CN114015731B - 一种高效的氨基酸发酵液的脱色方法 - Google Patents

一种高效的氨基酸发酵液的脱色方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高效的氨基酸发酵液的脱色方法，具体包括：(1)将氨基酸生产菌接种到发酵培养基中，发酵培养至OD值≥3，加入抗氧化剂，至发酵结束，获得发酵液；(2)发酵液用活性炭脱色后过滤，即得脱色清液。本发明通过向处于发酵培养状态的溶液中添加抗氧化剂，可以抑制或减少色素和色素前体物质的生成，降低了后续活性炭脱色的难度，提高了发酵液的整体脱色效率。

Description

一种高效的氨基酸发酵液的脱色方法
技术领域
本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种高效的氨基酸发酵液的脱色方法。
背景技术
微生物发酵法制备氨基酸，是以葡萄糖为原料，经微生物发酵，制得氨基酸发酵液。氨基酸发酵液中含有色素杂质，主要为氨基酸发酵液原料本身带来的色素、发酵中微生物代谢和羰氨反应生成的色素、发酵过程中产生的前体物质在重结晶等热处理过程中进一步转化生成的色素。这些色素若不加以去除，会造成发酵液颜色深，影响产品品质。
现有技术中主要通过对氨基酸发酵液进行活性炭脱色等工艺来降低色素含量，但上述工艺无法去除发酵液中生成色素的前体物质，致其脱色效率有限。因此需要研究一种高效的氨基酸发酵液的脱色方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效的氨基酸发酵液的脱色方法，具体包括：
(1)将氨基酸生产菌接种到发酵培养基中，发酵培养至OD值不低于3，加入抗氧化剂，至发酵结束，获得发酵液；
(2)发酵液用活性炭脱色后过滤，即得脱色清液。
本发明的优选技术方案，所述抗氧化剂选自VC、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸镁、亚硫酸钾、草酸、亚硫酸铵、麦芽糖醇、山梨糖醇、木糖醇、异抗坏血酸、异抗坏血酸钠中的任一种或其组合。
本发明优选的技术方案，所述抗氧化剂的加入量为0.1-1g/L。
本发明优选的技术方案，所述抗氧化剂经过灭菌处理。
本发明优选的技术方案，加入抗氧化剂时OD值不低于5，优选OD值不低于10。
本发明的优选技术方案，所述氨基酸选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、天冬酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、精氨酸、组氨酸中的任一种。
本发明的优选技术方案，所述氨基酸生产菌的接种量为1-10％，优选为1-5％，还优选为2-3％。
本发明优选的技术方案，发酵结束时，发酵液中葡萄糖含量≤5g/L，优选≤3g/L。
本发明优选的技术方案，发酵温度为30-35℃。
本发明优选的技术方案，发酵体系pH控制为6-7。
本发明的优选技术方案，发酵液先经过灭菌、膜处理后，再用活性炭脱色。
本发明优选的技术方案，发酵液的灭菌条件为0.2-0.5MPa和40-60℃条件下灭菌处理20-60分钟。
本发明的优选技术方案，所述膜处理为纳滤膜、超滤膜、陶瓷膜中的任一种或其组合。
本发明优选的技术方案，陶瓷膜进膜压力为0.1-0.3MPa，通量为4-6L/min/m2，物料温度为30-35℃。
本发明优选的技术方案，纳滤膜的截留分子量为1500-2000D，进膜压力为0.5-0.6MPa，通量为0.4-0.6L/min/m2，物料温度为30-37℃。
本发明的优选技术方案，所述活性炭的加入量为5-10g/L，脱色时间为0.5-1小时。
本发明优选的技术方案，活性炭粒径为75-80um的粉末活性炭。
本发明优选的技术方案，活性炭脱色温度为30-35℃。
本发明优选的技术方案，活性炭脱色后过滤采用板框过滤、离心过滤中的任一种。
本发明优选的技术方案，所述脱色清液透光率不低于90％，优选为不低于95％。
除非另有说明，本发明涉及液体与液体之间的百分比时，所述的百分比为体积/体积百分比；本发明涉及液体与固体之间的百分比时，所述百分比为体积/重量百分比；本发明涉及固体与液体之间的百分比时，所述百分比为重量/体积百分比；其余为重量/重量百分比。
除非另有说明，本发明采用下述方法检测：
脱色清液透光率：中国药典中对透光率检测的规定，紫外分光光度计以去离子水做参照，选用430nm作为透光率测量波长，检测出的透光即为脱色清液的透光率。
脱色清液脱色率＝(脱色后清液透光率-脱色前清液透光率)/脱色前清液透光率*100％
氨基酸产品损失率＝(脱色前产品量-脱色后产品量)/脱色前产品量*100％
与现有技术相比，本发明具有下述有益技术效果：
1、本发明通过向处于发酵培养状态的溶液中添加抗氧化剂，抑制或减少了色素和色素前体物质的生成，降低了后续活性炭脱色的难度，提高了发酵液的整体脱色效率、减少了产品损失，提高了生产效率。
2、本发明工艺简单，操作方法，经济便捷，适用于工业化生产。
附图说明
图1实施例1-2和对比例1的脱色清液透光率和脱色清液脱色率。
图2实施例1-2和对比例1的氨基酸产品损失率。
具体实施方式
通过以下实施例和对比例进一步详细说明本发明。这些实施例和实验例仅用于说明性目的，而并非用于限制本发明的范围。
具体实施方式中所用的培养基包括：
LB培养基组成为：8-10g/L蛋白胨，5-10g/L酵母粉和8-10g/L氯化钠，121℃灭菌30min。
合成培养基组成为：甘油8-10g/L，磷酸二氢钾18-21g/L，硫酸铵5-7g/L，硫酸镁1-2g/L，酵母粉1.0-1.2g/L，维生素B1为0.002-0.004g/L，灭菌前用氨水调pH7.3-7.5，121℃灭菌30min。
发酵培养基的组成为：葡萄糖100-150g/L，磷酸二氢钾18-22g/L，硫酸铵5-6g/L，VB1为0.010-0.012g/L，七水硫酸镁2-3g/L，硫酸铜0.03-0.05g/L，七水硫酸亚铁0.02-0.04g/L，聚醚消泡剂0.2mL/L，0.1MPa、121℃灭菌30min。
种子培养液的制备方法：
(1)1mL甘油管保藏的黄色短杆菌(保藏编号：CCTCC NO:M 2019496)接种到50mL的LB培养基中，在37℃、210r/min条件下摇床培养至pH6.2-6.5、OD值为3-4，获得LB种子液；
(2)取5mL LB种子液，将其接种到200mL合成培养基中，再将其置于37℃、210r/min条件下摇床培养至pH6.4-6.6、OD值为3-4，获得种子培养液。
实施例1
(1)按接种量2％将种子培养液接种到10L发酵培养基中，在35℃、pH6-7条件下发酵培养至溶液OD值为3，加入0.15g灭菌过的异抗坏血酸钠，继续培养，当检测到发酵液中葡萄糖含量为1.3g/L时停止发酵，得到10L L-缬氨酸发酵液；
(2)将L-缬氨酸发酵液在0.23MPa和53℃条件下灭菌处理25分钟，制得L-缬氨酸发酵灭菌液；
(3)将L-缬氨酸发酵灭菌液依次用陶瓷膜和纳滤膜过滤处理，得到过滤清液13L；其中陶瓷膜进膜压力为0.3MPa，通量为6L/min/m2，物料温度为35℃；纳滤膜的截留分子量为2000D，进膜压力为0.6MPa，通量为0.6L/min/m2，物料温度为37℃；
(4)向过滤清液中加入65g粒径为75-80um的粉末活性炭，35℃下搅拌脱色60分钟，经过板框过滤处理，获得脱色清液，透光率为98％，L-缬氨酸产品损失率2.4％，脱色率为96％。
实施例2
(1)按接种量为2％将种子培养液接种到10L发酵培养基中，在35℃、pH6-7条件下发酵培养至溶液OD值为30，加入0.15g灭菌好的异抗坏血酸，继续培养，当检测到发酵液中葡萄糖含量为1.3g/L时停止发酵，得到10L L-缬氨酸发酵液；
(2)将L-缬氨酸发酵液在0.23MPa和53℃条件下灭菌处理25分钟，制得L-缬氨酸发酵灭菌液；
(3)将L-缬氨酸发酵灭菌液依次用陶瓷膜和纳滤膜过滤处理，得到过滤清液13L；其中陶瓷膜的进膜压力为0.3MPa，通量为6L/min/m2，物料温度为35℃；纳滤膜的截留分子量为2000D，进膜压力为0.6MPa，通量为0.6L/min/m2，物料温度为37℃；
(4)向过滤清液中加入65g粒径为75-80um的粉末活性炭，35℃下搅拌脱色60分钟，经过板框过滤处理，获得脱色清液，透光率为97％，L-缬氨酸产品损失率2.4％，脱色率为94％。
对比例1
(1)将种子培养液按接种量为2％接种到10L发酵培养基中，在35℃、pH6-7条件下发酵培养，当检测到发酵液中葡萄糖含量为1.3g/L时停止发酵，得到10L L-缬氨酸发酵液；
(2)将L-缬氨酸发酵液在0.23MPa和53℃条件下灭菌处理25分钟，制得L-缬氨酸发酵灭菌液；
(3)将L-缬氨酸发酵灭菌液依次用陶瓷膜和纳滤膜过滤处理，得到过滤清液13L；其中陶瓷膜的进膜压力为0.3MPa，通量为6L/min/m2，物料温度为35℃；纳滤膜的截留分子量为2000D，进膜压力为0.6MPa，通量为0.6L/min/m2，物料温度为37℃；
(4)向过滤清液中加入100g粒径为75-80um的粉末活性炭，35℃下搅拌脱色60分钟，经过板框过滤处理，获得脱色清液，透光率为74％，L-缬氨酸产品损失率5％，脱色率为48％。
以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (20)

1.一种高效的氨基酸发酵液的脱色方法，其特征在于，具体包括：
（1）将氨基酸生产菌接种到发酵培养基中，发酵培养至OD值不低于3，加入抗氧化剂，至发酵结束，获得发酵液；
其中，所述氨基酸为缬氨酸；所述氨基酸生产菌为黄色短杆菌；
所述抗氧化剂选自VC、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸镁、亚硫酸钾、草酸、亚硫酸铵、麦芽糖醇、山梨糖醇、木糖醇、异抗坏血酸、异抗坏血酸钠中的任一种或其组合；
（2）发酵液用活性炭脱色后过滤，即得脱色清液。
2.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，所述抗氧化剂的加入量为0.1-1g/L。
3.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，所述抗氧化剂经过灭菌处理。
4.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，加入抗氧化剂时OD值不低于5。
5.如权利要求4所述的脱色方法，其特征在于，加入抗氧化剂时OD值不低于10。
6.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，所述氨基酸生产菌的接种量为1-10%。
7.如权利要求6所述的脱色方法，其特征在于，所述氨基酸生产菌的接种量为1-5%。
8.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，发酵结束时，发酵液中葡萄糖含量≤5g/L。
9.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，发酵温度为30-35℃。
10.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，发酵体系pH控制为6-7。
11.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，发酵液先经过灭菌、膜处理后，再用活性炭脱色。
12.如权利要求11所述的脱色方法，其特征在于，发酵液的灭菌条件为0.2-0.5MPa和40-60℃条件下灭菌处理20-60分钟。
13.如权利要求11所述的脱色方法，其特征在于，所述膜处理为纳滤膜、超滤膜、陶瓷膜中的任一种或其组合。
14.如权利要求13所述的脱色方法，其特征在于，陶瓷膜进膜压力为0.1-0.3MPa，通量为4-6L/min/m2，物料温度为30-35℃。
15.如权利要求13所述的脱色方法，其特征在于，纳滤膜的截留分子量为1500-2000D，进膜压力为0.5-0.6MPa，通量为0.4-0.6L/min/m2，物料温度为30-37℃。
16.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，所述活性炭的加入量为5-10g/L，脱色时间为0.5-1小时。
17.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，活性炭粒径为75-80um的粉末活性炭。
18.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，活性炭脱色温度为30-35℃。
19.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，活性炭脱色后过滤采用板框过滤、离心过滤中的任一种。
20.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于，所述脱色清液透光率不低于90%。
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