專利名稱：乳酸鏈球菌肽解吸及回收的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微生物產(chǎn)物的解吸及回收方法，特指一種用解吸劑和納濾方式回收乳酸鏈球菌肽的新方法。
背景技術(shù)：
乳酸鏈球菌肽(Nisin)是由某些乳酸鏈球菌產(chǎn)生的一種小肽，分子量3510 Dalton。由于它對(duì)許多革蘭氏陽(yáng)性菌，尤其是對(duì)引起食品腐敗的有害微生物，如梭菌、芽孢桿菌和利斯特氏菌等有強(qiáng)烈的抑制作用，而且被人們食用后在消化道內(nèi)很快被蛋白酶分解成氨基酸，對(duì)人體安全無(wú)毒，已被全世界50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)推廣使用，可用于鮮乳和乳制品、植物蛋白食品、魚(yú)貝類等海產(chǎn)制品、肉制品、蔬菜、沙拉醬和調(diào)味用醬汁、高水分或低脂的食品、罐裝食品、酒精飲料等的防腐保鮮。
目前制約乳酸鏈球菌肽市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的主要因素是后提取成本太高。乳酸鏈球菌肽的分離提取及回收傳統(tǒng)上一般采用真空濃縮、溶劑沉淀、酸沉淀、離子交換層析及鹽析的路線，由于采用該路線對(duì)乳酸鏈球菌肽的吸附及解吸效率都較低，總收率只有40％左右，使得乳酸鏈球菌肽的后提取成本太高，在使用成本上難于同化學(xué)防腐劑進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。
乳酸鏈球菌肽提取的傳統(tǒng)方法由Muriana和Luchansky提出，其技術(shù)路線是從發(fā)酵液中將乳酸鏈球菌肽鹽析，然后采用凝膠過(guò)濾、離子交換層析、反相高壓液相色譜(RP-HPLC)等技術(shù)對(duì)乳酸鏈球菌肽進(jìn)行分離，該方法由于不采用吸附和解吸技術(shù)，乳酸鏈球菌肽總收率僅為38％左右。
Daba等報(bào)道了一種簡(jiǎn)便的乳酸鏈球菌肽分離純化方法，該方法先將發(fā)酵液pH調(diào)至5.5，在該pH下部分乳酸鏈球菌肽吸附到菌體細(xì)胞上，然后使乳酸鏈球菌肽從菌體細(xì)胞上解析，然而根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅僅使用菌體本身來(lái)進(jìn)行吸附和解吸，吸附和解吸效率都很低(其中吸附效率很難超過(guò)60％)，因此采用該方法乳酸鏈球菌肽總收率只有10％。
Stoffels采用HIC和離子交換樹(shù)脂法提取乳酸鏈球菌肽，乳酸鏈球菌肽的純度提高了60倍，收率可達(dá)45％左右。
國(guó)內(nèi)的乳酸鏈球菌肽后提取研究工作中，還連棟等先將乳酸鏈球菌肽發(fā)酵液高溫滅活菌體后用硅藻土等吸附劑進(jìn)行吸附，然后用聚乙二醇和氯化鈉水溶液進(jìn)行解吸，但該專利沒(méi)有報(bào)道解吸后如何去除表面活性劑聚乙二醇的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種解吸并回收乳酸鏈球菌肽的方法。克服現(xiàn)有的技術(shù)弊端，達(dá)到利用表面活性劑高效解吸并采用過(guò)濾方法安全去除解吸液中殘留的微量表面活性劑的方法，以降低乳酸鏈球菌肽后提取成本。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種解吸并回收乳酸鏈球菌肽的新方法，其特征在于它將表面活性劑解吸和納濾方法相結(jié)合，即先調(diào)節(jié)吸附混合液的pH、裝解吸柱、表面活性劑解吸附、然后采用納濾的方法將溶液中的表面活性劑去除，在去除表面活性劑的同時(shí)將含有Nisin的溶液濃縮，濃縮液再采用噴霧干燥方法制成干粉，最終回收生物防腐劑乳酸鏈球菌肽，具體步驟如下1.吸附劑-乳酸鏈球菌肽復(fù)合物前處理首先將含有硅酸鈣-乳酸鏈球菌肽復(fù)合物的懸浮液5000-10000rpm離心，分別收集上清液和吸附有乳酸鏈球菌肽的硅酸鈣沉淀，在室溫下將沉淀裝入離子交換柱。
2.表面活性劑解吸上述吸附有乳酸鏈球菌肽的硅酸鈣沉淀用0.3％-1％的十二烷基磺酸納(SDS)水溶液洗脫，解吸液pH值為6.5。洗脫液體積為柱體積的3-5倍。
3.解吸液納濾去除表面活性劑將上述含有表面活性劑十二烷基磺酸納(SDS)的Nisin溶液用納濾膜過(guò)濾處理，采用截留分子量為200-1000的納濾膜，處理溫度為室溫，工作壓力范圍0.15-0.35Mpa，納濾膜組件形式為1芯、膜組件殼體材質(zhì)為SUS304不銹鋼、密封件材質(zhì)為氟橡膠、膜組件公稱壓力為本1.0MPa。
4.Nisin溶液噴霧干燥將上述去除表面活性劑十二烷基磺酸納(SDS)的Nisin溶液用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2.0，并加入1-3倍體積的牛奶，然后在噴霧干燥器上進(jìn)行噴霧干燥，熱風(fēng)進(jìn)口溫度為130-200℃，出口溫度為75-95℃，即可獲得乳酸鏈球菌肽產(chǎn)品。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)合表面活性劑十二烷基磺酸納(SDS)對(duì)吸附到硅酸鹽材料上的Nisin具有高效解吸能力以及納濾膜在去除表面活性劑的同時(shí)能將含有Nisin的溶液濃縮的特點(diǎn)，即提高了Nisin的回收效率和活性，又可大大降低后續(xù)的噴霧干燥成本。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本發(fā)明提供了一種廉價(jià)簡(jiǎn)便的乳酸鏈球菌肽解吸及制備工藝，即采用國(guó)產(chǎn)食品級(jí)多孔硅化合物硅酸鈣吸附、表面活性劑十二烷基磺酸納(SDS)解吸、納濾技術(shù)去除表面活性劑十二烷基磺酸納(SDS)、濃縮液噴霧干燥等技術(shù)手段，制備生物防腐劑乳酸鏈球菌肽粉劑。具體步驟如下1)吸附劑-乳酸鏈球菌肽復(fù)合物前處理首先將含有硅酸鈣-乳酸鏈球菌肽復(fù)合物的懸浮液5000-10000rpm離心，分別收集上清液和吸附有乳酸鏈球菌肽的硅酸鈣沉淀，在室溫下將沉淀裝入離子交換柱。
2)表面活性劑解吸上述吸附有乳酸鏈球菌肽的硅酸鈣沉淀用0.3％-1％的十二烷基磺酸納(SDS)水溶液洗脫(十二烷基磺酸納最佳濃度為1％)，解吸液pH值為6.0-7.0(最佳pH為6.5)。洗脫液體積為柱體積的3-5倍(最佳洗脫液體積為柱體積的4倍)。十二烷基磺酸納溶液中含有有機(jī)酸鹽或無(wú)機(jī)酸鹽。有機(jī)酸鹽或無(wú)機(jī)酸鹽包括氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、檸檬酸鹽、乳酸鹽、或酒石酸鹽中的任何一種，濃度為1.5-4％，常用的如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化銨、氯化鐵、硫酸鉀、碳酸鈉、磷酸鉀、磷酸鈉、硝酸鈉、醋酸鈉、檸檬酸鈉、酒石酸鈉等。
3)解吸液納濾去除表面活性劑將上述含有表面活性劑十二烷基磺酸納(SDS)的Nisin溶液用納濾膜過(guò)濾處理，采用截留分子量為200-1000的納濾膜(效率最佳的為截留分子量350的納濾膜)，處理溫度為室溫，工作壓力范圍0.15-0.35Mpa，納濾膜組件形式為1芯、膜組件殼體材質(zhì)為SUS304不銹鋼、密封件材質(zhì)為氟橡膠、膜組件公稱壓力為本1.0MPa。
3)Nisin溶液噴霧干燥將上述去除表面活性劑十二烷基磺酸納(SDS)且已經(jīng)濃縮的Nisin溶液用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2.0，并加入1-3倍體積的牛奶(最佳體積為1.5倍)，然后在噴霧干燥器上進(jìn)行噴霧干燥，熱風(fēng)進(jìn)口溫度為130-200℃，出口溫度為75-95℃，即可獲得乳酸鏈球菌肽產(chǎn)品。
本發(fā)明的方法中，整個(gè)流程乳酸鏈球菌肽的解吸率為92-95％，乳酸鏈球菌肽總回收率為85-90％。
本發(fā)明的創(chuàng)造性在于研制出乳酸鏈球菌肽的高效解吸以及解吸后解吸劑的高效去除方法，即充分發(fā)揮十二烷基磺酸納(SDS)對(duì)乳酸鏈球菌肽的解吸能力和納濾膜在去除解吸劑時(shí)高效、無(wú)相變、不影響乳酸鏈球菌肽活性的特點(diǎn)，不僅提高了乳酸鏈球菌肽的解吸和回收效率，還最大限度地保持了乳酸鏈球菌肽在后處理過(guò)程中的生物活性，該創(chuàng)新技術(shù)為降低乳酸鏈球菌肽的后提取成本打下了良好基礎(chǔ)。
實(shí)施例2本實(shí)施例中，從含有乳酸鏈球菌肽的溶液中提取乳酸鏈球菌肽的具體步驟如下1)吸附劑-乳酸鏈球菌肽復(fù)合物前處理首先將2000ml含有硅酸鈣-乳酸鏈球菌肽復(fù)合物的懸浮液6000rpm離心，分別收集上清液和吸附有乳酸鏈球菌肽的硅酸鈣沉淀，在室溫下將沉淀裝入離子交換柱。
2)表面活性劑解吸上述吸附有乳酸鏈球菌肽的硅酸鈣沉淀用1％的十二烷基磺酸納(SDS)水溶液洗脫，解吸液pH值為6.5。洗脫液體積為柱體積的4倍。
3)吸液納濾去除表面活性劑將上述含有表面活性劑十二烷基磺酸納(SDS)的Nisin溶液用納濾膜過(guò)濾處理，采用截留分子量為350的納濾膜，處理溫度為室溫，工作壓力范圍0.15-0.35Mpa。
4)Nisin溶液噴霧干燥將上述去除表面活性劑十二烷基磺酸納(SDS)且已經(jīng)濃縮的Nisin溶液用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2.0，并加入1.5倍體積的牛奶，然后在噴霧干燥器上進(jìn)行噴霧干燥，即可獲得乳酸鏈球菌肽產(chǎn)品。
經(jīng)過(guò)分析測(cè)試，整個(gè)流程中乳酸鏈球菌肽的總解吸率為93％，總回收率為86％。
權(quán)利要求
1.一種解吸并回收乳酸鏈球菌肽的新方法，其特征在于它將表面活性劑解吸和納濾方法相結(jié)合，即先調(diào)節(jié)吸附混合液的pH、裝解吸柱、表面活性劑解吸附、然后采用納濾的方法將溶液中的表面活性劑去除，在去除表面活性劑的同時(shí)將含有Nisin的溶液濃縮，濃縮液再采用噴霧干燥方法制成干粉，最終回收生物防腐劑乳酸鏈球菌肽，具體步驟如下①吸附劑-乳酸鏈球菌肽復(fù)合物前處理首先將含有硅酸鈣-乳酸鏈球菌肽復(fù)合物的懸浮液5000-10000rpm離心，分別收集上清液和吸附有乳酸鏈球菌肽的硅酸鈣沉淀，在室溫下將沉淀裝入離子交換柱；②表面活性劑解吸步驟①中得到的吸附有乳酸鏈球菌肽的硅酸鈣沉淀用0.3％-1％的十二烷基磺酸納(SDS)水溶液洗脫，十二烷基磺酸納溶液中含有有機(jī)酸鹽或無(wú)機(jī)酸鹽，解吸液pH值為6.5，洗脫液體積為柱體積的3-5倍；③解吸液納濾去除表面活性劑步驟②中得到的含有表面活性劑十二烷基磺酸納(SDS)的Nisin溶液用納濾膜過(guò)濾處理，采用截留分子量為200-1000的納濾膜，處理溫度為室溫，工作壓力范圍0.15-0.35Mpa，納濾膜組件形式為1芯、膜組件殼體材質(zhì)為SUS304不銹鋼、密封件材質(zhì)為氟橡膠、膜組件公稱壓力為本1.0MPa；④Nisin溶液噴霧干燥將步驟③中得到的去除表面活性劑十二烷基磺酸納(SDS)的Nisin溶液用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2.0，并加入1-3倍體積的牛奶，然后在噴霧干燥器上進(jìn)行噴霧干燥，熱風(fēng)進(jìn)口溫度為130-200℃，出口溫度為75-95℃，即可獲得乳酸鏈球菌肽產(chǎn)品。
2.在權(quán)利要求第1項(xiàng)步驟②所記載的方法中，有機(jī)酸鹽或無(wú)機(jī)酸鹽包括氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、檸檬酸鹽、乳酸鹽、或酒石酸鹽中的任何一種，濃度為1.5-4％。
全文摘要
一種解吸并回收乳酸鏈球菌肽的新方法，它將表面活性劑解吸和納濾方法相結(jié)合，即先調(diào)節(jié)吸附混合液的pH、裝解吸柱、表面活性劑解吸附、然后采用納濾的方法將溶液中的表面活性劑去除，在去除表面活性劑的同時(shí)將含有Nisin的溶液濃縮，濃縮液再采用噴霧干燥方法制成干粉，以在提高乳酸鏈球菌肽解吸效率的同時(shí)降低能耗，降低在食品防腐中廣泛應(yīng)用的乳酸鏈球菌肽產(chǎn)品的回收成本。
文檔編號(hào)C07K1/14GK1854152SQ20051006476
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2005年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日
發(fā)明者莊緒亮, 沈銳華, 謝慧君, 張永進(jìn), 楊建州 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心