CN1743339B - 乳链菌肽的分离制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明供了一种乳链菌肽的分离制备方法，属于肽的提取、分离、纯化。它是采用发酵液预处理、泡沫分离、盐析、固液分离和喷雾干燥的技术手段，从乳酸链球菌发酵液中分离提取乳链菌肽，获得食用防腐剂乳链菌肽产品。本发明解决目前从发酵液中分离Nisin盐析法中能耗和费用高、收率低及污染严重等些问题，大幅度减少盐析所用的盐量，获得食用防腐剂乳链菌肽产品。
Description
【技术领域】
本发明涉及肽的提取发、分离、纯化，具体是一种乳链菌肽的分离制备方法。
【背景技术】
乳链球菌肽(Nisin)是一种由微生物发酵生产的有效生物防腐剂，已在50多个国家广泛应用于乳及乳制品、发酵饮料、罐藏食品、肉类及肉制品的防腐。
Nisin是一种由34个氨基酸组成的多肽，它的结构由亲水端和疏水端组成，是一个典型的表面活性物质。
目前从发酵液中分离Nisin是采用盐析法，盐析法分离发酵液中Nisin能耗和费用高，收率低及污染严重。
泡沫分离技术是近些年发展比较快的新兴分离技术，而且越来越受到更多研究者的重视。泡沫分离技术是以气泡作为分离介质，利用被分离物质在气液两相界面吸附性质的差异进行富集溶液中表面活性物质。它的主要优点：1.适合低浓度有效成份的分离，能在很小浓度(数量级在ppm范围)下有效地分离表面活性物质；2.设备简单，投资少，能耗低，并且操作简便；3.其工艺本身不产生新污染源。
中国专利CN1293201公开了一种“从发酵液中分离提取乳链菌肽的方法”，它是采用释放乳链菌肽、吸附、解吸附、及喷雾干燥的技术手段，从乳链球菌的发酵液中提取乳链菌肽，获得食用防腐剂乳链菌肽产品，利用廉价的吸附剂从乳酸乳球菌的发酵液中提取乳链菌肽。
【发明内容】
本发明是为了解决盐析法分离发酵液中的Nisin所存在的能耗和费用高、收率低及污染严重问题，而提出一种以乳酸菌发酵生产Nisin的发酵液为体系，从发酵液中分离提取乳链菌肽的乳链菌肽的分离制备方法，从而大幅度减少盐析所用的盐量，获得食用防腐剂乳链菌肽 产品。
本发明的目的是这样实现的。
一种乳链菌肽有分离制备方法，其发酵液经预处理、泡沫分离和破乳、盐析、固液分离和喷雾干燥过程，其中
a.发酵液预处理：
由乳酸链球菌发酵产生的具有乳链菌肽发酵液用盐酸水溶液调pH在2.0-3.0，于40-95℃保温10-60分钟，使发酵液中细胞内或细胞壁或膜上的Nisin释放到胞外发酵液中和迅速纯化其它酶，确保Nisin的稳定性；
b.泡沫分离：
对预处理发酵液进行泡沫分离，用鼓泡塔间歇分离，温度为20-85℃，pH为2.0-3.0，空塔气速为1×10-6-1×10-2m/s，一个周期操作时间在1.0-6.0小时后，并经破乳方法得到高高度乳链菌肽的破乳液，其体积是发酵液体积的3-20％。
c.盐析：
将破乳液中的可溶性Nisin按3-5∶1的重量比加入无机盐，变成不可溶性Nisin而成固体析出，pH在2.0-5.0，温度在20-60℃，时间在0.5-3.0小时。
d.固液分离和喷雾干燥：
将盐析液中分离出的固体Nisin按重量百分比1.5-4.0％加到pH2.0-5.0的盐酸水溶液溶解后，加入8-15％奶粉、60-85％食盐和4-10％蔗糖，所述四种固体的含量之和为100％，补充盐酸水溶液使所有这些加和浓度为10-40％，然后进行喷雾干燥。即得粉末状食品级的乳链菌肽产品。
本发明的主要优点是：
1.大幅度降低能耗，减少生产中分离成本；
2.提高Nisin分离效率；
3.在分离过程中因为大幅度减少盐析所用的盐量，甚至去掉盐析，所以解决环保问题。
【附图说明】
附图为本发明工艺流程提示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。
一种乳链菌肽的分离制备方法，其发酵经预处理、泡沫分离、盐析、固液分离和喷雾干燥过程，其中
a.发酵液预处理
由乳酸链球菌发酵产生的具有乳链菌肽发酵液用盐酸水溶液调pH在2.0-3.0，于40-95℃保温10-60分钟，使发酵液中细胞内或细胞壁或膜上的Nisin释放到胞外发酵液中和迅速纯化其它酶，确保Nisin的稳定性；
b.泡沫分离
对预处理发酵液进行泡沫分离，用鼓泡塔间歇分离，温度为20-85℃，pH为2.0-3.0，空塔气速为1×10-6-1×10-2m/s，一个周期操作时间在0.5-4.0小时，并经破乳得到高浓度乳链菌肽的破乳液，其体积是发酵液体积的3-20％。
c.盐析
将破乳液中的可溶性Nisin按3-5∶1的重量比加入无机盐，变成不可溶性Nisin而成固体析出，pH在2.0-5.0，温度在20-60℃，时间在0.5-3.0小时。
d.固体分离和喷雾干燥：
将盐析液中分离出的固体Nisin按重量百分比1.5-4.0％加到pH2.0-5.0的盐酸水溶液溶解后，加入8-15％奶粉、60-85％食盐和4-10％蔗糖，这四种固体的含量之和为100％，补充盐酸水溶液使所有这些加和浓度为10-40％，然后进行喷雾干燥。即得粉末状食品级的乳链菌肽产品。
所述的分离制备方法，其破乳方法可采用机械法、或加有机溶剂法、或加破乳剂法，或电场法。
所述的分离制备方法，其有机溶剂法是乙醇，或丙酮，或乙醚。
所述的分离制备方法，其破乳剂是采用都有，或蔗糖酯型，或聚醚型，或乳化硅油型表面活性剂。
所述的分离制备方法，其无机盐是硫酸铵，或氯化钠。
实施例1：
一.酵液预处理：
由乳酸链球菌发酵产生的具有乳链菌肽发酵液用盐酸水溶液调pH在2.0-2.6，于60-95℃使保温10-20分钟。
二.泡沫分离
采用固液分离的方法去掉预处理发酵液种中的菌体碎片等固型物后进行泡沫分离。用鼓泡塔间歇分离，温度为45-55℃，pH为2.0-2.6，空塔气速为6×10-6-6×10-3m/s，破乳方法采用机械法，经搅拌打碎泡沫，一个周期操作时间在1.5-2.5小时，得到高浓度乳链菌肽的破乳液，其浓缩倍数为16-20。乳链菌肽的收率为80-90％。
三.盐析
将破乳液中的可溶性Nisin按4∶1的重量比加入硫酸铵变成不可溶性Nisin而成固体析出，pH在3.0-5.0，温度在30-50℃，时间在2.5-3.0小时。乳链菌肽的收率为86-92％。
四.固体分离和喷雾干燥：
将盐析液中的Nisin固体分离出，按重量百分比称取2.0-2.5％后，加到pH 2.5-3.5的盐酸水溶液溶解Nisin固体后，加入12-14％奶粉、65-80％食盐和6-10％蔗糖，这四种固体的含量之和为100％，补充盐酸水溶液使所有这些加和浓度为20-30％，然后进行喷雾干燥。即得粉末状食品级的乳链菌肽产品。乳链菌肽的收率为90-93％。
实施例2：
一.酵液预处理：
由乳酸链球菌发酵产生的具有乳链菌肽发酵液用盐酸水溶液调pH在2.3-2.8，于50-85℃保温15-25分钟。
二.泡沫分离
直接用预处理的发酵液进行泡沫分离。用鼓泡塔间歇分离，温度为30-50℃，pH为2.3-2.8，空塔气速为1×10-6-1×10-2m/s，破乳方法采用加有机溶剂法，按破乳液量的0.1-5％喷雾流加无水乙醇，一个周期操作时间在2-4.0小时，得到高浓度乳链菌肽的破乳液，其浓缩倍数为12-18。乳链菌肽的收率为75-85％。
三.盐析
将破乳液中的可溶性Nisin按4∶1的重量比加入硫酸铵和氯化钠， 变成不可溶性Nisin而成固体析出，pH在2.0-4.0，温度在40-60℃，时间在1.5-2.5小时。乳链菌肽的收率为90-94％。
四.固液分离和喷雾干燥：
将盐析液中的Nisin固体分离出，按重量百分比称取2.4-2.8％后，加到pH 2.2-3.6的盐酸水溶液溶解Nisin固体后，加入9-13％奶粉、70-81％食盐和5-8％蔗糖，这四种固体的含量之和为100％，补充盐酸水溶液使所有这些加和浓度为25-40％，然后进行喷雾干燥。即得粉末状食品级的乳链菌肽产品。乳链菌肽的收率为87-93％。
实施例3：
一.酵液预处理：
由乳酸链球菌发酵产生的具有乳链菌肽发酵液用盐酸水溶液调pH在2.5-3.0，于40-80℃使保温20-30分钟。
二.泡沫分离
采用固液分离的方法去掉预处理发酵液中的菌体碎片等固型物泡沫分离。用鼓泡塔间歇分离，温度为30-50℃，pH为2.50-3.0，空塔气速为2×10-6-2×10-21m/s，破乳方法采用加破乳剂法，按破乳液量的0.01-5％喷雾流加聚醚型表面活性剂，一个周期操作时间在2.5-4.0小时，得到高浓度乳链菌肽的破乳液，其浓缩倍数为10-16。乳链菌肽的收率为85-95％。
三.盐析
将破乳液中的可溶性Nisin按4∶1的重量比加入硫酸铵和氯化钠，变成不可溶性Nisin而成固体析出，pH在3.5-4.5，温度在25-45℃，时间在2-3小时。
四.固液分离和喷雾干燥：
将盐析液中的Nisin固体分离出，按重量百分比称取2.5-3.0％后，加到pH 2.0-3.0的盐酸水溶液溶解Nisin固体后，加入8-12％奶粉、72-82％食盐和4-7％蔗糖，这四种固体的含量之和是100％，补充盐酸水溶液使所有这些加和浓度为15-25％，然后进行喷雾干燥。即得粉末状食品级的乳链菌肽产品。乳链菌肽的收率为85-95％。
在上述实施例中，对具有乳链菌肽的发酵液经预处理后，可采用固液分离的各种方法去掉预处理发酵液中的菌体碎片等固型物，或者 直接用于处理发酵液进行泡沫分离和破乳。
Claims (5)
1.一种乳链菌肽的分离制备方法，其特征在于发酵液经预处理、泡沫分离和破乳、盐析、固液分离和喷雾干燥过程，其中：
a.发酵液预处理：
由乳酸链球菌发酵生产的具有乳链菌肽发酵液用盐酸水溶液调pH在2.0-3.0，于40-95℃保温10-60分钟，使发酵液中细胞内或细胞壁或膜上的Nisin释放到胞外发酵液体中和迅速纯化其它酶，确保Nisin的稳定性；
b.泡沫分离：
对预处理发酵液进行泡沫分离，用鼓泡塔间歇分离，温度为20-85℃，pH为2.0-3.0，空塔气速为1×10-6-1×10-2m/s，一个周期操作时间在1.0-6.0小时后，并经破乳方法得到高浓度乳链菌肽的破乳液，其体积是发酵液体积的3-20％；
c.盐析：
将破乳液中的可溶性Nisin按3-5∶1的重量比加入无机盐变成不可溶性Nisin而成固体析出，pH在2.0-5.0，温度在20-60℃，时间在0.5-3.0小时；
d.固液分离和喷雾干燥：
将盐析液中分离出的固体Nisin按重量百分比1.5-4.0％加到pH2.0-5.0的盐酸水溶液溶解后，加入8-15％奶粉、60-85％食盐和4-10％蔗糖，所述四种固体的含量之和为100％，补充盐酸水溶液使所有这些加和浓度为10-40％，然后进行喷雾干燥，即得粉末状食品级的乳链菌肽产品。
2.根据权利要求1所述的分离制备方法，其特征在于破乳方法可采用机械法、加有机溶剂法、加破乳剂法或电场法。
3.根据权利要求1所述的分离制备方法，其特征在于有机溶剂是无水乙醇、丙酮或乙醚。
4.根据权利要求2所述的分离制备方法，其特征在于破乳剂法是采用豆油、蔗糖酯型、聚醚型或乳化硅油型表面活性剂。
5.根据权利要求1所述的分离制备方法，其特征在于无机盐是硫酸铵或氯化钠。
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