一種基因工程菌產(chǎn)l-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，該方法簡單方便，可節(jié)約下游分離純化的成本。本發(fā)明的基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，其主要是使用D101大孔樹脂對基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液進行脫鹽脫色處理。
【專利說明】—種基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，更具體地說涉及一種基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法。
【背景技術】
[0002]L-丙氨酸又稱α -氨基丙酸，分子式為C3H7NO2,易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚或丙酮，含有較高的甜味，具有旋光性，是組成蛋白質的20種L型α氨基酸之一。L-丙氨酸雖然為人體非必需氨基酸，但卻為人體血液中含量最高氨基酸，有重要的生理作用。L-丙氨酸在生物體內(nèi)轉氨反應中為最重要的氨基供體，也可作為血液中氮的優(yōu)良運輸工具。與糖代謝有密切關聯(lián)，在葡萄糖-丙氨酸循環(huán)中，保持低血氨水平，同時還有產(chǎn)糖作用。L-丙氨酸在食品與醫(yī)藥行業(yè)有著極廣的應用。在食品工業(yè)中，L-丙氨酸可用于食品飲料的防腐劑、風味調(diào)味料，加入少量的丙氨酸便可明顯提高食品及飲料中的蛋白質利用率以及食品的營養(yǎng)價值，并且由于丙氨酸具有能夠被生物體直接消化吸收的特點，飲用后能迅速恢復疲勞，振奮精神；L-丙氨酸具有較強的甜度，可作為食品甜味劑使用，在復配甜味劑中加入少量L-丙氨酸能使得甜度提高、甜味柔和如同天然甜昧劑，是合成高甜度阿力甜原料之一 ;L-丙氨酸還可改善后味，作酸味矯正劑，改善有機酸的酸味，使其更接近天然物質的酸味；L-丙氨酸還用于營養(yǎng)增補劑，制備氨基酸功能性保健酒等；L-丙氨酸在醫(yī)藥行業(yè)，廣泛用于在臨床輸液，為患者提供能量和營養(yǎng)；L-丙氨酸還是生產(chǎn)維生素B6、合成泛酸鈣及其它有機化合物的重要原料 。
[0003]目前，國內(nèi)L-丙氨酸的生產(chǎn)絕大多數(shù)是采用生物發(fā)酵的方式。其除了對優(yōu)良菌種選育、發(fā)酵工藝改進這些上游技術的探索，L-丙氨酸的下游分離提純方式也是生物發(fā)酵生產(chǎn)L-丙氨酸的重要研究內(nèi)容和關鍵技術之一。微生物發(fā)酵液中存在大量色素分子和高鹽成分，色素乃是本身有顏色并能使其它物質著色的高分子有機化合物。它是在發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，與菌種和發(fā)酵條件有關。在發(fā)酵液預處理及提煉過程中，大部分的雜質及色素已被去除，但仍有少量色素存在，如果在提煉中使用質量較差的原材料，也會帶進一些色素。各種色素中生色基團和助基團一般都含有數(shù)量較多的各種極性基團(如-C00H、-NH2, -OH等)。如若不能有效去除這些色素分子和高鹽成分，就會增加后續(xù)下游過程中產(chǎn)品的分離、提純、結晶的難度，進而影響產(chǎn)品的純度和品質。L-丙氨酸的生產(chǎn)成本主要由上游發(fā)酵過程和下游分離提純過程費用組成，其中，下游過程所占費用的比例高達60%~70%。通常L-丙氨酸脫色普遍采用的脫色方式是活性炭脫色。這是因為活性炭比表面積大，吸附力強。但是其也存在著不足與問題，其對溶液的黏度有一定的要求，黏度較高時需要使樣液體升溫到一定的溫度才利于吸附和過濾，另外活性炭不可回收利用，且容易吸附產(chǎn)品，造成產(chǎn)品損失較大。而且活性炭脫色方式不能有效減少母液中高鹽成分。因此如何在節(jié)約成本的基礎上改進分離提純的方式，提高成品的品質已成為微生物發(fā)酵生產(chǎn)丙氨酸的關鍵問題之一。
[0004]DlOl大孔吸附樹脂則是苯乙烯型非極性共聚體，適用范圍比較廣譜，對于不帶極性或弱極性的有機化合物，普遍吸附能力強，目前，廣泛應用在醫(yī)藥行業(yè)，特別對皂甙、黃酮這類中草藥的分離提純效果尤佳，例如:人參皂甙、三七皂甙、薯蕷皂甙、銀杏黃酮等。但是，目前還沒有關于將DlOl大孔吸附樹脂用于類似L-丙氨酸發(fā)酵液這類生物制品的脫鹽脫色的相關專利和報道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題與不足，提供一種基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，該方法簡單方便，可節(jié)約下游分離純化的成本。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明的基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，其主要是使用DlOl大孔樹脂對基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液進行脫鹽脫色處理。
[0008]本發(fā)明的基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，其進一步的方案是所述的使用DlOl大孔樹脂對基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液進行脫鹽脫色處理包括以下步驟:[0009]基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液預處理:將基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液在高速低溫離心機下離心以去除包含菌體在內(nèi)的雜質，收集得到上清液；將上清液中丙氨酸濃度調(diào)整至70~80mg/mL，pH值調(diào)整至2.0~3.0待用；
[0010]DlOl大孔樹脂預處理:將DlOl大孔樹脂裝柱，并進行乙醇浸泡24h后水洗至流出液澄清后，再經(jīng)過4%HC1流洗、水洗至中性、4%NaOH流洗、水洗至中性后的過程得到預處理DlOl大孔樹脂待用；
[0011]脫鹽脫色處理:將基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液預處理步驟中已處理好的L-丙氨酸發(fā)酵液以流速為0.5~2.5mL/min，溫度為35~65°C條件下進入經(jīng)過預處理的DlOl大孔樹脂進行脫鹽脫色，色素有機大分子及含高鹽類雜質吸附在大孔樹脂上，收集分離后的L-丙氨酸發(fā)酵液。
[0012]本發(fā)明的基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，其更進一步的技術方案是所述的高速低溫離心機的轉速為10000~12000r/min,離心時間為5min。
[0013]本發(fā)明的基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，其更進一步的技術方案還可以是所述的DlOl大孔樹脂預處理時在裝柱前先于柱中裝入1/3~1/4體積的水，然后加入DlOl樹脂，樹脂裝柱量為樹脂膨脹后柱體積的80%。
[0014]本發(fā)明的基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，其更進一步的技術方案是脫鹽脫色處理過程中，在DlOl大孔樹脂吸附飽和后，用50~99%乙醇、0.5~2.0mL/min的流速進行樹脂的洗脫使DlOl大孔樹脂再生。
[0015]與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]利用DlOl大孔吸附樹脂進行脫鹽脫色，所吸附的色素和雜質容易洗脫，80%乙醇洗脫即可，酸堿重復處理可實現(xiàn)樹脂的再生。DlOl大孔樹脂對L-丙氨酸吸附量極少甚至沒有吸附，產(chǎn)品保留率達到94%以上，不會造成產(chǎn)品損失。DlOl大孔樹脂較其它普通樹脂在進行發(fā)酵液脫色的同時，還能脫鹽，降低發(fā)酵液電導率。DlOl大孔樹脂的再生率較高，達到95%以上，可以重復使用數(shù)十次。使用DlOl大孔樹脂對L-丙氨酸進行脫鹽脫色，效果優(yōu)于活性炭脫色，可節(jié)約下游分離純化的成本，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)用?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例1中DlOl大孔樹脂對L-丙氨酸脫色的脫色率隨溫度變化示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實施例2中DlOl大孔樹脂對L-丙氨酸脫色的脫色率隨上樣流速變化示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實施例3中DlOl大孔樹脂對L-丙氨酸脫色的解析率隨乙醇濃度變化示意圖。
【具體實施方式】
[0020]在實施例中DlOl大孔吸附樹脂均為市售產(chǎn)品。
[0021]實施例1
[0022](I)將L-丙氨酸發(fā)酵液進行預處理，在高速低溫離心機下離心以去除菌體等雜質，收集上清液；
[0023](2)將上述上清液中L-丙氨酸濃度調(diào)整至75mg/mL，pH值調(diào)整至3.0 ；
[0024](3)將DlOl大孔樹脂裝柱，并進行乙醇浸泡24h后水洗至流出液澄清后，依次用4%HC1流洗，水洗至中性，4%NaOH流洗，水洗至中性的預處理過程；
[0025](4)控制處理后的發(fā)酵液流速為1.5mL/min，溫度分別為35、40、45、50、55、60°C、65°C下，進入DlOl大孔樹脂 進行脫鹽脫色，得丙氨酸發(fā)酵液，計算脫色率。圖1是DlOl大孔樹脂動態(tài)脫色試驗得到的溫度對脫色率變化曲線圖，可以看出，溫度對DlOl大孔樹脂的吸附性能的影響比較大，溫度在50°C左右脫色性能卓越。
[0026](5)樹脂吸附飽和后，用80%乙醇、1.0mL/min的流速進行樹脂的洗脫。
[0027]上述方法中，離心機轉速為11000r/min,離心時間為5min。
[0028]實施例2
[0029](I)將L-丙氨酸發(fā)酵液進行預處理，在高速低溫離心機下，以12000r/min離心5min,以去除菌體等雜質,收集上清液；
[0030](2)將上述上清液中L-丙氨酸濃度調(diào)整至75mg/mL，pH值調(diào)整至3.0 ；
[0031](3)將DlOl大孔樹脂裝柱，并進行乙醇浸泡24h后水洗至流出液澄清后，依次用4%HC1流洗，水洗至中性，4%NaOH流洗，水洗至中性的預處理過程；
[0032](4)控制溫度在 30°C下，以 0.5mL/min、lmL/min、1.5mL/min、2mL/min、2.5mL/min的流速進入DlOl大孔樹脂進行脫鹽脫色，得丙氨酸發(fā)酵液，計算脫色率。圖2是DlOl大孔樹脂動態(tài)脫色試驗得到的上樣流速對脫色率變化曲線圖，可以看出，流速在1.5mL/min左右脫色性能卓越。
[0033](5)樹脂吸附飽和后，用80%乙醇、1.0mL/min的流速進行樹脂的洗脫。
[0034]上述方法中，離心機轉速為12000r/min,離心時間為5min。
[0035]實施例3
[0036](I)將L-丙氨酸發(fā)酵液進行預處理，在高速低溫離心機下，以12000r/min離心5min,以去除菌體等雜質,收集上清液；
[0037](2)將上述上清液中L-丙氨酸濃度調(diào)整至75mg/mL，pH值調(diào)整至3.0 ；[0038](3)將DlOl大孔樹脂裝柱，并進行乙醇浸泡24h后水洗至流出液澄清后，依次用4%HC1流洗，水洗至中性，4%NaOH流洗，水洗至中性的預處理過程；
[0039](4)控制溫度在30°C下，以1.5mL/min的流速進入DlOl大孔樹脂進行脫鹽脫色，得丙氨酸發(fā)酵液；
[0040](5)樹脂吸附飽和后，用濃度分別為50%、60%、70%、80%、99%乙醇、1.0mL/min的流速進行樹脂的洗脫，計算解析率。圖3是DlOl大孔樹脂動態(tài)脫色試驗得到的乙醇濃度對解析率變化曲線圖， 可以看出，乙醇濃度在80%左右解析性能卓越。
[0041]上述方法中，離心機轉速為10000r/min,離心時間為5min。
【權利要求】
1.一種基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，其特征在于使用DlOl大孔樹脂對基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液進行脫鹽脫色處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，其特征在于所述的使用DlOl大孔樹脂對基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液進行脫鹽脫色處理包括以下步驟: 基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液預處理:將基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液在高速低溫離心機下離心以去除包含菌體在內(nèi)的雜質，收集得到上清液；將上清液中丙氨酸濃度調(diào)整至70~80mg/mL，pH值調(diào)整至2.0~3.0待用； DlOl大孔樹脂預處理:將DlOl大孔樹脂裝柱，并進行乙醇浸泡24h后水洗至流出液澄清后，再經(jīng)過4%HC1流洗、水洗至中性、4%NaOH流洗、水洗至中性后的過程得到預處理DlOl大孔樹脂待用； 脫鹽脫色處理:將基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液預處理步驟中已處理好的L-丙氨酸發(fā)酵液以流速為0.5~2.5mL/min，溫度為35~65°C條件下進入經(jīng)過預處理的DlOl大孔樹脂進行脫鹽脫色，收集分離后的L-丙氨酸發(fā)酵液。
3.根據(jù)權利要求2所述的基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，其特征在于所述的高速低溫離心機的轉速為10000~12000r/min,離心時間為5min。
4.根據(jù)權利要求2所述的基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，其特征在于所述的DlOl大孔樹脂預處理時在裝柱前先于柱中裝入1/3~1/4體積的水，然后加入DlOl樹脂，樹脂裝柱量為樹脂膨脹后柱體積的80%。
5.根據(jù)權利要求2所述的基因工程菌產(chǎn)L-丙氨酸發(fā)酵液脫鹽脫色的方法，其特征在于脫鹽脫色處理過程中，在DlOl大孔樹脂吸附飽和后，用50~99%乙醇、0.5~2.0mL/min的流速進行樹脂的洗脫使DlOl大孔樹脂再生。
【文檔編號】C07C229/08GK103601647SQ201310611576
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權日:2013年11月27日
【發(fā)明者】洪厚勝, 閔兆升, 郭會明 申請人:南京工業(yè)大學