专利名称：一种从发酵液中提取l-色氨酸的方法
技术领域：
本发明涉及一种提取L-色氨酸的方法，具体地说，涉及一种从发酵液中提取L-色 氨酸的方法。属于生物化工领域。
背景技术：
L-色氨酸是含有叫吲哚基的中性芳香族氨基酸，它广泛存在于天然蛋白质中，是 人和各种动物生长发育不可缺少的必需氨基酸之一丄-色氨酸除在营养代谢中起重要作用 外，还广泛用于医药、食品、饲料等方面。 近年来，随着L-色氨酸在医药、食品和饲料等方面应用的开拓，市场需求量不断 增加。生产L-色氨酸的方法主要有1)有机合成法，该法以吲哚为原料，经曼里奇反应进 行氨烷基化，然后酯化水解得到产物，该方法生产成本较高。2)天然物质提取法，该方法是 对含有L-色氨酸的物质进行水解，由于L-色氨酸本身在蛋白质及谷类植物中含量不高，无 法实现工业化生产。3)酶转化法，利用吲哚为前体的酶法合成L-色氨酸是较有效的工业生 产方法，但生产成本偏高。4)发酵法，利用葡萄糖糖蜜为原料，利用优良的L-色氨酸生产菌 来生产L-色氨酸。 从原材料的来源和成本的因素考虑，发酵法更具有竞争优势。和其他生物工程产 品一样，L-色氨酸在生产成本的构成中，分离纯化等下游工序的成本占有相当大的比例。因 此，如何取有效措施提高其收率，是目前需要进一步研究解决的问题。 天津科技大学申请的CN101376646A，公开了一种从发酵液中提取L-色氨酸的方 法，其采用不锈钢管式膜分离系统过滤发酵液，再应用离子交换法提取L-色氨酸以及对产 品进行浓縮和结晶。该方法工序复杂，生产成本高，收率低，无法满足工业化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种从发酵液中分离提取L-色氨酸的方法，该方法工艺条 件温和，操作简便，成本低，收率高，获得的L-色氨酸产品质量好，纯度高。
为了实现本发明目的，本发明提供一种从发酵液中提取L-色氨酸的方法，其依次 经过如下步骤 1)先将酸化处理的L-色氨酸发酵液酸化处理经微滤膜过滤； 2)然后膜滤液再经超滤膜过滤； 3)将超滤液脱色，得到L-色氨酸脱色液； 4)最后经浓縮、调酸结晶而成。 其中，所述L-色氨酸发酵液为经大肠杆菌发酵获得的。 所述L-色氨酸发酵液酸化处理采用将发酵液调pH至2. 0 4. 0， 一般可用浓硫酸 调酸。 微滤膜处理可过滤除去蛋白、菌体等杂质，微滤膜孔径为0. 05 0. lum，过滤温度 为50 75°C。
微滤膜过滤得到的膜滤液用超滤膜过滤，可进一步脱除其中的大分子蛋白、色素 等杂质，超滤膜截留分子量为500 3000D，超滤膜处理的温度为30 50°C 。
超滤膜过滤后的超滤液通过加滤液体积0. 5 5%。的粉末活性炭于40 6(TC脱 色处理0. 5 lh，以去除小分子色素。 脱色处理后的脱色液进行浓縮处理，控制温度为40 75°C，浓縮至浓縮液色氨酸 含量控制在90 130g/L。浓縮所采用的设备为多效真空浓縮设备、蒸发器。
将浓縮液用氨水调整pH值5. 0 6. 5，优选pH5. 5 6. 0。
结晶处理采用将调好pH值的浓縮液降温至温度20 30°C 。 结晶后采用离心分离，并用去离子水洗涤晶体，所得湿晶体经真空干燥，其中干燥 真空度0. lMPa温度在50 80°C ，得到L-色氨酸晶体，纯度大于98% 。
本发明将发酵产生的色氨酸发酵液通过两步膜处理工序，得到产品纯度较高的膜 滤液，经脱色、浓縮、结晶分离得到L-色氨酸产品。本发明的提取方法具有条件温和，操作 简便，分离工艺路线短，成本低，产品质量好等特点。而且简单易行，便于控制。通过本发明 提取L-色氨酸，产品收率达80 90%，纯度大于98%，得到的晶体色泽好，晶型规则。
本发明从发酵液中提取L-色氨酸的方法，具有以下优点采用双膜过滤、脱色，活 性炭消耗降低，氨水消耗降低，工序短，操作简单，收率高，晶所得到的晶体色泽好，晶型规 则，纯度高。
具体实施例方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1 将300L浓度为23. 5g/L的L-色氨酸发酵液用硫酸调pH值至2. 0，用0. 05 y m的 微滤膜于65t:过滤除菌，膜过滤浓相(为不能透过膜孔的菌体和蛋白混合物)用60L纯水 透析，共得到除菌液300L， L-色氨酸含量23g/L。 将L-色氨酸膜除菌液用截留分子量为500D的超滤膜于45t:过滤除去大分子蛋白 及色素物质，膜过滤浓相(超滤膜管截留的含有大量大分子蛋白和色素的溶液)用40L去 离子水透析，所得透析液与超滤滤出液合并，得到体积为335L、L-色氨酸含量为20. 6g/L的 超滤液。将所得超滤液加入其体积1%。的粉末活性炭于55t:脱色0. 5h，得到L-色氨酸脱色 液330L， L-色氨酸含量为20. 5g/L。 将上述330L的L-色氨酸脱色液用双效真空浓縮设备进行真空浓縮，其中一效真 空度0. 07 0. 08MPa温度50 55°C， 二效真空度0. 09 0. lMPa温度60 65°C，得到 L-色氨酸晶浆液55. 6L(色氨酸含量为120. 4g/L)，所得L-色氨酸晶浆液使用氨水调节pH 至5.8降温至15t:，维持lh后离心分离，并用去离子水洗涤，湿晶体经干燥，得到含量为 98. 5%的L-色氨酸6. 51kg。
实施例2 将400L浓度为16. 5g/L的L-色氨酸发酵液用硫酸调pH值至4. 0，用0. 05 y m的 微滤膜于65t:过滤除菌，膜过滤浓相用50L纯水透析，共得到除菌液395L， L-色氨酸含量 16.41g/L。 将L-色氨酸膜除菌液用截留分子量为500D的超滤膜于48t:过滤除去大分子蛋白及色素物质，膜过滤浓相用50L去离子水透析，所得透析液与超滤滤出液合并，得到体积为 445L、 L-色氨酸含量为14. 36g/L的超滤液，将所得超滤液加入其体积5%。的粉末活性炭于 55t:脱色0. 5h，得到L-色氨酸脱色液440L， L_色氨酸含量为14. 23g/L。
将上述443L的L-色氨酸用双效真空浓縮设备进行浓縮，得到L_色氨酸晶浆液 48. 7L(色氨酸含量128. 6g/L)所得L-色氨酸晶浆液使用氨水调节pH至6. 35，降温至15t:， 维持lh后离心分离，并用去离子水洗涤，湿晶体经干燥，得到含量为98.5X的L-色氨酸 6.07kg。 实施例3 将240L浓度为25. 6g/L的L-色氨酸发酵液用硫酸调pH值至3. 0，用0. 1 y m的 微滤膜于5(TC过滤除菌，膜过滤浓相用45L纯水透析，共得到除菌液245L， L-色氨酸含量 24. 4g/L。 将L-色氨酸膜除菌液用截留分子量为1000D的超滤膜于3(TC过滤除去大分子蛋 白及色素物质，膜过滤浓相用30L去离子水透析，所得透析液与超滤滤出液合并，得到体积 为265L， L-色氨酸含量为22. lg/L的超滤液，将所得超滤液加入其体积0. 5%。的粉末活性 炭于4(TC脱色lh，得到L-色氨酸脱色液260L， L-色氨酸含量为20. 8g/L。
将上述260升L-色氨酸脱色液于75 。C进行真空浓縮，得到L-色氨酸晶浆液 51. 7L色氨酸含量102. 5g/L，所得L-色氨酸晶浆液使用氨水调节pH至5. 5，降温至20°C， 维持1. 5h后离心分离，并用去离子水洗涤，湿晶体经干燥，得到含量为98. 0%的L-色氨酸 5. 38kg。 实施例4 将100L浓度为30g/L的L-色氨酸发酵液用硫酸调pH值至3. 5，用0. 1 y m的微滤 膜于75t:过滤除菌，膜过滤浓相用20L去离子水透析，共得到除菌液110L， L-色氨酸含量 26.7g/L。 将L-色氨酸膜除菌液用截留分子量为3000D的超滤膜于5(TC过滤除去大分子蛋
白及色素物质，膜过滤浓相用25L去离子水透析，所得透析液与超滤滤出液合并，得到体积
为130L、 L-色氨酸含量为22. lg/L的超滤液，将所得超滤液加入其体积2%。的粉末活性炭
于6(TC脱色0. 5h，得到L-色氨酸脱色液127L， L-色氨酸含量为21. 5g/L。 将上述L-色氨酸于40 t:进行真空浓縮，得到L-色氨酸含量为95g/L晶浆液
28. 2L，所得L-色氨酸晶浆液用氨水调节pH至5. 0并降温至25。C，维持1. 5h后离心分离，
并用去离子水洗涤，湿晶体经干燥，得到含量为98. 8%的L-色氨酸2. 58kg。 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在
本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因
此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
权利要求
一种从发酵液中提取L-色氨酸的方法，其特征在于，其依次经过如下步骤1)先将酸化处理的L-色氨酸发酵液酸化处理经微滤膜过滤；2)然后膜滤液再经超滤膜过滤；3)将超滤液脱色，得到L-色氨酸脱色液；4)最后经浓缩、调酸结晶而成。
2. 根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述L-色氨酸发酵液酸化处理采用 将发酵液调pH至2.0 4.0。
3. 根据权利要求1或2所述的提取方法，其特征在于，所述微滤膜孔径为0. 05 0. lum，过滤温度为50 75°C 。
4. 根据权利要求l-3任意一项所述的提取方法，其特征在于，所述超滤膜截留分子量 为500 3000D，超滤膜处理的温度为30 50°C 。
5. 根据权利要求l-4任意一项所述的提取方法，其特征在于，所述脱色采用滤液体积 0. 5 5%。的粉末活性炭于40 60。C处理0. 5 lh。
6. 根据权利要求l-5任意一项所述的提取方法，其特征在于，所述浓縮的处理温度为 40 70°C，浓縮至色氨酸含量为90 130g/L。
7. 根据权利要求l-6任意一项所述的提取方法，其特征在于，浓縮后用氨水调整pH值 5. 0 6. 5，优选pH5. 5 6. 0。
8. 根据权利要求1-7任意一项所述的提取方法，其特征在于，所述结晶温度为20 30°C。
9. 根据权利要求l-8任意一项所述的提取方法，其特征在于，所述结晶后还进一步采 用离心分离，并用去离子水洗涤，真空干燥得L-色氨酸。
全文摘要
本发明提供了一种从发酵液中提取L-色氨酸的方法，通过微滤膜分离除去发酵液中的菌体，利用超滤膜去除L-色氨酸除菌液中的大分子蛋白、色素等物，所得L-色氨酸超滤液经脱色、浓缩、结晶得到L-色氨酸。本发明生产工艺简单，原辅料消耗低、产品收率高、纯度高、质量稳定。
文档编号B01D61/14GK101717360SQ20091026005
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者尚海涛, 李科技, 李荣杰, 段中岳, 潘声龙, 薛培俭 申请人:安徽丰原发酵技术工程研究有限公司