一種利用模擬移動床色譜提取L-組氨酸的方法技術

本發(fā)明專利技術屬于L

【技術實現步驟摘要】
一種利用模擬移動床色譜提取L
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組氨酸的方法
[0001]

[0002]本專利技術涉及L
?
組氨酸生產
，具體涉及到一種利用模擬移動床色譜提取L
?
組氨酸的方法。

技術介紹

[0003]L－組氨酸是分子中含有咪唑核的堿性氨基酸，是一種半必需氨基酸，對成人非必須氨基酸，但對于嬰幼兒及動物的成長尤其重要，在人體中合成較慢。它具有多種生理功能，可作為生化試劑和藥劑，還可用于治療心臟病，貧血，風濕性關節(jié)炎等的藥物。此外，組氨酸還是一些醫(yī)藥中間體合成的必備原材料之一。由于其顯著的營養(yǎng)功效，市場前景廣闊，尤其在醫(yī)學研究中的作用日益受到重視。
[0004]目前國內主要是從豬血粉水解液中以離子交換工藝提取L－組氨酸，也可以從脫脂大豆的水解產物中提取，由于成本較高，水解損失率高，造成環(huán)境污染，不適合產業(yè)化大生產。而本提取方法可以實現L
?
組氨酸的連續(xù)化生產，具有生產周期短、生產成本低、污染少、提取收率高等優(yōu)點，它與蛋白質水解提取法相比具有非常多的優(yōu)勢。

技術實現思路

[0005]為解決上述問題，克服現有技術的不足之處，本專利技術提供了一種利用模擬移動床色譜提取L
?
組氨酸的方法，本提取方法可以實現L
?
組氨酸的連續(xù)化生產，具有生產周期短、生產成本低、污染少、提取收率高等優(yōu)點。
[0006]本專利技術的目的是通過下述技術方案實現的。
[0007]一種利用模擬移動床色譜提取L
?<br/>組氨酸的方法，其特征在于，所述方法包括如下發(fā)酵工序和提取工序。
[0008]具體地，所述發(fā)酵工序包括如下：1）將粘質沙雷氏菌種子液接入含有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵培養(yǎng)罐中，控制發(fā)酵培養(yǎng)罐中液體體積為50L，控制發(fā)酵培養(yǎng)條件溫度33℃，pH7.0、轉速80rpm、壓力0.05MPa；2）整個發(fā)酵過程中，流加磷酸氫二鉀水溶液，流加流速為20ml/h，直至發(fā)酵結束；發(fā)酵培養(yǎng)6h后，開始流加發(fā)酵促進劑，流加流速為0.5L/h，直至發(fā)酵結束，收集組氨酸發(fā)酵液；發(fā)酵總時間為52h。
[0009]具體地，所述提取工序包括如下：步驟1）陶瓷膜過濾，步驟2）模擬移動床色譜，步驟3）一次脫色，步驟4）濃縮回溶，步驟5）二次脫色，步驟6）精制濃縮，步驟7）結晶、離心。
[0010]進一步地，所述發(fā)酵促進劑包含葡萄糖100
?
1000g/L，乙酸鈣10
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100mg/L。
[0011]進一步地，所述發(fā)酵培養(yǎng)基成分為：葡萄糖70g/L、酵母粉5g/L、甜菜堿1.5g/L、磷酸氫二鉀5g/L、玉米漿40ml/L、硫酸銨4g/L、硫酸鎂0.5g/L、生物素0.15mg/L、維生素B
1 0.15mg/L。
[0012]進一步地，所述磷酸氫二鉀水溶液的濃度為100g/L進一步地，所述提取工序包括如下：步驟1）陶瓷膜過濾：組氨酸發(fā)酵液的溫度控制至70
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80℃，調pH至5.0
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5.5，經陶瓷膜過濾，收集陶瓷膜清液；步驟2）模擬移動床色譜：將步驟1）所得陶瓷膜清液經裝有陽離子交換樹脂的模擬移動床色譜，用氨水洗脫，得L
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組氨酸洗脫液；步驟3）一次脫色：將步驟2）所得L
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組氨酸洗脫液經脫色膜除去部分色素及小分子雜質，得脫色液；步驟4）濃縮回溶：將步驟3）所得脫色液經四效蒸發(fā)器濃縮至L
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組氨酸的含量為220
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250g/L，用冷凝水降溫至10℃，育晶6h，啟動離心機離心，收集所得母液和組氨酸粗品，將組氨酸粗品重新溶解，pH調節(jié)至6.5
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7.0，收集溶液；步驟5）二次脫色：將步驟4）所得溶液用活性炭進行脫色處理，脫色溫度50℃，脫色時間60min，過濾收集濾液；步驟6）精制濃縮：將步驟5）所得濾液經四效蒸發(fā)器濃縮至組氨酸含量為220
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250g/L，用冷凝水降溫至10℃，育晶6h，過濾得濕成品；步驟7）結晶、離心：將步驟6）所得濕成品離心，經低溫真空燥得L
?
組氨酸成品。
[0013]更進一步地，所述發(fā)酵促進劑包含葡萄糖100
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1000g/L，乙酸鈣10
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100mg/L，丙二酸10
?
50mg/L。
[0014]優(yōu)選地，所述發(fā)酵促進劑的組分為：葡萄糖500g/L，乙酸鈣100mg/L，丙二酸50mg/L。
附圖說明
[0015]圖1：乙酸鈣對發(fā)酵液中組氨酸產量的影響；圖2：丙二酸對發(fā)酵液中組氨酸產量的影響。
[0016]本專利技術取得的有益效果主要包括但是并不限于下幾個方面：采用本專利技術經過活化培養(yǎng)的粘質沙雷氏菌進行組氨酸生產，發(fā)酵過程通過流加葡萄糖以及磷酸氫二鉀，有效補充了氮源以及菌株生長所需要的營養(yǎng)物質，維持了菌株的生長活力，發(fā)酵產酸性能大幅提升減少菌體繁殖消耗葡萄糖，增加糖酸轉化率，經檢測，該方法組氨酸的產量和糖酸轉化率大幅提高。
[0017]不同菌株的產酸機制以及對刺激因子的耐受程度差異較大，并不具備借鑒意義，盡管現有技術對谷氨酸的產酸機制作了較多研究，例如在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加適量的檸檬酸鈉能夠提高谷氨酸棒桿菌產組氨酸的量，但是檸檬酸鈉對粘質沙雷氏菌并無明顯刺激效果。
[0018]組氨酸的發(fā)酵過程并不依賴TCA途徑，適當弱化TCA途徑能夠提高進入組氨酸合成途徑的代謝流，但是TCA循環(huán)維持菌體細胞的正常增殖和代謝，并不能過度削弱。丙二酸可作為TCA循環(huán)的抑制劑，通過弱化TCA循環(huán)，能夠提高組氨酸合成途徑代謝流，進而提高組氨酸的產量。
[0019]L
?
組氨酸是HMP途徑的中間產物，HMP途徑同樣會產生乙酸類副產物，從而造成碳代謝流的浪費，通過添加乙酸鈣，對副產物產生一定的抑制作用，從而使得HMP途徑更多的
代謝流進入組氨酸合成途徑，為組氨酸的生物合成提供更多的前提物質，從而提升了組氨酸的產量。
[0020]本專利技術選擇在發(fā)酵中期開始流加，這是因為是組氨酸的大量合成發(fā)生在發(fā)酵中期，而且，發(fā)酵初期以菌株增殖為主，此時弱化TCA途徑會降低菌株活力。
[0021]本專利技術采用模擬移動床色譜分離技術提取L
?
組氨酸，在色譜上柱及洗脫截留時采用顯色反應，減少截留損失，提高色譜收率，利用不同離子通過色譜樹脂的時間不同，進行物理吸附的原理，對組氨酸發(fā)酵液中產生的其他雜質進行分離，從而提高組氨酸的純度。
[0022]本專利技術可一次性有效去除發(fā)酵液中的其他雜酸及雜質，提高產品質量，同時，減少了酸堿的用量，降低了廢水排放量，實現了清潔生產、節(jié)能環(huán)保的目的。
[0023]本專利技術采用四效蒸發(fā)器，蒸發(fā)過程在真空作用下，既保證了物料的衛(wèi)生要求，同時保證了環(huán)保要求，同時大大降低了蒸發(fā)溫度，具有節(jié)能降耗、蒸汽耗量低、冷卻水循環(huán)量低的優(yōu)點。
[0024]本專利技術兩次脫色，一次脫色使用本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種利用模擬移動床色譜提取L
?
組氨酸的方法，其特征在于，所述方法包括發(fā)酵工序和提取工序。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)酵工序包括如下：1）將粘質沙雷氏菌種子液接入含有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵培養(yǎng)罐中進行發(fā)酵，控制發(fā)酵培養(yǎng)罐中液體體積為50L；2）整個發(fā)酵過程中，流加磷酸氫二鉀水溶液，流加流速為20ml/h，直至發(fā)酵結束；發(fā)酵培養(yǎng)6h后，開始流加發(fā)酵促進劑，流加流速為0.5L/h，直至發(fā)酵結束，收集組氨酸發(fā)酵液；發(fā)酵總時間為52h。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取工序包括如下：步驟1）陶瓷膜過濾，步驟2）模擬移動床色譜，步驟3）一次脫色，步驟4）濃縮回溶，步驟5）二次脫色，步驟6）精制濃縮，步驟7）結晶、離心。4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述發(fā)酵促進劑包含葡萄糖100
?
1000g/L，乙酸鈣10
?
100mg/L。5. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述發(fā)酵培養(yǎng)基成分為：葡萄糖70g/L、酵母粉5g/L、甜菜堿1.5g/L、磷酸氫二鉀5g/L、玉米漿40ml/L、硫酸銨4g/L、硫酸鎂0.5g/L、生物素0.15mg/L、維生素B
1 0.15mg/L。6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述磷酸氫二鉀水溶液的濃度為100g/L。7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述提取工序包括如下：步驟1）陶瓷膜過濾：組氨酸發(fā)酵液的溫度控制至70
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80℃，調pH至5.0
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【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：邊恩來，馮世紅，張宗華，崔小紅，莊會華，
申請(專利權)人：新疆阜豐生物科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：