專利名稱：三級膜串聯(lián)提取分離l-異亮氨酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氨基酸生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三級膜串聯(lián)提 取分離L-異亮氨酸的方法。
背景技術(shù)：
L-異亮氨酸是三種支鏈氨基酸之一，因其特殊的結(jié)構(gòu)和功能， 在人類生命代謝中占有特別重要的地位。哺乳動物體自身不能合成L-異亮氨酸， 所以，作為人體必需的8種氨基酸之一，成年人每天需要從外界攝取20 mg/ kg(體重)的L-異亮氨酸。L-異亮氨酸是合成人體激素、酶類的原料，具有促進(jìn) 蛋白質(zhì)合成和抑制其分解的效果，能提高生長激素和胰島素水平，有強(qiáng)化肝功 能、恢復(fù)肌肉疲勞等作用。因此，在食品和醫(yī)藥行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用及商業(yè)價 值。同時，由于L-異亮氨酸和L-纈氨酸凝膠具有帶正電的端基，是新型低分子 量凝膠，不僅可以使純水和含有無機(jī)酸或鹽的水溶液成凝膠而且可以使有機(jī)溶 劑和油成膠狀，進(jìn)而形成水凝膠，其在生物醫(yī)藥、組織工程、光化學(xué)、電化學(xué)、 食品工業(yè)、化妝品等領(lǐng)域已被廣泛運用。微生物發(fā)酵法是目前生產(chǎn)L-異亮氨酸最主要的方法，在發(fā)酵過程中加入的 物料不能完全被利用，因此在發(fā)酵結(jié)束時，發(fā)酵液中除主要產(chǎn)物外還有蛋白質(zhì)、 糖類物質(zhì)、無機(jī)鹽、菌體、色素等，從而導(dǎo)致L-異亮氨酸提取非常困難。L-異 亮氨酸的提取常用的方法有離子交換法和溶劑萃取法，這些傳統(tǒng)的方法存在勞 動密集、能耗髙、有機(jī)廢水排量大、環(huán)境污染高的問題，其產(chǎn)品收率僅在50-60% 左右。在生產(chǎn)工藝中釆用無相變、低能耗、環(huán)境好的膜分離技術(shù)從發(fā)酵液中分離 純化L-異亮氨酸，是氨基酸工業(yè)技術(shù)進(jìn)步中一大突破。將超濾和納濾膜分離技例，但是釆用"微濾—超濾—反滲透"三級膜 串聯(lián)分離提取分離L-異亮氨酸的技術(shù)，還未見報道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在勞動密集、能耗高、有機(jī)廢 水排量大、環(huán)境污染嚴(yán)重和產(chǎn)品收率低的技術(shù)問題，提供一種三級膜串聯(lián)提取 分離L-異亮氨酸的方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明按下述工藝步驟進(jìn)行1) 微濾過濾將L-異亮氨酸發(fā)酵液通過微濾膜，微濾所用膜為陶瓷膜，孔 徑為O. 02-1薩，操作溫度為1-80°C，工作壓力進(jìn)壓為l-6bar，出壓為1-3bar， 微濾除去發(fā)酵液中的菌體和大分子蛋白物質(zhì)，得到微濾透析液和高濃度菌體蛋 白，菌體蛋白經(jīng)烘干后作為優(yōu)質(zhì)菌體蛋白出售；2) 超濾過濾將步驟l)所得的微濾透析液通過超濾膜，超濾所用膜選用 PAN、 PVDF、 PC、 PES、 PP、 PE復(fù)合膜中的一種，其截留分子量為2000-100000, 操作溫度為1-50°C，工作壓力.'進(jìn)壓為1-10bar,出壓為l-6bar,過濾除去色素、 膠體和大分子物質(zhì)，得到超濾透析液和濃縮液，濃縮液經(jīng)烘干處理后用來生產(chǎn) 生物發(fā)酵肥；3) 反滲透濃縮將步驟2)所得的超濾透析液通過反滲透膜，反滲透膜選 用PAN、 PVDF、 PC、 PES、 PP、 PE復(fù)合膜中的一種，截留標(biāo)準(zhǔn)對NaCl截留率為 95%以上，操作溫度為1-50。C,工作壓力進(jìn)壓為l-40bar，出壓為0. 5-36 bar,得到反滲透濃縮液和純凈水，純凈水直接回用于生產(chǎn)；4) 將步驟3)所得的反滲透濃縮液經(jīng)過脫色、濃縮、結(jié)晶、離心后獲得粗品，將所得粗品配制成飽和水溶液，再次經(jīng)過脫色、濃縮、結(jié)晶、離心并同時 用乙醇漂洗、干燥后獲得優(yōu)質(zhì)L-異亮氨酸產(chǎn)品。本發(fā)明利用三級膜串聯(lián)技術(shù)提取分離L-異亮氨酸的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比 具有以下優(yōu)點1、 膜設(shè)備占地面積小，可自動化控制和連續(xù)生產(chǎn)，大幅提高生產(chǎn)效率，操 作及維護(hù)簡單，工藝簡化，操作簡便，成本較低。2、 釆用微濾除菌體，無需加入助濾劑或絮凝劑，符合環(huán)保要求的同時提高 菌體蛋白副產(chǎn)物的品質(zhì)，增加副產(chǎn)物經(jīng)濟(jì)效益。3、 采用超濾去除色素、膠體和大分子物質(zhì)，膜的過濾精度高，膜過濾后L-異亮氨酸發(fā)酵液透光率達(dá)9oy。以上，雜質(zhì)含量少，從而使產(chǎn)品收率以及質(zhì)量大幅提高。4、 釆用反滲透膜實現(xiàn)冷濃縮，避免高溫下色素的再生；同時，過程中產(chǎn)生 純凈水可直接回用于生產(chǎn)作為配料用水，節(jié)能減排效果顯著。5、 本發(fā)明不使用離子交換工序，使用三級膜串聯(lián)技術(shù)避免產(chǎn)生高濃度有機(jī) 廢水以及大量酸堿的使用，有效實現(xiàn)環(huán)境友好、綠色生產(chǎn)。
具體實施方式
下面通過對三級膜串聯(lián)提取分離L-異亮氨酸的方法的具體實施例的詳細(xì)描 述進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但實施例不是對本發(fā)明的限制。 實施例1)微濾過濾將含量為1. 57%的1900kg L-異亮氨酸發(fā)酵液通過微濾過濾， 微濾過濾所用的膜材料是孔徑為0.05jLim的陶瓷膜，操作溫度為50'C，進(jìn)壓為 3bar,出壓為lbar,得到300 kg濃縮液和清液1600kg,將濃縮液加純水600kg 后微濾過濾，獲得600kg洗脫液，發(fā)酵液濾前透光率為4.8%，將濾后清液和洗 脫液合并即為微濾透析液2200 kg,透光率為81.8%,濾后蛋白直接烘干，菌體蛋白收率為95%;2)超濾過濾將步驟l)所得微濾透析液2200kg通過超濾過濾，超濾所用 的膜材料是截留分子量為30000的PVDF的超濾膜，操作溫度為4tTC,進(jìn)壓為 7bar,出壓為2bar,得到150kg超濾濃縮液和超濾透析液2350kg，超濾透析液 其中包括洗脫液300kg,透析液的透光率為95. 6%;3 )反滲透濃縮將步驟2 )所得超濾透析液2350kg通過反滲透濃縮，反滲 透所用的膜材料是截留NaCl為95。/。的PVDF反滲透膜，搡作溫度為4(TC，進(jìn)壓 為18bar,出壓為7bar，得到反滲透濃縮液900kg和1450kg的純凈水；4)將步驟3)所得反滲透濃縮液經(jīng)過脫色、濃縮、結(jié)晶、離心后獲得L-異 亮氨酸粗品，將所得粗品配制成飽和水溶液，再次經(jīng)過脫色、濃縮、結(jié)晶、離 心并同時用乙醇漂洗、干燥后獲得優(yōu)質(zhì)L-異亮氨酸產(chǎn)品24.67Kg。脫色、濃縮、結(jié)晶、離心、乙醇漂洗、烘干工序，屬于氨基酸提純常規(guī)工藝。上述實施例其產(chǎn)品收率達(dá)82. 7%。
權(quán)利要求
1、一種三級膜串聯(lián)提取分離L-異亮氨酸的方法，其特征是按下述工藝步驟進(jìn)行的1)微濾過濾將L-異亮氨酸發(fā)酵液通過微濾膜，微濾所用膜為陶瓷膜，孔徑為0.02-1μm，操作溫度為1-80℃，工作壓力進(jìn)壓為1-6bar，出壓為1-3bar，過濾后得到發(fā)酵液的微濾透析液和高濃度菌體蛋白；2)超濾過濾將步驟1)所得的微濾透析液通過超濾膜，超濾所用膜選用PAN、PVDF、PC、PES、PP、PE復(fù)合膜中的一種，其截留分子量為2000-100000，操作溫度為1-50℃，工作壓力進(jìn)壓為1-10bar，出壓為1-6bar，過濾后得到超濾透析液和濃縮液；3)反滲透濃縮將步驟2)所得的超濾透析液通過反滲透膜，反滲透膜選用PAN、PVDF、PC、PES、PP、PE復(fù)合膜中的一種，截留標(biāo)準(zhǔn)對NaCl截留率為95％以上，操作溫度為1-50℃，工作壓力進(jìn)壓為1-40bar，出壓為0.5-36bar，濃縮后得到反滲透濃縮液和純凈水；4)將步驟3)所得的反滲透濃縮液經(jīng)過脫色、濃縮、結(jié)晶、離心后獲得L-異亮氨酸粗品，將所得粗品配制成飽和水溶液，再次經(jīng)過脫色、濃縮、結(jié)晶、離心并同時用乙醇漂洗、干燥后得L-異亮氨酸產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三級膜串聯(lián)提取分離L-異亮氨酸的方法，即首先利用“微濾、超濾、反滲透”三級膜串聯(lián)技術(shù)過濾濃縮L-異亮氨酸發(fā)酵液，得到反滲透濃縮液，然后按照常規(guī)方法將反滲透濃縮液經(jīng)過脫色、濃縮、結(jié)晶、離心并同時用乙醇漂洗、烘干后獲得優(yōu)質(zhì)L-異亮氨酸產(chǎn)品。本發(fā)明不僅具有操作工藝簡便、產(chǎn)品收率及質(zhì)量提高、菌體蛋白副產(chǎn)物品質(zhì)提高等優(yōu)點，而且避免了高濃度有機(jī)廢水的產(chǎn)生，有效實現(xiàn)L-異亮氨酸的綠色生產(chǎn)。
文檔編號C07C229/08GK101654413SQ200910018769
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者喬連生, 張春宇, 徐國華, 李玉成, 趙蘭坤 申請人:山東阜豐生物科技開發(fā)有限公司