專利名稱：一種從發酵液分離色氨酸的方法
技術領域：
本發明涉及一種從發酵液分離色氨酸的方法，屬氨基酸的分離提取技術領域。
背景技術：
色氨酸是人體內8種必需氨基酸之一，由Holcinst于1902年首先從酪蛋白中水解分離獲得，為a-氨基 -p-吲哚丙酸，有L-型和D-型兩種同分異構體。L-色氨酸又稱為L-胰化蛋白酶氨基酸，是含有吲哚基的中 性芳香族氨基酸，分子式C H12N202，分子量204.23，為白色或略帶黃色葉片狀結晶或粉末，水中溶解度 U4克(25'C)，溶于稀酸或稀堿，在堿中穩定，強酸中分解，微溶于乙醇，不溶于氯仿、乙醚，對人和動 物的生長發育、新陳代謝起重要的作用，被稱為第二必需氨基酸，廣泛應用于醫藥、食品和飼料等方面。 在生物體內，從色氨酸出發可合成5-羥基色胺等激素以及色素、生物堿、輔酶、植物激素等生理活性物質， 可預防和治療糙皮病，同時具有消除精神緊張、改善睡眠效果等功效。色氨酸代謝失凋會引起糖尿病和神 經錯亂，因此在醫學上被用作氨基酸注射液和復合氨基酸制劑。另外，由丁色氨酸是一些植物蛋白中比較 缺乏的氨基酸，用它強化食品和做飼料添加劑對提高植物蛋白質的利用率具有重要的作用，它是繼蛋氨酸 和賴氨酸之后的第三大飼料添加氨基酸。
目前，國內外報道的生產色氨酸的方法主要有蛋白水解提取法、化學合成法、微生物發酵法和酶促轉 化法四種，其中微生物發酵法是目前普遍采用的工業生產方法。
自發酵液中分離提取色氨酸，通常采用離子交換方法，將除去菌體的發酵液在特定的pH條件下上柱， 讓色氨酸吸附在離子交換柱上，隨后用去離子水對離子交換柱充分洗條，除去雜質，然后用洗脫液將色氨 酸從離子交換柱上洗脫，得到色氨酸溶液，再經過結晶和干燥，得到色氨酸產品。該方法存在以下缺陷 ①耗水量大，酸堿用量大，污染重；②色氨酸易氧化，收率不穩定；③粗色氨酸雜質多、色澤深，影響精 制收率及產品質量。
能夠克服這些缺陷，避免使用離子交換的工藝，國內外尚未見任何報道。

發明內容
本發明發明了一種從發酵液分離色氨酸的方法。較為獨特的是，它充分考慮了即不影響色氨酸的得率 和品質，又能夠大幅減少生產用水的耗用量和廢水排量，對色氨酸等氨基酸生產的可持續發展的意義， 在不影響色氨酸的得率和品質的前提下，將微孔過濾除菌體、膜分離除膠體蛋白和色素等大分子有機物質、 電滲析除無機鹽、及反滲透濃縮等技術融為一體，形成了一條全新的自發酵液分離色氨酸技術。這對于氨 基酸工業的發展而言是至關重要的。
按照本發明進行操作，色氨酸的收率可提高至90o/。以上，廢水排放量與傳統的離子交換法相比可降低 85%以上，色氨酸產品的質量也大為提高，含量可達到99%以上。
具體來說，首先，我們發現除去菌體后的除菌過濾液可以經納濾或超濾處理，對其中所含有的膠體、 蛋白、色素等大分子有機物質進行徹底的截流，除菌過濾液可被濃縮20倍以上，使其中的固形物含量達 到10%以上，而不會造成膜的杜塞，得到品質極佳透過液-色氨酸清液。由此奠定有機雜質膜法去除的基 礎。
其次，我們發現電滲析脫鹽技術和反滲透濃縮技術，經過精心的組合，可以達到無機鹽的連續去除與 色氨酸的連續濃縮的效果。
我們發現，除菌過濾應當在pH 1.5-7.0，溫度為0 100。C,最好是40 80。C，的條件下進行。所采用的 過濾介質應當為孔徑為100-450 nm的微孔濾膜，膜材料可以是陶瓷等無機膜，也可以是聚醋酸纖維、聚 砜、聚四氟乙烯等有機膜，膜組件的構型可以是管式膜、巻式膜、平板膜或中空纖維膜。初級膜分離應當 在pH 1.5-7.0，溫度為0~100°C，最好是40~80°<:，的條件下進行。所采用的膜為截流分子量應當為300-500 Da的納濾膜或2(K50kDa的超濾膜，最好是納濾膜，膜材料可以是陶瓷等無機膜，也可以是聚醋酸纖維、 聚砜、聚四氟乙烯等有機膜，膜組件的構型可以是管式膜、巻式膜、平板膜或中空纖維膜。電滲析應當在 pH 5.89-5.90,溫度為0 100。C，最好是40 80。C,的條件下進行。反滲透膜濃縮應當在pH 5.89-5.90，溫度為0~100°C，最好是40~80°C，的條件下進行。所采用的膜為反滲透膜，膜組件的構型可以是管式膜、 巻式膜、平板膜或中空纖維膜。結晶應當在pH 5.89-5.90，溫度為0 10。C,最好是0 5。C,的條件下進行。 結晶與母液的分離方式可以是過濾、離心或抽濾。結晶的干燥方式可以是氣流干燥、滾筒干燥或真空干燥。
具體實施例方式
下面的實例將具體說明本發明的操作方法，但不能作為對本發明的限定。 實例一
色氨酸含量3.16%， pH值4.5,殘糖0.8%, NH4+0.5mol/L的色氨酸發酵液300L，在65。C下，用220 nm聚醋酸纖維微孔濾膜過濾，得到色氨酸含量3.16yo的濾液298L,濾渣2.0kg。濾液在相同的溫度和pH 條件下用截流分子量為20 kDa的中空纖維超濾膜超濾濃縮，得到固形物含量為10%的超濾濃縮液13 L， 和色氨酸含量3.16%的超濾透過液285 L。將超濾透過液的pH值調至5.90，然后在85°C下用電滲析與巻 式反滲透膜組合裝置進行脫鹽、濃縮處理，得到色氨酸含量6.3%的反滲透濃縮液142 L。將反滲透濃縮液 在30min內冷卻至4。C,然后保溫靜置過夜，讓色氨酸晶體析出，經真空抽濾，真空千燥，得到色氨酸固 體7.9kg。經HPLC檢驗，其色氨酸含量達到99%。
實例二
色氨酸含量3.81%， pH值4.6，殘糖0.8%， NH4+0.5 mol/L的色氨酸發酵液500L，在65。C下，用100 nm聚醋酸纖維微孔濾膜過濾，得到色氨酸含量3.81。/。的濾液498L,濾渣2.0kg。濾液在相同的溫度和pH 條件下用截流分子量為300 Da的巻式納濾膜濃縮，得到固形物含量為12%的濃縮液21 L，和色氨酸含量 3.81%的透過液486 L。將透過液的pH值調至5.89，然后在90°C下用電滲析與巻式反滲透膜組合裝置進 行脫鹽、濃縮處理，得到色氮酸含量6.3%的反滲透濃縮液294 L。將反滲透濃縮液在30 min內冷卻至4°C， 然后保溫靜置過夜，讓色氨酸晶體析出，經離心，收集晶體，真空干燥，得到色氨酸固體16.3 kg。經HPLC 檢驗，其色氨酸含量達到99%。
權利要求
1.一種從發酵液分離色氨酸的方法。該工藝由下列步驟組成1)對含有色氨酸的發酵液進行除菌過濾，得到除菌過濾液；2)對所得到的除菌過濾液進行初級膜分離，除去除菌過濾液中所含有的蛋白、色素等雜質，得到色氨酸清液；3)對所得到的色氨酸清液進行電滲析脫鹽處理，除去色氨酸清液中所含有的無機鹽等雜質，得到色氨酸電滲析液；4)對所得到的色氨酸電滲析液進行反滲透膜濃縮，得到色氨酸電滲析濃縮液；5)對色氨酸電滲析濃縮液進行結晶處理，然后將結晶與母液分離、干燥，得到色氨酸粗結晶固體；6)所得到的母液與色氨酸電滲析液合并，循環回用。
2. 如權利要求1所述的從發酵液分離色氨酸的方法，其特征在于除菌過濾在pH 1.5~7.0，溫度為0~100°C, 最好是40 80。C，的條件下進行。所采用的過濾介質為孔徑為100~450 nm的微孔濾膜，膜材料可以 是陶瓷等無機膜，也可以是聚醋酸纖維、聚砜、聚四氟乙烯等有機膜，膜組件的構型可以是管式膜、 巻式膜、平板膜或中空纖維膜。
3. 如權利要求1所述的從發酵液分離色氨酸的方法，其特征在于初級膜分離在pH 1.5-7.0，溫度為 0~100°C，最好是40 80。C,的條件下進行。所采用的膜為截流分子量為300 500Da的納濾膜或20 50 kDa的超濾膜，膜材料可以是陶瓷等無機膜，也可以是聚醋酸纖維、聚砜、聚四氟乙烯等有機膜，膜 組件的構型可以是管式膜、巻式膜、平板膜或中空纖維膜。
4. 如權利要求1所述的從發酵液分離色氨酸的方法，其特征在于電滲析在pH 5.89~5.90，溫度為0~100°C， 最好是40 80。C，的條件下進行。
5. 如權利要求1所述的從發酵液分離色氨酸的方法，其特征在于反滲透膜濃縮在pH 5.89~5.90，溫度為 0400°C，最好是40~80°(:，的條件下進行。所采用的膜為反滲透膜，膜組件的構型可以是管式膜、巻 式膜、平板膜或中空纖維膜。
6. 如權利要求1所述的從發酵液分離色氨酸的方法，其特征在于結晶在pH5.89 5.90，溫度為0~10°C， 最好是0 5。C,的條件下進行。
7. 如權利要求1所述的從發酵液分離色氨酸的方法，其特征在于結晶與母液的分離方式可以是過濾、離 心或抽濾。
8. 如權利要求1所述的從發酵液分離色氨酸的方法，其特征在于結晶的干燥方式可以是氣流干燥、滾筒 干燥或真空干燥。
全文摘要
本發明屬氨基酸的分離提取技術領域。具體涉及一種從發酵液分離色氨酸的方法。本發明將微孔過濾除菌體、膜分離除膠體蛋白和色素等大分子有機物質、電滲析除無機鹽、及反滲透濃縮等技術融為一體，創造一項全新的自發酵液分離色氨酸技術。按照本發明進行操作，色氨酸的收率可提高至90％以上，廢水排放量與傳統的離子交換法相比可降低85％以上，色氨酸產品的質量也大為提高，含量可達到99％以上。
文檔編號C07D209/20GK101492408SQ200910024690
公開日2009年7月29日 申請日期2009年2月26日 優先權日2009年2月26日
發明者姜劍國, 徐曉敏, 湯魯宏, 沈春梅, 爽 邱, 陳劍慧, 韓勤更 申請人:江蘇賽奧生化有限公司;江南大學