專利名稱：一種去除2－酮基－l－古龍酸發(fā)酵液菌體蛋白的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及維生素C的生產(chǎn)工藝，具體的說是一種去除2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液菌體蛋白的方法。
背景技術(shù)：
2-酮基-L-古龍酸是維生素C生產(chǎn)的中間體。在生產(chǎn)制造維生素C時，常常采用兩步發(fā)酵法，即由山梨醇經(jīng)黑醋菌發(fā)酵成山梨糖，山梨糖經(jīng)假單胞菌發(fā)酵生成2-酮基-L-古龍酸。在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量的菌體蛋白。該菌體蛋白的密度高、規(guī)格小，有效去除發(fā)酵液中的菌體蛋白是獲得高純度古龍酸的前提。
目前除去發(fā)酵液菌體蛋白的方法主要是采用調(diào)整發(fā)酵液的pH值、加熱、靜置、離心分離，以除去菌體蛋白。該方法操作周期長、工序繁瑣，同時還會造成古龍酸提取時樹脂嚴重污染，且樹脂再生劑用量大，能耗高。另外，發(fā)酵液由于承受高溫時間長，故對有效成分破壞嚴重，古龍酸回收率低，質(zhì)量差。為解決這些問題，CN112619A公開了一種L-2-酮基-古龍酸的回收方法。該方法分別以殼聚糖、聚丙烯酰胺(陰離子型)、堿式氯化鋁為絮凝劑對發(fā)酵液進行處理，使菌體蛋白分離。該方法仍然存在一些問題，如采用三種絮凝劑聯(lián)合加藥方式，勢必操作程序復雜、藥劑投加量大、沉淀物體積大，處理成本高。堿式氯化鋁的使用還會增加發(fā)酵液的金屬離子和氯離子含量，雜質(zhì)的引進不利于古龍酸的后續(xù)提純工序。該方法所公開的聚丙烯酰胺采用的是陰離子型，會增加發(fā)酵液的陰電荷，無法單獨處理2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液，需同時使用殼聚糖和堿式氯化鋁配合處理發(fā)酵液。
《華東理工大學學報》1996.12(Vol.22 No.6)曾報道采用甲基丙烯酰氧基三甲基氯化銨(DM·MC)的均聚物及其與其它單體共聚物這類具有特定結(jié)構(gòu)特征的聚丙烯酰胺產(chǎn)品對α-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液蛋白質(zhì)的去除方法，該報道沒有涉及到pH值的調(diào)整問題，同時必須配合使用水解聚丙烯酰胺作為助凝劑，處理后要用大量水稀釋，極大地降低了產(chǎn)品濃度而不利于后續(xù)處理。所用絮凝劑加入量大，費用高。
實踐中在對于2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液菌體蛋白的分離處理時，必須考慮到影響分離效果的因素，其一發(fā)酵液中親水性很強的水合蛋白質(zhì)呈負電位很高的陰電荷，必須有足夠的陽電荷予以中和才能實現(xiàn)分離；其二發(fā)酵液中蛋白的等電點一般在pH值2.3左右，而蛋白質(zhì)在pH值在等電點附近時溶解度最小的特性，而不溶物更易絮凝分離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種去除菌體蛋白效果好、工序簡單、生產(chǎn)成本低的去除2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液菌體蛋白的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在對2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液菌體蛋白去除處理時，采用以下的步驟a.用古龍酸二次結(jié)晶母液調(diào)整發(fā)酵液的pH值至蛋白等電點；一般情況下，2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液中蛋白的等電點為pH值2.3，而古龍酸二次結(jié)晶母液一般pH值在1左右，加入古龍酸二次結(jié)晶母液調(diào)整發(fā)酵液pH值至接近蛋白的等電點，使發(fā)酵液的蛋白質(zhì)類物質(zhì)呈不溶態(tài)而便于分離。古龍酸二次結(jié)晶母液是2-酮基-L-古龍酸提取過程中的副產(chǎn)物，其中含有較多的未被回收的2-酮基-L-古龍酸產(chǎn)品，最終往往被做為廢物而擯棄，同時帶來嚴重環(huán)保問題，給后續(xù)的環(huán)保水處理帶來很大的壓力。
采用本發(fā)明時，如果在生產(chǎn)過程中沒有存儲足夠的古龍酸二次結(jié)晶母液時，可采用古龍酸晶體做為替代品來調(diào)整發(fā)酵液的pH值。
b.加入陽離子度大于40％，分子量大于600萬的聚丙烯酰胺，反應(yīng)、靜置、分層，沉淀物離心過濾；聚丙烯酰胺的加入量可根據(jù)發(fā)酵液的固含量的不同做適量加減，只要使其起到絮凝分離的效果，并且上清液清澈、沉淀物易于分離即可。
聚丙烯酰胺的優(yōu)選加入量是每升發(fā)酵液加入50～300mg聚丙烯酰胺，此用量范圍適合常規(guī)發(fā)酵液，且其絮凝作用最強、處理效果最佳。
聚丙烯酰胺最好預先配制成水溶液，其濃度為0.05～0.5％；優(yōu)選濃度為0.2％。這樣即可滿足聚丙烯酰胺加入后易混合均勻，絮凝反應(yīng)充分，同時避免濃度過小使加入聚丙烯酰胺體積過大而造成處理后溶液濃度過度降低。
聚丙烯酰胺優(yōu)選陽離子度80％，分子量1200萬的FO 4800 SH型聚丙烯酰胺。
c.留取上清液，濾渣用1～2倍水洗滌2～3次。
d.合并上清液和濾液。該液體為去除菌體蛋白的2-酮基-L-古龍酸溶液。
本發(fā)明在對2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液菌體蛋白的分離處理中，對發(fā)酵液中的蛋白質(zhì)的去除適用條件給予了充分的考慮，首先調(diào)整發(fā)酵液的pH值靠近等電點，使蛋白質(zhì)從水溶態(tài)變?yōu)椴蝗軕B(tài)而便于分離，并最大程度地減少了電性中和的壓力，采用陽離子聚丙烯酰胺中和剩余陰電荷并分離出菌體蛋白，同時使2-酮基-L-古龍酸生產(chǎn)中的副產(chǎn)物得到充分利用和有用成分的回收，而不帶進其它有害雜質(zhì)。
本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于其一，用古龍酸二次結(jié)晶母液對發(fā)酵液的pH值進行調(diào)整，這樣有效避免了因采用其它無機酸或有機酸調(diào)整發(fā)酵液時帶進雜質(zhì)，繼而影響后續(xù)古龍酸提純工序。再則，古龍酸二次結(jié)晶母液是2-酮基-L-古龍酸提取過程中的副產(chǎn)物，通常被做為廢物棄除，不但會浪費掉其中的有效成分，而且會帶來環(huán)保壓力。故采用古龍酸二次結(jié)晶母液作為發(fā)酵液的pH值調(diào)整劑，還可極大地減輕母液處理壓力，使二次結(jié)晶母液中殘存的2-酮基-L-古龍酸得到進一步回收，變廢為寶，有效降低了古龍酸的回收成本。
其二，用單一的聚丙烯酰胺作為發(fā)酵液菌體蛋白絮凝劑，大大簡化了生產(chǎn)工藝，有效的避免了菌體蛋白分離時引進對古龍酸回收和提純有害的雜質(zhì)，投加量更小。本發(fā)明人曾經(jīng)嘗試和篩選過不同廠家生產(chǎn)的多種絮凝劑，如Ciba公司的Zata-7664(分子量約1000萬、陽離子度50％；SNF公司的FO 4440SH(分子量約1000萬、陽離子度45％)；FO 4650 SH(分子量約1100萬、陽離子度65％)；FO 4190 SH(分子量約1000萬、陽離子度20％)及市場銷售的國內(nèi)一些廠家生產(chǎn)的分子量300萬～1200萬、陽離子度5～50％的不同技術(shù)指標的聚丙烯酰胺產(chǎn)品。當分子量小于600萬、陽離子度小于40％時，形成的沉淀物細小，過濾性能不好，上清液混濁，絮凝劑投加量大，當分子量大于600萬，陽離子度大于40％時，處理發(fā)酵液時開始表現(xiàn)出比較適合的絮凝特征，隨著分子量的和離子度的增加，其絮凝性能和電性中和能力得到有效發(fā)揮，絮凝性能逐漸加強，最終確定陽離子度80％，分子量1200萬的FO 4800SH型聚丙烯酰胺投加量最少，絮凝效果最佳，上清液懸浮物最少。濾渣經(jīng)多次水洗后過濾，濾渣過濾性能完全可以滿足分離需要。
其三，本發(fā)明在發(fā)酵液常溫條件下進行發(fā)酵液菌體蛋白的分離操作，不會對發(fā)酵液中有用成分造成破壞，操作設(shè)備簡單，程序簡單，最大限度的對2-酮基-L-古龍酸進行徹底回收。離心分離后的濾渣緊密、含水率低、體積小，便于運輸和處理。
本發(fā)明的工藝簡單、操作方便，不引進雜質(zhì)，處理費用低，菌體蛋白去除徹底，上清液清亮透明。經(jīng)試驗證明，本發(fā)明的方法可以使2-酮基-L-古龍酸的回收率比常規(guī)方法提高5％以上，周期縮短80％，總收率可達到98％，處理成本降低50％以上。
具體實施例方式
實施例1在5000ml 2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液中，加入古龍酸二次結(jié)晶母液1000ml(pH值約為1.0)，調(diào)整發(fā)酵液的pH值約為2.3，攪拌5min，這時發(fā)酵液中的菌體蛋白析出。
在發(fā)酵液中加入預先配制好的0.2％含量的FO 4800 SH聚丙烯酰胺(分子量為1200萬，陽離子度80％)水溶液300ml，則聚丙烯酰胺投加量為100mg/L，攪拌反應(yīng)5min，發(fā)酵液出現(xiàn)菌體蛋白絮體，并很快抱團下沉，靜置30min，上清液清亮透明。
傾倒出上清液，下部的沉淀物用離心機分離后用2倍沉淀物體積的水清洗絮體并離心分離，重復此操作3次，收集濾出液。
合并上清液和離心濾液。該液體即為除去菌體蛋白的2-酮基-L-古龍酸水溶液。
實施例2-4，其工藝過程與實施例1相同，只是采用的聚丙烯酰胺以及聚丙烯酰胺的加入量有所不同，但均能達到本發(fā)明所述效果。

權(quán)利要求
1.一種去除2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液菌體蛋白的方法，其特征包括以下步驟a.采用古龍酸二次結(jié)晶母液調(diào)整發(fā)酵液pH值至蛋白質(zhì)等電點；b.加入陽離子度大于40％，分子量大于600萬的聚丙烯酰胺，反應(yīng)、靜置、分層，沉淀物離心過濾；c.留取上清液，濾渣用1～2倍水洗滌2～3次；d.合并上清液和濾液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液菌體蛋白的方法，其特征在于所說的聚丙烯酰胺的加入量為50～300mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液菌體蛋白的方法，其特征在于所說的聚丙烯酰胺預先配制成水溶液，其濃度為0.05～0.5％
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的去除2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液菌體蛋白的方法，其特征在于所說的聚丙烯酰胺水溶液濃度為0.2％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除2-酮基-L-古龍酸發(fā)酵液菌體蛋白的方法，其特征在于所說的聚丙烯酰胺為陽離子度80％，分子量1200萬的FO4800SH型聚丙烯酰胺。
全文摘要
本發(fā)明是一種去除2－酮基－L－古龍酸發(fā)酵液菌體蛋白的方法，為解決原有方法操作周期長、工序繁瑣、樹脂嚴重污染、樹脂再生劑用量大等問題而發(fā)明。該發(fā)明方法包括以下步驟a.采用古龍酸二次結(jié)晶母液調(diào)整發(fā)酵液pH值至蛋白質(zhì)等電點；b.加入陽離子度大于40％，分子量大于600萬的聚丙烯酰胺，反應(yīng)、靜置、分層，沉淀物離心過濾；c.留取上清液，濾渣用1～2倍水洗滌2～3次；d.合并上清液和濾液。本發(fā)明的工藝簡單、操作方便，不引進雜質(zhì)，處理費用低，菌體蛋白去除徹底，上清液清亮透明。經(jīng)試驗證明，本發(fā)明的方法可以使2－酮基－L－古龍酸的回收率比常規(guī)方法提高5％以上，周期縮短80％，總收率可達到98％，處理成本降低50％以上。
文檔編號C07C59/185GK1605583SQ20031010960
公開日2005年4月13日 申請日期2003年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月8日
發(fā)明者胡偉東 申請人:胡偉東