CN116813726A - 一种从食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的方法 - Google Patents
一种从食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116813726A CN116813726A CN202310809865.1A CN202310809865A CN116813726A CN 116813726 A CN116813726 A CN 116813726A CN 202310809865 A CN202310809865 A CN 202310809865A CN 116813726 A CN116813726 A CN 116813726A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultrafiltration
- nisin
- volume
- solution
- micro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 108010053775 Nisin Proteins 0.000 title claims abstract description 138
- NVNLLIYOARQCIX-MSHCCFNRSA-N Nisin Chemical compound N1C(=O)[C@@H](CC(C)C)NC(=O)C(=C)NC(=O)[C@@H]([C@H](C)CC)NC(=O)[C@@H](NC(=O)C(=C/C)/NC(=O)[C@H](N)[C@H](C)CC)CSC[C@@H]1C(=O)N[C@@H]1C(=O)N2CCC[C@@H]2C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H]2C(NCC(=O)N[C@H](C)C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCSC)C(=O)NCC(=O)N[C@H](CS[C@@H]2C)C(=O)N[C@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@H](CCSC)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H]2C(N[C@H](C)C(=O)N[C@@H]3C(=O)N[C@@H](C(N[C@H](CC=4NC=NC=4)C(=O)N[C@H](CS[C@@H]3C)C(=O)N[C@H](CO)C(=O)N[C@H]([C@H](C)CC)C(=O)N[C@H](CC=3NC=NC=3)C(=O)N[C@H](C(C)C)C(=O)NC(=C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(O)=O)=O)CS[C@@H]2C)=O)=O)CS[C@@H]1C NVNLLIYOARQCIX-MSHCCFNRSA-N 0.000 title claims abstract description 138
- 239000004309 nisin Substances 0.000 title claims abstract description 138
- 235000010297 nisin Nutrition 0.000 title claims abstract description 138
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims abstract description 72
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000002101 nanobubble Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000003544 deproteinization Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 71
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 21
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims description 18
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 238000004042 decolorization Methods 0.000 claims description 13
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000011033 desalting Methods 0.000 claims description 6
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 5
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims 1
- 239000012465 retentate Substances 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 68
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 108010074461 nisin A Proteins 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 4
- 238000005185 salting out Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 206010067484 Adverse reaction Diseases 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 241000194035 Lactococcus lactis Species 0.000 description 1
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 1
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 1
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 1
- 235000014897 Streptococcus lactis Nutrition 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006838 adverse reaction Effects 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 238000005277 cation exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- FHHZOYXKOICLGH-UHFFFAOYSA-N dichloromethane;ethanol Chemical compound CCO.ClCCl FHHZOYXKOICLGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010812 external standard method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000009920 food preservation Methods 0.000 description 1
- 235000019249 food preservative Nutrition 0.000 description 1
- 239000005452 food preservative Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 1
- 230000003699 hair surface Effects 0.000 description 1
- 210000000514 hepatopancreas Anatomy 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000000703 high-speed centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000000968 intestinal effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/195—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
- C07K14/315—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Streptococcus (G), e.g. Enterococci
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种从食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的方法，包括以下步骤：(1)将食品级乳酸链球菌素产品溶解分离，得到沉淀和含盐上清液；(2)所得沉淀与稀酸溶液混合离心，得到溶解液；(3)将所得含盐上清液和/或溶解液在中空纤维膜组件中经以下工艺条件处理；i.微滤；ii.超滤脱蛋白；iii.超滤脱色，脱色结束后，对膜组件反洗；iv.超滤脱盐浓缩，对膜组件反洗；v.超滤纯化浓缩，对膜组件反洗；vi.真空浓缩干燥，得到乳酸链球菌素；上述反洗至少有一个步骤为通过微纳米气泡发生器进行反洗。本发明所提供的方法降低了产品的分离损失，为乳酸链球菌素在医药工业中的应用提供了保障。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术产品分离纯化，具体涉及一种从食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的方法。
背景技术
乳酸链球菌素(Nisin)也叫乳酸链球菌肽或尼生素，是从链球菌属的乳酸链球菌发酵产物中提取的一类多肽化合物。Nisin作为新型的高效、无毒、安全的天然食品防腐剂，进入人体后被机体蛋白酶消化分解为氨基酸二吸收利用，不影响肠道内正常菌群的生命活动，被广泛应用于食品保鲜防腐中。近年来，Nisin在治疗肠道菌群失衡，消化腺炎症及烧伤等发面也展现出了重要作用，被视为最具潜力的抗生素替代剂之一。
尽管国内已经实现批量生产食品级的乳酸链球菌素产品，但产品中Nisin含量较低(其效价约为900-1000IU/mg，对应的Nisin含量仅为2.25-2.5％)，而氯化钠的含量达50％以上，其中含有的色素、蛋白等杂质进入人体还会诱发不良反应，不能满足作为医药原料的质量要求。
目前提取乳酸链球菌素的主要包括有机溶剂法、盐析法、吸附法、泡沫分离法和膜分离法或以上方法的集成。其中有机溶剂法主要是通过正丙醇从加入氯化钠饱和的发酵液中萃取乳酸链球菌素后再用丙酮将其沉淀(中国酿造，2008，(8)：20-22.)，中国发明202110824875.3则通过正丁醇进行有机溶剂沉析，获得乳化层，通过离心获得乳酸链球菌素湿品。也有采用二氯甲烷-乙醇直接萃取形成中间层沉淀的方法(食品科学，2012，(10)：84-86)。但是有机溶剂沉淀作用不完全，收率低，产品纯度低且溶剂回收成本高，难以应用于工业生产。盐析法是目前工业提取生产食品级乳酸链球菌素产品的主要手段，通过加入高浓度硫酸铵和氯化钠均使乳酸链球菌素沉淀析出，该法的收率较高，但是由于会造成杂蛋白、色素共沉淀并含有大量无机盐，导致产品纯度极低，高盐废水处理也比较困难。由于乳酸链球菌素属于一种表面活性物质，通过鼓泡可以将乳酸链球菌素转移到泡沫层。中国发明202011233663.X公布了一种多级泡沫分离提取乳酸链球菌素，但是需要多次加入化学消泡剂进行消泡，这难以满足医药行业对高纯度产品的需求。中国发明202110072760.3公布了一种通过盐析获得的乳酸链球菌素粗纯液为进行疏水层析和弱阳离子层析的方法获取高纯度乳酸链球菌素，但层析分离杂质过程控制较为复杂。中国发明202010384458.7公布了一种陶瓷膜微滤、大孔树脂吸附乳酸链球菌素、酸-有机溶剂解吸、减压浓缩后和加入氯化钠盐析获得乳酸链球菌素湿品。但该法难以从含有大量氯化钠的食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素。
由此可见，开发从相对廉价的含有大量氯化钠的食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的制备方法，对于促进乳酸链球菌素在医药领域内的应用具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种从食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的方法。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种从食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的方法，包括以下步骤：
(1)将含有高浓度氯化钠的食品级乳酸链球菌素产品加入至pH 1.5-2.5的稀酸溶液中溶解，固液分离，得到沉淀和含盐上清液；
(2)将步骤(1)所得沉淀与pH 1.5-2.5的稀酸溶液混合，高速离心2-3次，将沉淀中的乳酸链球菌素溶解，可将其用pH 1.5-2.5的稀酸溶液并适当稀释，得到溶解液作为分离纯化乳酸链球菌素的原料液；
(3)将步骤(1)所得含盐上清液和/或步骤(2)所得溶解液作为原料液在中空纤维膜组件中经以下工艺条件分离提取乳酸链球菌素；在对步骤(2)所得溶解液提取时，不包括步骤iv；
i.微滤脱胶体与细胞碎片，收集微滤液；
ii.微滤液通入高分子超滤膜，采用洗滤模式进行超滤脱蛋白，收集超滤液；
iii.超滤液送至脱色膜，采用洗滤模式进行超滤脱色，收集脱色液；脱色结束后，以pH 1.5-2.5的稀酸溶液作为清洗剂对中空纤维膜组件进行反洗，收集脱色反洗液；
iv.脱色液超滤脱盐浓缩，收集浓缩液；脱盐浓缩结束后，以pH 1.5-2.5的稀酸溶液作为清洗剂对中空纤维膜组件进行反洗，收集脱盐反洗液；
v.脱色液或浓缩液通入低分子量超滤膜进行超滤纯化浓缩，即先，采用洗滤模式进行脱除其中残余的少量无机盐、色素、氨基酸及部分水分，随后改用浓缩模式，将料液进一步浓缩至原体积的1/10-1/20，收集浓缩液；浓缩结束后，以pH 1.5-2.5的稀酸溶液作为清洗剂对中空纤维膜组件进行反洗收集纯化反洗液；
vi.所得浓缩液真空浓缩，干燥，得到乳酸链球菌素；
所述反洗，至少有一个步骤为通过微纳米气泡发生器对中空纤维膜组件进行反洗；
(4)步骤(3)所得脱色反洗液重复步骤iii中的超滤脱色，收集脱色液；
(5)步骤(3)所得脱盐反洗液重复步骤iv中的超滤脱盐浓缩，得到脱盐浓缩液；所得脱盐浓缩液和步骤(3)所得纯化反洗液，以及步骤(4)所得脱色液合并，重复步骤v和步骤vi，得到高纯度的乳酸链球菌素，纯化收率达到77％以上，乳酸链球菌素干基含量为93％以上。
步骤(1)中，所述食品级乳酸链球菌素产品为淡黄色至浅棕色粉末状，其中氯化钠的质量含量为50％-92.5％；所述稀酸溶液为采用分析纯级别的盐酸或硫酸与去离子水配制而成。
步骤(1)中，所述食品级乳酸链球菌素产品与稀酸溶液的质量体积比为1kg:4-5L。
步骤(2)中，所述高速离心的速率为7000-10000rpm，优选为8000rpm。
步骤(3)中，所述微滤为采用孔径为0.1-0.22μm的微滤膜进行微滤，材质为PVDF。
步骤(3)中，所述超滤脱蛋白为使用截留分子量为20-40kD的超滤膜进行超滤，材质为PES。
步骤(3)中，所述超滤脱色为使用截留分子量为6-10kD的超滤膜超滤，材质为PVDF。
步骤(3)中，所述超滤脱盐浓缩和所述超滤纯化浓缩为使用截留分子量为2-3kD的超滤膜进行超滤，材质为PES。
步骤(3)中，所述微滤脱除胶体与细胞碎片，所述超滤脱蛋白，和所述超滤脱色为采用洗滤模式进行，即当截留液减少至原体积的1/10-1/20时，加入pH1.5-2.5的稀酸溶液继续分离，重复4-6次；所述截留液与稀酸溶液的体积比为1:0.5-1.5，优选为等体积；其中，所述微滤的过程中，所述原体积为所述原料液的体积；所述超滤脱蛋白的过程中，所述原体积为步骤i所得微滤液的体积；所述超滤脱色的过程中，所述原体积为步骤ii超滤脱蛋白所得超滤液。
步骤(3)中，所述超滤脱盐浓缩为采用洗滤模式进行，即当截留液减少至原体积的1/10-1/20时，加入水继续分离，重复至出水中钠离子浓度≤100mg/L；所述截留液与水的体积比为1:0.5-1.5，优选为等体积；其中，所述原体积为步骤iii所得脱色液的体积。
步骤(3)中，所述超滤纯化浓缩为采用先洗滤模式进行超滤，脱除原料液中的低分子量杂质，再采用浓缩模式超滤浓缩继续脱除部分水，收集浓缩液(截留液)。
其中，所述洗滤模式为：当截留液减少至原体积的1/5-1/10时，加入去离子水继续分离，重复至出水中钠离子浓度≤5mg/L；所述截留液与去离子水的体积比为1:0.5-1.5，优选为等体积。
其中，所述浓缩模式为浓缩至原体积的1/8-1/20。
所述超滤纯化浓缩过程中，当步骤(3)包括步骤iv时，所述原体积为步骤iv超滤脱盐后所得的脱盐浓缩液体积，或步骤(5)中所述脱盐浓缩液和/或纯化反洗液，与脱色液合并后的体积；当步骤(3)不包括步骤iv时，所述原体积为步骤iii超滤脱色后所得的脱色液体积，或步骤(5)中所述纯化反洗液，与脱色液合并后的体积。
步骤(3)中，所述真空浓缩为通过60-65℃的减压蒸发真空浓缩至原体积的1/5-1/10。其中，所述原体积指的是步骤v超滤纯化浓缩所得浓缩液的体积。
步骤(3)中，所述微纳米气泡发生器为金属膜管式微纳米气泡发生器，包括开关阀1、气路接口2、导气金属管3、微纳米气泡发生器4；所述气路接口2、导气金属管3、微纳米气泡发生器4依次连接，所述气路接口2设有开关阀1。
其中，所述微纳米气泡发生器4的孔径为40-60nm，优选为50nm。
步骤(3)中，通过微纳米气泡发生器对中空纤维膜组件进行反洗具体为，将微纳米气泡发生器插入pH 1.5-2.5的稀酸溶液中，向稀酸溶液中通入惰性气体产生微纳米气泡，将含有微纳米气泡的稀酸溶液以反洗模式通入中空纤维膜组件进行反洗。
其中，所述微纳米气泡的直径为10μm以下，优选为5μm以下。
其中，所述稀酸溶液的用量为原体积的1/10-1/20。其中，在步骤iii中，所述原体积为步骤ii所得超滤液的体积；在步骤iv中，所述原体积为步骤iii所得脱色液的体积；在步骤v中，不包括步骤iv时，所述原体积为步骤iii所述脱色液的体积，包括步骤iv时，所述原体积为步骤iv中所得的脱盐浓缩液体积。
有益效果：
(1)本发明提供了一种从食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的方法，将产品中的无机盐、杂蛋白、色素等杂质脱除，将产品中的乳酸链球菌素的含量从4％以下提升至93％以上，有利于进一步通过层析等手段获得医药级的乳酸链球菌素产品，促进乳酸链球菌素在医药工业中的应用。
(2)本发明利用食品级乳酸链球菌素产品自身氯化钠含量高的特点实现部分乳酸链球菌素的沉淀脱盐，并结合膜分离技术完成对杂蛋白、色素、无机盐及小分子杂质的脱除，有利于清洁生产、减少损失、降低成本。
(3)本发明利用微纳米气泡zeta电位高、比表面积大的特点，产生气浮作用，粘附分离膜表面吸附的乳酸链球菌素，通过清洗反冲将其解吸回收，有利于提升乳酸链球菌素分离收率、减少损失、降低成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为从食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的分离流程示意图。
图2为本发明采用的金属膜管式微纳米气泡发生器；1：开关阀，2：气路接口，3：导气金属管，4：金属膜管(微纳米气泡发生器)。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
以下实施例中乳酸链球菌素的定量检测方法：乳酸链球菌素A干基纯品的效价为40000IU/mg，以已知效价的乳酸链球菌素A标准品(20000-40000IU/mg)配合高效液相色谱外标法检测出分离样品中的乳酸链球菌素的效价，折算出样品中乳酸链球菌素A的浓度。
下述实施例中所述食品级乳酸链球菌素产品具体为氯化钠含量50％-92％、乳酸链球菌素效价为800-2000IU/mg。
下述实施例中所述微滤、脱蛋白、脱盐、脱色、纯化用的膜为通过膜分离装置进行，所述膜分离装置为中空纤维膜组件。
下述实施例中所述反洗为通过金属膜管式微纳米气泡发生器对中空纤维膜组件进行反洗。如图2所示，所述金属膜管式微纳米气泡发生器包括开关阀1、气路接口2、导气金属管3、金属膜管(微纳米气泡发生器)4；所述属膜管(微纳米气泡发生器)的孔径为50nm。
所述反洗，具体为将金属膜管式微纳米气泡发生器插入pH 1.5-2.5的稀酸溶液中，向pH 1.5-2.5的稀酸溶液中通入氮气，在溶液中形成微纳米气泡，其气泡平均直径在5μm以下，含有微纳米气泡的稀酸溶液作为清洗剂，泵入中空纤维膜组件中，对中空纤维膜组件进行反洗。其中，含有微纳米气泡的稀酸溶液以反洗模式通入中空纤维膜组件，即稀酸溶液由膜组件的滤液出口泵入，反洗液从原料液出口流出，反洗所使用的稀酸溶液体积为所对应的超滤脱色、超滤脱盐或超滤纯化分离过程中所使用的原料体积的1/10-1/20，收集反洗液。
下述实施例中所述单次纯化收率是指应用实例中经过分离纯化和冻干后得到的高纯度乳酸链球菌素与原料液中乳酸链球菌素的质量百分比。
下述实施例中所述总反洗回收率是指应用实例中通过反洗回收的乳酸链球菌素与原料液中乳酸链球菌素的质量百分比。
实施例1
(1)将食品级乳酸链球菌素产品(乳酸链球菌素效价为920IU/mg，折算其乳酸链球菌素质量含量为2.3％)加入至pH 2.0的稀盐酸溶液中溶解，固液比(质量体积比)为1:4(kg：L)，离心分离获得沉淀和含盐上清液。
(2)所得沉淀与pH 2.5的稀盐酸溶液混合，再次高速离心2次，使沉淀中的乳酸链球菌素溶解，作为微滤分离的原料液(乳酸链球菌素效价160800IU/ml，乳酸链球菌素约为4.02g/L)。
(3)将沉淀溶解获得的原料液用于0.22μm微滤膜的分离，截留液体积减少至原体积的1/10时，加入与剩余料液(指截留液)等体积pH 2.0的稀盐酸溶液继续分离，如此反复4次，收集微滤液(指透过液)(乳酸链球菌素效价117500IU/ml，乳酸链球菌素约为2.937g/L)，步骤(3)中，所述原体积为步骤(2)所得原料液的体积。以下料液的表述均与以上相同。
(4)微滤液送至20KD超滤膜进行脱蛋白处理，体积减少至原体积的1/10时，加入与剩余料液等体积pH 2.0的稀盐酸溶液继续分离，如此反复5次，收集超滤液(乳酸链球菌素效价78920IU/ml，乳酸链球菌素约为1.973g/L)，步骤(4)中，所述原体积为所述步骤(3)所得微滤液的体积。
(5)超滤液继续送至8KD超滤膜进行脱色处理，体积减少至原体积的1/10时，加入与剩余料液等体积pH 2.0的稀盐酸溶液继续分离，如此反复4次，收集脱色液(乳酸链球菌素效价53440IU/ml，乳酸链球菌素约为1.336g/L)，同时采用微纳米气泡清洗反冲回收被脱色膜吸附的乳酸链球菌素，收集反洗液(反洗液中乳酸链球菌素效38680IU/ml，乳酸链球菌素约为0.967g/L)用于下一批超滤脱色，步骤(5)中，所述原体积指为步骤(4)所得脱蛋白超滤液的体积。
(6)将脱色液送至3KD超滤膜进行纯化，当原料液体积减少至原体积的1/10时，加入与剩余料液等体积的去离子水继续分离，如此反复5次，随后改用浓缩模式，将其浓缩至原体积的1/12，收集浓缩液(乳酸链球菌素效价513600IU/ml，乳酸链球菌素约为12.84g/L)；采用微纳米气泡清洗反冲回收被膜吸附的乳酸链球菌素，收集反洗液(反洗液中乳酸链球菌素效价92160IU/ml，乳酸链球菌素约为2.304g/L)用于下一批超滤纯化；步骤(6)中所述原体积均为步骤(5)所得脱色液的体积。
(7)将收集的浓缩液通过60℃的减压蒸发真空浓缩至1/10，将其冷冻干燥后获得高纯度乳酸链球菌素(效价为37980IU/mg，乳酸链球菌素干基含量为95％)。相关分离结果见表1。
表1实施例1相关分离效果及收率
实施例2
(1)以实施例1步骤(1)离心获得的含盐上清液(乳酸链球菌素效价34600IU/ml，乳酸链球菌素约为0.865g/L)作为原料液提取高纯度乳酸链球菌素，微滤、脱蛋白及脱色按照与实施例1相同的分离材料与分离工艺，微滤的分离收率为98％，超滤脱蛋白的分离收率为94％。
(2)超滤液通入脱色膜进行脱色，脱色完成后采用微纳米气泡清洗反冲回收被脱色膜吸附的乳酸链球菌素，收集反洗液(反洗液中乳酸链球菌素效14400IU/ml，乳酸链球菌素约为0.36g/L)，用于下一批次脱色处理。
(3)脱色液送至2KD超滤膜进行脱盐，当原料液体积减少至原体积的1/20时，加入与剩余料液等体积的去离子水继续脱盐，如此反复5次，收集浓缩液(乳酸链球菌素效价202000IU/ml，乳酸链球菌素约为5.05g/L)。脱盐后采用微纳米气泡清洗反冲回收被脱盐膜吸附的乳酸链球菌素，用于下一批次脱盐处理。步骤(3)中，所述原体积均为脱色液的体积。
(4)脱盐后获得的浓缩液送至3KD超滤膜进行纯化，纯化过程中，当原料液体积减少至原体积的1/5时，加入与剩余料液等体积的去离子水继续分离，如此反复4次，随后改用浓缩模式，将其浓缩至原体积的1/10，收集浓缩液(乳酸链球菌素效价1880000IU/ml，乳酸链球菌素约为47g/L)；采用微纳米气泡清洗反冲回收被膜吸附的乳酸链球菌素，收集反洗液(反洗液中乳酸链球菌素效价300000IU/ml，乳酸链球菌素约为7.5g/L)用于下一批次的纯化处理；步骤(4)中所述的原体积是指纯化前的脱盐浓缩液的体积。
(5)将收集的浓缩液通过60℃的减压蒸发被真空浓缩至1/3，将其冷冻干燥后获得高纯度乳酸链球菌素(效价为38450IU/mg，乳酸链球菌素干基含量为96.1％)。相关分离结果见表2。
表2实施例2相关分离效果及收率
实施例3
将实施例1和实施例2中回收的脱色反洗液合并，作为原料液(乳酸链球菌素效价18400IU/ml，乳酸链球菌素约为0.46g/L)，输送至10KD的超滤膜进行脱色处理，当体积减少至原体积的1/20时，加入与剩余料液等体积pH 1.5的稀硫酸溶液继续分离，如此反复5次，收集脱色液(乳酸链球菌素效价13600IU/ml，乳酸链球菌素约为0.34g/L)；乳酸链球菌素的脱色回收率为92.39％，色素去除率为98％。
本实施例中所述原体积指的是实施例1和实施例2中回收的脱色反洗液合并所得原料液的体积。
实施例4
将实施例1中回收的纯化反洗液，与实施例2回收的脱盐反洗液按照相同的步骤参数经过再次脱盐后获得的新的脱盐浓缩液及实施例3中获得的脱色液进行合并，用盐酸调节至pH 2.5作为原料液(乳酸链球菌素效价29960IU/ml，乳酸链球菌素约为0.749g/L)，输送至3KD的超滤膜进行纯化处理，当体积减少至原料液体积的1/10时，采用洗滤模式，加入与剩余料液等体积的去离子水继续分离，如此反复4次，然后改为浓缩模式，将其浓缩至原料液体积的1/15，收集浓缩液(乳酸链球菌素效价377200IU/ml，乳酸链球菌素约为9.43g/L)。将收集的浓缩液通过60℃的减压蒸发被真空浓缩至1/10，将其冷冻干燥后获得高纯度乳酸链球菌素(效价为38100IU/mg，乳酸链球菌素干基含量为95.25％)，单次纯化收率为84.08％。
将实施例1、2、4中获得的高纯度乳酸链球菌素合并统计，从食品级乳酸链球菌素产品中提取乳酸链球菌素的总纯化收率为77.93％，其中24％来自于微纳米气泡清洗反冲回收的乳酸链球菌素。
实施例5
各取10L脱蛋白后的超滤液(乳酸链球菌素效价88000IU/ml，乳酸链球菌素约为2.2g/L)；分别送至6KD超滤膜进行脱色处理，体积减少至原体积的1/20时，加入与剩余料液等体积pH 2.0的稀盐酸溶液继续分离，如此反复5次，收集脱色液，然后分别用原体积1/10的pH 2.0稀盐酸溶液对脱色膜进行反冲清洗回收其中残留的乳酸链球菌素，其中A为微纳米气泡清洗反冲，B为普通清洗反冲，C为循环清洗。相关乳酸链球菌素反洗回收率见表3，可见方式A的反洗回收率显著优于其它两种方式。
表3实施例5相关反洗回收方式的比较
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种从食品级乳酸链球菌素产品中提取乳酸链球菌素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将含有高浓度氯化钠的食品级乳酸链球菌素产品加入至pH 1.5-2.5的稀酸溶液中溶解，固液分离，得到沉淀和含盐上清液；所述食品级乳酸链球菌素产品中氯化钠的质量含量为50％-92.5％；
(2)将步骤(1)所得沉淀与pH 1.5-2.5的稀酸溶液混合，离心，将沉淀中的乳酸链球菌素溶解，得到溶解液；
(3)将步骤(1)所得含盐上清液和/或步骤(2)所得溶解液作为原料液在中空纤维膜组件中经以下工艺条件分离提取乳酸链球菌素；在对步骤(2)所得溶解液提取时，不包括步骤iv；
i.微滤，收集微滤液；
ii.超滤脱蛋白，收集超滤液；
iii.超滤脱色，收集脱色液；完成后，以pH 1.5-2.5的稀酸溶液作为清洗剂对中空纤维膜组件进行反洗，收集脱色反洗液；
iv.超滤脱盐浓缩，收集浓缩液；完成后，以pH 1.5-2.5的稀酸溶液作为清洗剂对中空纤维膜组件进行反洗，收集脱盐反洗液；
v.超滤纯化浓缩，收集浓缩液；完成后，以pH 1.5-2.5的稀酸溶液作为清洗剂对中空纤维膜组件进行反洗收集纯化反洗液；
vi.所得浓缩液真空浓缩，干燥，得到乳酸链球菌素；
所述反洗，至少有一个步骤为通过微纳米气泡发生器对中空纤维膜组件进行反洗；
(4)步骤(3)所得脱色反洗液重复步骤iii中的超滤脱色，收集脱色液；
(5)步骤(3)所得脱盐反洗液重复步骤iv中的超滤脱盐浓缩，得到脱盐浓缩液；所得脱盐浓缩液和/或步骤(3)所得纯化反洗液，和步骤(4)所得脱色液合并，重复步骤v和步骤vi，得到乳酸链球菌素。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中，所述食品级乳酸链球菌素产品与稀酸溶液的质量体积比为1kg:4-5L。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)中，所述微滤为采用孔径为0.1-0.22μm的微滤膜进行微滤；优选地，所述超滤脱蛋白为使用截留分子量为20-40kD的超滤膜进行超滤；优选地，所述超滤脱色为使用截留分子量为6-10kD的超滤膜超滤；优选地，所述超滤脱盐浓缩和所述超滤纯化浓缩为使用截留分子量为2-3kD的超滤膜进行超滤。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)中，所述微滤，所述超滤脱蛋白，和所述超滤脱色为采用洗滤模式进行，当截留液减少至原体积的1/10-1/20时，加入pH1.5-2.5的稀酸溶液继续分离，重复4-6次；所述截留液与稀酸溶液的体积比为1:0.5-1.5，优选为等体积；其中，所述微滤的过程中，所述原体积为所述原料液的体积；所述超滤脱蛋白的过程中，所述原体积为步骤i所得微滤液的体积；所述超滤脱色的过程中，所述原体积为步骤ii超滤脱蛋白所得超滤液。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)中，所述超滤脱盐浓缩为采用洗滤模式进行，即当截留液减少至原体积的1/10-1/20时，加入水继续分离，重复至出水中钠离子浓度≤100mg/L；所述截留液与水的体积比为1:0.5-1.5，优选为等体积；其中，所述原体积为步骤iii所得脱色液的体积。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)中，所述超滤纯化浓缩为先采用洗滤模式进行超滤，再采用浓缩模式，收集浓缩液；优选地，所述洗滤模式为：当截留液减少至原体积的1/5-1/10时，加入去离子水继续分离，重复至出水中钠离子浓度≤5mg/L；所述截留液与去离子水的体积比为1:0.5-1.5，优选为等体积；优选地，所述浓缩模式为浓缩至原体积的1/8-1/20；其中，当步骤(3)包括步骤iv时，所述原体积为步骤iv超滤脱盐后所得的脱盐浓缩液体积，或步骤(5)中所述脱盐浓缩液和/或纯化反洗液，与脱色液合并后的体积；当步骤(3)不包括步骤iv时，所述原体积为步骤iii超滤脱色后所得的脱色液体积，或步骤(5)中所述纯化反洗液，与脱色液合并后的体积。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)中，所述微纳米气泡发生器为金属膜管式微纳米气泡发生器，包括开关阀1、气路接口2、导气金属管3、微纳米气泡发生器4；所述气路接口2、导气金属管3、微纳米气泡发生器4依次连接，所述气路接口2设有开关阀1；优选地，所述微纳米气泡发生器4的孔径为40-60nm，优选为50nm。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)中，通过微纳米气泡发生器对中空纤维膜组件进行反洗具体为，将微纳米气泡发生器插入pH 1.5-2.5的稀酸溶液中，向稀酸溶液中通入惰性气体产生微纳米气泡，将含有微纳米气泡的稀酸溶液以反洗模式通入中空纤维膜组件进行反洗。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述微纳米气泡的直径为10μm以下，优选为5μm以下。
10.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述稀酸溶液的用量为原体积的1/10-1/20；在步骤iii中，所述原体积为步骤ii所得超滤液的体积；在步骤iv中，所述原体积为步骤iii所得脱色液的体积；在步骤v中，不包括步骤iv时，所述原体积为步骤iii所述脱色液的体积，包括步骤iv时，所述原体积为步骤iv中所得的脱盐浓缩液体积。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310809865.1A CN116813726A (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 一种从食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310809865.1A CN116813726A (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 一种从食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116813726A true CN116813726A (zh) | 2023-09-29 |
Family
ID=88116481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310809865.1A Pending CN116813726A (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 一种从食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116813726A (zh) |
-
2023
- 2023-07-04 CN CN202310809865.1A patent/CN116813726A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103044508B (zh) | 从发酵液中提取结晶硫氰酸红霉素的方法 | |
| KR100293172B1 (ko) | 스트렙토마이세스sp. P6621 FERM P2804의 발효액으로부터 클라불란산과 제약학적으로 허용가능한 이들의 염을 단리하는 신규한 방법 | |
| US4663048A (en) | Method for the separation of a basic amino acid from its fermentation broth | |
| CN109081478B (zh) | 一种发酵废水的处理工艺 | |
| WO2023066140A1 (zh) | 一种赤藓糖醇发酵液的连续式膜过滤系统及过滤方法 | |
| CN1266158C (zh) | 一种利用膜分离技术从发酵液中分离提取d－核糖的方法 | |
| CN116813726A (zh) | 一种从食品级乳酸链球菌素产品中提取高纯度乳酸链球菌素的方法 | |
| EP4165057A1 (en) | Improved demineralization of fermentation broths and purification of fine chemicals such as oligosaccharides | |
| SI9500265A1 (en) | Process for purification of the aqueous fermented broth filtrate of streptomyces sp. p 6621 ferm p 2804 by ultrafiltration | |
| CN110590876B (zh) | 一种高纯甜菊糖苷及其制备方法 | |
| CN109836346B (zh) | 一种异亮氨酸发酵液的提纯工艺 | |
| CN102746174A (zh) | 一种利用膜分离与电渗析组合技术从发酵液中提取分离l-缬氨酸的方法 | |
| CN113061199A (zh) | 一种纳滤膜浓缩提取粗品肝素钠的工艺 | |
| CN112029015A (zh) | 一种高纯度低分子量肝素钠的生产纯化工艺 | |
| CN114891050B (zh) | 一种从发酵液或提取液中分离虫草素的方法 | |
| CN102757354A (zh) | 一种利用膜分离与电渗析组合技术从发酵液中提取分离l-亮氨酸的方法 | |
| JPH0734750B2 (ja) | エリスリトールの分離・回収方法 | |
| CN106146608A (zh) | 一种蜜蜂抗菌肽的提取制备方法 | |
| CN113201053B (zh) | 一种膜分离提取乳酸菌细菌素的方法及装置 | |
| CN217092934U (zh) | 一种伊枯草菌素的提取浓缩装置 | |
| CN105037451B (zh) | 一种超滤处理黄霉素发酵液的方法 | |
| CN114874349B (zh) | 一种基于场流分离技术分离纯化灵芝多糖的方法 | |
| CN215138674U (zh) | 菊芋多糖的分离提纯装置 | |
| CN104017037B (zh) | 一种井冈霉素原粉的制备方法 | |
| CN216321130U (zh) | 一种棒酸发酵液的提取浓缩装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |