CN109678914A - 一种槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法 - Google Patents
一种槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,步骤包括:槐糖脂发酵液的预处理;下层内酯型槐糖脂的收集与处理;板框过滤脱除菌体;树脂吸附及超滤除杂;酸型槐糖脂的纳滤浓缩;干燥。通过选择性采取上述步骤分别获得内酯型、酸型及混合型槐糖脂类液体及固体产品。本发明利用自然沉降法替代传统乙酸乙酯萃取法,利用工业化生产中常用板框过滤替代传统实验室离心法去除菌丝体,利用树脂吸附及超滤法除杂替代实验室及生产中常用的有机溶剂萃取法及醇沉法除杂,成功得到了质量标准优于市售相关产品的槐糖脂。本发明大幅降低了有机试剂的使用量,提高了槐糖脂生产的安全性与环保性。
Description
技术领域
本发明属于生物表面活性剂槐糖脂的制备及纯化技术领域,尤其涉及一种槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法。
背景技术
槐糖脂作为一类表面/界面/抑菌/杀菌/抗肿瘤/抗病毒活性优良的生物表面活性剂,在医药等领域有着巨大的开发潜力和应用前景。微生物天然合成的槐糖脂,是由一系列结构类似物组成的混合物,其主要分为酸型和内酯型两大类。一般来说,内酯型槐糖脂具有较高的亲脂性,具有降低液体表面张力的能力,其抑菌、杀菌、抗肿瘤等活性较高;酸型槐糖脂的水溶性较好,具有更好的水溶性和发泡能力,是优良的乳化剂、发泡剂和分散剂。近年来,槐糖脂的研究发展迅猛,呈现出井喷式的增长,如图1所示。
此外,槐糖脂的相关研究已经不再局限于科学研究,其应用研究也已经趋于成熟,初步进入了工业化生产和应用推广阶段。国外大型公司已将槐糖脂应用于食品,药品,杀菌剂,洗涤剂,化妆品和采油等领域,如表1所示。
表1槐糖脂在世界范围内的生产厂家与主要用途
现阶段,国内有关槐糖脂的应用研究发展较为迅速。实验室水平分离发酵液中槐糖脂的工艺已经较为成熟。其中,萃取法是实验室最常用的槐糖脂粗品的分离提取方法,其主要是借助乙酸乙酯、乙醇分别对内酯型槐糖脂和酸型槐糖脂进行萃取和溶解,从而实现两类槐糖脂的分离。但在工业化生产水平,由于微生物的生长,发酵及后产物的分离纯化方法会因尺度效应改变,所以传统的有机溶剂萃取法和离心法不适用于工业化生产;此外,考虑到环保要求及环境、健康和安全分析,有机溶剂萃取法所使用的大量有机试剂及高速离心产生的大量能耗和巨额前期投入,传统的工艺亟待升级和改进。
目前,申请号201610184349.4提供了一种高效提取环保型生物表面活性剂槐糖脂的方法,该专利采用了陶瓷膜法进行微滤,以除去发酵液中的菌体和大部分小分子;申请号201610343815.9提供了一种槐糖脂发酵生物分离系统的方法,采用食用油提取槐糖脂,提高了菌体的回收利用率和产物产量。上述两种方法虽然可以去除发酵残余物以及杂质,但所得产物均为内酯型槐糖脂和酸型槐糖脂的混合物,没有不同结构槐糖脂的分离作用,因此也不能获得不同结构的槐糖脂类产品。
鉴于此,本发明的目的在于利用工厂现有条件,寻找合适的槐糖脂发酵液预处理和不同结构槐糖脂的分离纯化方法进行槐糖脂的大规模工业生产,丰富槐糖脂类产品品种,提高槐糖脂类产品品质,降低槐糖脂生产成本。
发明内容
本发明的目的是克服目前现有大规模工业化生产槐糖脂后期发酵液处理及不同产物提取技术的不足,提供一种槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,通过一系列步骤初步解决了上述问题,令有机溶剂使用量低,所需工厂设备较常规,处理工艺较简单,实现槐糖脂类产品的大规模工业化生产。
为了实现上述的目的,本发明提供以下技术方案:
一种槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,首先将经过预处理后的发酵液沉降处理初步获得内酯型槐糖脂;随后将发酵上清液进行板框过滤处理,再依次通过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、吸附树脂进行脱色,脱盐,脱蛋白处理;然后经过超滤膜处理进一步除杂;最后使用纳滤对酸型槐糖脂产品进行浓缩,使用烘干的方法对产品进行干燥处理。
所述的槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,具体包括以下步骤:
(1)发酵液的预处理:发酵结束后,先升高温度到40-80℃进行灭菌处理30-60min,然后自然降温1-2h,同时关闭搅拌和降低空气流量;
(2)下层内酯型槐糖脂的收集及处理:将发酵液收集到细长形圆柱状的容器中,下接高20-40cm,直径2-4cm的层析柱,静置15-30min后收集下层粘稠状内酯型槐糖脂;上层发酵液备用;
(3)板框过滤除菌丝体:取上述步骤2处理后的上层液体发酵液,向其中加入0.1-5.0%助滤剂硅藻土或珍珠岩后进行板框过滤,滤布层数为1-10层,循环过滤直到浊度稳定;
(4)除杂处理:包括树脂吸附和超滤处理,用以除色素、除盐、除蛋白等,树脂吸附除杂前,需要对树脂进行预处理;
(5)纳滤浓缩至所设定的酸型槐糖脂浓度:将上述步骤4中所得发酵液进入纳滤浓缩系统,浓缩5-10倍;其中,纳滤压力为10-20MPa;纳滤膜截流分子量为50-350,面积为0.5-3.5m2;纳滤浓缩至设定酸型槐糖脂浓度;
(6)干燥:将步骤2和步骤5中的槐糖脂粘稠状液体及液体产品烘干得到不同槐糖脂固体产品。
所述槐糖脂发酵液为槐糖脂产生菌株以不同底物,采取不同发酵模式发酵所得槐糖脂发酵液混合物,其中所述菌株包括Candida bombicola、Candida apicola、Torulopsisgropengiesser、Torulopsis bombicola、Candida bogoriensis、Wickerhamielladomercqiae、Pichia anomala、Candida batistae、Candida riodocensis、Candidastellate和Candida sp.Y-27208;发酵液混合物中槐糖脂的结构主要包括内酯型槐糖脂和酸型槐糖脂。
所述槐糖脂发酵液中总槐糖脂含量的范围是10-260g/L,内酯型槐糖脂含量的范围是5-180g/L,酸型槐糖脂含量的范围是5-160g/L,发酵液中内酯型槐糖脂和酸型槐糖脂的比例为1:10-10:1。
步骤1中发酵结束后温度为30℃,将发酵液进行灭菌处理是为了防止后续静置过程中出现菌丝体相互黏连,贴壁的现象。
优选的,所述步骤1中升高发酵液温度温度至45-60℃进行灭菌处理40-50min。
步骤2中下层槐糖脂的收集是利用内酯型槐糖脂不溶于水且密度比水大的特性,首先将灭菌后的发酵液收集到圆柱状储罐中,下接细长圆筒状容器,上层发酵液备用。
优选的,所述步骤2中将下层的发酵液收集到圆柱状的容器中,下层接高为25-35cm,直径为2.5-3.5cm的层析柱,静置20-30min后收集下层粘稠状的内酯型槐糖脂;上层发酵液备用。
步骤3中板框过滤采用的助滤剂为硅藻土或珍珠岩,用以过滤掉发酵液中的固体杂质,包括已经灭活过的菌丝体,菌体代谢废物等。
优选的,所述步骤3中助滤剂硅藻土的添加量为0.5-2.0%,板框过滤的滤布层数为2-6层。
所述步骤4中树脂预处理包括离子交换树脂预处理和大孔吸附树脂预处理,具体过程如下:
离子交换树脂预处理:对于离子交换树脂,首先使用无水乙醇搅拌浸泡离子交换树脂2-6h;随后用去离子水反复漂洗至无乙醇残留,以去除树脂里的有机溶剂和杂质残留;然后再用0.5-2.0M NaOH搅拌浸泡6-10h,用无离子水反复冲洗至中性;最后用6-10倍体积的0.5-2.0M HCl搅拌浸泡6-10h,去离子水洗至中性备用,经过酸-碱-酸的浸泡方式处理后,阴离子交换树脂转型为氯型,阳离子交换树脂处理成氢型;
大孔吸附树脂预处理:将新购的DM700型大孔树脂用乙醇浸泡20-30h,使之充分膨胀,去除上面漂浮的碎片和杂物后湿法上柱,用乙醇冲洗至流出液与水混合不产生浑浊后,用1-4%的NaOH溶液浸泡2-4h洗脱,蒸馏水洗脱至中性。
所述步骤4中除杂处理的具体过程如下:
树脂吸附处理除杂:将经步骤3板框过滤处理后的发酵液,依次通过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、吸附树脂进行脱色,脱盐,脱蛋白处理;树脂吸附流速为0.5-3.5BV/h,优选为1.0-2.5BV/h。
树脂除杂后的槐糖脂发酵液仍然可能存在无机盐、小分子物质以及残留底物等,若将该发酵液直接通过纳滤进行浓缩,一方面会导致物质的纯度较低,另一方面会导致纳滤堵塞污染,损坏设备,因此采用超滤系统进一步除杂。
超滤处理除杂:将通过树脂柱后的发酵液,通过卷式超滤膜,进一步去除残留在发酵液中的无机盐、小分子物质以及残留底物等,使发酵液具备进行纳滤浓缩的条件;其中,超滤压力为3-9MPa,超滤膜分子截流量为0.5-2万,面积为0.5-3.5m2,超滤至发酵液全部通过;优选的,超滤压力为4-7MPa,超滤膜分子截流量为1-2万,面积为1-3m2,超滤至发酵液全部通过。
优选的,所述步骤5纳滤浓缩至设定浓度;将上述步骤4中所得发酵液进入纳滤浓缩系统,浓缩6-8倍;其中,纳滤压力为12-18MPa;纳滤膜截流分子量100-300,面积为1.5-2.5m2;纳滤至发酵液浓缩5-10倍。
本发明的优点是:
1、利用工业化生产中常用板框过滤替代传统的实验室离心法去除菌丝体,便于工业生产。
2、利用沉降-树脂吸附-超滤法除杂替代传统的有机溶剂萃取法及醇沉法进行产品纯化及除杂,成功获得了不同槐糖脂类产品,产品标准达到市售标准,产品质量优于市售产品。
3、该预处理及不同结构槐糖脂的分离纯化工艺可大幅减少有机试剂的使用量,且分离纯化过程没有化学反应的发生,提高了槐糖脂生产的安全性与环保性。
4、本发明丰富了槐糖脂类产品的品种,填补了市售产品均为内酯型和酸型槐糖脂混合物的缺陷,具有重要的生产指导意义,有望产生巨大经济价值。
附图说明
图1所示为以槐糖脂为关键词在Web of Science(科学资源数据库)和Espacenet(欧洲专利数据库)上搜索所得槐糖脂相关出版物和专利数据趋势图。
图2所示为本发明酸型槐糖脂(A),内酯型槐糖脂(B),总槐糖脂(C)及某市售槐糖脂(D)的形态比较。
图3所示为本发明酸型槐糖脂(A),内酯型槐糖脂(B),总槐糖脂(C)及某市售槐糖脂(D)的HPLC图谱分析比较。
具体实施方式
以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明:
实施例1
槐糖脂发酵液的制备及槐糖脂产量的测定:
槐糖脂的发酵培养:在体积为50L的通气搅拌式发酵罐中进行。培养基装液量为80%(40L),初始溶氧量为60%(V氧气/V空气),搅拌转速为200rpm,空气流量为0.3m3/h。发酵培养基配方如下:葡萄糖6.0%,酵母粉0.3%,磷酸二氢钾0.1%,十二水合磷酸氢二钠0.1%,七水硫酸镁0.05%,菜籽油6.0%。硅油消沫剂1ml。自然pH发酵7天,每8h取样测定生物量,残糖量,槐糖脂产量等指标。
槐糖脂产量的测定:
DNS法测定发酵液中的葡萄糖残余量,蒽酮-硫酸法测定发酵液中不同结构槐糖脂的产量。经7天发酵后,测得葡萄糖残余量为4.65g/L,总槐糖脂含量为144.22g/L,内酯型槐糖脂含量为33.39g/L,生物量为10.33g/L。
实施例2
一种槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,包括以下步骤:
(1)发酵液的预处理
发酵结束后,将总槐糖脂含量为117.25g/L,内酯型槐糖脂含量为48.88g/L,酸型槐糖脂含量为68.37g/L的发酵液先升高温度到50℃进行灭菌处理40min,自然降温1.5h,同时关闭搅拌和降低空气流量;
(2)下层内酯型槐糖脂的收集和处理
将发酵液收集到圆柱状的容器中,下接30cm高,直径为2.5cm的层析柱,静置20min后收集下层粘稠的内酯型槐糖脂;上层发酵液备用;
(3)板框过滤除菌丝体
取上述步骤2处理过后的上层发酵液,向其中加入1%的助滤剂硅藻土后进行板框过滤,滤布层数为2层,循环过滤直到浊度稳定;
(4)树脂除杂处理
离子交换树脂的预处理:
对于离子交换树脂,首先使用无水乙醇搅拌浸泡离子交换树脂4h;随后用去离子水反复漂洗至无乙醇残留,以去除树脂里的有机溶剂和杂质残留;再用8倍体积的1M的HCl搅拌浸泡8h,去离子水反复冲洗至中性;随后再用1M NaOH搅拌浸泡8h,去离子水洗至中性备用,经过酸-碱-酸的浸泡方式处理后,阴离子交换树脂转型为氯型,阳离子交换树脂处理成氢型;
大孔吸附树脂预处理:
将新购的DM700型大孔树脂用乙醇浸泡24h,使之充分膨胀,去除上面漂浮的碎片和杂物后湿法上柱,用乙醇冲洗至流出液与水混合不产生浑浊后,用2%的NaOH溶液浸泡3h洗脱,蒸馏水洗脱至中性;
树脂吸附处理除杂:将经步骤3板框过滤处理后的发酵液,依次通过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、吸附树脂进行脱色,脱盐,脱蛋白处理;树脂吸附流速为1-2BV/h;
超滤处理除杂:将通过树脂柱后的酸型槐糖脂发酵液,通过卷式超滤膜,进一步去除残留在发酵液中的无机盐、小分子物质以及残留底物等,使发酵液具备进行纳滤浓缩的条件;超滤压力为5MPa,超滤膜分子截流量1-2万,面积为2m2,超滤至发酵液全部通过;
(5)纳滤浓缩至所设定的酸型槐糖脂浓度
将上述步骤4中所得发酵液进入纳滤浓缩系统,浓缩6-8倍;其中,纳滤压力为12-18MPa;纳滤膜截流分子量为100-300,面积为1.5-2.5m2;纳滤浓缩至设定酸型槐糖脂浓度;
(6)干燥
将步骤2和步骤5中的槐糖脂粘稠状液体及液体产品烘干得到不同槐糖脂固体产品。
在该处理工序条件下,所得内酯型槐糖脂的含量为47.93g/L,回收率为98.07%;酸型槐糖脂含量为65.42g/L,回收率为95.69%;酸型槐糖脂清液浊度为4.27NTU,蛋白含量为0.039g/L。
实施例3
一种槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,包括以下步骤:
(1)发酵液的预处理
发酵结束后,将总槐糖脂含量为62.95g/L,内酯型槐糖脂含量为36.52g/L,酸型槐糖脂含量为26.43g/L的发酵液先升高温度到50℃进行灭菌处理40min,自然降温1.5h,同时关闭搅拌和降低空气流量;
(2)下层内酯型槐糖脂的收集和处理
将发酵液收集到圆柱状的容器中,下接30cm高,直径为2.5cm的层析柱,静置20min后收集下层粘稠的内酯型槐糖脂;上层发酵液备用;
(3)板框过滤除菌丝体
取上述步骤2处理过后的上层发酵液,向其中加入1%的助滤剂硅藻土后进行板框过滤,滤布层数为4层,循环过滤直到浊度稳定;
(4)树脂除杂处理
离子交换树脂的预处理:
对于离子交换树脂,首先使用无水乙醇搅拌浸泡离子交换树脂4h;随后用去离子水反复漂洗至无乙醇残留,以去除树脂里的有机溶剂和杂质残留;再用8倍体积的1M的HCl搅拌浸泡8h,去离子水反复冲洗至中性;随后再用1M NaOH搅拌浸泡8h,去离子水洗至中性备用,经过酸-碱-酸的浸泡方式处理后,阴离子交换树脂转型为氯型,阳离子交换树脂处理成氢型;
大孔吸附树脂预处理:
将新购的DM700型大孔树脂用乙醇浸泡24h,使之充分膨胀,去除上面漂浮的碎片和杂物后湿法上柱,用乙醇冲洗至流出液与水混合不产生浑浊后,用2%的NaOH溶液浸泡3h洗脱,蒸馏水洗脱至中性;
树脂吸附处理除杂:将经步骤3板框过滤处理后的发酵液,依次通过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、吸附树脂进行脱色,脱盐,脱蛋白处理;树脂吸附流速为1-2BV/h;
超滤处理除杂:将通过树脂柱后的酸型槐糖脂发酵液,通过卷式超滤膜,进一步去除残留在发酵液中的无机盐、小分子物质以及残留底物等,使发酵液具备进行纳滤浓缩的条件;超滤压力为5MPa,超滤膜分子截流量1-2万,面积为2m2,超滤至发酵液全部通过;
(5)纳滤浓缩至所设定的酸型槐糖脂浓度
将上述步骤4中所得发酵液进入纳滤浓缩系统,浓缩6-8倍;其中,纳滤压力为12-18MPa;纳滤膜截流分子量为100-300,面积为1.5-2.5m2;纳滤浓缩至设定酸型槐糖脂浓度;
(6)干燥
将步骤2和步骤5中的槐糖脂粘稠状液体及液体产品烘干得到不同槐糖脂固体产品。
在该处理工序条件下,所得内酯型槐糖脂的含量为35.68g/L,回收率为97.7%;酸型槐糖脂含量为25.29g/L,回收率为95.69%;酸型槐糖脂清液浊度为4.27NTU,蛋白含量为0.039g/L。
实施例4
一种槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,包括以下步骤:
(1)发酵液的预处理
发酵结束后,将总槐糖脂含量为76.44g/L,内酯型槐糖脂含量为28.57g/L,酸型槐糖脂含量为47.87g/L的发酵液先升高温度到50℃进行灭菌处理40min,自然降温1.5h,同时关闭搅拌和降低空气流量;
(2)下层内酯型槐糖脂的收集和处理
将发酵液收集到圆柱状的容器中,下接30cm高,直径为2.5cm的层析柱,静置20min后收集下层粘稠的内酯型槐糖脂;上层发酵液备用;
(3)板框过滤除菌丝体
取上述步骤2处理过后的上层发酵液,向其中加入0.5%的助滤剂硅藻土后进行板框过滤,滤布层数为6层,循环过滤直到浊度稳定;
(4)树脂除杂处理
离子交换树脂的预处理:
对于离子交换树脂,首先使用无水乙醇搅拌浸泡离子交换树脂4h;随后用去离子水反复漂洗至无乙醇残留,以去除树脂里的有机溶剂和杂质残留;再用8倍体积的1M的HCl搅拌浸泡8h,去离子水反复冲洗至中性;随后再用1M NaOH搅拌浸泡8h,去离子水洗至中性备用,经过酸-碱-酸的浸泡方式处理后,阴离子交换树脂转型为氯型,阳离子交换树脂处理成氢型;
大孔吸附树脂预处理:
将新购的DM700型大孔树脂用乙醇浸泡24h,使之充分膨胀,去除上面漂浮的碎片和杂物后湿法上柱,用乙醇冲洗至流出液与水混合不产生浑浊后,用2%的NaOH溶液浸泡3h洗脱,蒸馏水洗脱至中性;
树脂吸附处理除杂:将经步骤3板框过滤处理后的发酵液,依次通过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、吸附树脂进行脱色,脱盐,脱蛋白处理;树脂吸附流速为1-2BV/h;
超滤处理除杂:将通过树脂柱后的酸型槐糖脂发酵液,通过卷式超滤膜,进一步去除残留在发酵液中的无机盐、小分子物质以及残留底物等,使发酵液具备进行纳滤浓缩的条件;超滤压力为5MPa,超滤膜分子截流量1-2万,面积为2m2,超滤至发酵液全部通过;
(5)纳滤浓缩至所设定的酸型槐糖脂浓度
将上述步骤4中所得发酵液进入纳滤浓缩系统,浓缩6-8倍;其中,纳滤压力为12-18MPa;纳滤膜截流分子量为100-300,面积为1.5-2.5m2;纳滤浓缩至设定酸型槐糖脂浓度;
(6)干燥
将步骤2和步骤5中的槐糖脂粘稠状液体及液体产品烘干得到不同槐糖脂固体产品。
在该处理工序条件下,所得内酯型槐糖脂的含量为28.00g/L,回收率为98.02%;酸型槐糖脂含量为45.81g/L,回收率为95.69%;酸型槐糖脂清液浊度为4.27NTU,蛋白含量为0.039g/L。
实施例5
不同槐糖脂类产品的形态,纯度及组成测定分析:
采用本发明所阐述的步骤处理槐糖脂发酵全液,所得的不同槐糖脂产品的形态见图2。
使用LC-MS-8030(SHIMADZU)对采用本发明所阐述的步骤处理获得的不同槐糖脂产品进行纯度及组成分析;采用LC-MS分析不同样品的主要组成和纯度前首先将上样样品用0.22μm的微孔滤膜进行过滤;LC-MS检测条件为:色谱柱:Kromasil C18分析柱(5μm×250nm×4.6mm,Agela Technologies Inc.);流动相:乙腈-水;检测波长:207nm;进样体积:20μl;流速:1ml/min;梯度洗脱(v/v):0-15min,乙腈含量从40%升高至60%,15-30min,乙腈含量从60%升高至70%,30-40min,乙腈含量从70%升高至90%,40-55min,乙腈含量维持90%;离子源:ESI;雾化气:10-30psi;喷雾电压:-4000~5000V;辅助气:10-30psi;离子源温度:90-110℃;扫描范围:50-1100amu。
图3显示的为酸型槐糖脂(A),内酯型槐糖脂(B),总槐糖脂(C)及某市售槐糖脂(D)的HPLC图谱。表2为以不同样品的LC-MS数据为参考,统计所得的不同槐糖脂产品的纯度比较分析数据。可以发现,采用本发明的处理工序条件下,所得内酯型槐糖脂产品中内酯型槐糖脂的纯度为84.47%;酸型槐糖脂产品中酸型槐糖脂的纯度为99.46%;总槐糖脂产品中内酯型槐糖脂的含量为67.38%,酸型槐糖脂的含量为32.62%;市售槐糖脂产品中内酯型槐糖脂的含量为50.18%,酸型槐糖脂的含量为49.84%。上述数据显示,利用本发明所述方法可以达到对槐糖脂发酵全液进行分离纯化,获得不同槐糖脂产品的目的。
表2不同槐糖脂产品的纯度比较分析表
以上仅是本发明的部分实施例,上述实施例不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应该以权利要求限定范围为准。对于本技术领域的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进,这些改进也应当视作本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,其特征在于,首先将经过预处理后的发酵液沉降处理初步获得内酯型槐糖脂;随后将发酵上清液进行板框过滤处理,再依次通过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、吸附树脂进行脱色,脱盐,脱蛋白处理;然后经过超滤膜处理进一步除杂;最后使用纳滤对酸型槐糖脂产品进行浓缩,使用烘干的方法对产品进行干燥处理。
2.根据权利要求1所述的槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
(1)发酵液的预处理:发酵结束后,先升高温度到40-80℃进行灭菌处理30-60min,然后自然降温1-2h,同时关闭搅拌和降低空气流量;
(2)下层内酯型槐糖脂的收集及处理:将发酵液收集到细长形圆柱状的容器中,下接高20-40cm,直径2-4cm的层析柱,静置15-30min后收集下层粘稠状内酯型槐糖脂;上层发酵液备用;
(3)板框过滤除菌丝体:取上述步骤2处理后的上层液体发酵液,向其中加入0.1-5.0%助滤剂硅藻土或珍珠岩后进行板框过滤,滤布层数为1-10层,循环过滤直到浊度稳定;
(4)除杂处理:包括树脂吸附和超滤处理,用以除色素、除盐、除蛋白等,树脂吸附除杂前,需要对树脂进行预处理;
(5)纳滤浓缩至所设定的酸型槐糖脂浓度:将上述步骤4中所得发酵液进入纳滤浓缩系统,浓缩5-10倍;其中,纳滤压力为10-20MPa;纳滤膜截流分子量为50-350,面积为0.5-3.5m2;纳滤浓缩至设定酸型槐糖脂浓度;
(6)干燥:将步骤2和步骤5中的槐糖脂粘稠状液体及液体产品烘干得到不同槐糖脂固体产品。
3.根据权利要求1或2所述的槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,其特征在于,所述槐糖脂发酵液为槐糖脂产生菌株以不同底物,采取不同发酵模式发酵所得槐糖脂发酵液混合物,其中所述菌株包括Candida bombicola、Candida apicola、Torulopsis gropengiesser、Torulopsis bombicola、Candida bogoriensis、Wickerhamiella domercqiae、Pichia anomala、Candida batistae、Candidariodocensis、Candida stellate和Candida sp.Y-27208;发酵液混合物中槐糖脂的结构主要包括内酯型槐糖脂和酸型槐糖脂。
4.根据权利要求1或2所述的槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,其特征在于,所述槐糖脂发酵液中总槐糖脂含量的范围是10-260g/L, 内酯型槐糖脂含量的范围是5-180g/L,酸型槐糖脂含量的范围是5-160g/L,发酵液中内酯型槐糖脂和酸型槐糖脂的比例为1:10-10:1。
5.根据权利要求2所述的槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,其特征在于,所述步骤1中升高发酵液温度温度至45-60℃进行灭菌处理40-50min。
6.根据权利要求2所述的槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,其特征在于,所述步骤2中将下层的发酵液收集到圆柱状的容器中,下层接高为25-35cm,直径为2.5-3.5cm的层析柱,静置20-30min后收集下层粘稠状的内酯型槐糖脂;上层发酵液备用。
7.根据权利要求2所述的槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,其特征在于,所述步骤3中助滤剂硅藻土的添加量为0.5-2.0%,板框过滤的滤布层数为2-6层。
8.根据权利要求2所述的槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,其特征在于,所述步骤4中树脂预处理包括离子交换树脂预处理和大孔吸附树脂预处理,具体过程如下:
离子交换树脂预处理:对于离子交换树脂,首先使用无水乙醇搅拌浸泡离子交换树脂2-6 h;随后用去离子水反复漂洗至无乙醇残留,以去除树脂里的有机溶剂和杂质残留;然后再用0.5-2.0M NaOH搅拌浸泡6-10h,用无离子水反复冲洗至中性;最后用6-10倍体积的0.5-2.0M HCl搅拌浸泡6-10h,去离子水洗至中性备用,经过酸-碱-酸的浸泡方式处理后,阴离子交换树脂转型为氯型,阳离子交换树脂处理成氢型;
大孔吸附树脂预处理:将新购的DM700型大孔树脂用乙醇浸泡20-30h,使之充分膨胀,去除上面漂浮的碎片和杂物后湿法上柱,用乙醇冲洗至流出液与水混合不产生浑浊后,用1-4%的NaOH溶液浸泡2-4h洗脱,蒸馏水洗脱至中性。
9.根据权利要求2所述的槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,其特征在于,所述步骤4中除杂处理的具体过程如下:
树脂吸附处理除杂:将经步骤3板框过滤处理后的发酵液,依次通过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、吸附树脂进行脱色,脱盐,脱蛋白处理;树脂吸附流速为0.5-3.5BV/h;
超滤处理除杂:将通过树脂柱后的发酵液,通过卷式超滤膜,进一步去除残留在发酵液中的无机盐、小分子物质以及残留底物等,使发酵液具备进行纳滤浓缩的条件;其中,超滤压力为3-9MPa,超滤膜分子截流量为0.5-2万,面积为0.5-3.5m2,超滤至发酵液全部通过。
10.根据权利要求2所述的槐糖脂发酵液的预处理与不同结构槐糖脂的分离纯化方法,其特征在于,所述步骤5纳滤浓缩至设定浓度;将上述步骤4中所得发酵液进入纳滤浓缩系统,浓缩6-8倍;其中,纳滤压力为12-18MPa;纳滤膜截流分子量100-300,面积为1.5-2.5m2;纳滤至发酵液浓缩5-10倍。
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