本發(fā)明涉及生物，尤其涉及一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝。

背景技術(shù)：

1、γ-氨基丁酸(別名4-氨基丁酸，γ-aminobutyricacid，簡稱gaba)是一種天然存在的非蛋白質(zhì)氨基酸，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的抑制性神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì),是由l-谷氨酸脫羧酶(glutamicaciddecarboxylase,gad)不可逆地催化l-谷氨酸(l-glutamicacid,l-glu)生成的，具有多種生理功能，能夠改善睡眠和治療抑郁，增強免疫力，降低血壓，提高視覺皮層功能，抵制肥胖，減輕焦慮和更年期綜合癥，治療癲癇病等,而人體內(nèi)源產(chǎn)生的gaba含量低，往往需要通過外源予以補充保持人體健康。

2、γ-氨基丁酸的制備方法主要有化學(xué)合成法、植物富集法、微生物發(fā)酵法和生物轉(zhuǎn)化法。學(xué)合成主要以γ-丁內(nèi)酯、γ-鹵代丁腈、2-溴丙酸和戊二酸酐作為底物合成gaba，其反應(yīng)速度快、產(chǎn)量高，但存在條件苛刻、能耗大、成本高、得率低且安全性差，不能用于食品、藥品等領(lǐng)域。通過低溫或高鹽脅迫處理從植物中富集gaba操作簡單、安全、環(huán)境友好，但其存在富集產(chǎn)率低和成本高的局限性，無法滿足市場需求。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)得率較低且后續(xù)分離提取較為困難，使其工業(yè)化應(yīng)用受到限制。生物轉(zhuǎn)化法即全細胞催化轉(zhuǎn)化法由于具有操作簡便、條件溫和、原料利用率高、轉(zhuǎn)化率高且分離純化成本低等優(yōu)勢，越來越受到青睞。雖然現(xiàn)有技術(shù)公開了生物轉(zhuǎn)化法制備γ-氨基丁酸，但是反應(yīng)時間長；并且反應(yīng)過程中還需要輔酶，成本高；此外谷氨酸和γ-氨基丁酸不便于分離。因此，亟待開發(fā)一種生產(chǎn)工藝簡單、低成本、高收率的提取γ-氨基丁酸的新方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝，利用該分離純化制備可以得到高收率、高純度、高產(chǎn)量的γ-氨基丁酸產(chǎn)品。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝，包括以下步驟：

4、(1)配置谷氨酸溶液，加入含有谷氨酸脫羧酶的全細胞，再加入鈣鹽溶液，調(diào)節(jié)ph至酸性，控制反應(yīng)體系的溫度和反應(yīng)時間，得到含有γ-氨基丁酸的轉(zhuǎn)化液備用；

5、(2)取步驟(1)中所述含有γ-氨基丁酸的轉(zhuǎn)化液，過濾后收集的濾液備用；

6、(3)取步驟(2)中所述濾液，加入萃取劑，控制攪拌速度和攪拌時間，靜置分層，收集下層的有機相備用；

7、(4)取步驟(3)中所述有機相，調(diào)ph至酸性，進入強酸性陽離子樹脂柱，采用解析劑進行洗脫，收集的解析液備用；

8、(5)取步驟(4)中所述解析液，經(jīng)過一次濃縮后收集的第一濃縮液再經(jīng)過二次濃縮，收集的第二濃縮液備用；

9、(6)取步驟(5)中所述第二濃縮液，加入無水乙醇，攪拌、降溫、抽濾，收集γ-氨基丁酸粗品；

10、(7)取步驟(6)中所述γ-氨基丁酸粗品，加入純化水，加熱攪拌至溶解，再加入脫色劑，繼續(xù)攪拌、抽濾，收集的脫色液降溫，抽濾、洗滌、干燥得到γ-氨基丁酸成品。

11、作為一種改進的技術(shù)方案，步驟(1)中所述谷氨酸溶液的濃度為500-800g/l，含有谷氨酸脫羧酶的全細胞的加入量為反應(yīng)體系od600值為10-50od/ml，調(diào)ph至4-5，控制反應(yīng)體系的溫度為20-40℃，反應(yīng)時間為4-6h；所述鈣鹽溶液為氯化鈣溶液，所述鈣鹽溶液中鈣離子的濃度為6-12mm。

12、作為一種改進的技術(shù)方案，步驟(2)中采用孔徑為50-200nm的陶瓷膜進行過濾。

13、作為一種改進的技術(shù)方案，步驟(3)中所述萃取劑為乙酸乙酯，乙醚，石油醚或正己烷，優(yōu)選為正己烷；控制攪拌速度為100-300rpm，攪拌0.5-1h。

14、作為一種改進的技術(shù)方案，步驟(4)中所述有機相調(diào)ph至1-3，再按照1-3bv/h的流速進入強酸性陽離子樹脂柱。

15、作為一種改進的技術(shù)方案，步驟(4)中所述解析劑為5-15wt％的氯化鉀溶液。

16、作為一種改進的技術(shù)方案，步驟(4)中有機相進入強酸性陽離子樹脂柱前需要采用20-30wt％的氯化鈉溶液以及水對強酸性陽離子樹脂柱進行洗脫，直至流出液的電導(dǎo)率＜10us/cm，得到轉(zhuǎn)型后的陽離子樹脂柱。

17、作為一種改進的技術(shù)方案，步驟(5)中一次濃縮時采用截留分子量為100-200da的納濾膜進行濃縮，二次濃縮時采用熱濃縮，所述二次濃縮液的固含量為70-80wt％。

18、作為一種改進的技術(shù)方案，步驟(6)中所述無水乙醇按照第二濃縮液體積1-4倍的用量加入，降溫至20-25℃。

19、作為一種改進的技術(shù)方案，步驟(7)中加入純化水加熱至60-80℃；所述脫色液按照3-5℃/h的速率降溫至10-15℃。

20、采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是：

21、本發(fā)明將谷氨酸溶液和含有谷氨酸脫羧酶的全細胞為反應(yīng)原料，加入鈣鹽溶液，調(diào)ph，控制反應(yīng)溫度和時間，反應(yīng)得到含有γ-氨基丁酸的轉(zhuǎn)化液經(jīng)過陶瓷膜過濾，收集的濾液中加入萃取劑，經(jīng)過攪拌靜置分層，收集的下層有機相調(diào)ph至酸性，再進入轉(zhuǎn)型后的強酸性陽離子樹脂柱中，然后采用解析劑進行解析，收集的解析液經(jīng)過一次濃縮、二次濃縮后再加入無水乙醇，攪拌、降溫、抽濾，收集的γ-氨基丁酸粗品中加入純化水，加熱、攪拌至溶解，加入活性炭，繼續(xù)攪拌，抽濾，收集的脫色液再按照梯度降溫方式進行降溫、抽濾、洗滌、干燥，得到γ-氨基丁酸產(chǎn)品。上述工藝方法，大大提高了γ-氨基丁酸的產(chǎn)量，收率和純度。

技術(shù)特征：

1.一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝，其特征在于，步驟(1)中所述谷氨酸溶液的濃度為500-800g/l，含有谷氨酸脫羧酶的全細胞的加入量為反應(yīng)體系od600值為10-50od/ml，調(diào)ph至4-5，控制反應(yīng)體系的溫度為20-40℃，反應(yīng)時間為4-6h；所述鈣鹽溶液為氯化鈣溶液，所述鈣鹽溶液中鈣離子的濃度為6-12mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝，其特征在于，步驟(2)中采用孔徑為50-200nm的陶瓷膜進行過濾。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝，其特征在于，步驟(3)中所述萃取劑為乙酸乙酯，乙醚，石油醚或正己烷，優(yōu)選為正己烷；控制攪拌速度為100-300rpm，攪拌0.5-1h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝，其特征在于，步驟(4)中所述有機相調(diào)ph至1-3，再按照1-3bv/h的流速進入強酸性陽離子樹脂柱。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝，其特征在于，步驟(4)中所述解析劑為5-15wt％的氯化鉀溶液。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝，其特征在于，步驟(4)中有機相進入強酸性陽離子樹脂柱前需要采用20-30wt％的氯化鈉溶液以及水對強酸性陽離子樹脂柱進行洗脫，直至流出液的電導(dǎo)率＜10us/cm，得到轉(zhuǎn)型后的陽離子樹脂柱。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝，其特征在于，步驟(5)中一次濃縮時采用截留分子量為100-200da的納濾膜進行濃縮，二次濃縮時采用熱濃縮，所述二次濃縮液的固含量為70-80wt％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝，其特征在于，步驟(6)中所述無水乙醇按照第二濃縮液體積1-4倍的用量加入，降溫至20-25℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種γ-氨基丁酸的分離純化制備工藝，其特征在于，步驟(7)中加入純化水加熱至60-80℃；所述脫色液按照3-5℃/h的速率降溫至10-15℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種γ?氨基丁酸的分離純化制備工藝，包括以下內(nèi)容：將谷氨酸溶液和含有谷氨酸脫羧酶的全細胞為反應(yīng)原料，加入鈣鹽溶液，調(diào)pH，控制反應(yīng)溫度和時間，反應(yīng)得到含有γ?氨基丁酸的轉(zhuǎn)化液經(jīng)過陶瓷膜過濾，收集的濾液中加萃取劑，攪拌靜置分層，收集的下層有機相調(diào)pH至酸性，再進入轉(zhuǎn)型后的強酸性陽離子樹脂柱中，采用解析劑進行解析，收集的解析液經(jīng)過兩次濃縮后再加入無水乙醇，攪拌、降溫、抽濾，收集的γ?氨基丁酸粗品中加入純化水，加熱、攪拌，加入活性炭，繼續(xù)攪拌，抽濾，收集的脫色液再進行降溫、抽濾、洗滌、干燥，得到γ?氨基丁酸產(chǎn)品。上述工藝方法，大大提高了γ?氨基丁酸的產(chǎn)量，收率和純度。

技術(shù)研發(fā)人員：朱理平,徐良平,邱崇順,淮建路,宋文竹,張晨晨
受保護的技術(shù)使用者：諸城市浩天藥業(yè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6