一種改進(jìn)的微生物發(fā)酵纈氨酸提取工藝并制備葉面肥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于纈氨酸生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種改進(jìn)的微生物發(fā)酵纈氨酸提取 工藝并制備葉面肥的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，纈氨酸大規(guī)模生產(chǎn)均采用微生物發(fā)酵法，生產(chǎn)過程纈氨酸發(fā)酵液中除主要 代謝產(chǎn)物纈氨酸外，還有少量的副產(chǎn)物(雜酸）丙氨酸、異亮氨酸等，需要在后序的提取工藝 中除去。傳統(tǒng)的纈氨酸提取工藝采用的是離子交換法，雜酸在離子交換過程中被分離，隨廢 水排放到污水站。然而，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用的葉面肥需要大量氨基酸的原料，這種 原料一般并沒有特殊要求，許多采用人體或動(dòng)物毛發(fā)、豆柏、玉米蛋白粉等動(dòng)、植物蛋白水 解液作為原料制備葉面肥的方法在文獻(xiàn)和專利報(bào)導(dǎo)中均有出現(xiàn)。因此，分離并收集雜酸制 備氨基酸葉面肥不僅可以減少資源的浪費(fèi)和消耗，也可以減輕污水站的廢水治理負(fù)荷，一 舉兩得。
[0003] 另外，傳統(tǒng)的離子交換法纈氨酸提取工藝的樹脂再生步驟，需要消耗酸和堿，并使 用大量的沖洗水，成為生產(chǎn)纈氨酸高氨氮含鹽廢水的主要主要來源。專利CN200810159687 雖然提供了一種能夠避免離子交換分離纈氨酸的全膜法提取方法，但是膜分離一方面是基 于被分離物分子量的顯著差異，這意味著針對(duì)分子量非常接近的纈氨酸與雜酸，幾乎沒有 分離效果；另一方面分離膜組件運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用高，操作復(fù)雜，且膜的再生不可避免也要排 放廢水。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種簡便、溫和的纈氨酸提取工藝，其簡便在于省略了傳統(tǒng)工藝的 離子交換步驟(或其他步驟，如膜)，僅通過蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶精制，即可得到纈氨酸主產(chǎn)品，雜 酸因與主產(chǎn)品的溶解度差異被留存于母液中，用于制備葉面肥；其溫和在于發(fā)明人驚奇的 發(fā)現(xiàn)，整個(gè)過程發(fā)酵產(chǎn)生的全部氨基酸破壞非常少，整體回收率在97%以上，這樣基本上保 留了纈氨酸發(fā)酵生產(chǎn)的全部氨基酸營養(yǎng)成分。同時(shí)，省略離子交換步驟后，離交酸、堿和水 的消耗被根本解決，其它廢水如蒸發(fā)過程的冷凝水，可以全部回用于發(fā)酵工藝用水，實(shí)現(xiàn)了 纈氨酸生產(chǎn)廢水零排放，克服了現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)品回收率低，廢水排放量大，環(huán)保負(fù)荷高等一 系列問題，不但經(jīng)濟(jì)效益明顯，環(huán)保和資源等綜合效益也非常明顯。
[0005] 本發(fā)明通過如下步驟得以實(shí)現(xiàn)： 1)纈氨酸發(fā)酵液酸化后利用陶瓷膜進(jìn)行過濾，得到澄清濾液。其中：發(fā)酵液酸化能夠 將發(fā)酵液中的水溶性蛋白絮凝變性，菌體和大部分蛋白在膜過濾過程中被除去，有助于提 高產(chǎn)品質(zhì)量并提升膜過濾的濾速；發(fā)酵液酸化的P H控制在3. 0-7. 0之間，優(yōu)選4. 0-6. 0之 間，更優(yōu)選4. 5-5. 5之間，適宜的有助于纈氨酸與雜質(zhì)氨基酸的分離；發(fā)酵液酸化采用的較 為溫和的磷酸，避免鹽酸、硫酸等強(qiáng)酸的破壞作用，同時(shí)為葉面肥添加磷元素。
[0006] 2)將濾液進(jìn)行減壓濃縮結(jié)晶。發(fā)酵液澄清后的濾液進(jìn)行減壓濃縮，控制過程溫度 60°C -KKTC，隨著濃縮過程的進(jìn)行不斷有沉淀析出，控制濃縮倍數(shù)10-20倍濃縮完畢，得到 纈氨酸粗品結(jié)晶液。
[0007] 3)結(jié)晶液分離和洗滌。過濾分離纈氨酸粗品，濾餅用0-25°C的低溫去離子水洗 滌，去離子水的用量為纈氨酸粗品的0.5 -2.0倍（V/V)，優(yōu)選0.8 -1.2倍（V/V)，得到纈氨 酸粗品，同時(shí)收集合并母液和洗液得到母液1。
[0008] 4)纈氨酸粗品精制。將纈氨酸粗品溶解于60-KKTC，優(yōu)選75_85°C的去離子水中， 溶解控制纈氨酸濃度60 -80g/l，優(yōu)選70 -75 g/1。向粗品溶液中投加1.0%。-2.0%。（W/ V)活性炭進(jìn)行攪拌脫色、過濾，得到無色澄清的脫色液。脫色液控制溫度60°C -100°C再次 進(jìn)行減壓濃縮結(jié)晶，隨著濃縮的進(jìn)行不斷有沉淀析出，控制濃縮倍數(shù)5-10倍濃縮完畢。，降 溫至環(huán)境溫度。分離沉淀并用1-3倍（V/V)，0°C-25°C的低溫去離子水洗滌，干燥得到纈氨 酸成品。同時(shí)收集合并母液和洗液得到母液2。
[0009] 5)收集合并母液1和母液2,減壓濃縮至總氨基酸濃度100g/l以上，在攪拌狀態(tài) 下加入銅、錳、鐵、鋅、硼，進(jìn)行微量元素與氨基酸的螯合，螯合溫度控制為30-80°C，制備氨 基酸葉面肥料。檢驗(yàn)氨基酸葉面肥的營養(yǎng)成分是纈氨酸及少量的丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸 或其它氨基酸，其中纈氨酸占總氨基酸含量的50%以上。
[0010] 6)步驟（2)和（4)減壓濃縮產(chǎn)生的凝水，可不經(jīng)處理，直接回用發(fā)酵生產(chǎn)。
[0011] 通過實(shí)施本發(fā)明，可以得到高品質(zhì)纈氨酸產(chǎn)品和富含纈氨酸的氨基酸葉面肥兩個(gè) 產(chǎn)品，同時(shí)可以通過控制不同的蒸發(fā)結(jié)晶濃度調(diào)整兩個(gè)產(chǎn)品的產(chǎn)量。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 1、本發(fā)明采用減壓蒸發(fā)濃縮為主要手段提取纈氨酸，省略了傳統(tǒng)工藝的離子交換步驟 (或其他步驟，如膜)，操作更加簡單，易于工業(yè)化實(shí)現(xiàn)。
[0013] 2、通過實(shí)施本發(fā)明可以成功實(shí)現(xiàn)主產(chǎn)品纈氨酸與雜質(zhì)氨基酸的有效分離，并最大 程度保留了雜質(zhì)氨基酸產(chǎn)物，同時(shí)，利用充分雜質(zhì)氨基酸的營養(yǎng)成分制備了氨基酸葉面肥， 實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的綜合利用。
[0014] 3、離子交換步驟的省略，避免了樹脂再生酸和堿的消耗，以及大量沖洗水的使用， 從根本上杜絕了纈氨酸生產(chǎn)高氨氮廢水的產(chǎn)生。同時(shí)，通過實(shí)施本發(fā)明產(chǎn)生的蒸發(fā)凝結(jié)水， 完全可以回用發(fā)酵生產(chǎn)，基本做到了廢水零排放。
[0015] 4、實(shí)施本發(fā)明，可以得到高品質(zhì)纈氨酸產(chǎn)品和富含纈氨酸的氨基酸葉面肥兩個(gè)產(chǎn) 品，同時(shí)可以通過控制不同的蒸發(fā)結(jié)晶濃度調(diào)整兩個(gè)產(chǎn)品的產(chǎn)量，靈活地應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下對(duì)對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0018] 實(shí)施例1:纈氨酸提取過程及結(jié)果 發(fā)酵結(jié)束取纈氨酸發(fā)酵液，含纈氨酸950g、雜酸(丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸等，下同） 143g，攪拌狀態(tài)下加入磷酸調(diào)整pH 4. 63然后進(jìn)行陶瓷膜過濾，得纈氨酸澄清濾液25L。在 溫度75°C下，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀對(duì)濾液進(jìn)行減壓濃縮，濃縮過程中不斷有沉淀析出，蒸發(fā)結(jié)束 剩余含有沉淀的濃縮液2. 2L，濃縮倍數(shù)約11倍。用標(biāo)有刻度的漏斗分離得到0. 75L濾餅沉 淀和I. 45L母液。用0. 75L淋洗濾餅并分離得到纈氨酸粗品0. 69L和洗液0. 81L。
[0019] 將上述所得粗品用IOL80°C的去離子水溶解，檢測(cè)纈氨酸濃度為73g/L，投加15g 活性炭進(jìn)行攪拌脫色、過濾，得到無色澄清的脫色液。在溫度75°C下，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀對(duì)脫 色液進(jìn)行減壓濃縮，濃縮過程中不斷有沉淀析出，蒸發(fā)結(jié)束剩余含有沉淀的濃縮液I. 6L， 濃縮倍數(shù)約6倍。濃縮液自然降溫至常溫，用標(biāo)有刻度的漏斗分離得到0. 65L濾餅沉淀和 0. 95L母液。用0. 65L淋洗濾餅并分離、干燥得纈氨酸成品710g和洗液0. 7L。
[0020] 收集上述各步操作產(chǎn)生的母液和洗液共3. 91L，在溫度75°C下，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 減壓濃縮至3L，然后