本发明专利技术公开了一种利用膜分离与电渗析组合技术从发酵液中除盐的提取分离L-亮氨酸的方法，属于生物化工技术领域。本发明专利技术步骤为：（1）发酵液除菌体；（2）发酵清液过电渗析除去无机盐；（3）除盐清液除小分子杂质；（4）发酵液浓缩、结晶。本发明专利技术的方法具有条件温和、操作简便、分离步骤少、选择性好，清洁生产的特点，克服了现有离子交换技术存在的收率不高、污水排量大及生产强度大的缺点，并且使L-亮氨酸的收率和质量显著提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种L-亮氨酸的提取分离方法，尤其涉及一种利用膜分离与电渗析组合技术从L-亮氨酸发酵液中除去无机盐的分离提取的方法，属于生物化工
技术介绍
L-亮氨酸作为支链氨基酸之一，系人体必须氨基酸，具有多种生理功能。因其特殊的结构和功能，在人类生命代谢中占有重要的地位，主要用以配制复合氨基酸输液、合成多肽药物和食品抗氧化剂等，尤其是在医学研究和治疗中的作用，日益受到重视。它在血脑屏障、肝昏迷、慢性肝硬化以及肾功能衰竭的治疗，先天性代谢缺陷病的膳食治疗，败血症及术后糖尿病患者的治疗，加快外科创伤愈合，肿瘤患者的营养支持治疗中应用广泛。因此，在医药和食品行业具有广泛的应用及商业价值。以发酵法生产L-亮氨酸具有原料成本低、反应条件温和、容易实现大规模生产等优点，是目前生产L-亮氨酸最主要的方法。氨基酸发酵液是培养基经过液体发酵产生的，其中包括产品、副产品，培养基残留物、菌体等物质。发酵产物的分离与提取在生产中占有重要位置，生产中要把氨基酸发酵液中菌体、胶体悬浮物、无机盐从产品中脱除。目前，L-亮氨酸的提取传统的生产工艺普遍采用离子交换工艺，通过离子交换手段去除发酵液中的无机盐。该工艺的一般过程为发酵液过滤除去菌体、离子交换通过吸附洗脱过程分离氨基酸，采用该工艺从发酵液中分离提取L-亮氨酸存在以下问题一是采用过滤的方法去除菌体，由于菌体细小，通常菌体去除不彻底；二是L-亮氨酸发酵液色值比较高，普通活性炭脱色不完全并且用量大，影响产品质量和收率；三是L-亮氨酸发酵液中杂质成分多、含量高，直接使用离子交换法处理，树脂污染严重，容易引起树脂结构破环而失去再生能力，增加了运行成本，同时高含量的离子性物质会使树脂快速饱和，增加树脂再生次数，造成污水排放量大等问题。上述L-亮氨酸提取工艺是二十世纪八十年代建立起来的。随着生化分离技术的进步，各种先进的分离设备和工艺在生产中发挥越来越大的作用，特别是膜分离技术和电渗析除盐技术的发展和应用，使各种生化分离工艺大为改观。膜分离技术用于发酵产品的分离精制已有成功的先例，但利用膜分离与电渗析组合技术从发酵液中分离提取L-亮氨酸，还未见报道。电渗析电驱动膜分离器是一种利用膜的选择透过性对水中的物质进行分离而达到脱盐、浓缩等预期目的的一种膜分离设备。电渗析器的主要部件为阴、阳离子交换膜、隔板与电极三部分。隔板构成的隔室为液体流过经过的通道。物料经过的隔室为脱盐室，浓水经过的隔室为浓缩室。在直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，阳离子透过阳膜，阴离子透过阴膜，脱盐室的离子向浓缩室迁移，浓缩室的离子由于膜的选择透过性而无法向脱盐室迁移。这样淡室的离子浓度逐渐降低，相应的浓室的离子浓度相应逐渐升高，即把物料的盐分脱除，达到分离浓缩的目的。其中由电渗析得到的浓室溶液可用于发酵培养基无机盐循环使用，节约了原材料。工艺说明氨基酸发酵液经调整至等电点，然后通过电渗析电驱动膜的淡水室脱盐，使溶液得到净化。溶液经原料泵送入离子膜组成的电渗析电驱动膜分离器，在直流电场力的作用下定向运动，阳离子向阴极下移动，阴离子向阳极下移动。溶液在直流电场下分别将钠离子、氯离子等带电荷离子迁移出去，原L-亮氨酸发酵液电导率15000 50000 μ S/cm，调节pH 5. O 7. 5，10_40°C。经电渗析电驱动膜处理后除盐清液的电导率1000 μ S/cm以下，损失率约在5%以下。
技术实现思路
针对现有离子交换技术的不足，本专利技术要解决的问题是提供一种利用膜分离与电渗析组合技术从发酵液中除盐分离提取L-亮氨酸的方法，该方法具有条件温和、操作简便、分离步骤少、选择性好的特点，克服了现有技术存在的收率不高、污水排量大及生产强度大的缺点，并且使L-亮氨酸的收率和质量显著提高。 本专利技术提供的利用膜分离与电渗析组合技术从发酵液中分离提取L-亮氨酸的基本步骤是首先将发酵液通过截留分子量10万-100万的超滤膜，彻底去除发酵液中的菌体，得到L-亮氨酸发酵清液。得到的发酵清液经连续电渗析设备分离无机盐，再用分子量为100-3000的纳滤膜去除色素和小分子杂质。得到的澄清淡黄色的L-亮氨酸溶液，由于其溶解度较低，直接浓缩、结晶等步骤制得粗品，粗品经精制后得到高纯度的L-亮氨酸产品。本专利技术的技术方案一种利用膜分离与电渗析除盐组合技术从发酵液中分离提取L-亮氨酸的方法，具体由以下步骤组成 (1)发酵液除菌体将L-亮氨酸发酵液通过截留分子量10万-100万超滤膜，彻底去除发酵液中的菌体，得到L-亮氨酸发酵清液。操作压力为O. 15-0. 8MPa，操作温度为10-60°C，透析水量以体积百分比计占发酵液进料体积的10%-90% ； (2)电渗析除盐将步骤(I)得到的L-亮氨酸发酵清液，其电导率15000 50000μ S/cm，调整至等电点pH 5. O 7. 5，然后通过电渗析电驱动膜淡室脱盐，使溶液得到纯化。操作温度为10-40°C，浓室加水量O. 5-4倍发酵清液料液体积，淡室电导率与浓室保持电导率小于20倍；溶液经原料泵送入离子膜组成的电渗析电驱动膜分离器，在直流电场力的作用下定向运动，阳离子向阴极下移动，阴离子向阳极下移动。溶液在直流电场下分别将无机盐等带电电荷离子迁移出去，当原料液除盐率大于90%，即可进入下一工序。其中由电渗析得到的浓室盐水可用于发酵培养基无机盐循环使用。原L-亮氨酸发酵液电导率15000 50000 μ S/cm，常温。经电渗析电驱动膜处理后除盐清液的电导率1000 μ S/cm以下，损失率在5%以下。(3)除盐清液除小分子蛋白等杂质和色素将步骤(2)得到的L-亮氨酸除盐清液用截留分子量为100-3000的纳滤膜去除色素和小分子蛋白等杂质，得到澄清无色的L-亮氨酸溶液。操作压力为O. 5-3. OMPa，操作温度为10_60°C，透析水量以体积百分比占除盐清液进料体积的10%-90% ； (4)浓缩、结晶将步骤(3)得到澄清无色的L-亮氨酸溶液用常规方法进行浓缩、结晶得到L-亮氨酸粗品，再将粗品经精制后得到高纯度的L-亮氨酸产品。上述步骤(I)所述的滤膜孔径优选为截留分子量30万-80万，操作压力优选O. 3-0. 5MPa，操作温度优选20-30°C，透析水量以体积百分比计占发酵液进料体积的10%-90%。上述步骤(2)所述的电渗析电驱动膜分离器，操作温度优选20_40°C，浓室加水量O.5-2倍发酵清液料液体积，淡室电导率与浓室保持电导率小于20倍；经电渗析电驱动膜处理后除盐清液的电导率1000 μ S/cm以下，损失率在5%以下。上述步骤(3)所述的纳滤膜分子量优选300-1000，操作压力优选O. 5-2. 5MPa，操作温度优选20-40°C，透析水量以体积百分比计占除盐清液进料体积的10%-50%。本专利技术的有益效果本专利技术涉及的从发酵液中除盐分离提取L-亮氨酸的方法，首次将电渗析技术引入发酵法生产L-亮氨酸的分离提取，并根据发酵液中杂质的粒度分布建立了一套多级连续电渗析除盐体系，克服了现有技术存在的收率不高、污水排放量大及生产强度高的缺陷，使L-亮氨酸的收率和质量显著提高，生产成本降低。与现有工艺技术相比，利用本专利技术的方法所具有的优越性如下 I、本专利技术采用超本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用膜分离与电渗析组合技术从发酵液中提取分离L？亮氨酸的方法，其特征在于由以下步骤组成：（1）发酵液除菌体：将L？亮氨酸发酵液通过截留分子量10万？100万的超滤膜，彻底去除发酵液中的菌体，得到L？亮氨酸发酵清液；操作压力为0.15？0.8MPa，操作温度为10？60℃，透析水量以体积百分比计占发酵液进料体积的10%？90%；（2）电渗析除盐：将步骤（1）得到的L？亮氨酸发酵清液，其电导率15000～50000μS/cm，调整至等电点pH？5.0～7.5，过电渗析电驱动膜料液膜分离器装置，操作温度为10？40℃，浓室加水量0.5？4倍发酵清液料液体积，淡室电导率与浓室保持电导率小于20倍；经电渗析电驱动膜处理后所得除盐清液的电导率为1000μS/cm以下，损失率在5%以下；（3）除盐清液除小分子蛋白杂质及色素：将步骤（2）得到的除去无机盐清液用截留分子量为100？3000的纳滤膜去除小分子蛋白及色素杂质，得到澄清无色的L？亮氨酸溶液，操作压力为0.5？3.0MPa，操作温度为10？60℃，透析水量以体积百分比占除盐清液进料体积的10%？90%；（4）浓缩、结晶：将步骤（3）得到澄清无色的L？亮氨酸溶液用常规方法进行浓缩、结晶得到L？亮氨酸粗品，再将粗品经精制后得到高纯度的L？亮氨酸产品。...
【技术特征摘要】
1.一种利用膜分离与电渗析组合技术从发酵液中提取分离L-亮氨酸的方法，其特征在于由以下步骤组成 (1)发酵液除菌体将L-亮氨酸发酵液通过截留分子量10万-100万的超滤膜，彻底去除发酵液中的菌体，得到L-亮氨酸发酵清液；操作压力为0. 15-0. 8MPa，操作温度为10-60°C，透析水量以体积百分比计占发酵液进料体积的10%-90% ； (2)电渗析除盐将步骤(I)得到的L-亮氨酸发酵清液，其电导率15000 50000iiS/cm,调整至等电点pH 5. 0 7. 5，过电渗析电驱动膜料液膜分离器装置，操作温度为10-40°C，浓室加水量0. 5-4倍发酵清液料液体积，淡室电导率与浓室保持电导率小于20倍；经电渗析电驱动膜处理后所得除盐清液的电导率为IOOOil S/cm以下，损失率在5%以下； (3)除盐清液除小分子蛋白杂质及色素将步骤(2)得到的除去无机盐清液用截留分子量为100-3000的纳滤膜去除小分子蛋白及色素杂质，得到澄清无色的L-亮氨酸溶液，操作压力为0. 5-3. OMPa，操作温度为10-60°C，透析水量以体积百分比占除盐清液进料体积的 10%-90% ； (4)浓缩、结晶将步骤(3)得到澄清无色的L-亮氨酸溶液用常规方法进行浓缩、结晶...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁健飞，蔡立明，
申请(专利权)人：无锡晶海氨基酸有限公司，
类型：发明
国别省市：
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