專利名稱：從發(fā)酵液中提取l－谷氨酰胺粗結(jié)晶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從發(fā)酵液中提取L-谷氨酰胺粗結(jié)晶的方法，屬發(fā)酵工程中分離提取技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
L-谷氨酰胺是L-谷氨酸的γ-羧基酰胺化物，分子式為C5H10O3N2，分子量146.15，常溫下為無色針狀結(jié)晶，可溶于水。L-谷氨酰胺是人體內(nèi)含量最豐富的一種氨基酸，在維持人體腸道機(jī)能、提高免疫力、改善酸堿平衡、增進(jìn)腦神經(jīng)功能等方面有顯著作用，可以用作生產(chǎn)藥物和保健品的原料。
L-谷氨酰胺生產(chǎn)的主要方法是微生物發(fā)酵法，用該法生產(chǎn)的有日本和韓國，我國目前尚未工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，主要原因是后道提取技術(shù)還存在問題。據(jù)報道采用陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂雙柱法提取時，存在著L-谷氨酰胺在酸性和堿性條件下水解為L-谷氨酸的問題，造成提取收率偏低，陽柱收率一般在60％以下，難以達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的要求。
本發(fā)明采用發(fā)酵液除去菌體后直接濃縮結(jié)晶的方法獲取L-谷氨酰胺粗晶，此過程中不發(fā)生谷氨酰胺的水解，谷氨酰胺結(jié)晶收率可以達(dá)到75％以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決谷氨酰胺易發(fā)生水解問題，從而提出從L-谷氨酰胺發(fā)酵液中直接濃縮結(jié)晶獲取L-谷氨酰胺粗結(jié)晶的方法。
本發(fā)明一種從發(fā)酵液中提取L-谷氨酰胺粗結(jié)晶的方法，其特征在于具有以下的工藝過程和步驟a.制備發(fā)酵液首先配制L-谷氨酰胺發(fā)酵培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基的組成及其重量百分配比如下葡萄糖12％，氯化銨2％，磷酸氫二鉀0.05％，磷酸二氫鉀0.05％，硫酸鎂0.04％，玉米漿1～1.2％，余量為水；用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的初始pH值為6.5；將所述的培養(yǎng)基加入至發(fā)酵罐中，在115℃下加熱滅菌15分鐘，然后冷卻至31.5℃，接種黃色短桿菌ATCC14067變異菌株進(jìn)行發(fā)酵；發(fā)酵過程中通過添加濃氨水的方法來補(bǔ)充氮源并控制發(fā)酵液的pH值；當(dāng)發(fā)酵液中葡萄糖含量降至2％以下時，補(bǔ)充糖分1～2次，每次補(bǔ)糖量為1～2％；當(dāng)發(fā)酵液中葡萄糖含量降至0.5％以下時，發(fā)酵結(jié)束；b.將上述發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵液加熱升溫至80℃，隨后即放出發(fā)酵液，靜置于另一容器中，菌體逐漸凝聚并自然沉降，形成清液和菌體沉降液兩部分；先吸出上部的清液部分，隨后向下部的菌體沉降液部分添加入1％的硅藻土；然后將清液和菌體沉降液兩部分分別進(jìn)行減壓過濾；合并兩部分過濾出的液體，得到澄清的發(fā)酵液；c.將上述澄清的發(fā)酵液用旋轉(zhuǎn)式真空蒸發(fā)器進(jìn)行真空濃縮，并采用水浴加熱，水浴溫度為55～60℃，控制發(fā)酵液處于沸騰狀態(tài)，并濃縮至原體積的1/5左右；d.然后將旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中濃縮液轉(zhuǎn)移到另外容器中，在室溫下攪拌至結(jié)晶不再增多；然后放在4℃冰箱中5～10小時繼續(xù)進(jìn)行低溫冷卻結(jié)晶；e.從冰箱中取出含有結(jié)晶的懸浮液，進(jìn)行抽濾，直至無母液流出為止；用少量50％乙醇溶液淋洗結(jié)晶，再次抽干，得到濕結(jié)晶；f.將上述所得的濕結(jié)晶在50℃下減壓烘干，得到淺黃色的粗制結(jié)晶，其L-谷氨酰胺含量65％以上；該粗結(jié)晶可供進(jìn)一步精制純化。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是在制備過程中L-谷氨酰胺不會發(fā)生分解或轉(zhuǎn)化，L-谷氨酰胺粗結(jié)晶的提取收率可達(dá)75％；相比以前雙柱法中用陽柱提取粗品而言，其收率有較明顯的提高；粗晶的純度也可達(dá)65％以上。
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的實施例進(jìn)一步具體敘述于后。
實施例1(1)制備發(fā)酵液首先配制L-谷氨酰胺發(fā)酵培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基的組成及其重量百分配比如下葡萄糖12％，氯化銨2％，磷酸氫二鉀0.05％，磷酸二氫鉀0.05％，硫酸鎂0.04％，玉米漿1.1％，余量為水；用30％氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的初始pH值為6.5；將所述的培養(yǎng)基加入至發(fā)酵罐中，在115℃下加熱滅菌15分鐘，然后冷卻至31.5℃，接種黃色短桿菌ATCC14067變異菌株進(jìn)行發(fā)酵；發(fā)酵過程中通過添加濃氨水的方法來補(bǔ)充氮源并控制發(fā)酵液的pH值至5.5～6.5；當(dāng)發(fā)酵液中葡萄糖含量降至2％以下時，補(bǔ)充糖分1～2次，每次補(bǔ)糖量為1～2％；當(dāng)發(fā)酵液中葡萄糖含量降至0.5％以下時，發(fā)酵結(jié)束；發(fā)酵結(jié)束時得發(fā)酵液體積為7升，此時取樣測定如下發(fā)酵液中L-谷氨酰胺含量為35mg/ml，殘?zhí)?mg/ml，pH值5.8；(2)將上述發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵液加熱升溫至80℃，隨后即放出發(fā)酵液，靜置于另一容器中，靜置5小時，菌體逐漸凝聚并自然沉降，形成清液和菌體沉降液兩部分；上部分的清液部分占有2/3的體積，下部分的菌體沉降液部分占有1/3的體積；先吸出上部的清液部分，隨后向下部的菌體沉降液部分添加入25克的硅藻土，并進(jìn)行攪拌；然后將清液和菌體沉降部分分別進(jìn)行減壓過濾；合并兩部分過濾出的液體，得到6.7升澄清的發(fā)酵液；(3)將上述澄清的發(fā)酵液等分為7份，分別放在旋轉(zhuǎn)式真空蒸發(fā)器中進(jìn)行真空濃縮，并采用水浴加熱，水浴溫度為55℃，控制發(fā)酵液處于沸騰狀態(tài)，每份發(fā)酵液濃縮至200毫升左右，合并濃縮液，將其轉(zhuǎn)移至另外容器中，在室溫下進(jìn)行攪拌，此時已有大量結(jié)晶析出，攪拌至結(jié)晶不再增多為止；(4)然后，放置在4℃冰箱中10小時，進(jìn)行低溫冷卻結(jié)晶；(5)從冰箱中取出含有結(jié)晶的懸浮液，用砂芯漏斗進(jìn)行真空抽濾，直止無母液流出為止；用少量50％乙醇溶液淋洗結(jié)晶，再次抽干，得到濕結(jié)晶371克，母液1120毫升；(6)將上述所得的濕結(jié)晶在50℃真空干燥箱中減壓烘干，得到淺黃色的粗制干結(jié)晶259克；經(jīng)檢測干結(jié)晶中L-谷氨酰胺實際含量為185.7克，占干結(jié)晶總量的71.7％；該粗制干結(jié)晶中另外含有谷氨酸16.7％和雜質(zhì)11.6％。至于母液中的L-谷酰胺含量約為5％，該部分可用其他技術(shù)回收，不包含在本方法中。
本實施例中，發(fā)酵液體積為7升，發(fā)酵液中L-谷氨酰胺含量為35mg/ml，故其總含量為245g；而本發(fā)明方法實際例的所得粗制干結(jié)晶中的L-谷氨酰胺實際含量為185.7克，所以其提取收率為185.7/245×100％＝75.8％。本發(fā)明方法產(chǎn)品提取收率還是較高的。
權(quán)利要求
1.一種從發(fā)酵液中提取L-谷氨酰胺粗結(jié)晶的方法，其特征在于具有以下的工藝過程和步驟a.制備發(fā)酵液首先配制L-谷氨酰胺發(fā)酵培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基的組成及其重量百分配比如下葡萄糖12％，氯化銨2％，磷酸氫二鉀0.05％，磷酸二氫鉀0.05％，硫酸鎂0.04％，玉米漿1～1.2％，余量為水；用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的初始pH值為6.5；將所述的培養(yǎng)基加入至發(fā)酵罐中，在115℃下加熱滅菌15分鐘，然后冷卻至31.5℃，接種黃色短桿菌ATCC14067變異菌株進(jìn)行發(fā)酵；發(fā)酵過程中通過添加濃氨水的方法來補(bǔ)充氮源并控制發(fā)酵液的pH值；當(dāng)發(fā)酵液中葡萄糖含量降至2％以下時，補(bǔ)充糖分1～2次，每次補(bǔ)糖量為1～2％；當(dāng)發(fā)酵液中葡萄糖含量降至0.5％以下時，發(fā)酵結(jié)束；b.將上述發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵液加熱升溫至80℃，隨后即放出發(fā)酵液，靜置于另一容器中，菌體逐漸凝聚并自然沉降，形成清液和菌體沉降液兩部分；先吸出上部的清液部分，隨后向下部的菌體沉降液部分添加入1％的硅藻土；然后將清液和菌體沉降液兩部分分別進(jìn)行減壓過濾；合并兩部分過濾出的液體，得到澄清的發(fā)酵液；c.將上述澄清的發(fā)酵液用旋轉(zhuǎn)式真空蒸發(fā)器進(jìn)行真空濃縮，并采用水浴加熱，水浴溫度為55～60℃，控制發(fā)酵液處于沸騰狀態(tài)，并濃縮至原體積的1/5左右；d.然后將旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中濃縮液轉(zhuǎn)移到另外容器中，在室溫下攪拌至結(jié)晶不再增多；然后放在4℃冰箱中5～10小時繼續(xù)進(jìn)行低溫冷卻結(jié)晶；e.從冰箱中取出含有結(jié)晶的懸浮液，進(jìn)行抽濾，直至無母液流出為止；用少量50％乙醇溶液淋洗結(jié)晶，再次抽干，得到濕結(jié)晶；f.將上述所得的濕結(jié)晶在50℃下減壓烘干，得到淺黃色的粗制結(jié)晶，其L-谷氨酰胺含量65％以上；該粗結(jié)晶可供進(jìn)一步精制純化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從發(fā)酵液中提取L－谷氨酰胺粗結(jié)晶的方法，屬發(fā)酵工程中分離提取技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法具有以下工藝步驟①制備發(fā)酵液，首先配制L－谷氨酰胺發(fā)酵培養(yǎng)基，將培養(yǎng)基加入至發(fā)酵罐中，在115℃下加熱滅菌15分鐘，然后冷卻至31.5℃，接種黃色短桿菌ATCC14067變異菌株進(jìn)行發(fā)酵；②將上述發(fā)酵液加熱升溫至80℃，放出發(fā)酵液，靜置于另一容器中，菌體沉降，形成清液和菌體沉降液兩部分，各別進(jìn)行減壓過濾，合并兩部分濾液，得澄清的發(fā)酵液；③將澄清的發(fā)酵液在旋轉(zhuǎn)式真空蒸發(fā)器中進(jìn)行濃縮，采用水浴55～60℃加熱，濃縮至1/5體積；④在室溫下攪拌，然后放在4℃冰箱中5～10小時繼續(xù)進(jìn)行低溫冷卻結(jié)晶；⑤取出冰箱后，抽濾，乙醇洗滌，再抽干，得濕結(jié)晶；⑥將濕結(jié)晶在50℃下減壓烘干，得淺黃色粗制結(jié)晶。
文檔編號C07C231/00GK101086001SQ20071004275
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者陳振風(fēng), 王錦華 申請人:上海大學(xué)