一種利用順序式模擬移動(dòng)床色譜連續(xù)提取亮氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用順序式模擬移動(dòng)床色譜連續(xù)提取亮氨酸的方法，屬于發(fā)酵技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 亮氨酸在國(guó)外發(fā)展較早，美國(guó)、韓國(guó)、日本等國(guó)家多年以前就在亮氨酸的生產(chǎn)、提 取、應(yīng)用等方面開展了一系列的研究。我國(guó)亮氨酸工業(yè)起步較晚，上世紀(jì)80年初產(chǎn)能尚不 足數(shù)百噸/年。到2000年，通過(guò)與國(guó)外公司合作以及引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和裝備，國(guó)內(nèi)廠家開始 大量生產(chǎn)亮氨酸，打破了亮氨酸持續(xù)進(jìn)口的局面，從而使亮氨酸產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展，如今亮 氨酸已發(fā)展成為世界上僅次于味精的第二大氨基酸。同時(shí)，隨著國(guó)內(nèi)畜牧養(yǎng)殖業(yè)和飼料工 業(yè)的蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)亮氨酸市場(chǎng)需求量逐年增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)今后每年亮氨酸用量將以15%的速 度遞增，加上亮氨酸出口形勢(shì)越來(lái)越好，未來(lái)亮氨酸行業(yè)前景看好。
[0003]目前亮氨酸的提取方法一般采用沉淀法、離子交換法等，其中使用沉淀法分離亮 氨酸時(shí)，沉淀劑價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本高，且具有一定毒性，而離子交換法雖然可以進(jìn)行大規(guī) 模制備，但是產(chǎn)品純度低，且交換樹脂用量龐大，洗脫和再生酸堿消耗太多，環(huán)境污染嚴(yán)重。 本發(fā)明采用模擬移動(dòng)床色譜分離亮氨酸易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，無(wú)需再生，能耗低、分離效率高，適 應(yīng)性強(qiáng)，且污水排放量少，易處理。同時(shí)，亮氨酸發(fā)酵還存在發(fā)酵效率低，工業(yè)能耗高，企業(yè) 利潤(rùn)低下等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種利用順序式模擬移動(dòng)床色譜連續(xù)提取亮氨酸的方法，其提 高了亮氨酸的提取收率，減少了廢液排放，降低了污水處理負(fù)擔(dān)，符合資源綜合利用、節(jié)能 減排的要求，從而帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種利用順序式模擬移動(dòng)床色譜連續(xù)提取亮氨酸的方法，其包括如下步驟：
[0007] 1)發(fā)酵，2)陶瓷膜過(guò)濾，3)-次脫色，4)四效濃縮，5)模擬移動(dòng)床色譜，6)四效和 雙效濃縮，7)粗品結(jié)晶、離心和重溶，8)活性炭脫色，9)雙效濃縮、結(jié)晶和離心，10)流化床 烘干。
[0008] 具體地，所述方法包括如下步驟：
[0009] 1)發(fā)酵：谷氨酸棒桿菌（Corynebacteriumglutamicum)CGMCCNo. 7033 種子液與 枯草芽孢桿菌（Bacillussubtillis)CGMCCNO. 2108種子液按照3 : 1的體積比混合，得到 混合種子液，然后按照6%的接種量轉(zhuǎn)入發(fā)酵培養(yǎng)基中培養(yǎng)，溫度30°C，PH值7. 2,培養(yǎng)時(shí)間 60小時(shí)，得到亮氨酸發(fā)酵液；
[0010] 2)陶瓷膜過(guò)濾：調(diào)亮氨酸發(fā)酵液PH5. 0-5. 5,然后通過(guò)孔徑為0. 05-0. 1μπι的陶瓷 膜，除去菌體蛋白和其它顆粒雜質(zhì)，獲得過(guò)濾液；
[0011] 3) -次脫色：將步驟2)中過(guò)濾液經(jīng)脫色膜除去大分子蛋白質(zhì)，獲得脫色液；所述 脫色膜為聚丙烯酰胺膜，截留分子量為1000-2000道爾頓；
[0012] 4)四效濃縮：將步驟3)中脫色液溫度保持在70-85Γ，經(jīng)四效蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮，獲 得濃縮液；
[0013] 5)模擬移動(dòng)床色譜：將步驟4)中濃縮液經(jīng)模擬移動(dòng)床色譜進(jìn)行分離，操作溫度 55-60°C，獲得含高純度亮氨酸的提取液和含各種雜質(zhì)（包括蛋白質(zhì)色素、無(wú)機(jī)鹽、雜氨基 酸等）的殘液；
[0014] 6)四效和雙效濃縮：將步驟5)中提取液溫度保持在70-85Γ，經(jīng)四效蒸發(fā)器進(jìn)行 濃縮，使亮氨酸料液濃度從1. 6-1. 7 % (亮氨酸在料液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）濃縮至2. 6-3. 2 % (亮氨酸在料液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)），之后再使料液溫度控制在60-80°C，并經(jīng)雙效蒸發(fā)器濃縮， 將料液濃度濃縮至20-25% (亮氨酸在料液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)），獲得濃縮液；
[0015] 7)粗品結(jié)晶、離心和重溶：將步驟6)所得濃縮液經(jīng)過(guò)降溫水緩慢降溫至25-30°C， 之后進(jìn)行離心，獲得亮氨酸粗品，然后再將亮氨酸粗品按照濃度2. 5-2. 8%質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行重 溶，獲得重溶液；
[0016] 8)活性炭脫色：向步驟7)重溶液中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-3%的活性炭，調(diào) PH5.0-5.5,升溫至75-80°C，脫色lh，靜置，開啟精密過(guò)濾機(jī)（葉片式過(guò)濾機(jī)）過(guò)濾循環(huán)，待 料液無(wú)色透明時(shí)，切換閥門，制得脫色液；
[0017]9)雙效濃縮、結(jié)晶和離心：將步驟7)脫色液溫度控制在60_80°C，經(jīng)雙效蒸發(fā)器進(jìn) 行濃縮，使亮氨酸料液濃度濃縮至20-25 % (亮氨酸在料液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)），再將濃縮后的 料液經(jīng)過(guò)降溫水緩慢降溫至25-30°C，之后離心，獲得濕結(jié)晶；
[0018] 10)流化床烘干：將步驟8)中濕結(jié)晶勻速、緩慢的投進(jìn)流化床干燥機(jī)進(jìn)行干燥，蒸 汽溫度220°C，壓力0· 25Mpa，獲得亮氨酸成品。
[0019]優(yōu)選地，所述谷氨酸棒桿菌（Corynebacteriumglutamicum)CGMCCNo. 7033 種子 液與枯草芽孢桿菌（Bacillussubtillis)CGMCCNO. 2108種子液的濃度均為IX10sCFU/mL。
[0020] 優(yōu)選地，所述發(fā)酵培養(yǎng)基組分為：葡萄糖15 %、玉米漿6 %、豆柏3 %、七水硫酸鎂 0.1%、磷酸氫二鉀0.1%、硫酸亞鐵0.001%、￥81 0.0001%，氰鈷胺素0.0001%4!17.0。本 發(fā)明的技術(shù)方案具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)及獨(dú)特性：
[0021] 1.本發(fā)明技術(shù)工藝用順序式模擬移動(dòng)床色譜法替代了傳統(tǒng)離交法分離亮氨酸，此 方法可以一次性去除發(fā)酵液中的其它雜酸及雜質(zhì)，使樹脂得到有效的利用，并減少?gòu)U水排 放，降低能耗。
[0022] 2.本發(fā)明技術(shù)工藝生產(chǎn)的亮氨酸產(chǎn)品純度和收率高、質(zhì)量穩(wěn)定。
[0023] 3.采用連續(xù)色譜法進(jìn)行分離，生產(chǎn)過(guò)程完全自動(dòng)化，生產(chǎn)強(qiáng)度低。
[0024] 4.生產(chǎn)過(guò)程用水做流動(dòng)相，成本低廉，基本沒有污染物產(chǎn)生，有利于保護(hù)環(huán)境。
[0025] 5.本發(fā)明采用混合菌株發(fā)酵技術(shù)，其產(chǎn)率得提高，其菌種之間互相協(xié)同，互不拮 抗。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)具 體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部 分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出 創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027] 實(shí)施例1
[0028]谷氨酸棒桿菌（Corynebacteriumglutamicum)CGMCCNo. 7033種子液與枯草芽抱 桿菌（Bacillussubtillis)CGMCCNO. 2108種子液按照3 : 1的體積比混合，得到混合種 子液，谷氨酸棒桿菌（Corynebacteriumglutamicum)CGMCCNo. 7033種子液與枯草芽抱桿 菌（Bacillussubtillis)CGMCCN0. 2108 種子液的濃度均約為 1X10sCFU/mL，按照按照 6% 的接種量轉(zhuǎn)入發(fā)酵培養(yǎng)基中培養(yǎng)，溫度30°C，PH值7. 2,培養(yǎng)時(shí)間60小時(shí)，得到亮氨酸發(fā)酵 液；發(fā)酵培養(yǎng)基組分為：葡萄糖15%、玉米漿6%、豆柏3%、七水硫酸鎂0. 1 %、磷酸氫二鉀 〇· 1 %、硫酸亞鐵 〇· 001 %、VB1 0· 0001 %，氰鈷胺素 0· 0001%，pH7. 0 ;
[0029] 將86m3濃度為2. 5%的亮氨酸發(fā)酵液，用膜孔徑為0. 05-0. 1μm的陶瓷膜過(guò)濾，除 去菌體蛋白，收集過(guò)濾液，再將過(guò)濾液經(jīng)聚丙烯酰胺膜除去大分子蛋白質(zhì)，之后再利用四效 蒸發(fā)器濃縮料液，將濃縮后的料液以平均7m3/h的流速注入順序式模擬移動(dòng)床色譜，并保持 料液溫度為60°C，收集色譜分離后的提取液，提取液溫度保持在60°C，并使其先經(jīng)四效蒸 發(fā)器進(jìn)