專利名稱：一種從發(fā)酵液中提取l-苯丙氨酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氨基酸的提取方法，具體說(shuō)是一種從發(fā)酵液中提取L-苯丙氨酸 的方法。
背景技術(shù)：
苯丙氨酸(Phenylalanine)的化學(xué)名稱為a -氨基-13 -苯丙酸，分子式為 (^5(^3(朋2)0)211，分子量為165. 19。商品主要有L_苯丙氨酸、D_苯丙氨酸和DL-苯丙氨 酸，主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槭称放c醫(yī)藥部門。L-苯丙氨酸為白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，略苦，熔點(diǎn) 283°C (分解)，比旋度-35. 1° (C= 1.94，水中)，減壓升華，溶于水，難溶于甲醇、乙醇、乙 醚等。L-苯丙氨酸是8種必須氨基酸之一，同時(shí)它也是生物體內(nèi)合成酪氨酸的重要原料。 苯丙氨酸是某些氨基酸藥物和氨基酸營(yíng)養(yǎng)食品所必需的成份，是合成某些抗癌藥物的中間 體，如苯丙氨芐、甲酸溶肉瘤素等。其最重要的用途是與L-天冬氨酸合成二肽產(chǎn)品阿斯巴 甜(Aspartame, APM) ;L-苯丙氨酸的另外一個(gè)重要用途是用作營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑、氨基酸輸液和 復(fù)合氨基酸制劑的成分。 L-苯丙氨酸是人體和動(dòng)物的必需氨基酸。在醫(yī)藥、食品、保健品等領(lǐng)域有很大用 處，是全球風(fēng)行的新型甜味劑阿斯巴甜(Aspartame,APM)生產(chǎn)的主要原料。L_苯丙氨酸是 自上世紀(jì)八十年代以來(lái)市場(chǎng)需求增長(zhǎng)最快的氨基酸品種，產(chǎn)品90%用于生產(chǎn)阿斯巴甜甜味 劑，10%用于醫(yī)藥等方面中丄-苯丙氨酸在醫(yī)藥行業(yè)主要用于氨酸酸輸液和氨基酸類藥物， 如抗腫瘤藥物對(duì)氟苯丙氨酸、苯丙氨芐、甲酸溶肉瘤素等，市場(chǎng)十分緊俏，今后發(fā)展前景光 明。目前我國(guó)醫(yī)藥行業(yè)每年需消耗L-苯丙氨酸約400噸左右，主要依賴進(jìn)口 。
目前，由于國(guó)內(nèi)氨基酸大輸液和抗癌藥的開(kāi)發(fā)利用，特別是對(duì)糖精生產(chǎn)實(shí)行限制、 甜菊糖甜味劑產(chǎn)品遭遇麻煩的情況下，阿斯巴甜需求量激增，大大剌激和推動(dòng)了 L-苯丙氨 酸的生產(chǎn)與發(fā)展。L-苯丙氨酸制備方法主要有直接發(fā)酵法、化學(xué)合成法和酶法。直接發(fā)酵 法是利用葡萄糖等原料經(jīng)微生物發(fā)酵直接生產(chǎn)出L-苯丙氨酸；化學(xué)合成法路線長(zhǎng)、副產(chǎn)物 多，且產(chǎn)物為光學(xué)消旋體，需進(jìn)行光學(xué)拆分，成本高；酶法生產(chǎn)是利用L-苯丙氨酸的合成前 體如苯丙酮酸或肉桂酸經(jīng)過(guò)微生物細(xì)胞內(nèi)酶系催化合成L-苯丙氨酸。用發(fā)酵法生產(chǎn)L-苯 丙氨酸的過(guò)程中需要對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行提取才能得到L-苯丙氨酸，目前所使用的提取方法主 要是離子交換法，但是所使用的離子交換樹(shù)脂是大孔強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，這 種樹(shù)脂很難將L-苯丙氨酸從發(fā)酵液中分離出來(lái)，而且收率最多能達(dá)到40%、純度最高為 50%。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能提高產(chǎn)品收率 和純度的從發(fā)酵液中提取L-苯丙氨酸的方法。 技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所述的一種從發(fā)酵液中提取L-苯丙氨 酸的方法，該方法的具體步驟如下
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1)提取將濃度為10 20g/L的酪氨酸缺陷型L-苯丙氨酸高產(chǎn)菌株成熟發(fā)酵液 以1 5m3/h的流速進(jìn)行提取得到含L-苯丙氨酸的溶液； 2)濃縮將步驟1)中所得的溶液進(jìn)行降膜式真空濃縮，濃縮溫度為60 7(TC，真 空度控制在0. 096 0. 098MPa，當(dāng)濃縮液濃度達(dá)到90 100g/L時(shí)濃縮結(jié)束；
3) —次結(jié)晶用質(zhì)量濃度為10%磷酸或質(zhì)量濃度為10%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)濃縮 液的pH值并使pH值為4. 5 4. 8，然后將濃縮液溫度降至5°C以下結(jié)晶8 14h得到母液 和固體物料； 4)脫色將結(jié)晶得到的固體物料加水溶解并將母液回用使溶液的質(zhì)量濃度為 30 35%，用質(zhì)量濃度為10%磷酸或質(zhì)量濃度為10X氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值并使 pH值為4. 5 4. 8，然后加入活性炭加熱至60 70。C，在60 70。C脫色30 45分鐘；
5)過(guò)濾將脫色得到的溶液過(guò)濾，取濾液； 6) 二次結(jié)晶將濾液降至5°C以下，結(jié)晶8 14h得到固體物料和母液； 7)干燥將二次結(jié)晶得到的固體物料在40 6(TC下干燥6 8h，然后在75
8(TC下干燥2 4h，冷卻后即得到所述L-苯丙氨酸產(chǎn)品。 步驟1)中所述提取的方式為先微濾去除菌體后納濾脫色方式。所述先微濾后納 濾的方式為先將發(fā)酵液采用0. 1 10 ii m的膜在0. 7 7kPa操作壓力下過(guò)濾，得到濾 液和菌體廢渣，然后將濾液經(jīng)0. 3 0. 7MPa操作壓力下通過(guò)0. 8 lnm的膜過(guò)濾后得到 含有L-苯丙氨酸的濾液。采用此吸附方式能使L-苯丙氨酸的純度由現(xiàn)有的50%提高到 99-100%，收率由現(xiàn)有的40%提高到80 97%。 步驟1)中所述提取方式為先通過(guò)離子交換方式進(jìn)行吸附，然后再用洗脫劑洗脫 含有L-苯丙氨酸的離子交換樹(shù)脂并收集洗脫液，在此吸附過(guò)程中pH值為1 3。所述離子 交換樹(shù)脂系統(tǒng)由多個(gè)離子交換樹(shù)脂柱串連組成。所述離子交換樹(shù)脂為強(qiáng)酸性銨型陽(yáng)離子交 換樹(shù)脂。所述的洗脫劑為0.5mol/L氨水。將所述洗脫劑以2 4mVh的速度洗脫。
采用強(qiáng)酸性銨型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行吸附，能使樹(shù)脂利用率提高30%，單位樹(shù)脂 的提取能力提高3 5倍，L-苯丙氨酸的純度由現(xiàn)有的50%提高到99 100%，收率由現(xiàn) 有的40%提高到70 97%。 將所述菌體廢渣經(jīng)干燥后得到蛋白飼料；這樣可以使得濾渣得到再利用，從而變 廢為寶。 為了提高產(chǎn)品收率，將上述步驟中所得的母液再依次進(jìn)行脫色、過(guò)濾、結(jié)晶、干燥工序。 有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明能提高L-苯丙氨酸的收率和純度；采用 強(qiáng)酸性銨型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行吸附，能使樹(shù)脂利用率提高30%，單位樹(shù)脂的提取能力提 高3 5倍；采用先微濾后納濾的方式能使L-苯丙氨酸的純度由現(xiàn)有的50%提高到99 100%，收率由現(xiàn)有的40%提高到80 97%，母液回用，能提高產(chǎn)品收率。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本 發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。 實(shí)施例1 :將濃度為10 20g/L的酪氨酸缺陷型L-苯丙氨酸高產(chǎn)菌株成熟發(fā)酵液以1 3mVh的流速通過(guò)10 ii m的膜并在5 7kPa操作壓力下過(guò)濾得到濾液和菌體廢 渣，將所得濾液在0. 3 0. 7MPa操作壓力下通過(guò)lnm的膜吸附得到L-苯丙氨酸粗品，此吸 附過(guò)程中的pH值為1 3 ;將0. 5mol/L氨水作為洗脫劑并將該洗脫劑以2 4m3/h的速 度洗脫含有L-苯丙氨酸粗品，收集洗脫溶液；將洗脫溶液進(jìn)行降膜式真空濃縮，濃縮溫度 為60 70°C ，真空度控制在0. 096 0. 098MPa，當(dāng)濃縮液濃度達(dá)到90 100g/L時(shí)濃縮結(jié) 束；用質(zhì)量濃度為10%磷酸或質(zhì)量濃度為10X氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)濃縮液的pH值并使pH值 為4. 5 4. 8，然后將濃縮液溫度降至5°C以下結(jié)晶10 14h得到母液和固體物料，將結(jié)晶 得到的固體物料加水溶解并將母液回用使得溶液的質(zhì)量濃度為30 35%，用質(zhì)量濃度為 10%磷酸或質(zhì)量濃度為10%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值并使pH值為4. 5 4. 8，然后 加入活性炭加熱至60 70°C ，在60 7(TC脫色30 45分鐘；將脫色得到的溶液過(guò)濾，取 濾液；將濾液降至5t:以下，結(jié)晶8 14h得到固體物料和母液；將二次結(jié)晶得到的固體物 料在40 6(TC下干燥6 8h，然后在75 8(TC下干燥2 4h，冷卻后即得到所述純度為 99%的卜苯丙氨酸。將上述母液送入脫色工序進(jìn)行回收利用。用該提取方法能使的L-苯 丙氨酸收率達(dá)到80%。將吸附工序中得到的菌體廢渣經(jīng)干燥后制成蛋白飼料。
實(shí)施例2 :將濃度為10 20g/L的酪氨酸缺陷型L-苯丙氨酸高產(chǎn)菌株成熟發(fā)酵 液以3 5mVh的流速通過(guò)0. 1 ii m的膜并在0. 7 2kPa操作壓力下過(guò)濾得到濾液和菌體 廢渣，將所得濾液在0. 3 0. 7MPa操作壓力下通過(guò)0. 8nm的膜吸附得到L-苯丙氨酸粗品， 此吸附過(guò)程中的pH值為1 3 ;將0. 5mol/L氨水作為洗脫劑并將該洗脫劑以2 4m3/h的 速度洗脫含有L-苯丙氨酸粗品，收集洗脫溶液；將洗脫溶液進(jìn)行降膜式真空濃縮，濃縮溫 度為60 70°C ，真空度控制在0. 096 0. 098MPa，當(dāng)濃縮液濃度達(dá)到90 100g/L時(shí)濃縮 結(jié)束；用質(zhì)量濃度為10%磷酸或質(zhì)量濃度為10X氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)濃縮液的pH值并使pH 值為4. 5 4. 8，然后將濃縮液溫度降至5°C以下結(jié)晶8 10h得到母液和固體物料，將結(jié) 晶得到的固體物料加水溶解將母液回用使得溶液的質(zhì)量濃度為30 35%，用質(zhì)量濃度為 10%磷酸或質(zhì)量濃度為10%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值并使pH值為4. 5 4. 8，然后 加入活性炭加熱至60 70°C ，在60 7(TC脫色30 45分鐘；將脫色得到的溶液過(guò)濾，取 濾液；將濾液降至5t:以下，結(jié)晶8 10h得到固體物料和母液；將二次結(jié)晶得到的固體物 料在40 6(TC下干燥6 8h，然后在75 8(TC下干燥2 4h，冷卻后即得到所述純度為 99.3%的卜苯丙氨酸產(chǎn)品。將上述母液送入脫色工序進(jìn)行回收利用。用該提取方法能使 的L-苯丙氨酸收率達(dá)到97 % 。 實(shí)施例3 :將濃度為10 20g/L的酪氨酸缺陷型L-苯丙氨酸高產(chǎn)菌株成熟發(fā)酵 液以2 3mVh的流速通過(guò)由三根強(qiáng)酸性銨型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱組成的連續(xù)離子交換系統(tǒng) 進(jìn)行吸附，得到L-苯丙氨酸粗品，在此吸附過(guò)程中pH值為1 3 ;將0. 5mol/L氨水作為洗 脫劑并將該洗脫劑以2 4mVh的速度洗脫含有L-苯丙氨酸粗品的離子交換樹(shù)脂，收集洗 脫溶液；將洗脫溶液進(jìn)行降膜式真空濃縮，濃縮溫度為60 7(TC，真空度控制在0. 096 0. 098MPa，當(dāng)濃縮液濃度達(dá)到90 100g/L時(shí)濃縮結(jié)束；用質(zhì)量濃度為10%磷酸或質(zhì)量濃 度為10X氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)濃縮液的pH值并使pH值為4. 5 4. 8，然后將濃縮液溫度降至 5t:以下結(jié)晶8 14h得到母液和固體物料，將結(jié)晶得到的固體物料加水溶解將母液回用使 得溶液的質(zhì)量濃度為30 35%，用質(zhì)量濃度為10%磷酸或質(zhì)量濃度為10%氫氧化鈉溶液 調(diào)節(jié)溶液的pH值并使pH值為4. 5 4. 8，然后加入活性炭加熱至60 70°C ，在60 70°C脫色30 45分鐘；將脫色得到的溶液過(guò)濾，取濾液；將濾液降至5°C以下，結(jié)晶8 14h得 到固體物料和母液；將二次結(jié)晶得到的固體物料在40 6(TC下干燥6 8h，然后在75 8(TC下干燥2 4h，冷卻后即得到純度為99. 6%的L-苯丙氨酸產(chǎn)品。將上述母液送入脫 色工序進(jìn)行回收利用。用該提取方法能使的L-苯丙氨酸收率達(dá)到90%。
實(shí)施例4 :與實(shí)施例1基本相同，所不同的是將濃度為10 20g/L的酪氨酸缺陷 型L-苯丙氨酸高產(chǎn)菌株成熟發(fā)酵液以2 3mVh的流速通過(guò)5 ii m的膜并在3 5kPa操 作壓力下過(guò)濾得到濾液和菌體廢渣，將所得濾液在0. 3 0. 7MPa操作壓力下通過(guò)0. 9nm的 膜吸附得到L-苯丙氨酸粗品。用該提取方法能使的L-苯丙氨酸收率達(dá)到85%、純度達(dá)到 99. 8%。 實(shí)施例5 :與實(shí)施例1基本相同，所不同的是將濃度為10 20g/L的酪氨酸缺陷 型L-苯丙氨酸高產(chǎn)菌株成熟發(fā)酵液以1 2mVh的流速通過(guò)2 ii m的膜并在3 5kPa操 作壓力下過(guò)濾得到濾液和菌體廢渣，將所得濾液在0. 3 0. 7MPa操作壓力下通過(guò)0. 9nm的 膜吸附得到L-苯丙氨酸粗品。用該提取方法能使的L-苯丙氨酸收率達(dá)到95%、純度達(dá)到 99. 1%。 實(shí)施例6 :與實(shí)施例3基本相同，所不同的是采用了兩根強(qiáng)酸性銨型陽(yáng)離子交換 樹(shù)脂柱組成的連續(xù)離子交換系統(tǒng)進(jìn)行吸附。用該提取方法能使的L-苯丙氨酸收率達(dá)到 70%、、純度達(dá)到99%。
權(quán)利要求
一種從發(fā)酵液中提取L-苯丙氨酸的方法，其特征在于該方法的具體步驟如下1)提取將濃度為10～20g/L的酪氨酸缺陷型L-苯丙氨酸高產(chǎn)菌株成熟發(fā)酵液以1～5m3/h的流速進(jìn)行提取得到含L-苯丙氨酸的溶液；2)濃縮將步驟1)中所得到的含L-苯丙氨酸的溶液進(jìn)行降膜式真空濃縮，濃縮溫度為60～70℃，真空度控制在0.096～0.098MPa，當(dāng)濃縮液濃度達(dá)到90～100g/L時(shí)濃縮結(jié)束；3)一次結(jié)晶用質(zhì)量濃度為10％磷酸或質(zhì)量濃度為10％氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)濃縮液的pH值并使pH值為4.5～4.8，然后將濃縮液溫度降至5℃以下結(jié)晶8～14h得到母液和固體物料；4)脫色將結(jié)晶得到的固體物料加水溶解并將母液回用使溶液的質(zhì)量濃度為30～35％，用質(zhì)量濃度為10％磷酸或質(zhì)量濃度為10％氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值并使pH值為4.5～4.8，然后加入活性炭加熱至60～70℃，在60～70℃脫色30～45分鐘；5)過(guò)濾將脫色得到的溶液過(guò)濾，取濾液；6)二次結(jié)晶將濾液降至5℃以下，結(jié)晶8～14h得到固體物料和母液；7)干燥將二次結(jié)晶得到的固體物料在40～60℃下干燥6～8h，然后在75～80℃下干燥2～4h，冷卻后即得到所述L-苯丙氨酸產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從發(fā)酵液中提取L-苯丙氨酸的方法，其特征在于步驟1)中所述提取的方式為先微濾去除菌體后納濾脫色方式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種從發(fā)酵液中提取L-苯丙氨酸的方法，其特征在于所述先微濾后納濾的方式為先將發(fā)酵液采用0. 1 10 ii m的膜在0. 7 7kPa操作壓力下過(guò)濾，得到濾液和菌體廢渣，然后將濾液經(jīng)0. 3 0. 7MPa操作壓力下通過(guò)0. 8 lnm的膜過(guò)濾后得到含有L-苯丙氨酸的濾液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種從發(fā)酵液中提取L-苯丙氨酸的方法，其特征在于步驟1)中所述提取方式為先通過(guò)離子交換系統(tǒng)進(jìn)行吸附，然后再用洗脫劑洗脫含有L-苯丙氨酸的離子交換樹(shù)脂并收集洗脫液，在此吸附過(guò)程中PH值為1 3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種從發(fā)酵液中提取L-苯丙氨酸的方法，其特征在于所述離子交換樹(shù)脂系統(tǒng)由多個(gè)離子交換樹(shù)脂柱串連組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種從發(fā)酵液中提取L-苯丙氨酸的方法，其特征在于所述離子交換樹(shù)脂為強(qiáng)酸性銨型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種從發(fā)酵液中提取L-苯丙氨酸的方法，其特征在于所述的洗脫劑為0. 5mol/L氨水。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的一種從發(fā)酵液中提取L-苯丙氨酸的方法，其特征在于將所述洗脫劑以2 4m3/h的速度洗脫。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種從發(fā)酵液中提取L-苯丙氨酸的方法，該方法為將酪氨酸缺陷型L-苯丙氨酸高產(chǎn)菌株成熟發(fā)酵液通過(guò)先微濾去除菌體后納濾脫色的方式或離子交換的方式，將濾清液或洗脫溶液依次進(jìn)行濃縮、結(jié)晶、過(guò)濾、脫色、再結(jié)晶、干燥，最后冷卻得到所述L-苯丙氨酸產(chǎn)品。采用本發(fā)明能提高L-苯丙氨酸的收率和純度；采用強(qiáng)酸性銨型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行吸附，能使樹(shù)脂利用率提高30％，單位樹(shù)脂的提取能力提高3～5倍；采用先微濾后納濾的方式能使L-苯丙氨酸的純度由現(xiàn)有的50％提高到99～100％，收率由現(xiàn)有的40％提高到80～97％。
文檔編號(hào)C07C227/40GK101709038SQ20091023425
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者陳健康 申請(qǐng)人:太倉(cāng)市欣蘭生物科技有限公司