專利名稱：從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種工業(yè)發(fā)酵產(chǎn)物的分離、提取方法，特別是用絮凝劑從谷氨酸發(fā)酵液中分離、沉淀菌體、膠體及其它固形物的工藝方法。
從谷氨酸發(fā)酵液中提取谷氨酸的現(xiàn)有方法有等電點(diǎn)法、離子交換法、鹽酸鹽法、鋅鹽法、滲透膜分離法、溶劑抽提法等，其中帶菌體濃縮冷凍等電點(diǎn)法是目前較先進(jìn)且經(jīng)濟(jì)效益較高的方法，但其主要缺點(diǎn)是發(fā)酵液中含有菌體、蛋白質(zhì)、膠體和其它固形物，干擾和妨礙了谷氨酸的結(jié)晶，影響了結(jié)晶的純度和收率，若先除去發(fā)酵液中的菌體等物質(zhì)，再用濃縮冷凍等電點(diǎn)法就更先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益更高。先去除發(fā)酵液中的菌體等物質(zhì)的現(xiàn)有方法有用高速離心機(jī)機(jī)械分離法，如瑞典ALFA-LAVAL公司的FESX512S-31C型蝶片式高速離心機(jī)是較先進(jìn)的機(jī)械分離，但除菌率平均只有70%左右，且設(shè)備昂貴、耗能多;無(wú)機(jī)膜超級(jí)過(guò)濾法(如中國(guó)專利號(hào)85109246專利文獻(xiàn)中所介紹)工藝復(fù)雜，過(guò)濾速度慢，無(wú)機(jī)膜價(jià)格高;采用無(wú)毒高效絮凝劑進(jìn)行物理化學(xué)絮凝的方法(如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0102179文件中介紹)，但該申請(qǐng)文件中只提到一種絮凝劑脫乙酰甲殼素，單獨(dú)使用對(duì)發(fā)酵液的PH值要求有一定局限性，效果不穩(wěn)定，絮凝后的清液、重液之比值不大，重液(下濁液)體積太大，因此，需經(jīng)加溫加吸附劑(如活性炭)二次分離，還要反調(diào)PH值至7.0以上，與下一步等電點(diǎn)提取谷氨酸的PH值下調(diào)方向相反，增加了酸堿用量，影響了谷氨酸收率和最終濃縮物的利用價(jià)值，工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、增加了設(shè)備和能耗。不利于工業(yè)化生產(chǎn)的運(yùn)用。
本發(fā)明的目的是提供一種從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體、蛋白質(zhì)、膠體及其它固形物的工藝方法，該方法工藝比較簡(jiǎn)單、流程比較短、菌體分離速度比較快、效果比較好。
本發(fā)明的技術(shù)方案是在谷氨酸發(fā)酵液中加入相當(dāng)發(fā)酵液容積0.1-3%的含殼聚糖酸性溶液(以下稱1號(hào)絮凝劑)，0.5-2.5%更佳，攪拌后，在繼續(xù)攪拌的情況下加入相當(dāng)發(fā)酵液容積0.5-2%的褐藻酸鈉水溶液(以下稱2號(hào)絮凝劑)，1-1.5%更佳，或加入相當(dāng)發(fā)酵液容積0.5-2%的羧甲基纖維素水溶液(以下稱3號(hào)絮凝劑)，1-1.5%更佳，加畢停止攪拌，待絮凝物沉淀后提取上清液，留下重液(下濁液)，在攪拌情況下加入相當(dāng)重液容積0.1%-4%的1號(hào)絮凝劑，1.5-3%更佳，再邊攪拌邊加入相當(dāng)重液1-5%的2號(hào)絮凝劑，3-4.5%更佳，和相當(dāng)于重液容積0.5-5%的氯化鈣水溶液(以下稱4號(hào)絮凝劑)，2.5-3.5%更佳，攪拌充分后停止攪拌，將絮凝之重液直接泵入或壓入離心機(jī)或壓濾機(jī)進(jìn)行離心或壓濾脫水，收集清液，得濕菌體直接干燥并粉碎，得單細(xì)胞飼料蛋白，合并所提取的上清液，采用冷凍等電點(diǎn)或濃縮冷凍等電點(diǎn)的方法提取谷氨酸。
殼聚糖酸性溶液采用分子量為16萬(wàn)以上，胺基含量大于75%、絕對(duì)粘度大于100CP(1%濃度)的粉末狀殼聚糖溶于濃度為0.5-2%的乙酸或甲酸溶液中制成。
褐藻酸鈉水溶液采用達(dá)到國(guó)標(biāo)GB1976-80的褐藻酸鈉溶于水制成，使其絕對(duì)粘度大于200CP。羧甲基纖維素水溶液的絕對(duì)粘度大于400CP。氯化鈣水溶液大于30波美度。
本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，分離速度快，基本上不需要增加新設(shè)備和能耗就可投入工業(yè)化生產(chǎn)，菌體去除率達(dá)95%以上，一次絮凝后清液和重液之比為8∶2，最佳時(shí)為9∶1，分離后的菌體可直接作為飼料蛋白，提取谷氨酸后的母液GA為1.0-1.2%，其COD可一次降到50000毫克/升左右，重液脫水無(wú)附加條件，可進(jìn)行機(jī)械脫水分離，其疏水性很好，解決了絮凝物難以脫水的技術(shù)關(guān)鍵，清液的總回收率達(dá)97-98%，即使不經(jīng)濃縮而直接采用冷凍等電點(diǎn)提取的方法，其谷氨酸收率也可在原帶菌體一次冷凍等電點(diǎn)提取的基礎(chǔ)上提高5%以上，谷氨酸純度可達(dá)90%左右，透光率提高10-20%。若菌體分離后采取濃縮等電點(diǎn)提取的工藝，谷氨酸收率可達(dá)90%以上，尤其是在發(fā)酵不正?；虬l(fā)酵罐染菌的情況下(只要產(chǎn)酸基本正常)，采用本方法，仍能取得較高收率、較高純度的谷氨酸。
實(shí)施例1取玉米淀粉發(fā)酵液17500升，谷氨酸含量5.83%，PH值6.0，RG0.8%，OD0.88，在攪拌情況下加入1號(hào)絮凝劑270升，充分?jǐn)嚢韬?，再邊攪拌邊加?號(hào)絮凝劑140升，3號(hào)絮凝劑64升，加畢停止攪拌，靜置凝集后提取上清液，OD0.04，所留重液在攪拌情況下加入上述1號(hào)絮凝劑70升，3分鐘后邊攪拌邊加入上述2號(hào)絮凝劑140升，B′e32的4號(hào)絮凝劑100升，充分?jǐn)嚢韬蟊萌腚x心機(jī)脫水，回收清液，得濕菌體含水率70.3%，蛋白65.03%，所得清液，直接采用冷凍等電點(diǎn)提取谷氨酸，等電收率80.22%，麩酸純度87.63%，透光率26%，母液GA1.1%。
實(shí)施例2取玉米淀粉發(fā)酵液20500升，谷氨酸含量5.55%，PH值6.2，OD0.99，RG0.7%，COD161600毫克/升，用Hcl調(diào)PH值至5.3后，在攪拌情況下加入1號(hào)絮凝劑300升，攪拌充分后邊攪拌邊加入2號(hào)絮凝劑180升，3號(hào)絮凝劑60升，然后靜置凝集，待絮凝物下沉后抽取上清液，OD0.045，COD105600毫克/升，留下重液，邊攪拌邊加入上述1號(hào)絮凝劑90升，3分鐘后在攪拌情況下加入上述2號(hào)絮凝劑180升和B′e32的4號(hào)絮凝劑130升，充分?jǐn)嚢韬?，用高壓泵注?0平方米板框壓濾機(jī)，壓濾脫水，回收清液，得濕菌體，含水率65.04%，蛋白67.12%，對(duì)所得清液直接采用冷凍等電點(diǎn)提取谷氨酸，等電收率81.1%，麩酸純度89.06%，透光率25%，母液GA1.0%。
實(shí)施例3取玉米粗原料直接發(fā)酵液20000升，谷氨酸含量為6.89%，PH值6.5，用Hcl調(diào)PH值至5.2后，邊攪拌邊加入1號(hào)絮凝劑300升，攪拌3分鐘后加入2號(hào)絮凝劑250升，加完后停止攪拌，靜置絮凝，絮凝物下沉后，提取上清液，OD0.043，所留重液在攪拌情況下加入上述1號(hào)絮凝劑100升，3分鐘后邊攪拌邊加入上述2號(hào)絮凝劑150升，3號(hào)絮凝劑50升，B′e32的4號(hào)絮凝劑180升，充分?jǐn)嚢韬笥酶邏罕米⑷?0平方米板框壓濾機(jī)壓濾脫水，回收清液，得濕菌體，含水率68.48%，蛋白63.96%，將以上所得清液合并直接冷凍等電點(diǎn)提取谷氨酸，等電收率84%，麩酸純度91.5%，透光率59%，母液GA0.98%，COD52640毫克/升。
實(shí)施例四取玉米淀粉發(fā)酵液15000升，GA5.59%，RG0.92%，OD1.30PH值5.2，COD149648毫克/升，該罐發(fā)酵8小時(shí)后發(fā)現(xiàn)噬菌體，放罐時(shí)菌體自溶。加入1號(hào)絮凝劑180升，攪拌5分鐘后加入2號(hào)絮凝劑120升，隨即停止攪拌，1小時(shí)后抽取上清液，OD0.063，COD104829毫克/升。得重液攪拌下加入1號(hào)絮凝劑120升，5分鐘后依次加入2號(hào)絮凝劑180升，再加入4號(hào)絮凝劑150升，繼續(xù)攪拌5分鐘后用空壓機(jī)壓入20平方米板框壓濾機(jī)，壓濾速度平均為1000升重液/20分鐘。得濕菌體500千克，含水率65.14%，含蛋白65.42%。合并所得清液一次冷凍等電點(diǎn)提取谷氨酸。等電收率71.84%，純度86.06%，透光率23%，母液GA1.22%，COD57152毫克/升。
權(quán)利要求
1.從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體的方法，其特征是在谷氨酸發(fā)酵液中加入相當(dāng)發(fā)酵液容積0.1%-3%的含殼聚糖酸性溶液，攪拌后，在繼續(xù)攪拌的情況下加入相當(dāng)發(fā)酵液容積0.5%-2%的褐藻酸鈉水溶液或加入相當(dāng)發(fā)酵液容積0.5%-2%的羧甲基纖維素水溶液，加畢停止攪拌，待絮凝物沉淀后提取上清液。留下重液(下濁液)，在攪拌情況下加入相當(dāng)重液容積0.1%-4%的殼聚糖酸性溶液，再邊攪拌邊加入相當(dāng)重液1-5%的褐藻酸鈉水溶液和相當(dāng)重液容積0.5-5%的氯化鈣水溶液，將絮凝之重液直接泵入或壓入離心機(jī)或壓濾機(jī)進(jìn)行離心或壓濾脫水，收集清液。得濕菌體直接干燥并粉碎，得單細(xì)胞飼料蛋白。合并所提取的上清液，采用冷凍等電點(diǎn)或濃縮冷凍等電點(diǎn)的方法提取谷氨酸。
2.按照權(quán)利要求1所述的從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體的方法，其特征是殼聚糖酸性溶液采用分子量為16萬(wàn)以上、胺基含量大于75%、絕對(duì)粘度大于100CP(1%濃度)的粉末狀殼聚糖溶解于乙酸或甲酸溶液中。
3.按照權(quán)利要求2所述的從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體的方法，其特征是乙酸或甲酸的濃度為0.5-2%。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體的方法，其特征是褐藻酸鈉水溶液采用達(dá)到國(guó)標(biāo)GB1976-80的褐藻酸鈉溶于水制成，使其絕對(duì)粘度大于200CP。
5.按照權(quán)利要求1或4所述的從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體的方法，其特征是羧甲基纖維素水溶液的絕對(duì)粘度大于400CP。
6.按照權(quán)利要求1或4所述的從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體的方法，其特征是氯化鈣水溶液大于30波美度。
7.按照權(quán)利要求1所述的從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體的方法，其特征是在谷氨酸發(fā)酵液中加入相當(dāng)發(fā)酵液容積0.5-2.5%含殼泵糖酸性溶液。
8.按照權(quán)利要求1所述的從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體的方法，其特征是在谷氨酸發(fā)酵液中加入相當(dāng)發(fā)酵液容積1-1.5%的褐藻酸鈉水溶液或加入相當(dāng)發(fā)酵溶液容積1-1.5%的羧甲基纖維素水溶液。
9.按照權(quán)利要求1所述的從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體的方法，其特征是在谷氨酸發(fā)酵液中加入相當(dāng)重液容積1.5-3%的殼聚糖酸性濃液。再加入相當(dāng)重液容積的3-4.5%褐藻酸鈉水溶液和相當(dāng)重液容積2.5-3.5%氯化鈣水溶液。
全文摘要
從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體的方法是一種工業(yè)發(fā)酵產(chǎn)物的分離、提取方法，特別是用絮凝劑從谷氨酸發(fā)酵液中分離菌體，膠體及其它固形物的工藝方法，其特征是采用絮凝劑殼聚糖酸性溶液、褐藻酸鈉水溶液、羧甲基纖維素水溶液和氯化鈣水溶液與谷氨酸發(fā)酵液混合攪拌、絮凝后，提取上清液，留下重液直接泵入或壓入離心機(jī)或壓濾機(jī)進(jìn)行離心或壓濾脫水，得濕菌體直接干燥并粉碎成單細(xì)胞飼料蛋白，所得上清液采用冷凍等電點(diǎn)的方法提取谷氨酸，其收率提高5％以上。
文檔編號(hào)C12P13/14GK1073718SQ9110827
公開(kāi)日1993年6月30日 申請(qǐng)日期1991年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月21日
發(fā)明者薛興成 申請(qǐng)人:南通市水產(chǎn)科學(xué)技術(shù)研究所