从发酵液中高效提取L-缬氨酸的工艺制造技术

本发明专利技术属于氨基酸提取领域，涉及发酵液中高效提取L-缬氨酸的工艺，其包括如下步骤：1)发酵，2)微滤膜过滤，3)蒸发浓缩，4)结晶，5)溶解，6)离子交换，7)超滤膜过滤，8)真空浓缩，9)离心烘干。本发明专利技术所述提取工艺与传统工艺相比，采用有机微滤膜、有机超滤膜系统，有机膜相比无机膜，具有柔韧性好、分离选择性较高、易成型、成本较低等优点；采用四效浓缩工艺相比单效浓缩蒸发器，节约蒸汽和冷凝水用量，降低生产成本，提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从发酵液中高效提取L-缬氨酸的工艺，属于氨基酸提取工艺领域。
技术介绍
L-缬氨酸(L-val)，学名2-氨基-3-甲基丁酸，是人体八大必需氨基酸之一，与L-亮氨酸、L-异亮氨酸统称为支链氨基酸，在医药、调味品、营养添加剂、饲料添加剂等方面有着广泛的应用。目前，L-缬氨酸的提取方法有沉淀法、全膜法和离子交换法。沉淀法是根据沉淀剂与L-缬氨酸的特异性结合形成沉淀，然后分离提取，该方法具有收率高、操作简便等优点，但存在环境污染高的技术问题；全膜法虽然废水量少，但膜滤法只能去除大量的无机盐离子及大分子的杂蛋白，发酵液中存在的与L-缬氨酸性质相近的氨基酸无法根除，得到的L-缬氨酸杂质偏高；离子交换法是将除去菌体的发酵液调pH为酸性，用强酸性阳离子交换树脂分离L-缬氨酸和杂质氨基酸，最后通过氨水洗脱分离出L-缬氨酸。若提高L-缬氨酸纯度，需采用多级离子交换柱串联提取，这将导致生产过程中生产废水量较大，且采用离子交换法提取收率也较低。目前，单一的提取方法已不能满足氨基酸生产技术的要求，寻求更为经济有效的组合方法来解决这一技术难题。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供从发酵液中高效提取L-缬氨酸的工艺，使用该方法能显著提高L-缬氨酸产率、收率和纯度，且减少废水排放，减轻企业的环保压力。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下操作步骤：从发酵液中高效提取L-缬氨酸的工艺，其包括如下步骤：1)发酵，2)微滤膜过滤，3)蒸发浓缩，4)结晶，5)溶解，6)离子交换，7)超滤膜过滤，8)真空浓缩，9)离心烘干。具体地，所述工艺包括如下步骤：1)发酵：将乳酸发酵短杆菌ATCC13869种子液，谷氨酸棒杆菌ATCC21670种子液以及枯草芽孢杆菌ATCC21616种子液按照2∶1∶1的体积比混合，然后接入到发酵培养基中，连续发酵60小时，得到发酵液；发酵过程中的温度控制在30℃，pH控制在6.6，控制葡萄糖浓度不低于30g/L；2)微滤膜过滤：发酵液采用微滤膜过滤，收集滤过液和截留物；所述微滤膜截留分子量5000MV；3)蒸发浓缩：将步骤2)的滤过液进行蒸发浓缩，浓缩至原料液体积的三分之一，收集浓缩液；4)结晶：将步骤3)的浓缩液进行结晶，得到L-缬氨酸粗品；5)溶解：往步骤4)的L-缬氨酸粗品加入去离子水重新溶解得到L-缬氨酸溶液，加水量为粗品质量的40％-120％。6)离子交换：将步骤5)的L-缬氨酸溶液调pH至4.5，温度20-25℃，强酸离子交换树脂进行离子交换，再用质量分数为2％的稀氨水解析，收集流出液；7)超滤膜过滤：将步骤6)所得流出液进行超滤膜过滤，截留分子量800MW，收集滤液；8)真空浓缩：将步骤7)所述滤液加到四效蒸发器中进行真空浓缩，浓缩至滤液体积的八分之一；9)离心烘干：将步骤8)所得浓缩液进行冷却结晶，离心、烘干制得L-缬氨酸成品。优选地，所述发酵培养基的组分为：葡萄糖50g/L、玉米浆30g/L、豆粕10g/L、乳糖10g/L、硫酸铵6g/L、磷酸二氢钾0.1g/L、七水硫酸镁0.1g/L、硫酸锰6mg/L、硫酸亚铁6mg/L、氯化钾6mg/L本专利技术的技术方案具有以下突出的优点和独创性：本专利技术采用混合菌株发酵，发酵效率大大提高，优于现有发酵菌株。本专利技术所述方法与传统工艺相比，本专利技术L-缬氨酸提取收率在68％左右，纯度经HPLC检测达到99％，达到医药级别标准；而传统工艺L-缬氨酸提取收率在60％左右，纯度经HPLC检测只有95％左右。本专利技术采用微滤膜除去菌体及其它大分子物质、有机超滤膜脱色，有机膜具有柔韧性好、分离选择性较高、易成型、成本较低等优点。本专利技术技术工艺采用超滤膜脱色代替传统活性炭脱色工艺，使产品透光度和纯度明显提高，提升了产品品质。超滤膜脱色绿色环保，减少操作工序，达到节能减排的目的。采用四效浓缩工艺代替原有单效浓缩，其蒸气和冷凝水的消耗量大大降低，达到节约蒸汽用量和冷凝水消耗的目的。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术做进一步说明，其目的仅在于更好理解本专利技术的内容而非限制本专利技术的保护范围。实施例1从发酵液中高效提取L-缬氨酸的工艺，其包括如下步骤：1)按照常规培养三种菌株获得种子液，三种菌株种子液的浓度均为1×108个/ml，将乳酸发酵短杆菌ATCC13869种子液，谷氨酸棒杆菌ATCC21670种子液以及枯草芽孢杆菌ATCC21616种子液按照2∶1∶1的体积比混合，然后按照5％的接种量接入发酵培养基中，连续发酵60小时，得到发酵液；发酵过程中的温度控制在30℃，pH控制在6.6，控制葡萄糖浓度不低于30g/L；所述发酵培养基的组分为：葡萄糖50g/L、玉米浆30g/L、豆粕10g/L、乳糖10g/L、硫酸铵6g/L、磷酸二氢钾0.1g/L、七水硫酸镁0.1g/L、硫酸锰6mg/L、硫酸亚铁6mg/L、氯化钾6mg/L；2)发酵液采用微滤膜过滤，除去菌体蛋白及其它大分子物质，收集滤过液和截留物；所述微滤膜截留分子量5000MV；3)将步骤2)的滤过液进行蒸发浓缩，浓缩至原料液的1/3-1/4，收集浓缩液；4)将步骤3)的浓缩液进行结晶，得到含有L-缬氨酸的粗产品；5)往步骤4)的L-缬氨酸粗品加入去离子水重新溶解得到L-缬氨酸溶液，加水量为粗品质量的40％～120％。6)将步骤5)的L-缬氨酸溶液调pH至4.5，温度20～25℃，以每小时两倍树脂体积的流速通入强酸离子交换树脂进行离子交换，用质量分数为2％的稀氨水将树脂所吸附的氨基酸解析下来，收集流出液；7)将步骤6)所得流出液进行超滤膜过滤，截留分子量800MW，过滤面积为1.0m2，温度为30-35℃，收集滤液；8)将步骤7)所述滤液加到四效蒸发器中进行真空浓缩，四效真空度和温度依次为-0.046MPa、-0.055MPa、-0.072MPa、-0.085Mpa；85℃、74℃、65℃、53℃；浓缩至滤液体积的1/8～1/6为止；9)将步骤8)所得浓缩液进行冷却结晶，将下沉物离心、烘干制得L-缬氨酸成品。实施例2本专利技术实施例1发酵效率：采用液相色谱仪检测发酵液中缬氨酸含量，其L-缬氨酸含量平均为8.3％；采用单一的乳酸发酵短杆菌或者谷氨酸棒杆菌发酵为4.9％或3.2％；发酵效率大大提高；采用乳酸发酵短杆菌和谷氨酸棒杆菌联合发酵为7.1％。提取效率：本专利技术L本文档来自技高网...

【技术保护点】
从发酵液中高效提取L‑缬氨酸的工艺，其包括如下步骤：1)发酵，2)微滤膜过滤，3)蒸发浓缩，4)结晶，5)溶解，6)离子交换，7)超滤膜过滤，8)真空浓缩，9)离心烘干。

【技术特征摘要】
1.从发酵液中高效提取L-缬氨酸的工艺，其包括如下步骤：
1)发酵，2)微滤膜过滤，3)蒸发浓缩，4)结晶，5)溶解，6)离子交换，7)超
滤膜过滤，8)真空浓缩，9)离心烘干。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
1)发酵：将乳酸发酵短杆菌ATCC13869种子液，谷氨酸棒杆菌ATCC21670种子液以
及枯草芽孢杆菌ATCC21616种子液按照2∶1∶1的体积比混合，然后接入到发酵培养基
中，连续发酵60小时，得到发酵液；发酵过程中的温度控制在30℃，pH控制在6.6，控
制葡萄糖浓度不低于30g/L；
2)微滤膜过滤：发酵液采用微滤膜过滤，收集滤过液和截留物；所述微滤膜截留分
子量5000MV；
3)蒸发浓缩：将步骤2)的滤过液进行蒸发浓缩，浓缩至原料液体积的三分之一，
收集浓缩液；
4)结晶：将步骤3)的浓缩液进行结晶，得到L-缬氨酸粗品；
5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永强，杨瑞丽，沈伟伟，李学朋，张修军，
申请(专利权)人：新疆阜丰生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65