大孔树脂自发酵液中提取l-色氨酸的方法
【专利摘要】本发明公开了一种大孔树脂自发酵液中提取L-色氨酸的方法，包括发酵液预处理、树脂再生、上柱、解析、浓缩、结晶、分离、干燥等步骤。本发明方法简便，工作效果好；收率高。
【专利说明】大孔树脂自发酵液中提取L-色氨酸的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大孔树脂自发酵液中提取L-色氨酸的方法。
【背景技术】
[0002] L-色氨酸是人体和动物体生命活动中不可缺少的必须从外界摄取的氨基酸之一， 对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要作用。L-色氨酸广泛应用于医药、食品和饲料 行业，近年来，随着国内外饲料工业、食品工业和医药工业的不断发展，L-色氨酸已成为一 种国际市场发展前景良好、中国市场需求极大的产品。L-色氨酸是重要的氨基酸饲料添加 齐U，是继蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸之后的第四大饲料添加剂氨基酸。
[0003] 目前发酵法已是L-色氨酸生产的首选技术，提取方法通常是：发酵液酸化、陶瓷 膜过滤、超滤、活性炭脱色，脱色液采用强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂吸附、氨水洗脱，洗 脱液经浓缩、结晶、干燥，得到L-色氨酸成品。该工艺生产流程长、设备投资大、废水多、收 率低。本发明采用大孔树脂D67自发酵液中分离L-色氨酸，树脂选择性好，不需超滤，活性 炭脱色，可去除滤液中的无机盐、可溶性杂蛋白、色素等，产品质量好，收率高，生产成本低。 洗脱时不使用氨水，工艺简洁，大幅度减少废水排放，节能环保，并可实现连续生产。L-色氨 酸提取总收率为91. 01%，产品质量符合国家标准GB/T 25735-2010,饲料添加剂L-色氨酸。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种方便、效果好的大孔树脂自发酵液中提取L-色氨酸 的方法。
[0005] 本发明的技术解决方案是： 一种大孔树脂自发酵液中提取L-色氨酸的方法，其特征是：包括下列步骤： (一） 发酵液预处理 取L-色氨酸发酵液加热、灭活，降温后加入浓硫酸调pH3. 5,泵入过滤器过滤，得到 L-色氨酸膜滤液及菌体浓浆； (二） 树脂再生 (1) 将湿树脂装入树脂柱中，通入50%乙醇溶液； (2) 通入5%氢氧化钠溶液，通完后,用纯化水洗至pH8 ; (3) 通入5%盐酸溶液，通完后，用纯化水洗至pH3. 5 ; (三） 上柱、解析 将步骤（1)得到的L-色氨酸膜滤液上柱吸附；吸附结束后，加入纯化水洗柱，再加入温 度为60-70°C的热水解析，得到L-色氨酸解析液； (四） 浓缩、结晶、分离、干燥 将L-色氨酸解析液泵入薄膜蒸发器真空浓缩，温度45?50°C ;将浓缩液放入结晶罐 中，搅拌，冷却降温至20?25 °C，保温结晶；结晶液离心，并用纯化水洗涤晶体，得湿L-色 氨酸，放入真空干燥箱干燥，得L-色氨酸成品，离心还得到母液。
[0006] 对步骤（四）得到的母液还进行母液回收：母液和洗涤晶体后的洗水泵入按步骤 (二）操作得到的再生树脂柱中，吸附结束后，加入纯化水洗柱，再加入温度为60-70°C的热 水解析，得到解析液；再按步骤（四）操作，解析液浓缩、结晶、分离、干燥，得成品；同时离心 还得到二次母液。
[0007] 树脂在连续使用5-10批后，按步骤(二）的步骤（2)、（3)操作进行树脂再生。
[0008] 还进行菌体回收：将步骤(一）发酵液经浓缩得到的菌体浓浆及母液回收离心得到 的二次母液混合，用氨水调整PH5-7,采用单效浓缩器浓缩，并用喷雾干燥塔干燥，得到蛋白 质含量75%以上的菌体蛋白饲料。
[0009] 本发明方法简便，工作效果好；收率高。
[0010] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
【具体实施方式】
[0011] 大孔树脂自发酵液中提取L-色氨酸的方法，其特征是：包括下列步骤： (一） 发酵液预处理 发酵培养终止后，取L-色氨酸发酵液100L，发酵产酸率25g/L，含L-色氨酸2500g ;加 热至80°C、保温30min，灭活，再降温至30°C;搅拌下加入浓硫酸1L调PH3. 5,搅拌30分钟， 泵入过滤面积1 m2、孔径50nm的陶瓷膜过滤器过滤，控制温度30?50°C，进膜压力与出膜 压力差为〇. 25 MPa，滤速15?40L/h，当剩余料液25L时，连续加入纯化水顶洗，维持液位 10?25L继续过滤，直至浓液中L-色氨酸含量低于0. 8g/L以下时停止过滤，得到L-色氨 酸膜滤液150L，含量16. 6g/L，L-色氨酸发酵液膜滤收率为99. 6%;过滤还得到菌体浓浆； (二） 树脂再生 (1) 将80升型号为DM18大孔吸附树脂装入Φ30cmX150cm的树脂柱中，通入50%乙醇 溶液，流速40L/h，当通入100L时，浸泡4h，再通入60L停止； (2) 通入5%氢氧化钠溶液200L，速度60L/h，通完后，用纯化水洗至PH8 ; (3) 通入5%盐酸溶液200升，速度60升/h，通完后，用纯化水洗至PH3. 5待用； (三） 上柱、解析 将步骤(一)L-色氨酸膜滤液150L正上柱吸附，流速为30L/h ;吸附结束后，加入120升 纯化水洗柱，流速30L/h ;再加入温度为60-70°C的热水解析，流速10?15L/h，得到解析液 260L，L-色氨酸含量9. Og/L，收率93. 98% ; (四） 浓缩、结晶、分离、干燥 将L-色氨酸解析液260L泵入薄膜蒸发器真空浓缩，温度45?50°C，浓缩至体积为25L 时，停止浓缩；将浓缩液放入结晶罐中，搅拌，缓慢冷却降温至20?25°C，保温结晶4h ;结 晶液离心，并用5L温度10?20°C的纯化水洗涤晶体，得湿L-色氨酸2305g，放入真空干燥 箱干燥，温度60?65°C、真空度-0. 085MPa，干燥6h，得L-色氨酸成品1890g，含量98. 5%， 浓缩结晶干燥收率为79. 55%，发酵液一次收率为75. 6%，离心还得到母液； (五） 母液回收 离心得到的母液和洗水共28L，含量17. 5g/L，含L-色氨酸490g ;泵入按第二步操作 再生的D67树脂柱中，树脂装量16L，流速为16L/h ;吸附结束后，加入25L纯化水洗柱，流 速5L/h ;再加入温度为60-70°C的热水解析，流速2?3L/h，得到解析液55L，含量8. 5g/ L，树脂收率95. 41% ;再按步骤（四）操作，解析液浓缩、结晶、分离、干燥，得成品420g，含量 98. 5% ;浓缩结晶干燥收率为88. 49%，L-色氨酸母液回收总收率84. 42% ;同时离心还得到二 次母液； 发酵液一次L-色氨酸提取及母液回收合计总收率为91. 01%，产品质量符合国家标准 GB/T 25735-2010,饲料添加剂L-色氨酸。
[0012](六）树脂连续使用 树脂连续使用5-10批后，根据树脂吸附情况，按步骤(二）中（2)、（3)操作进行树脂再 生； (七）菌体回收 将第一步发酵液经陶瓷膜浓缩得到的菌体浓浆及步骤(五）母液回收离心得到的二次 母液混合，用氨水调整PH5-7,采用单效浓缩器浓缩，温度60-80°C，真空度为-0. 08MPa，浓 缩至固形物含量为30%左右的浓缩液，用喷雾干燥塔干燥，控制喷塔热空气进口温度160? 200°C，出口温度80?100°C，得到蛋白质含量75%以上的菌体蛋白饲料。
【权利要求】
1. 一种大孔树脂自发酵液中提取L-色氨酸的方法，其特征是：包括下列步骤： (一） 发酵液预处理 取L-色氨酸发酵液加热、灭活，降温后加入浓硫酸调pH3. 5,泵入过滤器过滤，得到 L-色氨酸膜滤液及菌体浓浆； (二） 树脂再生 (1) 将湿树脂装入树脂柱中，通入50%乙醇溶液； (2) 通入5%氢氧化钠溶液，通完后,用纯化水洗至pH8 ; (3) 通入5%盐酸溶液，通完后，用纯化水洗至pH3. 5 ; (三） 上柱、解析 将步骤（1)得到的L-色氨酸膜滤液上柱吸附；吸附结束后，加入纯化水洗柱，再加入温 度为60-70°C的热水解析，得到L-色氨酸解析液； (四） 浓缩、结晶、分离、干燥 将L-色氨酸解析液泵入薄膜蒸发器真空浓缩，温度45?50°C ;将浓缩液放入结晶罐 中，搅拌，冷却降温至20?25°C，保温结晶；结晶液离心，并用纯化水洗涤晶体，得湿L-色 氨酸，放入真空干燥箱干燥，得L-色氨酸成品，离心还得到母液。
2. 根据权利要求1所述的大孔树脂自发酵液中提取L-色氨酸的方法，其特征是：对步 骤（四）得到的母液还进行母液回收：母液和洗涤晶体后的洗水泵入按步骤(二)操作得到的 再生树脂柱中，吸附结束后，加入纯化水洗柱，再加入温度为60-70°C的热水解析，得到解析 液；再按步骤（四）操作，解析液浓缩、结晶、分离、干燥，得成品；同时离心还得到二次母液。
3. 根据权利要求1所述的大孔树脂自发酵液中提取L-色氨酸的方法，其特征是：树脂 在连续使用5-10批后，按步骤(二）的步骤（2)、（3)操作进行树脂再生。
4. 根据权利要求2所述的大孔树脂自发酵液中提取L-色氨酸的方法，其特征是：还进 行菌体回收：将步骤(一）发酵液经浓缩得到的菌体浓浆及母液回收离心得到的二次母液混 合，用氨水调整PH5-7,采用单效浓缩器浓缩，并用喷雾干燥塔干燥，得到蛋白质含量75%以 上的菌体蛋白饲料。
5. 根据权利要求1所述的大孔树脂自发酵液中提取L-色氨酸的方法，其特征是：包括 下列步骤： (一） 发酵液预处理 发酵培养终止后，取L-色氨酸发酵液100L，发酵产酸率25g/L，含L-色氨酸2500g ;加 热至80°C、保温30min，灭活，再降温至30°C;搅拌下加入浓硫酸1L调PH3. 5,搅拌30分钟， 泵入过滤面积1 m2、孔径50nm的陶瓷膜过滤器过滤，控制温度30?50°C，进膜压力与出膜 压力差为〇. 25 MPa，滤速15?40L/h，当剩余料液25L时，连续加入纯化水顶洗，维持液位 10?25L继续过滤，直至浓液中L-色氨酸含量低于0. 8g/L以下时停止过滤，得到L-色氨 酸膜滤液150L，含量16. 6g/L，L-色氨酸发酵液膜滤收率为99. 6%;过滤还得到菌体浓浆； (二） 树脂再生 (1) 将80升型号为DM18大孔吸附树脂装入Φ30cmX150cm的树脂柱中，通入50%乙醇 溶液，流速40L/h，当通入100L时，浸泡4h，再通入60L停止； (2) 通入5%氢氧化钠溶液200L，速度60L/h，通完后，用纯化水洗至PH8 ; (3) 通入5%盐酸溶液200升，速度60升/h，通完后，用纯化水洗至PH3. 5待用； (三） 上柱、解析 将步骤(一)L-色氨酸膜滤液150L正上柱吸附，流速为30L/h ;吸附结束后，加入120升 纯化水洗柱，流速30L/h ;再加入温度为60-70°C的热水解析，流速10?15L/h，得到解析液 260L，L-色氨酸含量9. Og/L，收率93. 98% ; (四） 浓缩、结晶、分离、干燥 将L-色氨酸解析液260L泵入薄膜蒸发器真空浓缩，温度45?50°C，浓缩至体积为25L 时，停止浓缩；将浓缩液放入结晶罐中，搅拌，缓慢冷却降温至20?25°C，保温结晶4h ;结 晶液离心，并用5L温度10?20°C的纯化水洗涤晶体，得湿L-色氨酸2305g，放入真空干燥 箱干燥，温度60?65°C、真空度-0. 085MPa，干燥6h，得L-色氨酸成品1890g，含量98. 5%， 浓缩结晶干燥收率为79. 55%，发酵液一次收率为75. 6%，离心还得到母液； (五） 母液回收 离心得到的母液和洗水共28L，含量17. 5g/L，含L-色氨酸490g ;泵入按第二步操作 再生的D67树脂柱中，树脂装量16L，流速为16L/h ;吸附结束后，加入25L纯化水洗柱，流 速5L/h ;再加入温度为60-70°C的热水解析，流速2?3L/h，得到解析液55L，含量8. 5g/ L，树脂收率95. 41%;再按步骤（四）操作，解析液浓缩、结晶、分离、干燥，得成品420g，含量 98. 5% ;浓缩结晶干燥收率为88. 49%，L-色氨酸母液回收总收率84. 42% ;同时离心还得到二 次母液； (六） 树脂连续使用 树脂连续使用5-10批后，根据树脂吸附情况，按步骤(二）中（2)、（3)操作进行树脂再 生； (七） 菌体回收 将第一步发酵液经陶瓷膜浓缩得到的菌体浓浆及步骤(五）母液回收离心得到的二次 母液混合，用氨水调整PH5-7,采用单效浓缩器浓缩，温度60-80°C，真空度为-0. 08MPa，浓 缩至固形物含量为30%左右的浓缩液，用喷雾干燥塔干燥，控制喷塔热空气进口温度160? 200°C，出口温度80?100°C，得到蛋白质含量75%以上的菌体蛋白饲料。
【文档编号】C07D209/20GK104193668SQ201410455120
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】杨卫东, 林永彬, 罗小芹, 李小波, 韩勤更 申请人:新疆天富阳光生物科技有限公司, 江苏赛奥生化有限公司