一種l-丙氨酸末道母液的純化方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于發酵技術領域，尤其涉及一種L-丙氨酸末道母液的純化方法。
【背景技術】
[0002]L-丙氨酸(L-Alanine，以下簡稱L_Ala)，又名L_ α -氨基丙酸，是一種非必需氨基酸。L-丙氨酸是一種非必需氨基酸，但卻是人體血液中含量最高的氨基酸。它可為轉氨酶提供氨基供體，在臨床上常添加到輸液中；在食品工業中，L-丙氨酸作為甜味劑和鮮味劑正越來越受到人們的歡迎和重視；在醫藥行業，L-丙氨酸是生產維生素Β6及L-氨基丙醇的主要原料；另外，在高分子材料方面，近年來發現聚乳酸中添加L-丙氨酸可有效提高聚乳酸的性能。
[0003]隨著對L-丙氨酸的不斷研究和開發，其在醫藥、食品等行業的應用不斷擴大，并有日益增長的趨勢。但對L-丙氨酸的開發較晚，80年代初才在日本工業化生產。我國在80年代末有小批量生產，工業化生產才剛剛起步。L-Ala的生產方法有蛋白質水解提取法、發酵法提取、酶轉化法生產。由于發酵法生產L-丙氨酸的成本較低，且符合歐美國家綠色、健康的消費理念，具有廣闊的市場前景。發酵法生產L-丙氨酸結束后，一般采用多次結晶的方式提純L-丙氨酸，結晶廢液中一般還含有部分L-丙氨酸，此外，結晶廢液中的有機物(主要為L-丙氨酸，氨基酸，多肽等)較多，結晶廢液直接排放不僅會損失部分未回收的L-丙氨酸，同時會對環境造成污染。因此，開發出一條對L-丙氨酸末道母液的處理方法，以提高L-丙氨酸的提取收率，降低環保壓力，具有很大的現實意義。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種L-丙氨酸末道母液的純化方法，包括如下步驟:
[0005](1)取L-丙氨酸末道母液，在50-70°C條件下調節pH值至6-8，析出固體雜質，過濾除去所述固體雜質得到L-丙氨酸粗濾液；
[0006](2)將所述L-丙氨酸粗濾液進行微濾處理，得L-丙氨酸透過液和濃縮廢液；
[0007](3)將所述L-丙氨酸透過液通入色譜系統，進行色譜處理，收集產品料液；
[0008](4)將所述產品料液進行濃縮，結晶，固液分離，得到L-丙氨酸晶體和L-丙氨酸結晶母液，將所述L-丙氨酸晶體烘干得L-丙氨酸成品。
[0009]本發明采用色譜分離技術從L-丙氨酸末道母液中回收L-丙氨酸，提高了 L-丙氨酸的整體提取收率，降低了 L-丙氨酸的生產成本。此外，由于L-丙氨酸末道母液中的L-丙氨酸被色譜系統分離、提純并回收，所以從色譜系統中排出的廢液中，有機物(主要為L-丙氨酸，以及一些微量的雜質氨基酸、多肽類)含量大大降低，大大減輕了環保壓力。
[0010]優選的，本發明涉及的純化方法，尤其適用于處理L-丙氨酸含量為10% -20%的末道母液；進一步優選的，適用于處理L-丙氨酸含量為14% -16%的末道母液；再進一步優選的，適用于處理L-丙氨酸含量為14 % -16%,透光率為0 %，干物含量為40-45 %的末道母液。
[0011]優選的，微濾處理采用膜層材質為Ti02/Zr02的陶瓷膜；進一步優選為，采用孔徑為40-60nm，優選50nm的多通道式陶瓷膜元件。
[0012]為了更好的實現分離，微濾過程中，控制過濾溫度50-60 °C，進料壓力0.2-0.25MPa，出料壓力0.15-0.23MPa ;進一步優選為，控制過濾溫度55 °C，進料壓力
0.23MPa,出料壓力 0.2MPa0
[0013]為了提高L-丙氨酸的收率，微濾過程中，當所述濃縮廢液的體積為所述L-丙氨酸粗濾液體積的15% -20%時，加入相當于所述L-丙氨酸粗濾液體積10-15%的無離子水透析所述濃縮廢液，得透析液，將所述透析液與所述透過液合并。
[0014]為了最大限度的回收母液中的L-苯丙氨酸，色譜處理采用鈣離子型交換樹脂為固定相，水為流動相。鈣離子型樹脂具有與L-苯丙氨酸結合能力強的特點，在進行處理時，不僅其分離效果好，而且能夠節約洗脫水的用量。優選的，采用顆粒粒徑為0.2-0.3mm的樹脂顆粒。進一步優選的，采用江蘇蘇青水處理工程集團公司的粒徑0.2-0.3mm的DTF-01鈣離子型樹脂。
[0015]為了提高色譜處理的分離效果，控制色譜柱溫度55-65°C，進料流量0.2-0.3BV/h，洗脫水流量1.0-1.5BV/h，出料量0.3-0.7BV/h，出廢水量1.15-1.35BV/h ;進一步優選為，色譜柱溫度60°C，進料流量0.25BV/h，洗脫水流量1.5BV/h，出料量0.5BV/h，出廢水量1.25BV/ho
[0016]本發明中，色譜分離的規模沒有特殊限定，主要依據待處理料液的規模決定，例如處理量小時，可采用一根色譜柱進行分離；工業化較大規模處理時，可采用多根色譜柱串聯的方式進行分離，例如9根，12根，24根等，多根色譜柱串聯進行分離時，采用本領域常用的技術手段來確定進料入口，洗脫水入口，產品采出口和出廢水口。
[0017]為了提高結晶收率，步驟(4)中，將產品料液濃縮至固含量為55% -65%停止，然后降溫至5-15°C結晶，結晶結束后，進行固液分離，得到L-丙氨酸晶體和L-丙氨酸結晶母液，將所述L-丙氨酸晶體烘干即得L-丙氨酸成品。
[0018]進一步優選的，將產品料液濃縮至固含量為60%停止，然后降溫至10°C結晶。
[0019]更進一步優選的，采用離心方法進行固液分離，并加入相當于L-丙氨酸結晶母液體積5 % -10 %，優選7 %的無離子水洗晶。
[0020]進一步的，在55_65°C，優選60°C條件下烘干晶體。
[0021]本發明最優的方案為:一種L-丙氨酸末道母液的純化方法，包括如下步驟:
[0022](1)取L-丙氨酸末道母液，在50-70°C條件下調節pH值至6-8，析出固體雜質，過濾除去所述固體雜質得到L-丙氨酸粗濾液；
[0023](2)將所述L-丙氨酸粗濾液過孔徑為40-60nm的陶瓷膜，控制過濾溫度50_60°C，進料壓力0.2-0.25MPa，出料壓力0.15-0.23MPa，過濾結束后得L-丙氨酸透過液和濃縮廢液；進一步的，當所述濃縮液的體積為所述L-丙氨酸粗濾液體積的15% -20%時，加入相當于所述L-丙氨酸粗濾液體積的10-15%的無離子水透析所述濃縮廢液，得透析液，將所述透析液與所述透過液合并；
[0024](3)將所述L-丙氨酸透過液通入色譜柱，所述色譜柱的固定相為鈣離子型交換樹脂，流動相為水，控制色譜柱的溫度55-65 °C，進料流量0.2-0.3BV/h，洗脫水流量
1.0-1.5BV/h，出料量 0.3-0.7BV/h，出廢水量 1.15-1.35BV/h ；
[0025](4)將所述產品料液濃縮至固含量為55% -65%，在5_15°C條件下結晶，結晶后，進行固液分離，得L-丙氨酸晶體和L-丙氨酸結晶母液，將所述L-丙氨酸晶體在55-65°C條件下烘干即得L-丙氨酸成品。
【具體實施方式】
[0026]以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0027]以下實施例中涉及到的L-丙氨酸末道母液是通過如下方法得到的:采用大腸桿菌菌種，接種到LB培養基，在32±2°C，pH = 6.5條件下進行發酵培養，培養結束后，將發酵液加熱至60°C預處理，預處理后的發酵液經過超濾、納濾得到高純度L-丙氨酸納濾液，納濾液經過濃縮結晶得到L-丙氨酸成品及L-丙氨酸一母液，一母液再次濃縮結晶得到一母結晶晶體及二母液，以此類推，進行多次結晶。
[0028]以下實施例中的色譜系統由9根色譜柱串聯組成，每根色譜柱內的填充物均為江蘇蘇青水處理工程集團公司的DTF-01鈣離子型樹脂，色譜分離時采用的流動相為水。
[0029]以下實施例中涉及到的陶瓷膜為孔徑50nm，膜層材質為Ti02/Zr02的多通道陶瓷膜元件。
[0030]實施例1
[0031]—種L-丙氨酸末道母液的純化方法，包括如下步驟:
[0032](1)取20kg L-丙氨酸含量14.2%，干物含量41.5%，透光率0%的L-丙氨酸末道母液置于水浴鍋中，在60°C條件下攪拌保溫，流加氨水調節pH為6.0，料液中析出固體雜質，過濾除去固體雜質得到17.5kg L-丙氨酸粗濾液，其中，L-丙氨酸含量16.07%;干物含量35.71% ;過濾收率99.1% ；
[0033](2)將17.5kg的L-丙氨酸粗濾液過陶瓷膜，控制過濾溫度55 °C，進料壓力0.2-0.25MPa，出料壓力0.15-0.23MPa，過濾結束后得L-丙氨酸透過液和濃縮廢液；微濾過程中，當濃縮液的體積為所述L-丙氨酸粗濾液體積的15%時，加入相當于L-丙氨酸粗濾液體積10%的無離子水透析濃縮廢液，得透析液，將所述透析液與所述透過液合并；過濾結束，得到19.3kg L-丙氨酸透過液，其中L-丙氨酸含量14.43%,干物含量29.94%,過濾收率 99% ；
[0034](3)將19.3kg L-丙氨酸透過液通入色譜系統，控制每根色譜柱的溫度為60°C，進料流量0.25BV/h，洗脫水流量1.5BV/h，出料量0.5BV/h，出廢水量1.25BV/h，得到產品料液
38.6kg，其中L-丙氨酸含量6.62%，干物含量6.96%，收率91.73% ；
[0035](4)將38.6kg產品料液濃縮至產品料液干物含量為60 %，然后降溫至10°C