CN106966946A - 一种l‑脯氨酸发酵液的全膜法提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种L‑脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，包括微滤澄清、纳滤除杂、反渗透浓缩和结晶。本发明所述的L‑脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，在保证L‑脯氨酸的收率和品质的基础上，简化了工艺，实现了废水的零排放，显著降低了生产成本，提高了收益。
Description
技术领域
本发明涉及一种氨基酸提取方法，尤其是一种L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法。
背景技术
L-脯氨酸是含有亚氨基的中性氨基酸，是构成蛋白质的20种基本氨基酸之一，属于人体非必需氨基酸，在生物体内经谷氨酸被代谢。L-脯氨酸是合成人体蛋白质的重要氨基酸之一，是氨基酸输液的重要原料，也是合成卡托普利、依那普利等一线降压药物的主要中间体，已被广泛应用于食品和医药工业。
目前，L-脯氨酸的生产主要用三种方法：化学合成法，工艺路线较长，难以投产；从天然蛋白质水解液中提取，所用原料有马面魨鱼，明胶，鸡毛，鱼皮或是毛发水解液等，但由于生产成本高，不适用于现代化工业大生产；直接发酵法，原料成本低，反应条件温和，易大规模生产。
以微生物直接发酵生产L-脯氨酸，在国内外已经形成一定规模的工业生产能力。发酵法生产L-脯氨酸需要对发酵液中L-脯氨酸的提取工艺进行研究。已知的纯化方法有离子交换树脂法，氧化铝层析法，无水乙醇重结晶法、五氯酚成盐沉淀法。这些方法存在提取收率偏低、产品质量不高、操作周期长、成本较高等诸多问题。
发明内容
本发明所要解决的是针对现有技术中，提取L-脯氨酸需经过离子交换步骤，成本高，污染大的问题，提供一种L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，具有涉及一种从L-脯氨酸发酵液中，采用多级膜组合过滤浓缩，分离和提取L-脯氨酸工艺，此工艺既在保证L-脯氨酸的收率和品质的基础上，又实现了废水的零排放，显著降低了生产成本，提高了收益。
具体方案如下：
一种L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，所述的L-脯氨酸发酵液为含有L-脯氨酸质量分数5-6%的发酵液，包括以下步骤：
微滤澄清：将L-脯氨酸发酵液经过陶瓷膜过滤，除去液体中的颗粒及悬浮物，分别收集截留物和滤过液，其中收集的截留物作为污水排放，滤过液进入下步；
纳滤除杂：将上步得到的滤过液送入纳滤膜系统，进行除杂澄清，加水顶洗，得到纳滤透析液；
反渗透浓缩: 将上步得到的纳滤透析液经反渗透膜过滤浓缩得到浓缩液；
结晶：将上步得到的浓缩液经活性炭脱色后得L-脯氨酸溶液，将其送入真空旋转蒸发器，蒸发结晶得到白色的L-脯氨酸晶体。
进一步的，所述的微滤澄清步骤中，所述的陶瓷膜的分离孔径为20-100nm。
进一步的，所述的微滤澄清步骤中，所述的陶瓷膜过滤的温度为15-45℃，工作压力为1.8-4bar。
进一步的，所述的纳滤除杂步骤中，所述的纳滤膜系统中，纳滤膜材质为聚醋酸纤维、聚砜、聚醚砜、聚四氟乙烯板中的任意一种，纳滤膜的截留分子量为150-300Da，膜组件为卷式膜。
进一步的，所述的纳滤除杂步骤中，所述的纳滤膜系统的工作温度为20-40℃，pH=4-5。
进一步的，所述的纳滤除杂步骤中，所述的纳滤膜系统的工作压力为12-25bar，平均通量10-20L/m2/h。
进一步的，所述的纳滤除杂步骤中，所述的纳滤膜系统，加水顶洗的水量为原料液体积的3倍。
进一步的，所述的反渗透浓缩步骤中，所述的反渗透膜为PVDF、PES、PE复合膜中的任意一种，膜的NaCl截留率≥99%。
进一步的，所述的反渗透浓缩步骤中，所述的反渗透膜过滤浓缩的操作温度为20-40℃，pH=5-6，工作压力为15-25bar，平均通量为10-20L/m2/h。
进一步的，所述的结晶步骤中，蒸发结晶的温度为60℃。
有益效果：本发明所述的L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法在保证L-脯氨酸的收率和品质的基础上，简化了工艺，实现了废水的零排放，显著降低了生产成本，提高了收益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
取20L的L-脯氨酸发酵液，其中L-脯氨酸的质量浓度为5.57%，经过50nm的陶瓷膜处理，流道为4mm，过滤温度30-44℃，工作压力：进压3bar，出压2.1bar；加水量2倍，浓缩倍数3倍。陶瓷膜截留液作为污水排放，陶瓷膜滤过液送入纳滤系统。
使用分子量300Da的纳滤膜进行除杂，分离杂氨基酸，提升L-脯氨酸纯度；纳滤膜系统的膜组件为卷式膜，温度为25-38℃，工作压力：进压15bar，出压14bar；浓缩6倍，加3倍进行顶洗以增加产物收率，获得纳滤透析液。
纳滤透析液用反渗透膜进行浓缩，反渗透膜为PES膜，膜的NaCl截留率≥99%，操作温度30-40℃，pH=4-5，工作压力：进压18bar，出压17bar；平均通量为10L/m2/h；得到浓缩5倍的浓缩液。
浓缩液用0.5%质量分数的活性炭脱色，进入真空旋转蒸发器浓缩，经滤纸过滤，烘干得到837.73g白色L-脯氨酸晶体，蒸发结晶的温度为60℃，收率75.2%。
本实施例所述的方法，在保证L-脯氨酸的收率和品质的基础上，简化了工艺，实现了废水的零排放，显著降低了生产成本，提高了收益。
实施例2
取20L的L-脯氨酸发酵液，其中L-脯氨酸的质量浓度为5.26%，经过50nm的陶瓷膜处理，流道为4mm，过滤温度15-30℃，工作压力：进压4bar，出压3bar；加水量2倍，浓缩倍数3.5倍。陶瓷膜截留液作为污水排放，陶瓷膜滤过液送入纳滤系统。
使用分子量150Da的纳滤膜进行除杂，分离杂氨基酸，提升L-脯氨酸纯度；纳滤膜系统的膜组件为卷式膜，温度为20-25℃，pH=4-6，工作压力：进压21bar，出压20bar；浓缩6倍，加3倍进行顶洗以增加产物收率，获得纳滤透析液。
纳滤透析液用反渗透膜进行浓缩，反渗透膜为PES膜，膜的NaCl截留率≥99%，操作温度30-40℃，pH=4-5，工作压力：进压22bar，出压21bar；平均通量为20L/m2/h；得到浓缩5倍的浓缩液。
浓缩液用0.5%质量分数的活性炭脱色，进入真空旋转蒸发器浓缩，经滤纸过滤，烘干得到846.86g白色L-脯氨酸晶体，蒸发结晶的温度为60℃，收率80.5%。
实施例3
取20L的L-脯氨酸发酵液，其中L-脯氨酸的质量浓度为5.71%，经过50nm的陶瓷膜处理，流道为4mm，过滤温度30-44℃，工作压力：进压3bar，出压2bar；加水量2倍，浓缩倍数3倍。陶瓷膜截留液作为污水排放，陶瓷膜滤过液送入纳滤系统。
使用分子量300Da的纳滤膜进行除杂，分离杂氨基酸，提升L-脯氨酸纯度；纳滤膜系统的膜组件为卷式膜，温度为25-38℃，工作压力：进压15bar，出压14bar；浓缩7倍，加3倍进行顶洗以增加产物收率，获得纳滤透析液。
纳滤透析液用反渗透膜进行浓缩，反渗透膜为PE复合膜，膜的NaCl截留率≥99%，操作温度20-30℃，pH=4-5，工作压力：进压18bar，出压17bar；平均通量为10L/m2/h；得到浓缩6倍的浓缩液。
浓缩液用0.5%质量分数的活性炭脱色，进入真空旋转蒸发器浓缩，经滤纸过滤，烘干得到842.23g白色L-脯氨酸晶体，蒸发结晶的温度为60℃，收率73.75%。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，所述的L-脯氨酸发酵液为含有L-脯氨酸质量分数5-6%的发酵液，其特征在于：包括以下步骤：
微滤澄清：将L-脯氨酸发酵液经过陶瓷膜过滤，除去液体中的颗粒及悬浮物，分别收集截留物和滤过液，其中收集的截留物作为污水排放，滤过液进入下步；
纳滤除杂：将上步得到的滤过液送入纳滤膜系统，进行除杂澄清，加水顶洗，得到纳滤透析液；
反渗透浓缩: 将上步得到的纳滤透析液经反渗透膜过滤浓缩得到浓缩液；
结晶：将上步得到的浓缩液经活性炭脱色后得L-脯氨酸溶液，将其送入真空旋转蒸发器，蒸发结晶得到白色的L-脯氨酸晶体。
2.根据权利要求1所述的L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，其特征在于：所述的微滤澄清步骤中，所述的陶瓷膜的分离孔径为20-100nm。
3.根据权利要求1所述的L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，其特征在于：所述的微滤澄清步骤中，所述的陶瓷膜过滤的温度为15-45℃，工作压力为1.8-4bar。
4.根据权利要求1所述的L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，其特征在于：所述的纳滤除杂步骤中，所述的纳滤膜系统中，纳滤膜材质为聚醋酸纤维、聚砜、聚醚砜、聚四氟乙烯板中的任意一种，纳滤膜的截留分子量为150-300Da，膜组件为卷式膜。
5.根据权利要求1所述的L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，其特征在于：所述的纳滤除杂步骤中，所述的纳滤膜系统的工作温度为20-40℃，pH=4-5。
6.根据权利要求1所述的L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，其特征在于：所述的纳滤除杂步骤中，所述的纳滤膜系统的工作压力为12-25bar，平均通量10-20L/m2/h。
7.根据权利要求1所述的L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，其特征在于：所述的纳滤除杂步骤中，所述的纳滤膜系统，加水顶洗的水量为原料液体积的3倍。
8.根据权利要求1所述的L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，其特征在于：所述的反渗透浓缩步骤中，所述的反渗透膜为PVDF、PES、PE复合膜中的任意一种，膜的NaCl截留率≥99%。
9.根据权利要求1所述的L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，其特征在于：所述的反渗透浓缩步骤中，所述的反渗透膜过滤浓缩的操作温度为20-40℃，pH=4-5，工作压力为15-25bar，平均通量为10-20L/m2/h。
10.根据权利要求1所述的L-脯氨酸发酵液的全膜法提取方法，其特征在于：所述的结晶步骤中，蒸发结晶的温度为60℃。
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|---|---|
| CN (1) | CN106966946A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107827803A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-03-23 | 绍兴厚普生物科技有限责任公司 | 一种从发酵液中提取l‑羟脯氨酸的方法 |
| CN109265337A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-25 | 徐州绿油油生物肥料有限公司 | 一种从生物发酵液中提取丁二酸的膜法提取工艺 |
| CN110498840A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-11-26 | 武汉新奇华清膜分离技术工程有限公司 | 利用杆菌肽发酵液制备杆菌肽锌的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101633634A (zh) * | 2009-08-16 | 2010-01-27 | 山东阜丰生物科技开发有限公司 | 一种利用膜分离技术从发酵液中提取l-脯氨酸的方法 |
| CN105837488A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-08-10 | 天津市敬业精细化工有限公司 | 一种羟脯氨酸发酵生产工艺 |
-
2017
- 2017-03-29 CN CN201710195906.7A patent/CN106966946A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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| CN101633634A (zh) * | 2009-08-16 | 2010-01-27 | 山东阜丰生物科技开发有限公司 | 一种利用膜分离技术从发酵液中提取l-脯氨酸的方法 |
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