一种从L-羟脯氨酸发酵液中提取L-羟脯氨酸的方法与流程

本发明涉及一种氨基酸的提取工艺技术领域，尤其涉及一种从L-羟脯氨酸发酵液中提取L-羟脯氨酸的方法。

背景技术：

羟脯氨酸(Hydroxyproline，Hyp)为亚氨基酸，是L-脯氨酸羟基化后的产物，其分子式为C5H9NO3。羟脯氨酸呈白色片状结晶或结晶性粉末，微甜，熔点为274℃，易溶于水，微溶于乙醇。羟脯氨酸有4种立体异构体，自然界中反式-4-羟基脯氨酸较为常见，反式-4-羟脯氨酸最早发现于动物胶原蛋白中。反式-4-羟脯氨酸广泛应用于医药、化工、动物饲料、营养和美容业等方面。

目前，国内外报道的自发酵液中分离提取羟脯氨酸，通常采用离子交换方法，将除去菌体的发酵液在特定的pH条件下上柱，让羟脯氨酸吸附在离子交换柱上，随后用去离子水对离子交换柱充分洗涤，除去杂质，然后用洗脱液将羟脯氨酸从离子交换柱上洗脱，得到羟脯氨酸溶液，再经过结晶和干燥，得到羟脯氨酸产品。该方法存在以下缺陷：①羟脯氨酸易氧化，收率不稳定；②粗羟脯氨酸杂质多、色泽深，影响精制收率及产品质量。③耗水量大，酸碱用量大，在生产过程中会产生大量的废渣和废水，对环境造成非常严重的污染。能够克服这些缺陷，实现提取生产过程的废渣废水零排放，彻底根除羟脯氨酸生产过程中环境污染问题的精制生产工艺国内外尚未见任何报道。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种从L-羟脯氨酸发酵液中提取L-羟脯氨酸的方法，该方法能高效的分离出成品并提高纯度和提取率。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种从L-羟脯氨酸发酵液中提取L-羟脯氨酸的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

步骤一、将L-羟脯氨酸发酵液微滤，得到微滤清液和微滤截留液，调节微滤清液pH值为6～8，然后用强酸性阳离子交换树脂吸附，接着用弱碱性阴离子交换树脂吸附得到离子交换液；

步骤二、将离子交换液过分子量为800～1000Da的纳滤膜得到纳滤清液和纳滤截留液；

步骤三、调节纳滤截留液pH值为6～8，然后用强酸性阳离子交换树脂吸附，接着用弱碱性阴离子交换树脂吸附得到离子交换液，离子交换液重复步骤二；

步骤四、将纳滤清液用活性炭脱色后，50～70℃浓缩至体积为浓缩前的1/8～1/6，降温20～30℃离心得到L-羟脯氨酸的成品和一次母液；

步骤五、一次母液调节pH值为6～8，然后用强酸性阳离子交换树脂吸附，接着用弱碱性阴离子交换树脂吸附得到离子交换液，离子交换液重复步骤二。

所述步骤一中强酸性阳离子交换树脂为苯乙烯-二乙烯苯共聚体上带有磺酸基的阳离子交换树脂。

所述苯乙烯-二乙烯苯共聚体上带有磺酸基的阳离子交换树脂优选为C100型强酸性阳离子交换树脂、732型强酸性阳离子交换树脂中的一种。

所述步骤一中调节微滤清液pH值为7，使发酵液偏中性，在这一条件下强酸性阳离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂对L-羟脯氨酸的吸附较弱，但对其他无机盐杂质和少量杂氨基酸吸附效果明显，可以出去除L-脯氨酸外的大部分杂质。

所述步骤三中弱碱性阴离子交换树脂为聚丙烯酸系阴离子交换树脂。

所述聚丙烯酸系阴离子交换树脂优选为A830弱碱性阴离子交换树脂。

所述步骤三中强酸性阳离子交换树脂吸附时的上液流速为每小时0.6～0.8倍强酸性阳离子交换树脂体积，强酸性阳离子交换树脂与弱碱性阴离子交换树脂的体积比为3:4～3:5。

所述步骤四中浓缩温度优选为55℃，浓缩体积优选为浓缩至浓缩前的1/7，所述脱色的方法为加入占纳滤清液0.3％～0.6％的针剂型活性炭在温度20～40℃下脱色1～2h。

所述步骤一中获得的一批微滤截留液和所述步骤四中获得的1/3批母液混合、干燥，可制得L-羟脯氨酸饲料。

本发明的有益效果是：本发明改变了传统工艺离子交换树脂吸附L-羟脯氨酸为吸附杂质，继而通过浓缩结晶的方法提取L-羟脯氨酸，不仅有效提高了产品的纯度、收率还有效的将所产生的废物用于生产饲料，避免环境污染。具体有益效果如下：

(1)、针对传统工艺提取率低的问题，本发明通过将纳滤截留液和一次母液送回离子交换树脂吸附工序，有效的减少了原料的损失，L-羟脯氨酸的提取率大于80％。

(2)、本发明与传统工艺对比，用离子交换树脂吸附的是少量杂质而不是传统的吸附大部分L-羟脯氨酸，树脂的用量大大减少，大大节约了用于洗脱和再生的去离子水，减少了废水的产生。

(3)、微滤截留液COD高，传统工艺往往不加处理即排放，污染环境，本发明提供了将微滤截留液和部分母液混合、干燥，制成L-羟脯氨酸饲料，同时解决了微滤截留液和母液的污染问题，实现了零排放的目的。

附图说明

图1为本发明工艺流程图；

以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

本发明公开了一种从L-羟脯氨酸发酵液中提取L-羟脯氨酸的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说都是显而易见的，都被视为包括在本发明内。本发明的方法已经通过较佳的实施案例进行了描述，本领域人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围对本发明的方法和运用进行改动或适当的变更与组合，来实现和应用本发明技术。

实施例1

取L-羟脯氨酸发酵后的发酵液经0.05微米～0.1微米陶瓷膜处理得到10L微滤清液和微滤截留液(留作待用)，调节pH为6～7，然后以12.5ml/min的流速先过1L C100强酸性阳离子交换树脂，再过1.5L A830弱碱性阴离子交换树脂。将离子交换液，过分子量800～1000Da的纳滤膜，得到纳滤清液和纳滤截留液。纳滤截留液调节pH为6～7送回到离子交换树脂循环工序，纳滤清液加入其体积0.5％的针剂型活性炭25℃脱色1.5h，过滤得到透光率96％的清液。

将上述脱色液在55℃真空浓缩至其体积的1/8，降温至20～30℃，保温1h，过滤得到湿品352.1g，母液送回离子交换树脂循环工序。

将L-羟脯氨酸湿品于60℃烘干，得到干品322.3g，HPLC99.3％，收率80.6％。

产品收率与纯度的对比试验

利用传统工艺提取：取来源和体积相同的发酵液，调pH为3经C100强酸性阳离子交换树脂吸附后，用氨水洗脱，洗脱液脱色后两次浓缩结晶，最后总收率为59.2％，HPLC97.3％。

实施例2

取L-羟脯氨酸发酵后的发酵液经0.05微米～0.1微米陶瓷膜处理得到99.6L微滤清液和微滤截留液(留作待用)，调节pH为6～7，然后以135ml/min的流速先过9L 732型强酸性阳离子交换树脂，再过15L A830弱碱性阴离子交换树脂。将离子交换液，过分子量800～1000Da的纳滤膜，得到纳滤清液和纳滤截留液。纳滤截留液调节pH为6～7送回到离子交换树脂循环工序，纳滤清液加入其体积0.5％的针剂型活性炭25℃脱色1.5h，过滤得到透光率95.7％的清液。

将上述脱色液在55℃真空浓缩至其体积的1/8，降温至20～30℃，保温1h，过滤得到湿品3670.2g，母液送回离子交换树脂循环工序。

将L-羟脯氨酸湿品于60℃烘干，得到干品3310.8g，HPLC99.4％，收率83.1％。

实施例3

L-羟脯氨酸的饲料制备

将一批备用的微滤截留液和1/3批母液混合，喷雾干燥得L-羟脯氨酸饲料产品，L-羟脯氨酸30％左右。

上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。