CN115504895A - 一种高效提取谷氨酸的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效提取谷氨酸的制备工艺，包括制备得到发酵完成的谷氨酸发酵液；进行菌体净化得到菌体以及菌液，将除去菌体的谷氨酸发酵液通过加酸调节至谷氨酸等电点提取得到谷氨酸，同时剩余的上清液进行二次等电结晶处理得到剩余谷氨酸。与现有技术相比，本发明通过替换谷氨酸生产所需的发酵液组分和工艺使得在源头原料上谷氨酸的提取得到更好效果，通过蛋白酶解液代替优化氮源配方，降低玉米浆蛋白的分子量，提高游离氨基酸和可溶性蛋白含量，并对谷氨酸等电结晶处理后的上清液进行二次等电结晶提取，进一步提高收率。
Description
技术领域
本发明涉及氨基酸的提取应用技术领域，特别涉及一种高效提取谷氨酸的制备工艺。
背景技术
谷氨酸是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义，同时谷氨酸作为人体生长的重要营养物质，不仅在生理上具有特殊作用，且在食品工业上也具有独特功能，在我们的生活中占据重要地位，目前谷氨酸的提取工艺中制备谷氨酸的原料中由于其性质使原料中所含杂质较多，影响产酸并对于谷氨酸的提取造成一定程度的影响，而当达到谷氨酸的等电点得到谷氨酸后，废弃的上清液中仍含有较多的谷氨酸，而这些谷氨酸并不能得到有效的利用，且在工艺中多存在产率低、收率低、品质低和工艺原料浪费率高等诸多共性问题，对于资源的节约和环保方面仍具有不足之处，因此迫切需要一种可以在源头原料和提取工艺上具有改进的新方法。
发明内容
本发明的目的在于通过对谷氨酸的制备采用源头原料制备替换和提取工艺优化的方法增加谷氨酸的提取率和提取质量，达到增产降耗的目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
步骤S1：制备得到发酵完成的谷氨酸发酵液；
步骤S2：将得到的谷氨酸发酵液进行菌体净化得到菌体以及菌液，所述菌液即为除去菌体的谷氨酸发酵液；
步骤S3：将所述步骤S2中除去菌体的谷氨酸发酵液通过加酸调节至谷氨酸等电点提取得到谷氨酸，同时剩余的上清液进行步骤S4处理；
步骤S4：将上清液进行二次等电结晶处理得到剩余谷氨酸。
进一步的，所述步骤S1中的谷氨酸发酵液的制备包括以下步骤：
步骤(1.1)：玉米浆的制备，将粉碎状玉米糊溶液中加入碱性蛋白酶解液制得玉米浆；
步骤(1.2)：将玉米浆制备为玉米浆酶解液，在所述步骤(1.1)中得到的玉米
桨加入磷酸酶制得无机磷含量为60～70％的玉米浆酶解液；
步骤(1.3)：对玉米浆酶解液进行发酵处理，将玉米浆酶解液通入NH3以及无菌空气进行发酵，发酵周期为24小时，温度保持在32～35℃，相对湿度保持60～70％。
进一步的，所述步骤S2中的菌体净化处理包括：首先将谷氨酸发酵液采用平板式离心分离机进行分离得到一次菌体和初步清液，初步清液再次通过超滤系统进行深度分离得到二次菌体和最终菌液，其中最终菌液即为除去菌体的谷氨酸发酵液。
进一步的，所述步骤S3中的等电结晶提取谷氨酸具体为：通过在步骤S2中得到的谷氨酸发酵液加入溶质质量分数为65～75％的盐酸溶液调节谷氨酸发酵液pH至4.0～5.5，之后利用溶质质量分数为80～95％的硫酸溶液调节pH至3.20～3.25，在温度为10℃～18℃的条件下进行一次等电沉淀提取，得到谷氨酸晶体和上清液。
进一步的，所述步骤S4中上清液进行的二次等电结晶处理具体包括将上清液进行蒸发浓缩处理，处理后的浓缩液再次进行酸碱调节至pH值达到3.20～3.25，之后在温度为5℃～10℃的条件下进行二次等电沉淀提取得到谷氨酸晶体。
进一步的，所述菌体净化处理得到的一次菌体和二次菌体收集后制得高蛋白饲料。
进一步的，所述平板式离心分离机具体参数为：离心转数为3200～5000rpm，离心时间为5～10min；所述超滤系统采用运用PVDF材质滤膜，设计中空内径为0.1～0.5mm，膜孔径为0.005～0.010μm，运行工作压力为0.5～0.9Mpa。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)在本发明中，通过替换谷氨酸生产所需的发酵液组分和工艺使得在源头原料上谷氨酸的提取得到更好效果，通过蛋白酶解液代替优化氮源配方，降低玉米浆蛋白的分子量，提高游离氨基酸和可溶性蛋白含量，同时通过利用磷酸酶将蛋白中的有机磷水解呈需要的无机磷从而省去玉米桨内本该添加的无机磷酸盐，在降低成本的同时，缩短菌种周期。
(2)在本发明中，对谷氨酸等电结晶处理后的上清液进行二次等电结晶提取，进一步提高收率，同时使用除去发酵液中的菌体得到发酵清液，等电沉淀后的上清液经过连续浓缩后继续再次进行二次等电沉淀，因提高了浓缩倍数，故而大大提高谷氨酸提取收率，且在等电结晶沉淀过程减少菌体蛋白的影响，提高提取后谷氨酸产品的质量。
附图说明
图1为本发明中工艺流程示意图；
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例1
参考图1所示，本实施例中所述的一种高效提取谷氨酸的制备工艺，取溶质质量分数为65％的糊状玉米混合液，之后在该混合液中添加碱性的蛋白酶解液，常温静置八小时后对糊状玉米混合液进行过滤得到质量分数为3.8％的玉米浆；
将得到的玉米浆加入质量分数为0.3％磷酸酶并混匀，之后在40℃下酶解12个小时后得到无机磷含量为70％的玉米浆酶解液，之后将玉米浆酶解液通入到发酵罐并连续通入NH3气体进行发酵处理，发酵周期为24小时，发酵温度在前12小时内保持在32℃，在发酵12小时后保持温度在35℃，相对湿度控制为65％，同时控制发酵罐内压力在0.12MPa。并且由于谷氨酸发酵液所需菌种为异养需氧型微生物，因此在发酵时，还要在发酵罐中通入经蒸汽灭菌处理后的无菌空气使其充分接触，24小时后得到制备完成的谷氨酸发酵液。
优选的，将发酵完成后的谷氨酸发酵液通过平板式分离机进行一次分离处理得到一次菌体和初步清液，离心时间为60min，离心转数为3200rpm之后初步清液再次通入到超滤系统中进行二次深度分离60min得到二次菌体和最终菌液，超滤系统采用PVDF材质滤膜，其中空内径为0.9mm，膜孔径为0.04μm，同时其运行压力为0.5Mpa，一次菌体和二次菌体进行收集并作为制备高蛋白饲料的原料，最终菌液即为除菌处理后的谷氨酸发酵液，在谷氨酸发酵液内加入溶质质量分数为95％的硫酸溶液调节pH至谷氨酸等电点3.22，同时保持温度在15℃，等待谷氨酸结晶沉淀，之后沉淀提取得到谷氨酸晶体和上清液，其中上清液内还具有一定量的谷氨酸，因此对上清液进行二次等电结晶处理，包括将上清液进行蒸发浓缩后通过添加硫酸溶液对其进行酸碱调节至3.25，并将温度降低到5℃，之后二次等电沉淀再次得到谷氨酸晶体。
对照组：将市面上购买的玉米进行浸泡磨浆制得玉米浆，并加入无机磷酸盐后进行发酵处理，制得与实施例1中质量相同的谷氨酸发酵液，并通过离心机在110℃条件下进行灭菌处理，离心机的离心时间为60min，离心转数为2rpm，得到除去菌体蛋白杂质的澄清的谷氨酸发酵液，将澄清的谷氨酸发酵液通过加入水以及溶质质量分数为95％的硫酸溶液使谷氨酸发酵液pH值降低到3.22，在常温的等电点连续降温结晶得到谷氨酸晶体。
表1：现有技术中的玉米浆发酵液(即发酵液1)与本发明中的玉米浆酶解发酵液(即发酵液2)对比:
| 发酵液1 | 发酵液2 | |
| 产酸率/％ | 16.2 | 15.8 |
| 理论酸/g | 322.95 | 338.21 |
| 乳酸含量/％ | 0.3 | 0 |
| 游离氨含量/％ | 2.13 | 1.89 |
表2：本实施例得到的谷氨酸参数与对照组得到氨基酸对比表
通过对于谷氨酸发酵液和谷氨酸提取得到的表1和表2中的数据信息对比可得到本发明中的技术方案对比现有技术具有凸出的生产价值，优于其他提取方法。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高效提取谷氨酸的制备工艺，其特征在于：包括：
步骤S1：制备得到发酵完成的谷氨酸发酵液；
步骤S2：将得到的谷氨酸发酵液进行菌体净化得到菌体以及菌液，所述菌液即为除去菌体的谷氨酸发酵液；
步骤S3：将所述步骤S2中除去菌体的谷氨酸发酵液通过加酸调节至谷氨酸等电点提取得到谷氨酸，同时剩余的上清液进行步骤S4处理；
步骤S4：将上清液进行二次等电结晶处理得到剩余谷氨酸。
2.根据权利要求1所述的一种高效提取谷氨酸的制备工艺，其特征在于：所述步骤S1中的谷氨酸发酵液的制备包括以下步骤：
步骤(1.1)：玉米浆的制备，将粉碎状玉米糊溶液中加入碱性蛋白酶解液制得玉米浆；
步骤(1.2)：将玉米浆制备为玉米浆酶解液，在所述步骤(1.1)中得到的玉米
桨加入磷酸酶制得无机磷含量为60～70％的玉米浆酶解液；
步骤(1.3)：对玉米浆酶解液进行发酵处理，将玉米浆酶解液通入NH3以及无菌空气进行发酵，发酵周期为24小时，温度保持在32～35℃，相对湿度保持60～70％。
3.根据权利要求1或2所述的一种高效提取谷氨酸的制备工艺，其特征在于：所述步骤S2中的菌体净化处理包括：首先将谷氨酸发酵液采用平板式离心分离机进行分离得到一次菌体和初步清液，初步清液再次通过超滤系统进行深度分离得到二次菌体和最终菌液，其中最终菌液即为除去菌体的谷氨酸发酵液。
4.根据权利要求3所述的一种高效提取谷氨酸的制备工艺，其特征在于：所述步骤S3中的等电结晶提取谷氨酸具体为：通过在步骤S2中得到的谷氨酸发酵液加入溶质质量分数为80～95％的硫酸溶液pH调节至3.20～3.25，在温度为10℃～18℃的条件下进行一次等电沉淀提取，得到谷氨酸晶体和上清液。
5.根据权利要求4所述的一种高效提取谷氨酸的制备工艺，其特征在于：所述步骤S4中上清液进行的二次等电结晶处理具体包括将上清液进行蒸发浓缩处理，处理后的浓缩液再次进行pH调节达到3.20～3.25，之后在温度为5℃～10℃的条件下进行二次等电沉淀提取得到谷氨酸晶体。
6.根据权利要求3所述的一种高效提取谷氨酸的制备工艺，其特征在于：所述菌体净化处理得到的一次菌体和二次菌体收集后制得高蛋白饲料。
7.根据权利要求6所述的一种高效提取谷氨酸的制备工艺，其特征在于：所述平板式离心分离机具体参数为：离心转数为3200～5000rpm，离心时间为5～10min；所述超滤系统采用运用PVDF材质滤膜，设计中空内径为0.1～0.5mm，膜孔径为0.005～0.010μm，运行工作压力为0.5～0.9Mpa。
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