本發(fā)明公開(kāi)了一種利用膜分離技術(shù)從谷胱甘肽亞銅鹽中分離提純谷胱甘肽的方法,屬于精細(xì)化工工程領(lǐng)域。
背景技術(shù):
還原型谷胱甘肽是一種具有重要生理活性的三肽,即r-L-谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸(glutathione, GSH),廣泛分布于動(dòng)物、植物和油料種子中。GSH有重要的生理保護(hù)作用,在細(xì)胞中能夠抵御各種毒素和致癌劑,還可作為保護(hù)酶和其它蛋白巰基的抗氧化劑,在生物氧化、氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)、保護(hù)血紅蛋白等過(guò)程中起一定作用。另外,谷胱甘肽還具有抑制衰老、預(yù)防糖尿病、消除疲勞等作用,被譽(yù)為人體的“長(zhǎng)壽因子和抗衰因子”。
生產(chǎn)谷胱甘肽的方法主要有溶劑提取法、化學(xué)合成法、酶合成法、發(fā)酵法。目前國(guó)內(nèi)主要采用發(fā)酵法生產(chǎn)谷胱甘肽,該工藝具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、轉(zhuǎn)化效率高、生產(chǎn)速率快等方面的優(yōu)點(diǎn),其過(guò)程主要包括發(fā)酵液離心得濕酵母體、破壁、抽提液離心、過(guò)濾除雜、粗提取液純化、濃縮和結(jié)晶等步驟。酵母的谷胱甘肽粗提取液常用的純化方法主要有銅鹽法、樹(shù)脂法(離子交換樹(shù)脂法、合成汞樹(shù)脂法、大孔吸附樹(shù)脂法)、電滲析法、膠束萃取法、雙水相法(雙水相分配結(jié)合溫度誘導(dǎo)相分離法),工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛的是銅鹽法和樹(shù)脂法。
谷胱甘肽一般采用結(jié)晶的方法從濃縮液中析出。銅鹽法(卓肇文, 等. 用改進(jìn)的方法從酵母制取還原型谷胱甘肽(GSH)結(jié)晶[J]. 氨基酸雜質(zhì), 1988, 3:6~9)提純谷胱甘肽粗提取液后濃縮結(jié)晶可以獲得約80%的收率;復(fù)旦大學(xué)的苑小林等人(苑小林, 等. 鮮酵母中谷胱甘肽(GSH)分離純化的初步研究[J]. 藥物生物技術(shù), 1998, 5(2): 89~91)利用有機(jī)汞的化學(xué)親和樹(shù)脂吸附GSH,濃縮結(jié)晶后回收率為83%;專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?00610040606.3)“一種從谷胱甘肽發(fā)酵液中提取谷胱甘肽的方法”中使用001×7陽(yáng)離子交換樹(shù)脂純化谷胱甘肽,濃縮結(jié)晶后,提取收率為80.5%?,F(xiàn)有工藝大多存在工藝復(fù)雜,生產(chǎn)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是為克服上述技術(shù)不足,提供一種利用膜分離技術(shù)從谷胱甘肽亞銅鹽中分離提純谷胱甘肽的方法。
本發(fā)明的技術(shù)思路是,采用微濾和二級(jí)納濾工藝分離提純谷胱甘肽亞銅鹽游離液中的有效成分,去除懸浮物、聚合物、氧化型谷胱甘肽、甘氨酸、谷氨酸、半胱氨酸等雜質(zhì)。經(jīng)過(guò)二級(jí)納濾濃縮的谷胱甘肽母液,可以結(jié)晶得到高純度的谷胱甘肽產(chǎn)品。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
所述的一種利用膜分離技術(shù)從谷胱甘肽亞銅鹽中分離提純谷胱甘肽的方法,包含以下步驟:
(1)制備游離液
將聚丙烯酰胺絮凝得到的谷胱甘肽亞銅鹽配制成1800~2000mg/L的懸浮液,并向其中通入H2S氣體,把谷胱甘肽還原置換出來(lái),過(guò)濾,收集濾液得谷胱甘肽游離液;
(2)微調(diào)pH值
配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5~1.0 %的硫酸溶液,緩慢加入步驟(1)得到游離液中,調(diào)節(jié)pH值至3.0~3.5;
(3)微過(guò)濾
在操作壓力為0.05~0.2MPa,溫度為5~45℃,過(guò)濾精度為1~5μm的條件下,將步驟(2)得到游離液用微濾裝置進(jìn)行預(yù)處理,除去細(xì)小懸浮物,得到澄清透明的游離液;
(4)一級(jí)納濾
在操作壓力為0.5~3.0MPa,溫度為15~45℃的條件下,將步驟(3)預(yù)處理后的透明游離液利用一級(jí)納濾組件除去分子量400以上的大分子雜質(zhì);
所述步驟(4)主要除去氧化型谷胱甘肽,聚合物;
(5)二級(jí)納濾
在操作壓力為0.5~3.0MPa,溫度為15~45℃的條件下,將步驟(4)得到濾液再利于二級(jí)納濾組件除去分子量小于250的小分子雜質(zhì);
所述步驟(5)主要除去氨基酸、二肽;
(6)濃縮,結(jié)晶
濃縮步驟(5)所得收集液,結(jié)晶得到谷胱甘肽。
使用裝置包括微濾裝置,一級(jí)至二級(jí)納濾組件,谷胱甘肽游離液儲(chǔ)罐,濃縮液儲(chǔ)罐,各級(jí)增加泵。使用的微濾裝置可以采用陶瓷管式膜組件、金屬板框式膜組件;納濾膜材料有聚酰胺、聚酰亞胺、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、醋酸纖維素、陶瓷膜或金屬膜。微濾裝置和各級(jí)納濾組件均串聯(lián)操作。
本發(fā)明的有益效果是:
(1)在常溫下,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、連續(xù)、高效地生產(chǎn)谷胱甘肽,降低了能耗,獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益;
(2)經(jīng)膜分離后的透出液化學(xué)需氧量低,有良好的環(huán)保效益。
具體實(shí)施方法:
實(shí)施例1:
(1)制備游離液
向反應(yīng)釜內(nèi)加入100 L1800mg/L的谷胱甘肽亞銅鹽懸浮液,并向其中通入H2S氣體,把谷胱甘肽還原置換出來(lái),過(guò)濾除去黑色沉淀,收集濾液得谷胱甘肽游離液。
(2)微調(diào)pH值
用配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的硫酸溶液,緩慢加入谷胱甘肽游離液中,調(diào)節(jié)pH值至3.0,調(diào)節(jié)完畢,攪拌5 min,復(fù)測(cè)pH值,當(dāng)釜上下兩側(cè)pH均達(dá)到3.0±0.1時(shí),表示調(diào)節(jié)完畢,如果差值大于0.1,則繼續(xù)調(diào)節(jié)直到符合標(biāo)準(zhǔn)。
(3)微過(guò)濾
將步驟(2)調(diào)節(jié)好的游離液,加熱至35℃后,將此游離液由增壓泵在壓力0.2 MPa的操作條件下泵入過(guò)濾精度為5 μm的微濾器進(jìn)行預(yù)處理,除去細(xì)小懸浮物。
(4)一級(jí)納濾
在操作壓力為2.0MPa,溫度為35℃的條件下,將步驟(3)預(yù)處理后的透明游離液泵入一級(jí)納濾組件,除去氧化型谷胱甘肽,聚合物等分子量在400以上的大分子,濾出液經(jīng)高效液相色譜檢測(cè),如果濾液中大分子雜質(zhì)總量大于5%,則將濾液重新打入一級(jí)納濾組件。
(5)二級(jí)納濾
在操作壓力為2.0MPa,溫度為35℃的條件下,將步驟(4)收集的濾液打入二級(jí)納濾組件,除去氨基酸,二肽等分子量在250以下的小分子雜質(zhì),濾出液經(jīng)高效液相色譜檢測(cè),如果濾液中小分子雜質(zhì)總量大于5%,則將濾液重新打入二級(jí)納濾組件。
(6)濃縮,結(jié)晶
對(duì)步驟(5)得到濾液泵入濃縮釜進(jìn)行濃縮,結(jié)晶、過(guò)濾得到谷胱甘肽132.5 g,回收率達(dá)90.1%。
實(shí)施例2
(1)制備游離液
向反應(yīng)釜內(nèi)加入100 L2000mg/L的谷胱甘肽亞銅鹽懸浮液,并向其中通入H2S氣體,把谷胱甘肽還原置換出來(lái),過(guò)濾除去黑色沉淀,收集濾液得谷胱甘肽游離液。
(2)微調(diào)pH值
用配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的硫酸溶液,緩慢加入谷胱甘肽游離液中,調(diào)節(jié)pH值至3.2,調(diào)節(jié)完畢,攪拌5 min,復(fù)測(cè)pH值,當(dāng)釜上下兩側(cè)pH均達(dá)到3.2±0.1時(shí),表示調(diào)節(jié)完畢,如果差值大于0.1,則繼續(xù)調(diào)節(jié)直到符合標(biāo)準(zhǔn)。
(3)微過(guò)濾
將步驟(2)調(diào)節(jié)好的游離液,加熱至35℃后,將此游離液由增壓泵在壓力0.1 MPa的操作條件下泵入過(guò)濾精度為1 μm的微濾器進(jìn)行預(yù)處理,除去細(xì)小懸浮物。
(4)一級(jí)納濾
在操作壓力為1.0MPa,溫度為25℃的條件下,將步驟(3)預(yù)處理后的透明游離液泵入一級(jí)納濾組件,除去氧化型谷胱甘肽,聚合物等分子量在400以上的大分子,濾出液經(jīng)高效液相色譜檢測(cè),如果濾液中大分子雜質(zhì)總量大于5%,則將濾液重新打入一級(jí)納濾組件。
(5)二級(jí)納濾
在操作壓力為1.0MPa,溫度為25℃的條件下,將步驟(4)收集的濾液打入二級(jí)納濾組件,除去氨基酸,二肽等分子量在250以下的小分子雜質(zhì),濾出液經(jīng)高效液相色譜檢測(cè),如果濾液中小分子雜質(zhì)總量大于5%,則將濾液重新打入二級(jí)納濾組件。
(6)濃縮,結(jié)晶
對(duì)步驟(5)得到濾液泵入濃縮釜進(jìn)行濃縮,結(jié)晶、過(guò)濾得到谷胱甘肽151.0 g,回收率達(dá)91%。
實(shí)施例3
(1)制備游離液
向反應(yīng)釜內(nèi)加入100 L2000mg/L的谷胱甘肽亞銅鹽懸浮液,并向其中通入H2S氣體,把谷胱甘肽還原置換出來(lái),過(guò)濾除去黑色沉淀,收集濾液得谷胱甘肽游離液;
(2)微調(diào)pH值
用配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%的硫酸溶液,緩慢加入谷胱甘肽游離液中,調(diào)節(jié)pH值至3.3,調(diào)節(jié)完畢,攪拌5 min,復(fù)測(cè)pH值,當(dāng)釜上下兩側(cè)pH均達(dá)到3.3±0.1時(shí),表示調(diào)節(jié)完畢,如果差值大于0.1,則繼續(xù)調(diào)節(jié)直到符合標(biāo)準(zhǔn)。
(3)微過(guò)濾
將步驟(2)調(diào)節(jié)好的游離液,加熱至15℃后,將此游離液由增壓泵在壓力0.1 MPa的操作條件下泵入過(guò)濾精度為5 μm的微濾器進(jìn)行預(yù)處理,除去細(xì)小懸浮物。
(4)一級(jí)納濾
在操作壓力為1.5MPa,溫度為15℃的條件下,將步驟(3)預(yù)處理后的透明游離液泵入一級(jí)納濾組件,除去氧化型谷胱甘肽,聚合物等分子量在400以上的大分子,濾出液經(jīng)高效液相色譜檢測(cè),如果濾液中大分子雜質(zhì)總量大于5%,則將濾液重新打入一級(jí)納濾組件。
(5)二級(jí)納濾
在操作壓力為1.5MPa,溫度為15℃的條件下,將步驟(4)收集的濾液打入二級(jí)納濾組件,除去氨基酸,二肽等分子量在250以下的小分子雜質(zhì),濾出液經(jīng)高效液相色譜檢測(cè),如果濾液中小分子雜質(zhì)總量大于5%,則將濾液重新打入二級(jí)納濾組件。
(6)濃縮,結(jié)晶
對(duì)步驟(5)得到濾液泵入濃縮釜進(jìn)行濃縮,結(jié)晶、過(guò)濾得到谷胱甘肽150.2 g,回收率達(dá)90.5%。
以上實(shí)施例僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然,本發(fā)明不限于上述實(shí)施例,還可以有許多操作組合。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有情形,均應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。