CN108484423A - 一种从l-丙氨酸发酵液中分离纯化l-丙氨酸的方法 - Google Patents

一种从l-丙氨酸发酵液中分离纯化l-丙氨酸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从L‑丙氨酸发酵液中分离纯化L‑丙氨酸的方法，它将采用发酵法制备的L‑丙氨酸发酵液首先经过高温灭菌，然后在发酵液中依次加入聚合氯化铝和聚丙烯酸钠作为絮凝剂除去发酵液中的无机杂质、蛋白质多糖等生物杂质，在经过脱色、浓缩重结晶后得到L‑丙氨酸粗产物，最后使用装填有阳离子交换树脂的色谱柱进行分离纯化L‑丙氨酸粗产物，得到纯度高达到99％以上的L‑丙氨酸产品，且产品的回收率达到75％以上。

Description

一种从L-丙氨酸发酵液中分离纯化L-丙氨酸的方法
技术领域
本发明涉及一种色谱分离技术。具体地说是从L-丙氨酸发酵液中分离纯化L-丙氨酸的方法。
背景技术
目前L-丙氨酸的制备方法有酶法和发酵法，酶法由于能耗大、成本高、副产物多、纯度低以及工艺控制难、环保压力大等原因，限制了大规模生产。当前发酵法生产L-丙氨酸备受全球关注。与传统的酶法相对比，发酵法L-丙氨酸具有原料来源可再生、反应条件温和、选择性好、副产物少、环境污染低等优点。
但是发酵法制备的L-丙氨酸发酵液中存在种类繁多的无机杂质、生物质杂质及其他氨基酸，如何从发酵法制备的L-丙氨酸发酵液中提取高纯度且回收率高的L-丙氨酸是目前亟待要解决的难题之一。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种从L-丙氨酸发酵液中分离纯化L-丙氨的方法。本发明在L-丙氨酸发酵液中依次加入聚合氯化铝和聚丙烯酸钠，如图1所示，对发酵液进行萃取，可充分去除发酵液中的无机杂质、生物杂质，充分提高了产品纯度，同时具有较高的回收率，有效地减少对环境的污染。
本发明提供了一种从L-丙氨酸发酵液中分离纯化L-丙氨酸的方法，包括以下步骤：
(1)将采用发酵法制备的L-丙氨酸发酵液在温度为100℃～120℃条件下灭菌处理0.5h；
(2)在经灭菌处理后的发酵液在温度30℃～60℃下加入聚合氯化铝粉，发酵液与聚合氯化铝粉的重量比为100：1～2，充分搅拌10～20min，然后加入质量浓度0.1％的聚丙烯酸钠水溶液，保持温度继续搅拌20～50min，质量浓度为0.1％的聚丙烯酸钠水溶液加入量占发酵液重量的1％～3％，搅拌结束后过滤杂质；
(3)将过滤后的发酵液使用活性炭进行脱色；
(4)将脱色后的发酵液经减压蒸馏后得到浓缩液，将浓缩液于室温下静置10～24h后充分结晶，过滤后得到L-丙氨酸粗产物；
(5)将L-丙氨酸粗产物用去离子水溶解，得到浓度为15％～18％的L-丙氨酸溶液，将L-丙氨酸溶液用填有阳离子交换树脂的色谱柱进行分离纯化，且采用50％～95％乙醇溶液作为洗脱液，色谱柱的工作温度为25℃～70℃，将分离纯化的产品烘干后得到纯度大于99％的L-丙氨酸产品，且L-丙氨酸产品的回收率大于75％。
优选的，所述步骤(3)活性炭脱色方法是在发酵液中加入质量分数为0.1％～0.3％的活性炭，并于50℃～70℃搅拌30min。
优选的，步骤(4)所述的减压蒸馏压力为-0.05～-0.08MPa，温度70℃～80℃，蒸馏时间1～2h。
优选的，步骤(5)所述的阳离子交换树脂为001×7型阳离子交换树脂。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
与传统的处理方式相比，本法工艺简单，不仅从整体上提高了L-丙氨酸的收率，而且达到了高效、低耗、节能和环保的目的；通过依次使用聚合氯化铝/聚丙烯酸钠复合萃取剂对发酵液进行萃取，可有效除去发酵液中的无机物和有机质等杂质，同时保留发酵液中的L-丙氨酸。然后经萃取除杂的发酵液经阳离子交换树脂对液进行吸附，可获得纯度高达99％以上的L-丙氨酸，且液收率高达75％以上。
附图说明
图1是本发明L-丙氨酸发酵液与絮凝剂的絮凝机理图。
图2是实施例1发酵液中加入聚合氯化铝粉搅拌后的絮凝状态。
图3是实施例1发酵液中依次加入聚合氯化铝粉和聚丙烯酸钠水溶液搅拌后的絮凝状态。
具体实施方式
实施例1
(1)称取发酵法制备的L-丙氨酸发酵液1000Kg，并在120℃灭菌处理30min；
(2)在灭菌处理的发酵液中15Kg聚合氯化铝粉，在40℃下搅拌10min后如图2所示，再加入15Kg质量浓度为0.1％的聚丙烯酸钠水溶液继续在40℃下搅拌30min后如图3所示，搅拌结束后过滤除杂；
(3)将过滤后的发酵液中加入2Kg活性炭进行脱色，在50℃下搅拌30min后过滤；
(4)将脱色处理的发酵液减压蒸馏浓缩，蒸馏压力为-0.05MPa，温度75℃，蒸馏时间1.5h，得到浓缩发酵液。。
(5)将浓缩后的发酵液在室温下静置20h后过滤，得到L-丙氨酸粗产物；
(6)将L-丙氨酸粗产物用去离子水稀释至浓度为15％的L-丙氨酸溶液，并用装有001×7型阳离子交换树脂的色谱柱对其进行分离提纯，所用洗脱剂为浓度为50％的乙醇溶液，色谱柱的工作温度为60℃，最后经过充分洗脱后分离出的产品充分干燥后测定L-丙氨酸纯度为99.5％，且回收量800Kg。
实施例2
(1)称取发酵法制备的L-丙氨酸发酵液1000Kg，并在110℃灭菌处理30min；
(2)在灭菌处理的发酵液中10Kg聚合氯化铝粉，在50℃下搅拌15min，再加入10Kg质量浓度为0.1％的聚丙烯酸钠水溶液继续在50℃下搅拌30min，搅拌结束后过滤除杂；
(3)将过滤后的发酵液中加入1Kg活性炭进行脱色，在60℃下搅拌30min后过滤；
(4)将脱色处理的发酵液减压蒸馏浓缩，蒸馏压力为-0.05MPa，温度70℃，蒸馏时间1h，得到浓缩发酵液。
(5)将浓缩后的发酵液在室温下静置24h后过滤，得到L-丙氨酸粗产物；
(6)将L-丙氨酸粗产物用去离子水稀释至浓度为18％的L-丙氨酸溶液，并用装有001×7型阳离子交换树脂的色谱柱对其进行分离提纯，所用洗脱剂为浓度为60％的乙醇溶液，色谱柱的工作温度为50℃，最后经过充分洗脱后分离出的产品充分干燥后测定L-丙氨酸纯度为99.3％，且回收量780Kg。
实施例3
(1)称取发酵法制备的L-丙氨酸发酵液1000Kg，并在100℃灭菌处理30min；
(2)在灭菌处理的发酵液中10Kg聚合氯化铝粉，在50℃下搅拌15min，再加入30Kg质量浓度为0.1％的聚丙烯酸钠水溶液继续在50℃下搅拌30min，搅拌结束后过滤除杂；
(3)将过滤后的发酵液中加入1.5Kg活性炭进行脱色，在70℃下搅拌30min后过滤；
(4)将脱色处理的发酵液减压蒸馏浓缩，蒸馏压力为-0.08MPa，温度80℃，蒸馏时间2h，得到浓缩发酵液。
(5)将浓缩后的发酵液在室温下静置24h后过滤，得到L-丙氨酸粗产物；
(6)将L-丙氨酸粗产物用去离子水稀释至浓度为18％的L-丙氨酸溶液，并用装有001×7型阳离子交换树脂的色谱柱对其进行分离提纯，所用洗脱剂为浓度为60％的乙醇溶液，色谱柱的工作温度为50℃，最后经过充分洗脱后分离出的产品充分干燥后测定L-丙氨酸纯度为99.1％，且回收量753Kg。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明精神的基础之下，本领域普通技术人员可以对本发明的技术方案做出的各种修改和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种从L-丙氨酸发酵液中分离纯化L-丙氨酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将采用发酵法制备的L-丙氨酸发酵液在温度为100℃～120℃条件下灭菌处理0.5h；
(2)在经灭菌处理后的发酵液在温度30℃～60℃下加入聚合氯化铝粉，发酵液与聚合氯化铝粉的重量比为100：1～2，充分搅拌10～20min，然后加入质量浓度0.1％的聚丙烯酸钠水溶液，保持温度继续搅拌20～50min，质量浓度为0.1％的聚丙烯酸钠水溶液加入量占发酵液重量的1％～3％，搅拌结束后过滤杂质；
(3)将过滤后的发酵液使用活性炭进行脱色；
(4)将脱色后的发酵液经减压蒸馏后得到浓缩液，将浓缩液于室温下静置10～24h后充分结晶，过滤后得到L-丙氨酸粗产物；
(5)将L-丙氨酸粗产物用去离子水溶解，得到浓度为15％～18％的L-丙氨酸溶液，将L-丙氨酸溶液用填有阳离子交换树脂的色谱柱进行分离纯化，且采用50％～95％乙醇溶液作为洗脱液，色谱柱的工作温度为25℃～70℃，将分离纯化的产品烘干后得到纯度大于99％的L-丙氨酸产品，且L-丙氨酸产品的回收率大于75％。
2.根据权利要求1所述的从L-丙氨酸发酵液中分离纯化L-丙氨酸的方法，其特征在于，所述步骤(3)活性炭脱色方法是在发酵液中加入质量分数为0.1％～0.3％的活性炭，并于50℃～70℃搅拌30min。
3.根据权利要求1所述的从L-丙氨酸发酵液中分离纯化L-丙氨酸的方法，其特征在于，步骤(4)所述的减压蒸馏的压力为-0.05～-0.08MPa，温度70℃～80℃，蒸馏时间1～2h。
4.根据权利要求1所述的从L-丙氨酸发酵液中分离纯化L-丙氨酸的方法，其特征在于，步骤(5)所述的阳离子交换树脂为001×7型阳离子交换树脂。
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