥99.5%；脱盐后料液经减压浓缩，干燥，制成的支链氨酸含量在99.9%以上。
附图说明
图1是无机复合粉体的制备工艺；
图2是有机-无机复合膜的制备工艺。
具体实施方式
实施例1
一种制备支链氨基酸的工艺，所述工艺包括如下步骤：
步骤一、原料预处理；
步骤二、支链氨基酸粗品制备；
步骤三、有机-无机复合膜提纯；
步骤四、低温浓缩结晶；
步骤五、低温真空微波干燥；
步骤六、粉碎；
步骤七、红外-微波干燥；
步骤八、包装。
所述原料预处理具体步骤为：
步骤1）、支链氨基酸发酵液的制备；
步骤2）、离子交换树脂的准备；
步骤3）、微滤膜、超滤膜和反渗透膜过滤器的制备；
步骤4）、有机-无机复合膜的制备。
所述支链氨基酸粗品制备具体包括如下步骤：
步骤5）、将步骤1）中制备的支链氨基酸发酵液，先经过质量浓度为3％的活硅藻土和质量浓度为2％活性炭组合过滤器，脱色，再经过离子交换树脂过滤除去大颗粒杂质，得到脱色液；将脱色液加入到过量工业盐酸中，70℃溶解，冷却到25℃，过滤得到一次盐，过滤后的一次盐酸盐母液做为二次盐的套用盐酸，其中，支链氨酸粗品与工业盐酸的质量体积比为1.8g：5mL；按照一次盐制备所加入的脱色液的50%加入量加入到一次盐分离的过量盐酸母液中，80℃溶解，冷却到25℃，过滤得到二次盐溶液；
步骤6）、将步骤5）中得到的二次盐溶液，再经过微滤膜过滤、超滤膜过滤和反渗透膜过滤的错流组合系统过滤，得到微滤透析液和菌体蛋白；微滤透析液在无机酸溶液中加热到60℃溶解，降温后离心制得支链氨基酸无机酸盐及其母液；在获得的母液中加入质量浓度为1％的氯化钙和1.5％的磷酸二氢钠，氯化钙和磷酸二氢钠的摩尔比为5:2，用30％的氨水调pH至7.0，搅拌30分钟，离心去除沉淀，再经过电渗析除盐；得到支链氨基酸粗品，再将支链氨基酸粗品添加8倍重量的水，用30％NaOH溶液调解pH至10.0，直至分支链氨基酸粗品完全溶解，搅拌20分钟，出现絮状蛋白沉淀后，过滤，获得上清液。
所述活性炭为药用粉状活性炭；所述的离子交换树脂为H型和Na型的WA-2强酸性阳离子交换树脂、732强酸性阳离子交换树脂；所述组合过滤器过滤的温度为45℃，搅拌脱色时间为50分钟；
所述微滤膜过滤，是指将脱色液通过微滤膜，得到发酵液的微滤透析液和菌体蛋白；所述微滤膜过滤采用无机非金属膜，微滤膜孔径为20nm，截留分子量为20万MWCO，pH范围为8，操作温度为60℃，工作压力：进压为2-9bar，出压为1-8bar，压力差为2.5-7.5bar；过滤过程中使用超声波振动；超声功率为500W，超声时间为5min；分多次利用去离子水顶洗，直至脱色液中分支链氨基酸含量低于1.0g/L后停止，得到除去菌体的分支链氨基酸微滤液以及菌体蛋白；
所述超滤膜过滤：将经过微滤膜得到的微滤透析液通过超滤膜过滤器，得到超滤透析液和浓缩液，超滤膜过滤温度： 25℃，操作压力为0.4-2.0MPa；压力差为0.5MPa，所述超滤膜为截留分子量20万的超滤膜，孔径100nm；
所述反渗透膜过滤：将超滤透析液通过反渗透膜，得到反渗透浓缩液和纯净水，纯净水直接回用于生产，反渗透膜过滤温度：60℃，工作压力：进压为10-50bar，出压为11-48bar，压力差为12-50bar，得到反渗透浓缩液；
将反渗透浓缩液通过离子交换膜和特种电渗析膜的组合系统进行电渗析除盐：渗透浓缩液电导率30000μS/cm，调整至等电点pH 7.0，过电渗析电驱动膜料液膜分离器装置，操作温度为50℃，浓室加水量5倍浓缩液体积，淡室电导率与浓室保持电导率小于10倍；经电渗析电驱动膜处理后所得除盐清液的电导率为2000μS/cm以下，损失率在2%以下。
所述有机-无机复合膜提纯具体包括如下步骤：
步骤7）、将步骤6）中所得到的上清液，加水溶解得支链氨基酸盐酸盐的浓度为7%的溶液，泵入有机-无机复合膜过滤器，有机-无机复合膜的截留分子量为3000，操作温度为35℃，操作压力差为0.2MPa，得到支链氨基酸过滤液；透析水量以体积百分比占除盐清液进料体积的50%；使用超声波振动；超声功率为500W，超声时间为5min。
所述步骤四低温浓缩结晶具体包括以下步骤：
步骤8）、将步骤7）中最终得到的支链氨基酸过滤液，通过真空浓缩至支链氨基酸含量为60wt％，然后降至室温，离心得到支链氨基酸产品；
所述步骤五低温真空微波干燥包括如下步骤：
步骤9）、将步骤8）得到的支链氨基酸产品置于真空微波干燥器中进行干燥，干燥温度为10℃，干燥时间为20min，真空度控制在10kPa，微波功率是400W，得到支链氨基酸晶体。
所述步骤六粉碎包括如下步骤：
步骤10）、将步骤9）真空干燥后的支链氨基酸晶体，通过超声波连续流细胞破碎机，超声频率40KHz，功率3000W，悬浮液每小时流量为15Kg，得到的破碎后的支链氨基酸晶体细粉，在干燥腔内进行热风-红外-微波干燥，热风温度30℃，远红外辐射强度0.25W/cm2，微波加热第一阶段功率为300W，第二阶段功率为400W，第三阶段功率为300W，传送带速度2m/min，循环8次；干燥至含水率小于5%，得到支链氨基酸晶体干粉。
一种所述的制备支链氨基酸的工艺的应用，将所述支链氨基酸制备成组合物使用，所述组合物的原料组份及重量百配比为：支链氨基酸干粉100份，卵磷脂5份，柠檬酸45份，碳酸氢钠10份，麦芽糖20份、山梨糖醇15份、抗性糊精15份、乙酰磺胺酸钾8份，滑石粉2份、葵花籽磷脂6份、紫苏籽油8份、木糖醇6份、叶酸5份、维生素C 5份。
所述有机-无机复合膜，性能指标：纯水通量达到500 L/m2·h-1，膜的截流率达到98%，复合膜具有较好的亲水性。
所述有机-无机复合膜原料重量配比：聚醚砜(PES) 30%，聚乙二醇(PEG) 15%， 无机粉体40%，余量为溶剂；无机粉体组成: 钛酸丁酯:正硅酸乙酯:氧氯化锆=10: 6: 5。
无机复合粉体的制备工艺见附图1，其中，无水乙醇的加入量为无机粉体总重量的70%，微波加热功率为800W，微波加热温度为90℃；
有机-无机复合膜的制备工艺见附图2。
实施例2
一种制备支链氨基酸的工艺，所述工艺包括如下步骤：
步骤一、原料预处理；
步骤二、支链氨基酸粗品制备；
步骤三、有机-无机复合膜提纯；
步骤四、低温浓缩结晶；
步骤五、低温真空微波干燥；
步骤六、粉碎；
步骤七、红外-微波干燥；
步骤八、包装。
所述原料预处理具体步骤为：
步骤1）、支链氨基酸发酵液的制备；
步骤2）、离子交换树脂的准备；
步骤3）、微滤膜、超滤膜和反渗透膜过滤器的制备；
步骤4）、有机-无机复合膜的制备。
所述支链氨基酸粗品制备具体包括如下步骤：
步骤5）、将步骤1）中制备的支链氨基酸发酵液，先经过质量浓度为2％的活硅藻土和质量浓度为1％活性炭组合过滤器，脱色，再经过离子交换树脂过滤除去大颗粒杂质，得到脱色液；将脱色液加入到过量工业盐酸中，70℃溶解，冷却到25℃，过滤得到一次盐，过滤后的一次盐酸盐母液做为二次盐的套用盐酸，其中，支链氨酸粗品与工业盐酸的质量体积比为1.0g：3mL；按照一次盐制备所加入的脱色液的50%加入量加入到一次盐分离的过量盐酸母液中，80℃溶解，冷却到25℃，过滤得到二次盐溶液；
步骤6）、将步骤5）中得到的二次盐溶液，再经过微滤膜过滤、超滤膜过滤和反渗透膜过滤的错流组合系统过滤，得到微滤透析液和菌体蛋白；微滤透析液在无机酸溶液中加热到40℃溶解，降温后离心制得支链氨基酸无机酸盐及其母液；在获得的母液中加入质量浓度为0.5％的氯化钙和1％的磷酸二氢钠，氯化钙和磷酸二氢钠的摩尔比为5:2，用30％的氨水调pH至7.0，搅拌30分钟，离心去除沉淀，再经过电渗析除盐；得到支链氨基酸粗品，再将支链氨基酸粗品添加8倍重量的水，用30％NaOH溶液调解pH至9.5，直至分支链氨基酸粗品完全溶解，搅拌20分钟，出现絮状蛋白沉淀后，过滤，获得上清液。
所述活性炭为药用粉状活性炭；所述的离子交换树脂为H型和Na型的WA-2强酸性阳离子交换树脂、732强酸性阳离子交换树脂；所述组合过滤器过滤的温度为40℃，搅拌脱色时间为40分钟；
所述微滤膜过滤，是指将脱色液通过微滤膜，得到发酵液的微滤透析液和菌体蛋白；所述微滤膜过滤采用无机非金属膜，微滤膜孔径为10nm，截留分子量为1万MWCO，pH范围为6，操作温度为50℃，工作压力：进压为2-9bar，出压为1-8bar，压力差为2.5-7.5bar；过滤过程中使用超声波振动；超声功率为500W，超声时间为5min；分多次利用去离子水顶洗，直至脱色液中分支链氨基酸含量低于1.0g/L后停止，得到除去菌体的分支链氨基酸微滤液以及菌体蛋白；
所述超滤膜过滤：将经过微滤膜得到的微滤透析液通过超滤膜过滤器，得到超滤透析液和浓缩液，超滤膜过滤温度：155℃，操作压力为0.4-2.0MPa；压力差为0.5MPa，所述超滤膜为截留分子量10万的超滤膜，孔径5nm；
所述反渗透膜过滤：将超滤透析液通过反渗透膜，得到反渗透浓缩液和纯净水，纯净水直接回用于生产，反渗透膜过滤温度：20℃，工作压力：进压为10-50bar，出压为11-48bar，压力差为12-50bar，得到反渗透浓缩液；
将反渗透浓缩液通过离子交换膜和特种电渗析膜的组合系统进行电渗析除盐：渗透浓缩液电导率10000μS/cm，调整至等电点pH 7.0，过电渗析电驱动膜料液膜分离器装置，操作温度为40℃，浓室加水量2倍浓缩液体积，淡室电导率与浓室保持电导率小于10倍；经电渗析电驱动膜处理后所得除盐清液的电导率为2000μS/cm以下，损失率在2%以下。
所述有机-无机复合膜提纯具体包括如下步骤：
步骤7）、将步骤6）中所得到的上清液，加水溶解得支链氨基酸盐酸盐的浓度为3%的溶液，泵入有机-无机复合膜过滤器，有机-无机复合膜的截留分子量为100，操作温度为35℃，操作压力差为0.2MPa，得到支链氨基酸过滤液；透析水量以体积百分比占除盐清液进料体积的40%；使用超声波振动；超声功率为500W，超声时间为5min。
所述步骤四低温浓缩结晶具体包括以下步骤：
步骤8）、将步骤7）中最终得到的支链氨基酸过滤液，通过真空浓缩至支链氨基酸含量为50wt％，然后降至室温，离心得到支链氨基酸产品；
所述步骤五低温真空微波干燥包括如下步骤：
步骤9）、将步骤8）得到的支链氨基酸产品置于真空微波干燥器中进行干燥，干燥温度为5℃℃，干燥时间为10min，真空度控制在5.0kPa，微波功率是200W，得到支链氨基酸晶体。
所述步骤六粉碎包括如下步骤：
步骤10）、将步骤9）真空干燥后的支链氨基酸晶体，通过超声波连续流细胞破碎机，超声频率15KHz，功率1000W，悬浮液每小时流量为15Kg，得到的破碎后的支链氨基酸晶体细粉，在干燥腔内进行热风-红外-微波干燥，热风温度20℃，远红外辐射强度0.10W/cm2，微波加热第一阶段功率为200W，第二阶段功率为300W，第三阶段功率为200W，传送带速度1m/min，循环5次；干燥至含水率小于5%，得到支链氨基酸晶体干粉。
一种所述的制备支链氨基酸的工艺的应用，将所述支链氨基酸制备成组合物使用，所述组合物的原料组份及重量百配比为：支链氨基酸干粉60份，卵磷脂1份，柠檬酸30份，碳酸氢钠5份，麦芽糖15份、山梨糖醇10份、抗性糊精10份、乙酰磺胺酸钾5份，滑石粉1份、葵花籽磷脂4份、紫苏籽油5份、木糖醇3份、叶酸2份、维生素C 1份。
所述有机-无机复合膜，性能指标：纯水通量达到500 L/m2·h-1，膜的截流率达到98%，复合膜具有较好的亲水性。
所述有机-无机复合膜原料重量配比：聚醚砜(PES) 20%，聚乙二醇(PEG)10%， 无机粉体10%，余量为溶剂；无机粉体组成: 钛酸丁酯:正硅酸乙酯:氧氯化锆=1:2:1。
无机复合粉体的制备工艺见附图1，其中，无水乙醇的加入量为无机粉体总重量的40%，微波加热功率为500W，微波加热温度为60℃；
有机-无机复合膜的制备工艺见附图2。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。
Claims (1)
1.一种制备支链氨基酸的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
步骤一、原料预处理；
步骤二、支链氨基酸粗品制备；
步骤三、有机-无机复合膜提纯；
步骤四、室温浓缩结晶；
步骤五、5℃-10℃低温真空微波干燥；
步骤六、粉碎；
步骤七、红外-微波干燥；
步骤八、包装；
所述步骤一到步骤七具体包括以下步骤：
步骤1）、支链氨基酸发酵液的制备；
步骤2）、离子交换树脂的准备；
步骤3）、微滤膜、超滤膜和反渗透膜过滤器的制备；
步骤4）、有机-无机复合膜的制备；
步骤5）、将步骤1）中制备的支链氨基酸发酵液，先经过质量浓度为2-3％的活硅藻土和质量浓度为1-2％活性炭组合过滤器，脱色，再经过离子交换树脂过滤除去大颗粒杂质，得到脱色液；将脱色液加入到过量工业盐酸中，70℃溶解，冷却到25℃，过滤得到一次盐，过滤后的一次盐酸盐母液做为二次盐的套用盐酸，其中，支链氨酸粗品与工业盐酸的质量体积比为（1.0～1.8）g：（3～5）mL；按照一次盐制备所加入的脱色液的50%加入量加入到一次盐分离的过量盐酸母液中，80℃溶解，冷却到25℃，过滤得到二次盐溶液；
步骤6）、将步骤5）中得到的二次盐溶液，再经过微滤膜过滤、超滤膜过滤和反渗透膜过滤的错流组合系统过滤，得到微滤透析液和菌体蛋白；微滤透析液在无机酸溶液中加热到40-60℃溶解，降温后离心制得支链氨基酸无机酸盐及其母液；在获得的母液中加入质量浓度为0.5-1％的氯化钙和1-1.5％的磷酸二氢钠，氯化钙和磷酸二氢钠的摩尔比为5:2，用30％的氨水调pH至7.0，搅拌30分钟，离心去除沉淀，再经过电渗析除盐；得到支链氨基酸粗品，再将支链氨基酸粗品添加8倍重量的水，用30％NaOH溶液调解pH至9.5-10.0，直至分支链氨基酸粗品完全溶解，搅拌20分钟，出现絮状蛋白沉淀后，过滤，获得上清液；
所述活性炭为药用粉状活性炭；所述的离子交换树脂为H型和Na型的WA-2强酸性阳离子交换树脂、732强酸性阳离子交换树脂；所述组合过滤器过滤的温度为40-45℃，搅拌脱色时间为40-50分钟；
所述微滤膜过滤，是指将脱色液通过微滤膜，得到发酵液的微滤透析液和菌体蛋白；所述微滤膜过滤采用无机非金属膜，微滤膜孔径为10-20nm，截留分子量为1万-20万MWCO，pH范围为6-8，操作温度为50-60℃，工作压力：进压为2-9bar，出压为1-8bar，压力差为2.5-7.5bar；过滤过程中使用超声波振动；超声功率为500W，超声时间为5min；分多次利用去离子水顶洗，直至脱色液中分支链氨基酸含量低于1.0g/L后停止，得到除去菌体的分支链氨基酸微滤液以及菌体蛋白；
所述超滤膜过滤：将经过微滤膜得到的微滤透析液通过超滤膜过滤器，得到超滤透析液和浓缩液，超滤膜过滤温度：15-25℃，操作压力为0.4-2.0MPa；压力差为0.5MPa，所述超滤膜为截留分子量10万-20万的超滤膜，孔径5-100nm；
所述反渗透膜过滤：将超滤透析液通过反渗透膜，得到反渗透浓缩液和纯净水，纯净水直接回用于生产，反渗透膜过滤温度：20-60℃，工作压力：进压为10-50bar，出压为11-48bar，压力差为12-50bar，得到反渗透浓缩液；
将反渗透浓缩液通过离子交换膜和特种电渗析膜的组合系统进行电渗析除盐：渗透浓缩液电导率10000～30000μS/cm，调整至等电点pH 7.0，过电渗析电驱动膜料液膜分离器装置，操作温度为40-50℃，浓室加水量2-5倍浓缩液体积，淡室电导率与浓室保持电导率小于10倍；经电渗析电驱动膜处理后所得除盐清液的电导率为2000μS/cm以下，损失率在2%以下；
步骤7）、将步骤6）中所得到的上清液，加水溶解得支链氨基酸盐酸盐的浓度为3～7%的溶液，泵入有机-无机复合膜过滤器，有机-无机复合膜的截留分子量为100-3000，操作温度为35℃，操作压力差为0.2MPa，得到支链氨基酸过滤液；透析水量以体积百分比占除盐清液进料体积的40-50%；使用超声波振动；超声功率为500W，超声时间为5min；
步骤8）、将步骤7）中最终得到的支链氨基酸过滤液，通过真空浓缩至支链氨基酸含量为50-60wt％，然后降至室温，离心得到支链氨基酸产品；
步骤9）、将步骤8）得到的支链氨基酸产品置于真空微波干燥器中进行干燥，干燥温度为5℃-10℃，干燥时间为10-20min，真空度控制在5.0～10kPa，微波功率是200-400W，得到支链氨基酸晶体；
步骤10）、将步骤9）真空干燥后的支链氨基酸晶体，通过超声波连续流细胞破碎机，超声频率15-40KHz，功率1000-3000W，悬浮液每小时流量为15Kg，得到的破碎后的支链氨基酸晶体细粉，在干燥腔内进行热风-红外-微波干燥，热风温度20-30℃，远红外辐射强度0.10～0.25W/cm2，微波加热第一阶段功率为200～300W，第二阶段功率为300～400W，第三阶段功率为200～300W，传送带速度1-2m/min，循环5-8次；干燥至含水率小于5%，得到支链氨基酸晶体干粉。
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| GR01 | Patent grant | ||
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