一种从谷氨酸等电母液中回收谷氨酸制造技术

本发明专利技术涉及生物化工技术领域，具体涉及一种从谷氨酸等电母液中回收谷氨酸

【技术实现步骤摘要】
一种从谷氨酸等电母液中回收谷氨酸、硫酸铵和焦谷氨酸的方法


[0001]本专利技术涉及生物化工
，具体涉及一种从谷氨酸等电母液中回收谷氨酸
、
硫酸铵和焦谷氨酸的方法
。

技术介绍

[0002]谷氨酸等电母液是谷氨酸提取过程中经过等电结晶和离心分离提取谷氨酸后产生的废液，其中主要成分为谷氨酸
、
硫酸铵
、
焦谷氨酸
、
菌体蛋白
、
色素等，不同的谷氨酸提取工艺产生的等电母液成分略有差异
。
目前常用的等电结晶工艺包括常温等电点工艺
(30℃)、
低温等电点工艺
(0
～
4℃)
和带菌体浓缩等电点工艺，等电母液中谷氨酸含量在2～4％之间，未浓缩的等电母液中硫酸铵含量在3～6％之间，浓缩的等电母液中硫酸铵含量在8～
14
％之间
。
通常谷氨酸发酵液中的焦谷氨酸含量较低，约为谷氨酸含量的3％左右，但是随着提取工序的进行，焦谷氨酸含量逐渐增加：在谷氨酸浓缩阶段，由于缺水和长时间受热，导致谷氨酸脱水环化形成焦谷氨酸；等电阶段，由于加入大量的酸放出大量的热，进一步增加了焦谷氨酸的含量，浓缩的等电母液中焦谷氨酸含量在1～3％之间
。
[0003]焦谷氨酸
(2
‑
pyrrolidone
‑5‑
carboxylic acid
，简称
PCA)
又名5‑/>羧基吡咯烷酮
、
氧化脯氨酸
、2
‑
吡咯烷酮
‑5‑
羧酸
。
分子式为
C5H7NO3，分子量为
129.11
，等电点为
0.94。
焦谷氨酸是一个环状氨基酸，可以作为中间产物经酶促反应在氨基酸代谢和运输过程中生成，同时也是生物合成蛋白质过程中许多重要肽和蛋白质的组成物质，因此广泛应用于日化和医药工业中
。
谷氨酸和焦谷氨酸可以相互转化：谷氨酸在长时间受热的条件下会脱水环化形成焦谷氨酸，焦谷氨酸在酸性或碱性条件下水解又会生成谷氨酸，其反应方程式如图1所示
。
[0004]目前味精行业对谷氨酸等电母液处理主要是采用絮凝沉淀提取菌体蛋白
、
浓缩结晶析出硫酸铵，之后的母液经过浓缩喷雾干燥制备生物有机肥，而对于等电母液中的谷氨酸
、
焦谷氨酸等未进行回收利用，导致谷氨酸提取收率较低和有价值资源的浪费
。
目前大多数研究仍集中在如何回收母液中的谷氨酸：专利
CN110372527A
和
CN110437088A
公开了一种从谷氨酸浓缩等电母液和谷氨酸等电母液中回收谷氨酸的方法，将谷氨酸浓缩等电母液经过超滤膜处理
、
活性碳脱色
、
电渗析处理
、
蒸发浓缩
、
冷却结晶及离心分离处理，获得谷氨酸晶体
。
也有研究将等电母液中的焦谷氨酸转变为谷氨酸或者将谷氨酸转变为焦谷氨酸回收利用：
《
硫酸水解法去除谷氨酸母液中的焦谷氨酸
》
对焦谷氨酸硫酸水解条件进行了研究确定了最优水解条件；
CN104177269A
公开了一种从
L
‑
麸酸精制母液中分离
L
‑
谷氨酸和
L
‑
焦谷氨酸的方法，主要是通过对麸酸粗品复溶
、
重结晶
、
多次套用后获得的
L
‑
麸酸精制母液进行浓缩结晶，分离获得谷氨酸，之后对二次母液通过焦化反应将其中的谷氨酸转化为焦谷氨酸，然后浓缩结晶分离获得焦谷氨酸
。
虽然通过相互转化能够回收利用部分谷氨酸或焦谷氨酸，但转化过程需要在高温或高压反应条件下进行，设备投资大，能源消耗高，而且由于不能实现完全转化，导致谷氨酸和焦谷氨酸并不能完全分离，获得的产品纯度较低
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种从谷氨酸等电母液中回收谷氨酸
、
硫酸铵和焦谷氨酸的方法
。
[0006]本专利技术通过对谷氨酸等电母液中可资源化利用的产物和杂质及其特点进行大量的分析，开发了一种以谷氨酸等电母液为原料，通过分步处理从等电母液中回收谷氨酸
、
硫酸铵和焦谷氨酸三种物质的方法
。
与现有技术中单独回收谷氨酸或回收谷氨酸和硫酸铵两种物质的方法相比，本专利技术不仅通过一套方法系统地回收谷氨酸
、
硫酸铵和焦谷氨酸三种物质，而且，谷氨酸
、
硫酸铵和焦谷氨酸的收率和纯度均较高，具有较好的实践应用价值
。
[0007]具体地，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种从谷氨酸等电母液中回收谷氨酸
、
硫酸铵和焦谷氨酸的方法，所述方法包括：将不含菌体的谷氨酸等电母液经结晶分离得到硫酸铵和二次母液，将所述二次母液经色谱分离得到含有焦谷氨酸和硫酸铵的第一洗脱液和含有谷氨酸的第二洗脱液，将所述第一洗脱液中的硫酸铵和焦谷氨酸采用有机溶剂沉淀分离，从所述第二洗脱液中分离谷氨酸
。
[0009]在物质分离提取过程中，多步提取
、
纯化虽然能够更好地保证目标物的纯度，但是往往会对收率产生不利影响，在多种目标物的回收过程中，同时保证不同目标物的收率和纯度尤为困难
。
本专利技术以谷氨酸
、
硫酸铵和焦谷氨酸为目标回收物，对目标物的回收顺序和提取方法进行了大量的尝试，发现采用上述回收流程：即经结晶回收谷氨酸等电母液中大部分的硫酸铵，再采用色谱分离技术将其中的焦谷氨酸和硫酸铵与谷氨酸进行分离，然后再通过有机溶剂处理，分离焦谷氨酸和硫酸铵，能够在采用较为简单的分离提取步骤的情况下，同时显著提高谷氨酸
、
硫酸铵和焦谷氨酸的收率和纯度
。
[0010]以上所述的方法中，所述色谱分离优选使用铵型强酸性阳离子交换树脂，以2～4％的氨水为洗脱剂
。
[0011]优选地，所述洗脱剂为2～3％的氨水
。
[0012]本专利技术发现，采用铵型强酸性阳离子交换树脂更有利于将焦谷氨酸和硫酸铵与谷氨酸进行分离
。
配合该树脂，使用2～4％的氨水作为洗脱剂，较其他洗脱剂对于焦谷氨酸和硫酸铵与谷氨酸的分离效果明显更优，同时能够更好地去除等电母液中的其他杂质，提高目标物的纯度
。
[0013]优选地，所述铵型强酸性阳离子交换树脂为
732
铵型强酸性阳离子交换树脂
、D001
铵型强酸性阳离子交换树脂
、JK008
铵型强酸性阳离子交换树脂...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种从谷氨酸等电母液中回收谷氨酸
、
硫酸铵和焦谷氨酸的方法，其特征在于，所述方法包括：将不含菌体的谷氨酸等电母液经结晶分离得到硫酸铵和二次母液，将所述二次母液经色谱分离得到含有焦谷氨酸和硫酸铵的第一洗脱液和含有谷氨酸的第二洗脱液，将所述第一洗脱液中的硫酸铵和焦谷氨酸采用有机溶剂沉淀分离，从所述第二洗脱液中分离谷氨酸
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述色谱分离使用铵型强酸性阳离子交换树脂，以2‑4％的氨水为洗脱剂
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述色谱分离的温度为
25
～
30℃。4.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述色谱分离使用模拟移动床连续色谱分离系统，进料流速为
10
～
16mL/min
，洗脱剂流速为
22
～
36mL/min
，树脂柱转动时间5～
7min/
柱
。5.
根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，先将所述二次母液进行脱色处理得到脱色液，将脱色液的
pH
调至
0.8
‑
1.2
后再进行色谱分离；优选地，使用活性炭对所述二次母液进行脱色处理，经过滤得到脱色液
。6.
根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，将所述第一洗脱液先经蒸发干燥得到焦谷氨酸和硫酸铵的混合粗品，再将所述粗品与有机溶剂混合，经分离得到硫酸铵和清液，将所述清液经浓缩结晶得到焦谷氨酸
。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李必金，史荣超，张顺雪，赵津津，李岩，
申请(专利权)人：廊坊梅花生物技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：