一种从发酵液中提取酪氨酸的方法与流程

本发明涉及一种氨基酸的提取方法，尤其是一种从发酵液中提取酪氨酸的方法。

背景技术：

酪氨酸(tyrosine；tyr)又名：2-氨基-3-对羟苯基丙酸，为白色结晶性粉末，从水中结晶为针状或片状体。相对密度1.456(20℃)，等电点5.66，分子量：181.18900。它是一种含有酚羟基的芳香族极性α-氨基酸。酪氨酸是人体的条件必需氨基酸和生酮生糖氨基酸。酪氨酸在医药、食品、化工等行业具有广泛应用。

目前酪氨酸的生产方法主要有提取法、化学合成法、酶法和微生物发酵法。提取法是以干酪素、动物的毛发、蹄壳、角等天然蛋白质资源为原料，通过水解、脱色、结晶等步骤获得l-酪氨酸，它是一种传统的l-酪氨酸生产方法，但是具有原料成本高、工艺复杂、周期长、收率低、环境污染大等诸多缺点。化学合成法工艺合成的是dl-酪氨酸，而要获得l-酪氨酸还需要经过进一步的光学拆分，工艺繁琐、能源消耗大，所以工业上一般不采用化学合成法生产l-酪氨酸。酶法是以苯酚、丙酮酸、氨或苯酚、l-丝氨酸为底物，经酪氨酸酚裂解酶的催化作用，转化形成l-酪氨酸，反应条件简单、过程温和、收率较高，但反应过程中酶的活性会受到前体物苯酚的抑制作用，这就使得该方法的发展受到制约。微生物发酵法是以葡萄糖、甘油等廉价碳源为原料，在适宜的条件下，经微生物菌种发酵生产获得l-酪氨酸，该方法具有成本低、原料来源广泛、反应所需能耗低、环境污染小等优势，是目前最具前景的芳香族氨基酸生产方式。

最新的研究中，一株重组大肠杆菌可以发酵生产酪氨酸(申请号cn201810963798.8)，发酵30h可以在发酵罐中积累37.8g/l的酪氨酸。实用新型专利(n209338523u)提供了一种离心法从发酵液中提取酪氨酸的装置，但是按照该实用新型提取的酪酪氨酸粗品中夹带大量发酵液、色素、菌体，纯度非常低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种从发酵液中提取酪氨酸的方法。

本发明所述发酵液是利用发明专利：一种l-酪氨酸基因工程菌及其生产l-酪氨酸的方法(申请号201810963798.8)所述的菌种和方法发酵得到。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种从发酵液中提取酪氨酸的方法,首先发酵液加碱液调节ph溶解酪氨酸晶体，然后经过陶瓷膜微滤和有机膜超滤系统，除去发酵液中的菌体、大部分蛋白和一部分色素，之后加入活性炭吸附，除去其中的部分色素，板框压滤后得到滤清液，滤清液进行减压浓缩得到浓缩液，浓缩液进行连续等电结晶，离心得到酪氨酸晶体粗品；酪氨酸粗品再用碱液溶解，进行活性炭吸附后，板框过滤后的滤液进行重结晶，离心分离后干燥得到酪氨酸晶体。

优选的，上述从发酵液中提取酪氨酸的方法,具体步骤如下：

(1)发酵液加碱液调节ph11-12，依次泵入陶瓷膜微滤系统、有机膜超滤系统，得到除去大肠杆菌菌体、大部分蛋白和部分色素同时富含酪氨酸的滤液；

(2)向步骤(1)的滤液中加入0.2-0.5％m/v的活性炭，温度20-60℃，时间0.2-8h进行脱色处理；脱色处理完毕，进行板框压滤除去活性炭，得到第一滤清液；

(3)把步骤(2)所得的第一滤清液进行减压浓缩，浓缩至原体积的60％-80％，ph9-10,有少部分晶体出现，降温至室温，加入碱液调节至晶体恰好溶解，得到浓缩液；

(4)将步骤(3)所得浓缩液进入等电结晶罐，结晶中一边连续流入步骤(3)的滤清液，一边连续流入酸液，始终调节结晶罐中ph5.6-5.8,酪氨酸在结晶罐结晶，晶体有离心机分离，得到酪氨酸粗品；

(5)将步骤(4)所得的酪氨酸粗品用碱液溶解,完全溶解后加入质量体积比为0.1％-0.5％的活性炭脱色，脱色后板框压滤得到第二滤清液.第二滤清液泵入结晶罐进行连续等电结晶，离心机分离得到含水量在10％-20％m/m的湿酪氨酸晶体；

(6)将步骤(5)所得湿酪氨酸晶体干燥处理，干燥温度60-80℃。

优选的，上述从发酵液中提取酪氨酸的方法,所述步骤(1)、(3)、(5)中碱液为20％-28％m/m氨水。

优选的，上述从发酵液中提取酪氨酸的方法,所述步骤(1)中陶瓷膜微滤系统操作压力0.4-0.6mpa,操作温度20-50℃。

优选的，上述从发酵液中提取酪氨酸的方法,所述步骤(1)中有机膜超滤系统操作压力为1.0-1.5mpa，操作温度20-50℃，使用卷式膜元件，截留分子量为300-1000d。

优选的，上述从发酵液中提取酪氨酸的方法,所述步骤(2)中活性炭脱色在脱色罐中搅拌转速50-400r/min。

优选的，上述从发酵液中提取酪氨酸的方法,所述步骤(3)中减压浓缩条件为真空度-0.05-0.08mpa，浓缩温度70-85℃

优选的，上述从发酵液中提取酪氨酸的方法,所述步骤(4)、(5)中酸液为盐酸或醋酸。

优选的，上述从发酵液中提取酪氨酸的方法,所述步骤(5)中连续等电结晶离心分离后的母液，泵入结晶罐中重复使用。

优选的，上述从发酵液中提取酪氨酸的方法,所述步骤(4)、(5)中离心机在分离酪氨酸时，分离因子在6000-10000。

本发明的有益效果是：

上述从发酵液中提取酪氨酸的方法，采用陶瓷膜微滤和有机膜超滤系统，有效去除发酵液中的菌体，大部分蛋白和色素；活性炭吸附有效除去产品中剩余色素和铁离子等杂质，等电连续结晶可以减少产品浪费，提高产品收率和产品品质，与离心分离相比，方法简便，杂质去除率高，易放大，纯度高，具有工业化价值。

附图说明

图1是酪氨酸提取流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。

所采用发酵液是利用发明专利：一种l-酪氨酸基因工程菌及其生产l-酪氨酸的方法(申请号201810963798.8)所述的菌种和方法发酵得到。

实施例1

一种从发酵液中提取酪氨酸的方法,步骤参考图1，具体步骤如下：

a.取酪氨酸发酵液5l(酪氨酸含量30g/l)，用28％m/m氨水调节ph为11.5，搅拌溶解至晶体完全消失。进入陶瓷膜微滤系统，工作压力0.4mpa，工作温度30℃。收集微滤液，至滤液中酪氨酸浓度低于1g/l时，停止收集，菌体去除率98％。

b.a步微滤液泵入有机膜超滤分离系统，去除蛋白和色素，得到去除蛋白和色素的酪氨酸超滤液。所述的有机膜超滤分离系统，工作压力1.0mpa,截留分子量600d，温度40℃。收集过滤液，当滤液中酪氨酸含量低于1g/l时，停止收集，蛋白去除率98％，透光率79％。

c.向b步得到的酪氨酸超滤清液中加入0.4％的活性炭，35℃，200r/min搅拌0.5h,板框压滤，去除活性炭，得到酪氨酸脱色液，透光率98％。

d.c步得到的酪氨酸脱色液浓缩至原体积的60％得到酪氨酸浓缩液，浓缩温度75℃，真空度-0.5mpa。

e.d步得到的酪氨酸浓缩液，向其中加入35％m/m的盐酸，调节ph为5.7，在结晶过程中持续搅拌，搅拌转速100r/min，酪氨酸结晶沉淀在容器底部，离心分离得到粗酪氨酸晶体。

f.e步得到的酪氨酸粗品，用22％m/m氨水搅拌溶解后，重复c-d步骤，离心后得到含水量为15％的酪氨酸湿晶体。

g.酪氨酸湿晶体75℃干燥，得到酪氨酸成品130.5g，收率为87％，纯度为98.2％。

实施例2

一种从发酵液中提取酪氨酸的方法,具体步骤如下：

a.取酪氨酸发酵液5l(酪氨酸含量30g/l)，用22％m/m氨水调节ph为12，搅拌溶解至晶体完全消失。进入陶瓷膜微滤系统，工作压力0.6mpa，工作温度40℃。收集微滤液，至滤液中酪氨酸浓度低于1g/l时，停止收集，菌体去除率96％。

b.a步微滤液泵入有机膜超滤分离系统，去除蛋白和色素，得到去除蛋白和色素的酪氨酸超滤液。所述的有机膜超滤分离系统，工作压力1.3mpa,截留分子量400d，温度50℃。收集过滤液，当滤液中酪氨酸含量低于1g/l时，停止收集，蛋白去除率99％，透光率92％。

c.向b步得到的酪氨酸超滤清液中加入0.2％的活性炭，35℃，100r/min搅拌0.3h,板框压滤，去除活性炭，得到酪氨酸脱色液，透光率99％。

d.c步得到的酪氨酸脱色液浓缩至原体积的50％得到酪氨酸浓缩液，浓缩温度82℃，真空度-0.7mpa。

e.d步得到的酪氨酸浓缩液，向其中加入80％m/m的醋酸，调节ph为5.6，在结晶过程中持续搅拌，搅拌转速150r/min，酪氨酸结晶沉淀在容器底部，离心分离得到粗酪氨酸晶体。

f.e步得到的酪氨酸粗品，用25％m/m氨水充分搅拌溶解后，重复c-d步骤，离心后得到含水量为10％的酪氨酸湿晶体。

g.酪氨酸湿晶体80℃干燥，得到酪氨酸成品135g，收率为90％，纯度为97.3％。

实施例3

一种从发酵液中提取酪氨酸的方法,具体步骤如下：

a.取酪氨酸发酵液5l(酪氨酸含量30g/l)，用25％m/m的氨水调节ph为11.2，搅拌溶解至晶体完全消失。进入陶瓷膜微滤系统，工作压力0.6mpa，工作温度35℃。收集微滤液，至滤液中酪氨酸浓度低于1g/l时，停止收集，菌体去除率98％。

b.a步微滤液泵入有机膜超滤分离系统，去除蛋白和色素，得到去除蛋白和色素的酪氨酸超滤液。所述的有机膜超滤分离系统，工作压力1.5mpa,截留分子量800d，温度35℃。收集过滤液，当滤液中酪氨酸含量低于1g/l时，停止收集，蛋白去除率95％，透光率87％。

c.向b步得到的酪氨酸超滤清液中加入0.5％的活性炭，50℃，50r/min搅拌0.3h,板框压滤，去除活性炭，得到酪氨酸脱色液，透光率99％。

d.c步得到的酪氨酸脱色液浓缩至原体积的75％得到酪氨酸浓缩液，浓缩温度78℃，真空度-0.7mpa。

e.d步得到的酪氨酸浓缩液，向其中加入80％m/m的醋酸，调节ph为5.6，在结晶过程中持续搅拌，搅拌转速120r/min，酪氨酸结晶沉淀在容器底部，离心分离得到粗酪氨酸晶体。

f.e步得到的酪氨酸粗品，用20％m/m氨水溶解后，重复c-d步骤，离心后得到含水量为10％的酪氨酸湿晶体。

g.酪氨酸湿晶体80℃干燥，得到酪氨酸成品139g，收率为92.7％，纯度为97.5％。

上述参照实施例对该一种从发酵液中提取酪氨酸的方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。