一种赖氨酸的分离纯化方法技术

赖氨酸的分离纯化方法，其中，该方法包括下述步骤：(1)将含有赖氨酸的溶液与阳离子交换树脂接触，进行离子交换，使赖氨酸吸附到所述阳离子交换树脂上，并得到接触后的吸附残液；所述含有赖氨酸的溶液的pH值为3.5至6；(2)用淋洗液淋洗步骤(1)得到的吸附有赖氨酸的阳离子交换树脂，使未被吸附到所述阳离子交换树脂上的含赖氨酸的溶液被淋洗液置换下来，得到洗涤液；(3)用氨水将步骤(2)的已吸附到所述阳离子交换树脂上的赖氨酸洗脱，得到赖氨酸洗脱液；(4)用硫酸溶液与步骤(3)的经过氨水洗脱的阳离子交换树脂接触将树脂再生，并将该再生后的阳离子交换树脂重新用于步骤(1)；所述硫酸溶液为步骤(1)得到的吸附残液与浓硫酸的混合物。本发明专利技术的方法能够大大提高赖氨酸的交换吸附量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
赖氨酸是20多种氨基酸中的一种，是人和动物不可缺少的而且是人自身不能合成的8种必需氨基酸之一，是组成蛋白质的主要成分。人们生活质量的不断提高和食物结构的改变，加快了赖氨酸的消耗需求总量的提升，现已成为食品、医药、饲料工业和化妆品等行业的重要原料。2000年世界赖氨酸的生产能力为60万吨，产量达到50万吨。近几年，全球赖氨酸的生产总能力超过200万吨/年，国际赖氨酸的消费已达100余万吨/年。中国的赖氨酸年生产能力由2001年不足5万吨，增长到2006年的70万吨，到2007年上升为80万吨。 近两年，赖氨酸的产量增长呈放缓态势，2008年为40万吨。目前，普遍采用离子交换的方法分离提纯赖氨酸，该方法包括先向赖氨酸发酵液中加入硫酸调节赖氨酸的PH为1. 5-3. 0，然后将赖氨酸发酵液经过金属膜或陶瓷膜过滤， 得到赖氨酸膜滤液(或者将赖氨酸发酵液进行絮凝、过滤，得到除去菌体后的赖氨酸发酵清液)，然后用铵型阳离子交换树脂进行吸附交换，水洗涤以漂洗杂质，再用稀氨水对赖氨酸进行洗脱，洗脱下来的赖氨酸经浓缩、盐酸调节PH、结晶、烘干后得到98. 5%的饲料级赖氨酸盐酸盐产品。采用现有技术的分离提纯赖氨酸的方法对含有赖氨酸的溶液进行提纯分离一段时间后，阳离子交换树脂的交换吸附能力会显著下降，从而大大影响了赖氨酸的分离纯化的效率，且不利于工艺的连续操作，而且，得到的赖氨酸产品的纯度较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的上述问题而提供一种赖氨酸产品纯度较高的、 分离纯化效率较高的赖氨酸的分离纯化方法。为实现上述目的，本专利技术提高了，其中，该方法包括下述步骤(1)将含有赖氨酸的溶液与阳离子交换树脂接触，进行离子交换，使赖氨酸吸附到所述阳离子交换树脂上，并得到接触后的吸附残液；所述含有赖氨酸的溶液的PH值为3. 5 至6 ；(2)用淋洗液淋洗步骤(1)得到的吸附有赖氨酸的阳离子交换树脂，使未被吸附到所述阳离子交换树脂上的含赖氨酸的溶液被淋洗液置换下来，得到洗涤液；(3)用氨水将步骤(2)的已吸附到所述阳离子交换树脂上的赖氨酸洗脱，得到赖氨酸洗脱液；(4)用硫酸溶液与步骤(3)的经过氨水洗脱的阳离子交换树脂接触将树脂再生， 并将该再生后的阳离子交换树脂重新用于步骤(1)；所述硫酸溶液为步骤(1)得到的吸附残液与浓硫酸的混合物。本专利技术的专利技术人发现，由于含有赖氨酸的溶液中含有一些杂质，如钙离子和镁离子等金属离子，这些离子会随着与阳离子交换树脂的接触而在树脂中累积，因此，在分离纯化一段时间后，所述阳离子交换树脂对赖氨酸的交换吸附能力就会下降，从而影响分离纯化的效率。而本专利技术的专利技术人利用硫酸溶液对洗脱后的树脂进行再生后，可以很容易地除去累积在树脂中的杂质离子，同时可以将经过氨水解析后的铵型阳离子交换树脂转型为更易于吸附交换的氢型阳离子交换树脂，进一步利于分离纯化工艺的连续化操作，且采用本专利技术的方法提纯得到的赖氨酸产品的纯度较高。此外，在本专利技术中采用步骤(1)得到的吸附残液与浓硫酸来配置用于树脂再生的硫酸溶液，很好地利用了原本需要进行废水处理的吸附残液，从而有效地减少了废水的处理量，大大降低了环保的压力，并节省了用于配置硫酸溶液所需要的水的量。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。 附图说明图1为赖氨酸在不同pH值下的离解曲线；图2为采用本专利技术的方法对赖氨酸进行纯化的流程图。具体实施例方式本专利技术提供了，其中，该方法包括下述步骤(1)将含有赖氨酸的溶液与阳离子交换树脂接触，进行离子交换，使赖氨酸吸附到所述阳离子交换树脂上，并得到接触后的吸附残液；所述含有赖氨酸的溶液的PH值为3. 5 至6，优选为3. 5-4. 5 ；(2)用淋洗液淋洗步骤(1)得到的吸附有赖氨酸的阳离子交换树脂，使未被吸附到所述阳离子交换树脂上的含赖氨酸的溶液被淋洗液置换下来，得到洗涤液；(3)用氨水将步骤O)的已吸附到所述阳离子交换树脂上的赖氨酸洗脱，得到赖氨酸洗脱液；(4)用硫酸溶液与步骤(3)的经过氨水洗脱的阳离子交换树脂接触将树脂再生， 并将该再生后的阳离子交换树脂重新用于步骤(1)；所述硫酸溶液为步骤(1)得到的吸附残液与浓硫酸的混合物。按照本专利技术，步骤中，用硫酸溶液与步骤(3)的经过氨水洗脱的阳离子交换树脂接触的条件一般可以包括接触的温度和接触的时间，所述接触的温度可以为20-70°C， 优选为30-50°C ；接触的时间可以为5-60分钟，优选为20-45分钟。所述硫酸溶液的用量没有特别限定，只要保证再生液的PH在7左右即可以认为达到了再生的要求优选情况下，硫酸溶液与经过氨水洗脱的阳离子交换树脂的重量比可以为0.3-1. 5 1，优选为 0.8-1.2 1 ；所述硫酸溶液的pH值一般为0.5-3，所述硫酸溶液可以为含有硫酸的水溶液。所述吸附残液与浓硫酸的用量的可调节范围较宽，其用量优选使得到的硫酸溶液的PH 值为0. 5-3即可。本专利技术对将硫酸溶液与步骤(3)的经过氨水洗脱的阳离子交换树脂接触的方式没有特别限定，例如，可以为浸泡或者淋洗，优选情况下，为了便于操作并利于再生所述接触的方式为用硫酸溶液淋洗所述经过氨水洗脱的阳离子交换树脂，硫酸溶液的流速可以为 5-10m/h。本专利技术的专利技术人发现，采用现有技术的分离提纯赖氨酸的方法用通常为用硫酸调节赖氨酸发酵液的PH值为1.5-3.0，此时，赖氨酸主要以二价阳离子形式存在，吸附与解吸的离子交换反应式如下2R-H+HLys H22+ — R2-HLys H2+2H+(1)R2-HLys Η2+2ΝΗ4++20Γ — 2R-NH4+HLys+2H20 (2)因此，在调节pH值时需要消耗大量的浓硫酸，用氨水洗脱时也需要消耗大量的氨水。而且用水对吸附有赖氨酸的树脂进行排杂洗涤时又会产生大量的废水，增加了环保的负担，并造成了资源的浪费。而且，采用现有技术的方法得到的赖氨酸洗脱液的浓度较低， 其浓度一般低于14% (w/v)，进一步提浓需要消耗大量的蒸汽，且制成赖氨酸盐酸盐成品时结晶率很低，导致结晶母液回头率较高，增加了生产成本。因此，本专利技术优选使得含有赖氨酸的溶液的pH值为3. 5至6，优选为3. 5-4. 5。此时，赖氨酸主要以一价阳离子形式存在，吸附与解吸的离子交换反应式如下R-H+HLys H+ — R-HLys H+H+(3)R-HLys Η+ΝΗ4++0Γ — R-NH4+HLys+H20 (4)赖氨酸在不同pH值下的离解曲线如图1所示，赖氨酸的离解常数分别为PK1 = 2. 18，pK2 = 8. 95，和pK3 = 10. 53，在不同pH值下的离解如下ρΚιpK2ρΚ3_ _^+^w —HLys R2 -HLys H+ -HLys -Lys从式(1)与式(3)以及式⑵与式的对比可以看出，在采用本专利技术的优选的实施方式控制步骤(1)的含有赖氨酸的溶液的PH值为3. 5至6，赖氨酸主要以一价阳离子形式存在，此时，一个阳离子交换树脂即可以交换吸附一个赖氨酸，而在现有技术中，赖氨酸发酵液的PH值为1. 5-3，此时赖氨酸主要以二价阳离子形式存在，此时，两个阳离子交换树脂才能交换吸附一个赖氨酸，因此，按照本专利技术的优选的实施方式能够大大提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种赖氨酸的分离纯化方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：（１）将含有赖氨酸的溶液与阳离子交换树脂接触，进行离子交换，使赖氨酸吸附到所述阳离子交换树脂上，并得到接触后的吸附残液；所述含有赖氨酸的溶液的ｐＨ值为３．５至６；（２）用淋洗液淋洗步骤（１）得到的吸附有赖氨酸的阳离子交换树脂，使未被吸附到所述阳离子交换树脂上的含赖氨酸的溶液被淋洗液置换下来，得到洗涤液；（３）用氨水将步骤（２）的已吸附到所述阳离子交换树脂上的赖氨酸洗脱，得到赖氨酸洗脱液；（４）用硫酸溶液与步骤（３）的经过氨水洗脱的阳离子交换树脂接触将树脂再生，并将该再生后的阳离子交换树脂重新用于步骤（１）；所述硫酸溶液为步骤（１）得到的吸附残液与浓硫酸的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种赖氨酸的分离纯化方法，其特征在于，该方法包括下述步骤(1)将含有赖氨酸的溶液与阳离子交换树脂接触，进行离子交换，使赖氨酸吸附到所述阳离子交换树脂上，并得到接触后的吸附残液；所述含有赖氨酸的溶液的PH值为3. 5至6 ；(2)用淋洗液淋洗步骤(1)得到的吸附有赖氨酸的阳离子交换树脂，使未被吸附到所述阳离子交换树脂上的含赖氨酸的溶液被淋洗液置换下来，得到洗涤液；(3)用氨水将步骤O)的已吸附到所述阳离子交换树脂上的赖氨酸洗脱，得到赖氨酸洗脱液；(4)用硫酸溶液与步骤(3)的经过氨水洗脱的阳离子交换树脂接触将树脂再生，并将该再生后的阳离子交换树脂重新用于步骤(1)；所述硫酸溶液为步骤(1)得到的吸附残液与浓硫酸的混合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(4)中，所述接触的条件包括接触的温度为 20-70°C，接触的时间为5-60分钟。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(4)中，所述接触的方式为用硫酸溶液淋洗所述树脂。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述硫酸溶液的用量与经过氨水洗脱的阳离子交换树脂的重量比为0.3-1. 5 1，所述吸附残液与浓硫酸的用量使得到的硫酸溶液的pH 值为0. 5-3。5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤( 所述淋洗液为步骤C3)得到的赖氨酸洗脱液；步骤(1)中，所述含有赖氨酸的溶液为将PH值小于3. 5的赖氨酸发酵清液与步骤 (2)得到的洗涤液的混合物。6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，将含有赖氨酸的溶液与阳离子交换树脂接触的温度为20-70°C，含有赖氨酸的溶液与阳离子交换树脂的重量比为0.75-5 1。7.根据权利要求1或6所述的方法，其中，步骤(1)中，所述含有赖氨酸的溶液的pH值为 3. 5-4. 5。8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤( 中，所述淋洗液的温度为20-70°C，所述淋洗液与吸附有赖氨酸的阳离子交换树脂的重量比为0.25-1. 5 1。9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中，用氨水将已吸附到所述阳离子交换树脂上的赖氨酸洗脱的条件包括洗脱的温度为30-70°C，氨水的浓度为2-10重量％，氨水与吸附有赖氨酸的阳离子交换树脂的重量比为0.45-4. 5 1。10.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括将步骤C3)得到的赖氨酸洗脱液进行浓缩和结晶。11.根据权利要求1或10所述的方法，其中，用于浓缩和结晶的赖氨酸洗脱液与作为淋洗液的赖氨酸洗脱液的重量比为1 0.1-1。12.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在将步骤(3)的经过氨水洗脱的阳离子交换树脂进行再生之前，用水淋洗步骤(3)的用氨水将已吸附到阳离子交换树脂上的赖氨酸洗脱后的树脂，然后向树脂中通入空气，将水排出。13.根据权利要求1所述的方法，其中，阳离子交换树脂的质量全交换容量为>4mmol/ g，体积全交换容量为彡2mmol/mL·14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述阳离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂，所述强酸性阳离子交换树脂为凝胶型离子交换树脂或者大孔型离子交换树脂，所述凝胶型离子交换树脂为苯乙烯系凝胶型离子交换树脂，所述大孔型离子交换树脂为苯乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，熊结青，王浩，陈影，胡富贵，
申请(专利权)人：安徽丰原生物化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：34