三級膜串聯提取分離l-異亮氨酸的方法
2023-09-22 04:21:00 2
專利名稱：三級膜串聯提取分離l-異亮氨酸的方法
技術領域：
本發明屬於胺基酸生產技術領域，具體涉及一種三級膜串聯提 取分離L-異亮氨酸的方法。
背景技術：
L-異亮氨酸是三種支鏈胺基酸之一，因其特殊的結構和功能， 在人類生命代謝中佔有特別重要的地位。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種胺基酸之一，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 蛋白質合成和抑制其分解的效果，能提高生長激素和胰島素水平，有強化肝功 能、恢復肌肉疲勞等作用。因此，在食品和醫藥行業具有廣泛的應用及商業價 值。同時，由於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酸或鹽的水溶液成凝膠而且可以使有機溶 劑和油成膠狀，進而形成水凝膠，其在生物醫藥、組織工程、光化學、電化學、 食品工業、化妝品等領域已被廣泛運用。微生物發酵法是目前生產L-異亮氨酸最主要的方法，在發酵過程中加入的 物料不能完全被利用，因此在發酵結束時，發酵液中除主要產物外還有蛋白質、 糖類物質、無機鹽、菌體、色素等，從而導致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，這些傳統的方法存在勞 動密集、能耗髙、有機廢水排量大、環境汙染高的問題，其產品收率僅在50-60% 左右。在生產工藝中釆用無相變、低能耗、環境好的膜分離技術從發酵液中分離 純化L-異亮氨酸，是胺基酸工業技術進步中一大突破。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 串聯分離提取分離L-異亮氨酸的技術，還未見報導。發明內容本發明的目的是解決現有技術存在勞動密集、能耗高、有機廢 水排量大、環境汙染嚴重和產品收率低的技術問題，提供一種三級膜串聯提取 分離L-異亮氨酸的方法。為了實現上述目的，本發明按下述工藝步驟進行1) 微濾過濾將L-異亮氨酸發酵液通過微濾膜，微濾所用膜為陶瓷膜，孔 徑為O. 02-1薩，操作溫度為1-80°C，工作壓力進壓為l-6bar，出壓為1-3bar， 微濾除去發酵液中的菌體和大分子蛋白物質，得到微濾透析液和高濃度菌體蛋 白，菌體蛋白經烘乾後作為優質菌體蛋白出售；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複合膜中的一種，其截留分子量為2000-100000, 操作溫度為1-50°C，工作壓力.'進壓為1-10bar,出壓為l-6bar,過濾除去色素、 膠體和大分子物質，得到超濾透析液和濃縮液，濃縮液經烘乾處理後用來生產 生物發酵肥；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複合膜中的一種，截留標準對NaCl截留率為 95%以上，操作溫度為1-50。C,工作壓力進壓為l-40bar，出壓為0. 5-36 bar,得到反滲透濃縮液和純淨水，純淨水直接回用於生產；4) 將步驟3)所得的反滲透濃縮液經過脫色、濃縮、結晶、離心後獲得粗品，將所得粗品配製成飽和水溶液，再次經過脫色、濃縮、結晶、離心並同時 用乙醇漂洗、乾燥後獲得優質L-異亮氨酸產品。本發明利用三級膜串聯技術提取分離L-異亮氨酸的方法，與現有技術相比 具有以下優點1、 膜設備佔地面積小，可自動化控制和連續生產，大幅提高生產效率，操 作及維護簡單，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，符合環保要求的同時提高 菌體蛋白副產物的品質，增加副產物經濟效益。3、 採用超濾去除色素、膠體和大分子物質，膜的過濾精度高，膜過濾後L-異亮氨酸發酵液透光率達9oy。以上，雜質含量少，從而使產品收率以及質量大幅提高。4、 釆用反滲透膜實現冷濃縮，避免高溫下色素的再生；同時，過程中產生 純淨水可直接回用於生產作為配料用水，節能減排效果顯著。5、 本發明不使用離子交換工序，使用三級膜串聯技術避免產生高濃度有機 廢水以及大量酸鹼的使用，有效實現環境友好、綠色生產。
具體實施方式
下面通過對三級膜串聯提取分離L-異亮氨酸的方法的具體實施例的詳細描 述進一步闡述本發明，但實施例不是對本發明的限制。 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 後微濾過濾，獲得600kg洗脫液，發酵液濾前透光率為4.8%，將濾後清液和洗 脫液合併即為微濾透析液2200 kg,透光率為81.8%,濾後蛋白直接烘乾，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，進壓 為18bar,出壓為7bar，得到反滲透濃縮液900kg和1450kg的純淨水；4)將步驟3)所得反滲透濃縮液經過脫色、濃縮、結晶、離心後獲得L-異 亮氨酸粗品，將所得粗品配製成飽和水溶液，再次經過脫色、濃縮、結晶、離 心並同時用乙醇漂洗、乾燥後獲得優質L-異亮氨酸產品24.67Kg。脫色、濃縮、結晶、離心、乙醇漂洗、烘乾工序，屬於胺基酸提純常規工藝。上述實施例其產品收率達82. 7%。
權利要求
1、一種三級膜串聯提取分離L-異亮氨酸的方法，其特徵是按下述工藝步驟進行的1)微濾過濾將L-異亮氨酸發酵液通過微濾膜，微濾所用膜為陶瓷膜，孔徑為0.02-1μm，操作溫度為1-80℃，工作壓力進壓為1-6bar，出壓為1-3bar，過濾後得到發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複合膜中的一種，其截留分子量為2000-100000，操作溫度為1-50℃，工作壓力進壓為1-10bar，出壓為1-6bar，過濾後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複合膜中的一種，截留標準對NaCl截留率為95％以上，操作溫度為1-50℃，工作壓力進壓為1-40bar，出壓為0.5-36bar，濃縮後得到反滲透濃縮液和純淨水；4)將步驟3)所得的反滲透濃縮液經過脫色、濃縮、結晶、離心後獲得L-異亮氨酸粗品，將所得粗品配製成飽和水溶液，再次經過脫色、濃縮、結晶、離心並同時用乙醇漂洗、乾燥後得L-異亮氨酸產品。
全文摘要
本發明公開了一種三級膜串聯提取分離L-異亮氨酸的方法，即首先利用「微濾、超濾、反滲透」三級膜串聯技術過濾濃縮L-異亮氨酸發酵液，得到反滲透濃縮液，然後按照常規方法將反滲透濃縮液經過脫色、濃縮、結晶、離心並同時用乙醇漂洗、烘乾後獲得優質L-異亮氨酸產品。本發明不僅具有操作工藝簡便、產品收率及質量提高、菌體蛋白副產物品質提高等優點，而且避免了高濃度有機廢水的產生，有效實現L-異亮氨酸的綠色生產。
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 優先權日2009年9月17日
發明者喬連生, 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有限公司