一种d-乳酸和l-赖氨酸联合生产的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及氨基酸生产技术领域，尤其设及一种D-乳酸和k赖氨酸联合生产的 方法。
【背景技术】
[0002] k赖氨酸是脂肪族碱性氨基酸一种，化学名称是2, 6-二氨基已酸，是人、动物生 长发育所需的八种必需氨基酸（它们是赖氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、鄉氨 酸、苯丙氨酸及色氨酸）之一，是谷物蛋白第一限制氨基酸。k赖氨酸是目前国内外全价配 合饲料的主要添加剂，具有提高饲料利用率，促进动物生长和改进肉质的功效。
[000引 目前，k赖氨酸的发酵基本采用连续流加、分批培养的方法进行，而硫酸锭则是赖 氨酸发酵过程中的一种主要的氮源。心赖氨酸提取纯化的传统工艺采用阳离子交换树脂吸 附解脱k赖氨酸，在离交工艺中用硫酸调节物料抑，用氨水进行洗脱，一般而言洗脱过程 会采用过量的氨水，而由于氨水在洗脱后会带有杂质难W提纯，难W回收利用，或将作为污 水排放处理，运大大增加污水处理成本，也造成浪费。
[0004]D-乳酸90%是采用类似于糖的碳水化合物为原料，经生物发酵技术生产的具有 高旋光性（手性）乳酸。高光学纯度D-乳酸（99%W上）作为一个手性中屯、是多种手性物 质的前体，是重要的手性中间体与有机合成原料，广泛应用于制药、高效低毒农药及除草 剂、化妆品等领域的手性合成。 阳0化]传统工艺中使用氨氧化巧作为中和剂调节D-乳酸发酵抑，精制D-乳酸的副产品 为硫酸巧，同样的运种副产品硫酸巧如果提纯，需要比较复杂的程序，运也会大大提高处理 成本。
[0006] 因此，开发一种新生产工艺，使D-乳酸和k赖氨酸联合生产，不但具有迫切的研 究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，运正是本发明得W完成的动力所在和基 础。
【发明内容】
[0007] 为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出 了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。
[0008] 具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种D-乳酸和心赖氨酸联合生产 的方法，W解决目前D-乳酸和k赖氨酸独立生产时副产物或废水处理成本太高的技术问 题。
[0009] 为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
[0010] 一种D-乳酸和k赖氨酸联合生产的方法，包括如下步骤：
[0011] (1)将D-乳酸生产菌厌氧培养30-4化，并维持厌氧发酵的抑为6. 0-7. 5发酵生 产D-乳酸，调整抑后得到D-乳酸发酵液； 阳01引 似将步骤（1)得到的D-乳酸发酵液经离子交换，获得纯D-乳酸W及D-乳酸生 产废液，所述D-乳酸生产废液中含有少量D-乳酸与大量硫酸锭；
[0013] (3)将步骤（2)得到的D-乳酸生产废液经浓缩、灭菌处理，得到再利用物料；
[0014] (4)W步骤（3)得到的再利用物料为氮源，将k赖氨酸生产菌好氧培养30-4化， 发酵生产k赖氨酸，得到k赖氨酸发酵液；
[0015] (5)将步骤（4)得到的k赖氨酸发酵液经离子交换，获得纯k赖氨酸和k赖氨 酸生产废液，所述k赖氨酸生产废液中含有少量k赖氨酸与氨水的废液；
[0016] (6)将步骤（5)得到的k赖氨酸生产废液中的氨水进行回收，用于D-乳酸的生 产。
[0017]本发明中，作为一种优化的技术方案，所述步骤（1)中，D-乳酸的培养基包含：葡 萄糖 20g/L，K2HPO4? 3&0 0. 5g/L，KH2PO40. 5g/L，M拆〇40. 5g/L，Mn2+ 0. 02g/L，Fe2+0. 02g/ L，生物素100yg/L，维生素BI200yg/L，初始抑7.0。
[0018] 步骤（I)所述的D-乳酸生产菌为乳酸杆菌，流加氨水的浓度为28wt%。
[0019] 本发明中，作为一种优化的技术方案，所述步骤（1)中，利用流加氨水的方式维持 厌氧发酵的抑在6. 0-7.5,且所述氨水包括来自所述步骤巧）回收的氨水。
[0020] 本发明中，作为一种优化的技术方案，所述步骤（3)中，浓缩后，所述再利用物料 中硫酸锭浓度需达到30-40% (重量百分数）。
[0021] 本发明中，作为一种优化的技术方案，所述步骤（3)中，浓缩时压力为-0. 08MPa， 溫度为60-80 °C。 W22] 本发明中，作为一种优化的技术方案，所述步骤（3)中，在127-129°C，维持 15-20min的方式进行灭菌。
[0023]本发明中，作为一种优化的技术方案，步骤（4)所述的心赖氨酸生产菌为谷氨酸 棒杆菌。
[0024] 本发明中，作为一种优化的技术方案，所述步骤（4)中，好氧培养的培养基包含： 葡萄糖，（畑4)2SO4,KCl，KHzPO"蛋白腺，M拆〇4,FeSO"MnS〇4,CuSO"aiClz，维生素Bl，生物素。 在本发明的【具体实施方式】中，葡萄糖50g/l，KH2P〇4l.〇g/L，M拆〇4'7&0 0. 25g/L，（NH4)2S04 40g/l，MnS〇40. 05g/L，FeS〇40. 05g/L，ZnClzlmg/l，CuS〇40. 2mg/l，生物素 100yg/l，维生 素BI200yg/L，抑为6.8。
[0025] 本发明中，作为一种优化的技术方案，所述步骤（4)中，好氧培养时采用流加氨水 维持好氧培养的抑为6. 5-7. 0。
[00%] 本发明中，作为一种优化的技术方案，所述步骤化）中，回收氨水时，在常压下将 所述心赖氨酸生产废液加热到60-90°C，将挥发出来的氨抽吸至另一压力为0. 2-0. 5MPa盛 20-50°C水容器中，回收氨水。
[0027] 本发明中，作为一种优化的技术方案，所述步骤化）中，所使用的抽吸设备为真空 累。
[0028] 本发明具体的步骤如下：
[0029] (I)D-乳酸发酵
[0030] 向发酵容器内通入空气后关闭进气与排气，保持罐压0. 03-0. 08MPa，通过流加氨 水控制P册.0-7. 5,培养30-4化停罐，继续流加氨水，调PH至10. 5 ;
[0031] (2)D-乳酸发酵液处理
[0032]将步骤（I)的D-乳酸发酵液加热发酵液至80-85°C，陶瓷膜过滤，控制清液透光 率>95%，压力4-5化a;上述滤液进入阳离子交换树脂，控制进料乳酸浓度> 20g/dl，控制 水洗料浓度《0. 2g/dl;纳滤，控制出料透光率> 98%，色度< 5,浓缩倍率10倍；之后进行 阴离子交换，控制进料硫酸根浓度15-18g/dl，控制水洗料浓度《0.2g/dl;脱色，乳酸液与 活性炭按100:2比例混合，在60°C下保持30min，控制出料透光率> 95%，色度< 10 ;
[0033] (3)D-乳酸生产废液处理
[0034] 将D-乳酸生产废液在压力为-0. 08MPa，溫度为60-80°C下进行浓缩，然后将浓缩 液利用维持溫度为127-129°C、15-20min方式灭菌，从而使得处理后的废液中硫酸锭浓度 为30-40%，得到再利用物料；
[0035] (4)k赖氨酸发酵
[0036] 调节发酵罐的罐压为0. 1-0.2MPa，按照每分钟通风量与培养基1:1 (v/v)通入无 菌空气，用氨水调节抑至6. 7-6. 9,并保持恒定，发酵过程中流加碳源、氮源，氮源使用经浓 缩灭菌处理得到的再利用物料，碳源为葡萄糖，培养40-4化；
[0037] (5)k赖氨酸发酵液处理
[0038]k赖氨酸发酵培养结束，使用硫酸调抑至2. 5-3. 5,经后续过滤，离交，浓缩工艺 获得纯k赖氨酸和k赖氨酸生产废液，其中离交过程中需用氨水洗脱，k赖氨酸生产废 液中含过量氨水；
[0039] (6) k赖氨酸生产废液处理
[0040] 氨水的回收，将步骤（5)所产生的废液通过换热装置加热至80°C，通入一有揽拌 装置密封良好的罐内，通过真空累将罐内气体抽到一盛有3(TC水的罐内，该罐底部有空气 分布器，通过管道将空气通道空气分布器，使含有氨气的空气充分与水接触，使氨气溶于水 中，当氨水达到饱和后，将氨水用于D-乳酸发酵中。
[0041] 采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
[0042] 本发明利用D-乳酸和k赖氨酸原料和副产品之间的相互关系，巧妙的将两个生 产过程有机联合起来：利用D-乳酸精制过程产生的含D-乳酸和硫酸锭的废水作为k赖氨 酸发酵的氮源，并WD-乳酸为碳源替代部分发酵所需的碳源；回收k赖氨酸离交过程用于 洗脱的过量氨水，供D-乳酸发酵使用。该方法将D-乳酸和k赖氨酸的生产联合起来，可 节约成本，且少量D-乳酸作为碳源供k赖氨酸发酵使用可提高转化率与产量。
[0043] 总结起来，有如下几点：
[0044] 与单独生产k赖氨酸相比，回收氨水用于D-乳酸发酵，氨水利用率提高了 30%， 同时也降低了处理废水的费用支出。 W45] 利用本发明的方法，D-乳酸的副产品