由发酵液回收碱性氨基酸的方法Ⅱ技术

本发明专利技术涉及一种由产生碱性氨基酸的微生物菌株的发酵液回收碱性氨基酸的方法。根据所述方法：ａ）用在水中于２５℃下的ｐＫ↓［ｓ］为２～５的酸将所述发酵液酸化，和ｂ）通过用在步骤ａ）中获得的肉汤连续加载呈盐形式的强酸性阳离子交换剂的单级或多级串联设备并随后用碱性洗脱液洗脱碱性氨基酸而由步骤ａ）中获得的含水液体分离出碱性氨基酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由发酵液回收碱性氨基酸的方法II本专利技术涉及一种由产生碱性氨基酸的微生物菌林的发酵肉汤制备碱性 氨基酸的方法。碱性氨基酸如L-赖氨酸、L-组氨酸、L-精氨酸和L-鸟氨酸主要通过微 生物的发酵方法制备(如参见Axel Kleemann等人，"Amino acids", "UllmaniTs Encyclopedia of Industrial Chemistry", CD-ROM第5版，1997 年，Wiley-VCH及其中引入的文献；Th. Hermann, J. Biotechnol. 104 (2003)， 155-172及其中引入的文献；Pfefferle等人，Adv. Biochem. Eng./Biotechnology，巻79 (2003)， 59-112及其中引入的文献，以及Atkinson 等人,Biochemical Engineering and Biotechnology Handbook (生化工禾呈和 生物技术手册)，第二版，Stockton Press, 1991年，第20章及其中引入的 文献)。在所述发酵方法的情形下，主要获得除了从所用的微生物中产生的所 需碱性氨基酸和生物质以外还包含多种副产物和杂质如其它氩基酸、基质 (substrate)残渣、盐类、溶胞作用产物和其它副产物的含水发酵肉汤。由发酵肉汤制备碱性氨基酸，及它的纯化经常使用强酸性阳离子交换 剂进行(例如参见Th. Hermann,见上；Atkinson等人，见上)。为此目的， 在除去微生物和其它不溶性组分(生物质)之前或之后，将含水发酵肉汤用 强酸例如硫酸酸化至pH低于2，以使得碱性氨基酸以二价阳离子存在。然 后将酸化的含水肉汤通过睃基团呈盐形式，如钠盐或氨盐形式的强酸性阳 离子交换剂，结果是碱性氨基酸二价阳离子被吸附到离子交换树脂上。之 后，加载有碱性氛基酸的阳离子交换剂通常用水洗涤以除去杂质。然后碱 性氨基酸用稀释的碱性水溶液例如氢氧化钠溶液、氨水或含7K铵緩冲液处 理洗脱，同时再生阳离子交换剂的盐形式。由如此制得的洗出液，如果合 适的话，在酸化该洗出液后，将碱性M酸以传统的方式如结晶进行分离。当然，当阳离子交换剂加载碱性M酸的二价阳离子时，流出的液体(流出液)具有高的盐浓度，因此也经常称作高密度废水(HDWW)。而且如 果合适的话，随后的洗涤步骤产生了大量的具有盐加载的水(低密度废水 (LDWW))。为了降低盐加载，这些废水必须进行复杂的废水处理。可选择 地，可将盐废水脱水且可将所得的浓缩液处理掉或用于其它用途。然而， 考虑到装置和高的能量消耗，两种措施都伴随着额外的费用，因此相当大 的程度归因于有发酵能力的JL^酸的制备成本。因此已经不乏有尝试以降 低通过在包含碱性氨基酸的发酵肉汤的阳离子交换剂的后处理中产生的盐 加载和废水量。另一个缺点是在酸化时发生沉淀的形成，其中沉淀的形成可导致堵塞 阳离子交换设备。而且，需要额外的洗涤步骤以由阳离子交换材料除去杂 质。US 4,714,767描述了一种通过多个串接的阳离子交换柱的设备由含水 肉汤分离出碱性氛基酸的多级方法，其中将在加载第一个柱子时产生的流 出液的最后部分重新循环至随后分离的加载操作。还提出将第一个柱子的 洗出液的最后部分重新循环至随后分离的洗脱过程。以此方式，水量减少， 但盐加载没有减少。为了降低庞7JC量,Hsiao等人,Biotechnology and Bioengineering， 巻 49 (1996) ， 341-347提出向发酵培养基中再循环在阳离子交换剂上产生的含 盐流出液。结果是除了在发酵培养基中积聚通常在微生物代谢中作为副产 物形成的发酵抑制剂的风险以外，已经发现在此情形下，阳离子交换剂的 结合能力降低，使得由降低废水量实现的节省费用被更大的阳离子交换设 备的成本所消耗。为了降低在含赖氨酸的发酵肉汤的后处理中的盐加载，I. Lee等人， Enzyme and Microbiol. Technol. 30 (2002)， 798-803提出4吏用离子排斥色 镨法代替常用的阳离子交换剂。为此，首先通过微量过滤法除去发酵肉汤 的固含量。将所得的含赖氨酸的含水肉汤调节到等电点(pH9.74)，然后使 其通过阳离子交换剂。由于肉汤的离子组分没有被吸收，因此这些组分在 流出液中被回收。然后将氨基酸用水洗脱。然而已经发现大于卯％的L-赖氨酸的高回收率只有在含赖氨酸的进料速和通流速率都低时才能实现。因此尽管是更低的盐加栽，但该实施方案是不经济的。因此本专利技术的目的是提供一种由产生碱性氨基酸的微生物菌林的发酵 肉汤制备碱性氛基酸的方法。该方法克服了现有技术所述的缺点，尤其是 允许减少洗涤水和降低所产生盐量，且同时能够高效地进行，即允许甚至 在高加载和流动速率时的碱性氛基酸的高回收速率。令人吃惊地发现该目的通过如下一种方法实现，其中a) 用在水中于25。C下的pKa为2 5的酸将发酵肉汤酸化，和b) 通过用在步骤a)中获得的肉汤连续加载呈盐形式的强酸性阳离子交 换剂的单级或多级串联设备并用碱性洗脱液洗脱碱性氨基酸而从步 骤a)中获得的含水肉汤中分离出碱性氨基酸。因此，本专利技术涉及在此处和权利要求书中给出的由产生碱性氨基酸的 微生物菌林的发酵肉汤制备碱性氣基酸的方法。本专利技术方法具有许多优点首先，考虑到步骤a)中所选择的酸，不会 发生明显的可堵塞阳离子交换剂并因而增加洗涤水需求的杂质的沉淀。此 外，在本专利技术方法中产生的盐量和因而废水的盐加载低于其中将阳离子交 换剂用于由发酵肉汤分离出和制备碱性氨基酸的现有技术的方法。另外， 甚至在阳离子交换剂的高加载和高通流速率时也能获得通常大于95%的 碱性氨基酸的高产率。根据本专利技术，在第一步中，发酵肉汤用在25°C的pKa为2~5、尤其 是3 4的酸酸化。不用说所用的酸是惰性的，即除质子化作用之外，在待 分离的M酸中不会引起化学变化。合适的酸的实例包括磷酸，优选具有1-6个碳原子的有机单羧酸，如 甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸，优选具有2-6个碳原子的二羧酸，如草 酸、丙二酸、马来酸、富马酸、衣康酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸和山梨 酸，优选具有1-3个氯基并具有至少1个如1、 2、 3或4个羟基的羟基羧 酸，如柠檬酸、乙醇酸和乳酸，以及这些酸的混合物。优选该酸选自所述 有机羧酸和羟基羧酸。在本专利技术尤其优选的实施方案中，所述酸是曱酸。酸用量的选择优选应使得肉汤中产生的pH为3.5~6.0,尤其是pH为 4.0-5.5。对于酸化而言，每千克发酵肉汤优选使用0.05 2mol的酸，尤其是0.1 1 mol的酸，特别是0.15~0.5 mol的酸。如果合适的话，在酸化之前或之后，部分或者主要量的微生物和如果 合适的话，存在于发酵肉汤中的其它固体可由发酵肉汤中分离出。原则上 分离这些组分不是必须的。因此，在本专利技术的优选实施方案中，不分离出 这些组分，阳离子交换设备直接用酸化的含水肉汤加载。如果需要的话，微生物和其它固体组分的分离可通过包括饼式过滤和 深度过滤、交叉流过滤在内的过滤，通过如超滤和孩i量过滤法的膜分离方 法，通过离心和滗析，通过使用旋液分离器的分离微生物的通常方式或以 其它方式进行。在分离之前，已经证实^本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由产生碱性氨基酸的微生物菌株的发酵肉汤制备碱性氨基酸的方法，其包括如下步骤：　　　　ａ）用在水中于２５℃下的ｐＫ↓［ａ］为２～５的酸将发酵肉汤酸化，和　　　　ｂ）通过用在步骤ａ）中获得的肉汤连续加载呈盐形式的强酸性阳离子交换剂的单级或多级串联设备并用碱性洗脱液洗脱碱性氨基酸而由步骤ａ）中获得的含水肉汤分离出碱性氨基酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JS崔，TH金，SH金，
申请(专利权)人：巴斯福股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]