一种从发酵体系中分离获取腺苷蛋氨酸的工艺及成套设备的制作方法

本发明属于生物制药领域，涉及一种从发酵体系中分离获取腺苷蛋氨酸的工艺及成套设备，具体涉及采用调节ph的工艺，以及膜分离的方法从发酵液中分离获取腺苷蛋氨酸。

背景技术：

s-腺苷蛋氨酸，又称s-腺苷甲硫氨酸，其英文名为s-adenosyl-methionine(sam)，是蛋氨酸的活性形式。

s-腺苷蛋氨酸含有一个活性甲基，所以又称为活性甲硫氨酸，它广泛存在于各种组织和体液中，参与机体的转甲基作用、多胺合成和转硫化作用。s-腺苷蛋氨酸是体内重要的甲基供体，它参与体内氨基酸、蛋白质、碳水化合物、多糖及磷脂、核酸的甲基化，从而调节生物体内的一些生理活动，如信息传递、蛋白质的加工与修饰等，如果s-腺苷蛋氨酸含量过低就会引起多种疾病。

目前，sam主要通过生物发酵法生产。但是，多年以来，从生物发酵液中分离纯化sam一直是一个没有得到很好解决的技术难题。由于sam和残留的原料l-蛋氨酸(met)具有相近的理化性质，而且生物发酵液中sam产物的浓度较低，采用传统的方法难以分离纯化sam。

现有技术中，中国发明专利zl200510019206.x中提出了一种阳离子交换树脂层析提取法，该方法成本高、分离流程长、生产效率低，而且sam在长时间分离过程中易发生降解。中国发明专利zl20081002015.4中采用三氯乙酸溶剂沉淀法对sam进行分离。但三氯乙酸毒性大、刺激性强，而且后续处理复杂，成本较高。中国发明专利cn102617681a中采用液膜和有机溶剂对sam进行分离浓缩。但有机溶剂正丁醇、正己醇、正辛醇或葵醇对环境污染大，同时液膜的制备较为复杂。

研究开发新的分离纯化技术，从生物发酵液中高效率、低成本的分离纯化sam，是目前sam生产中亟待解决的难题。

技术实现要素：

为了克服传统分离方法的缺点，本发明提供一种新的分离纯化技术，从生物发酵液中高效率、低成本的分离纯化sam。

本发明的技术目的之一为提供一种从发酵体系中分离获取腺苷蛋氨酸的工艺，在本工艺中，采用了两步调节ph值，三次膜分离浓缩的方法。

在该工艺中，第一次ph值调节需要解决的技术问题为，解决发酵体系中杂质过多的问题，通过调节ph值为1.5-2.0以及超滤膜过滤，可有效对料液中的细胞碎片、杂蛋白和色素去除。

在该工艺中，第二次ph值调节需要解决的技术问题为，sam和残留的原料l-蛋氨酸(met)具有相近的理化性质，在现有技术中，很难实现膜分离，通过调节ph值为5.0-6.0，可有效使手性的sam在溶液中的水合半径发生变化，从而实现sam的膜分离。

本发明的另一技术目的是提供了从发酵体系中分离获取腺苷蛋氨酸的成套设备，通过该成套设备，可实现含sam发酵液的高效分离。其中，该成套设备采用了本发明中所使用的工艺，即两步调节ph值，三次膜分离浓缩的方法。

具体的，本发明的技术方案为：

一种从发酵体系中分离获取腺苷蛋氨酸的工艺，其中，其步骤依次为：

（1）将含sam的发酵液加入酸，调节ph值为1.5-2，搅拌至有沉淀产生；

（2）将混合发酵液通过宽流道的管式超滤膜进行超滤；

（3）在超滤透过后的物料中加入酸或碱，调节ph值为5.0-6.0；

（4）将调好ph值超滤透过液通过一级纳滤膜过滤，并用纯水对物料进行洗涤并进一步浓缩；

（5）将一级纳滤膜的浓缩液串联通过二级纳滤膜进行浓缩。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述超滤膜的膜材质为pvdf，内径为12mm，工作温度5~50℃，工作压力为≤0.5mpa,膜孔径为0.1μm；纳滤膜的膜材质为pvdf，截留分子量70~150da，工作温度5~50℃，工作压力为4.1mpa。

本发明所述的工艺，其中，所述发酵液中sam的浓度为50~140g/l。

本发明所述的工艺，其中，所述酸为硫酸、盐酸中的一种；所述碱为氢氧化钠、氨水中的一种。

一种从发酵体系中分离获取腺苷蛋氨酸的成套自动化设备，其中，该成套的自动化设备至少包含两个酸碱罐，两个进料罐，三组膜设备，动力设备，各设备间的其连接管线及阀门，自动化控制的系统。

本发明所述的成套自动化设备，其中，该设备含模块化的料罐装置①、泵②、超滤膜及膜组件③、酸碱罐装置④、酸碱罐装置⑤、料罐装置⑥、泵⑦、纳滤膜及膜组件⑧、增压泵⑨、纳滤膜及膜组件⑩、连接管线、自动化控制的系统。

本发明所述的成套自动化设备，其中，所述料罐装置①，至少含，位于顶部的进料通孔、加水通孔、加酸通孔、加碱通孔；位于底部的出料通孔。

本发明所述的成套自动化设备，其中，所述料罐装置⑥，至少含，位于顶部的进料通孔、加水通孔、加酸通孔、加碱通孔；位于底部的出料通孔。

本发明所述的成套自动化设备，其中，料罐装置①出料通孔与泵②联通，泵②与超滤膜及膜组件③进料口联通；料罐装置⑥与超滤膜及膜组件③出料口端联通；料罐装置⑥出料口与泵⑦联通；泵⑦与纳滤膜及膜组件⑧进料口联通；纳滤膜及膜组件⑧出料口与增压泵⑨联通，增压泵出料口端与纳滤膜及膜组件⑩进料口端联通。

本发明所述的成套自动化设备，其中，所述自动化的控制系统，包括ph值的在线检测与与控制系统，通过在线检测料罐①与料罐⑥的ph值，以及控制进入罐①与料罐⑥酸碱口阀门的开合，实现ph值的在线控制；还包括泵上设有流量传感器⑪~⑬、压力传感器和控制器，流量传感器和压力传感器采集泵中进出口的压力和流量数据，并传输至控制器⑭，控制器中设有数据接收模块、处理模块和通信模块，数据接收模块接收两个传感器传输的数据信息后传输给处理模块，最后再经由通信模块传输至服务终端；服务终端接收控制器发来的数据信息，并显示于其显示屏⑯。

在本发明的一个优选实施方案中，在浓度为50~140g/l的腺苷蛋氨酸料液中，加入盐酸溶液，混合，将ph值调节至1.5-2.0，并产生沉淀，将料液过膜材质为pvdf，内径为12mm，工作温度5~50℃，工作压力为≤0.5mpa,膜孔径为0.1μm超滤膜，滤液用盐酸调节ph值5.0-6.0；通过膜材质为pvdf，截留分子量70~150da，工作温度5~50℃，工作压力为4.1mpa的一级纳滤膜进行纳滤至sam浓度为200g/l，纯度为99%；滤液通过二次纳滤，sam浓度为300g/l，纯度为99.8%。

在本发明的另一个具体实施方式中，浓度为50~140g/l的腺苷蛋氨酸料液通过自动阀自动流入料罐①，然后通过自动化系统把酸罐④的酸自动将料液的ph值用酸调至1.5~2.0，最后通过泵②泵入超滤膜③对料液中的杂质去除，同时通过自动阀自动补加纯水对物料进行清洗后进入超滤膜③，超滤膜③的透过液自动的流入料罐⑥，然后通过自动化系统把酸罐④、⑤的酸碱自动将料液的ph值调至5.0~6.0，再通过泵⑦泵入纳滤膜⑧对物料进行一级清洗和浓缩，一级浓缩的sam的浓度能达到200g/l，纯度能达到99%，纳滤膜⑧的流出液再通过增压泵⑨泵入二级特制的纳滤膜⑩对物料进行二级浓缩达到sam浓度为300g/l，纯度为99.80%。

本发明的有益效果在于

（1）采用膜分离的方式进行sam的分离浓缩，该工艺属于物理过程，免去了化学试剂对产品的污染，操作简单可靠，使用性强，大幅度降低了生产成本，容易实现工业放大。

（2）本发明的所有操作进行了集成模块化，通过电脑集中控制，产品的质量稳定，同时节省了人力成本。泵上设有流量传感器、压力传感器和控制器，流量传感器和压力传感器采集泵中进出口的压力和流量数据，并传输至控制器，控制器中设有数据接收模块、处理模块和通信模块，数据接收模块接收两个传感器传输的数据信息后传输给处理模块，最后再经由通信模块传输至服务终端；服务终端接收控制器发来的数据信息，并显示于其显示屏。

（3）本发明采用的膜设备，与常规卷式或窄流道超滤膜相比，具有抗污染能力强，清洗容易的特性。

附图说明

图1：从发酵体系中分离获取腺苷蛋氨酸的成套设备

其中，①为料罐装置；②为泵；③为超滤膜及膜组件；④为酸碱罐装置；⑤为酸碱罐装置；⑥为料罐装置；⑦为泵；⑧为纳滤膜及膜组件；⑨为增压泵；⑩为纳滤膜及膜组件；pg为压力表；air为气动阀；⑪~⑬为流量计，⑭为控制箱，⑮为控制主机，⑯为显示屏。

图2s-腺苷蛋氨酸的化学结构。

具体实施方式

实施例1本实施例说明从发酵体系中分离获取腺苷蛋氨酸的成套设备的组成及连接关系

该成套设备的示意图如附图1所示。具体的该设备含模块化的料罐装置①、泵②、超滤膜及膜组件③、酸碱罐装置④、酸碱罐装置⑤、料罐装置⑥、泵⑦、纳滤膜及膜组件⑧、增压泵⑨、纳滤膜及膜组件⑩、连接管线及自动化控制的系统。

料罐装置①含，位于顶部的进料通孔、加水通孔、加酸通孔、加碱通孔；位于底部的出料通孔。料罐装置⑥含，位于顶部的进料通孔、加水通孔、加酸通孔、加碱通孔；位于底部的出料通孔。

其中，料罐装置①出料通孔与泵②联通，泵②与超滤膜及膜组件③进料口联通；料罐装置⑥与超滤膜及膜组件③出料口端联通；料罐装置⑥出料口与泵⑦联通；泵⑦与纳滤膜及膜组件⑧进料口联通；纳滤膜及膜组件⑧出料口与增压泵⑨联通，增压泵出料口端与纳滤膜及膜组件⑩进料口端联通。

自动化的控制装置，包括ph值的在线检测与与控制系统，通过在线检测料罐①与料罐⑥的ph值，以及控制进入罐①与料罐⑥酸碱口阀门的开合，实现ph值的在线控制；还包括泵上设有流量传感器⑪~⑬、压力传感器和控制器，流量传感器和压力传感器采集泵中进出口的压力和流量数据，并传输至控制器⑭，控制器中设有数据接收模块、处理模块和通信模块，数据接收模块接收两个传感器传输的数据信息后传输给处理模块，最后再经由通信模块传输至服务终端；服务终端接收控制器发来的数据信息，并显示于其显示屏⑯。

实施例2本实施例说明从发酵体系中分离腺苷蛋氨酸的工艺

在浓度为50~140g/l的腺苷蛋氨酸料液中，加入盐酸溶液，混合，将ph值调节至1.5-2.0，并产生沉淀，将料液过膜材质为pvdf，内径为12mm，工作温度5~50℃，工作压力为≤0.5mpa,膜孔径为0.1μm的超滤膜，滤液用盐酸调节ph值5.0-6.0；通过膜材质为pvdf，截留分子量70~150da，工作温度5~50℃，工作压力为4.1mpa的一级纳滤膜进行纳滤至sam浓度为200g/l，纯度为99%；滤液通过二次纳滤，sam浓度为300g/l，纯度为99.8%。

实施例3本实施例说明在实施例的设备中实施本发明工艺的情况

取20m³的sam发酵处理液，腺苷蛋氨酸的浓度为80g/l，通过自动阀自动流入料罐①，然后通过自动化系统把酸罐④的酸自动将料液的ph值用酸调至1.5~2.0，最后通过泵②泵入特制的超滤膜③对料液中的细胞碎片、杂蛋白和色素去除，同时通过自动阀自动补加纯水对物料进行清洗。特制的超滤膜③的透过液自动的流入料罐⑥，然后通过自动化系统把酸罐④、⑤的酸碱自动将料液的ph值用酸调至5.0~6.0，再通过泵⑦泵入特制的纳滤膜⑧，纳滤膜⑧的流出液再通过增压泵⑨泵入二级特制的纳滤膜⑩，得到物料中sam浓度280g/l，纯度99.50%，收率为89%。

实施例4本实施例说明在实施例的设备中实施本发明工艺的情况

取20m³的sam发酵处理液，腺苷蛋氨酸的浓度为120g/l，通过自动阀自动流入料罐①，然后通过自动化系统把酸罐④的酸自动将料液的ph值用酸调至1.5~2.0，最后通过泵②泵入特制的超滤膜③对料液中的细胞碎片、杂蛋白和色素去除，同时通过自动阀自动补加纯水对物料进行清洗。特制的超滤膜③的透过液自动的流入料罐⑥，然后通过自动化系统把酸罐④、⑤的酸碱自动将料液的ph值用酸调至5.0~6.0，再通过泵⑦泵入特制的纳滤膜⑧，纳滤膜⑧的流出液再通过增压泵⑨泵入二级特制的纳滤膜⑩，得到物料中sam浓度298g/l，纯度99.60%，收率为89.50%。

实施例5本实施例说明在实施例的设备中实施本发明工艺的情况

取20m³的sam发酵处理液，腺苷蛋氨酸的浓度为140g/l，通过自动阀自动流入料罐①，然后通过自动化系统把酸罐④的酸自动将料液的ph值用酸调至1.5~2.0，最后通过泵②泵入特制的超滤膜③对料液中的细胞碎片、杂蛋白和色素去除，同时通过自动阀自动补加纯水对物料进行清洗。特制的超滤膜③的透过液自动的流入料罐⑥，然后通过自动化系统把酸罐④、⑤的酸碱自动将料液的ph值用酸调至5.0~6.0，再通过泵⑦泵入特制的纳滤膜⑧，纳滤膜⑧的流出液再通过增压泵⑨泵入二级特制的纳滤膜⑩，得到物料中sam浓度300g/l，纯度99.60%，收率为90%。