本發(fā)明屬于生物制藥領域，涉及一種從發(fā)酵體系中分離獲取腺苷蛋氨酸的工藝及成套設備，具體涉及采用調節(jié)ph的工藝，以及膜分離的方法從發(fā)酵液中分離獲取腺苷蛋氨酸。

背景技術：

s-腺苷蛋氨酸，又稱s-腺苷甲硫氨酸，其英文名為s-adenosyl-methionine(sam)，是蛋氨酸的活性形式。

s-腺苷蛋氨酸含有一個活性甲基，所以又稱為活性甲硫氨酸，它廣泛存在于各種組織和體液中，參與機體的轉甲基作用、多胺合成和轉硫化作用。s-腺苷蛋氨酸是體內重要的甲基供體，它參與體內氨基酸、蛋白質、碳水化合物、多糖及磷脂、核酸的甲基化，從而調節(jié)生物體內的一些生理活動，如信息傳遞、蛋白質的加工與修飾等，如果s-腺苷蛋氨酸含量過低就會引起多種疾病。

目前，sam主要通過生物發(fā)酵法生產。但是，多年以來，從生物發(fā)酵液中分離純化sam一直是一個沒有得到很好解決的技術難題。由于sam和殘留的原料l-蛋氨酸(met)具有相近的理化性質，而且生物發(fā)酵液中sam產物的濃度較低，采用傳統(tǒng)的方法難以分離純化sam。

現有技術中，中國發(fā)明專利zl200510019206.x中提出了一種陽離子交換樹脂層析提取法，該方法成本高、分離流程長、生產效率低，而且sam在長時間分離過程中易發(fā)生降解。中國發(fā)明專利zl20081002015.4中采用三氯乙酸溶劑沉淀法對sam進行分離。但三氯乙酸毒性大、刺激性強，而且后續(xù)處理復雜，成本較高。中國發(fā)明專利cn102617681a中采用液膜和有機溶劑對sam進行分離濃縮。但有機溶劑正丁醇、正己醇、正辛醇或葵醇對環(huán)境污染大，同時液膜的制備較為復雜。

研究開發(fā)新的分離純化技術，從生物發(fā)酵液中高效率、低成本的分離純化sam，是目前sam生產中亟待解決的難題。

技術實現要素：

為了克服傳統(tǒng)分離方法的缺點，本發(fā)明提供一種新的分離純化技術，從生物發(fā)酵液中高效率、低成本的分離純化sam。

本發(fā)明的技術目的之一為提供一種從發(fā)酵體系中分離獲取腺苷蛋氨酸的工藝，在本工藝中，采用了兩步調節(jié)ph值，三次膜分離濃縮的方法。

在該工藝中，第一次ph值調節(jié)需要解決的技術問題為，解決發(fā)酵體系中雜質過多的問題，通過調節(jié)ph值為1.5-2.0以及超濾膜過濾，可有效對料液中的細胞碎片、雜蛋白和色素去除。

在該工藝中，第二次ph值調節(jié)需要解決的技術問題為，sam和殘留的原料l-蛋氨酸(met)具有相近的理化性質，在現有技術中，很難實現膜分離，通過調節(jié)ph值為5.0-6.0，可有效使手性的sam在溶液中的水合半徑發(fā)生變化，從而實現sam的膜分離。

本發(fā)明的另一技術目的是提供了從發(fā)酵體系中分離獲取腺苷蛋氨酸的成套設備，通過該成套設備，可實現含sam發(fā)酵液的高效分離。其中，該成套設備采用了本發(fā)明中所使用的工藝，即兩步調節(jié)ph值，三次膜分離濃縮的方法。

具體的，本發(fā)明的技術方案為：

一種從發(fā)酵體系中分離獲取腺苷蛋氨酸的工藝，其中，其步驟依次為：

（1）將含sam的發(fā)酵液加入酸，調節(jié)ph值為1.5-2，攪拌至有沉淀產生；

（2）將混合發(fā)酵液通過寬流道的管式超濾膜進行超濾；

（3）在超濾透過后的物料中加入酸或堿，調節(jié)ph值為5.0-6.0；

（4）將調好ph值超濾透過液通過一級納濾膜過濾，并用純水對物料進行洗滌并進一步濃縮；

（5）將一級納濾膜的濃縮液串聯通過二級納濾膜進行濃縮。

2.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述超濾膜的膜材質為pvdf，內徑為12mm，工作溫度5~50℃，工作壓力為≤0.5mpa,膜孔徑為0.1μm；納濾膜的膜材質為pvdf，截留分子量70~150da，工作溫度5~50℃，工作壓力為4.1mpa。

本發(fā)明所述的工藝，其中，所述發(fā)酵液中sam的濃度為50~140g/l。

本發(fā)明所述的工藝，其中，所述酸為硫酸、鹽酸中的一種；所述堿為氫氧化鈉、氨水中的一種。

一種從發(fā)酵體系中分離獲取腺苷蛋氨酸的成套自動化設備，其中，該成套的自動化設備至少包含兩個酸堿罐，兩個進料罐，三組膜設備，動力設備，各設備間的其連接管線及閥門，自動化控制的系統(tǒng)。

本發(fā)明所述的成套自動化設備，其中，該設備含模塊化的料罐裝置①、泵②、超濾膜及膜組件③、酸堿罐裝置④、酸堿罐裝置⑤、料罐裝置⑥、泵⑦、納濾膜及膜組件⑧、增壓泵⑨、納濾膜及膜組件⑩、連接管線、自動化控制的系統(tǒng)。

本發(fā)明所述的成套自動化設備，其中，所述料罐裝置①，至少含，位于頂部的進料通孔、加水通孔、加酸通孔、加堿通孔；位于底部的出料通孔。

本發(fā)明所述的成套自動化設備，其中，所述料罐裝置⑥，至少含，位于頂部的進料通孔、加水通孔、加酸通孔、加堿通孔；位于底部的出料通孔。

本發(fā)明所述的成套自動化設備，其中，料罐裝置①出料通孔與泵②聯通，泵②與超濾膜及膜組件③進料口聯通；料罐裝置⑥與超濾膜及膜組件③出料口端聯通；料罐裝置⑥出料口與泵⑦聯通；泵⑦與納濾膜及膜組件⑧進料口聯通；納濾膜及膜組件⑧出料口與增壓泵⑨聯通，增壓泵出料口端與納濾膜及膜組件⑩進料口端聯通。

本發(fā)明所述的成套自動化設備，其中，所述自動化的控制系統(tǒng)，包括ph值的在線檢測與與控制系統(tǒng)，通過在線檢測料罐①與料罐⑥的ph值，以及控制進入罐①與料罐⑥酸堿口閥門的開合，實現ph值的在線控制；還包括泵上設有流量傳感器?~?、壓力傳感器和控制器，流量傳感器和壓力傳感器采集泵中進出口的壓力和流量數據，并傳輸至控制器?，控制器中設有數據接收模塊、處理模塊和通信模塊，數據接收模塊接收兩個傳感器傳輸的數據信息后傳輸給處理模塊，最后再經由通信模塊傳輸至服務終端；服務終端接收控制器發(fā)來的數據信息，并顯示于其顯示屏?。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，在濃度為50~140g/l的腺苷蛋氨酸料液中，加入鹽酸溶液，混合，將ph值調節(jié)至1.5-2.0，并產生沉淀，將料液過膜材質為pvdf，內徑為12mm，工作溫度5~50℃，工作壓力為≤0.5mpa,膜孔徑為0.1μm超濾膜，濾液用鹽酸調節(jié)ph值5.0-6.0；通過膜材質為pvdf，截留分子量70~150da，工作溫度5~50℃，工作壓力為4.1mpa的一級納濾膜進行納濾至sam濃度為200g/l，純度為99%；濾液通過二次納濾，sam濃度為300g/l，純度為99.8%。

在本發(fā)明的另一個具體實施方式中，濃度為50~140g/l的腺苷蛋氨酸料液通過自動閥自動流入料罐①，然后通過自動化系統(tǒng)把酸罐④的酸自動將料液的ph值用酸調至1.5~2.0，最后通過泵②泵入超濾膜③對料液中的雜質去除，同時通過自動閥自動補加純水對物料進行清洗后進入超濾膜③，超濾膜③的透過液自動的流入料罐⑥，然后通過自動化系統(tǒng)把酸罐④、⑤的酸堿自動將料液的ph值調至5.0~6.0，再通過泵⑦泵入納濾膜⑧對物料進行一級清洗和濃縮，一級濃縮的sam的濃度能達到200g/l，純度能達到99%，納濾膜⑧的流出液再通過增壓泵⑨泵入二級特制的納濾膜⑩對物料進行二級濃縮達到sam濃度為300g/l，純度為99.80%。

本發(fā)明的有益效果在于

（1）采用膜分離的方式進行sam的分離濃縮，該工藝屬于物理過程，免去了化學試劑對產品的污染，操作簡單可靠，使用性強，大幅度降低了生產成本，容易實現工業(yè)放大。

（2）本發(fā)明的所有操作進行了集成模塊化，通過電腦集中控制，產品的質量穩(wěn)定，同時節(jié)省了人力成本。泵上設有流量傳感器、壓力傳感器和控制器，流量傳感器和壓力傳感器采集泵中進出口的壓力和流量數據，并傳輸至控制器，控制器中設有數據接收模塊、處理模塊和通信模塊，數據接收模塊接收兩個傳感器傳輸的數據信息后傳輸給處理模塊，最后再經由通信模塊傳輸至服務終端；服務終端接收控制器發(fā)來的數據信息，并顯示于其顯示屏。

（3）本發(fā)明采用的膜設備，與常規(guī)卷式或窄流道超濾膜相比，具有抗污染能力強，清洗容易的特性。

附圖說明

圖1：從發(fā)酵體系中分離獲取腺苷蛋氨酸的成套設備

其中，①為料罐裝置；②為泵；③為超濾膜及膜組件；④為酸堿罐裝置；⑤為酸堿罐裝置；⑥為料罐裝置；⑦為泵；⑧為納濾膜及膜組件；⑨為增壓泵；⑩為納濾膜及膜組件；pg為壓力表；air為氣動閥；?~?為流量計，?為控制箱，?為控制主機，?為顯示屏。

圖2s-腺苷蛋氨酸的化學結構。

具體實施方式

實施例1本實施例說明從發(fā)酵體系中分離獲取腺苷蛋氨酸的成套設備的組成及連接關系

該成套設備的示意圖如附圖1所示。具體的該設備含模塊化的料罐裝置①、泵②、超濾膜及膜組件③、酸堿罐裝置④、酸堿罐裝置⑤、料罐裝置⑥、泵⑦、納濾膜及膜組件⑧、增壓泵⑨、納濾膜及膜組件⑩、連接管線及自動化控制的系統(tǒng)。

料罐裝置①含，位于頂部的進料通孔、加水通孔、加酸通孔、加堿通孔；位于底部的出料通孔。料罐裝置⑥含，位于頂部的進料通孔、加水通孔、加酸通孔、加堿通孔；位于底部的出料通孔。

其中，料罐裝置①出料通孔與泵②聯通，泵②與超濾膜及膜組件③進料口聯通；料罐裝置⑥與超濾膜及膜組件③出料口端聯通；料罐裝置⑥出料口與泵⑦聯通；泵⑦與納濾膜及膜組件⑧進料口聯通；納濾膜及膜組件⑧出料口與增壓泵⑨聯通，增壓泵出料口端與納濾膜及膜組件⑩進料口端聯通。

自動化的控制裝置，包括ph值的在線檢測與與控制系統(tǒng)，通過在線檢測料罐①與料罐⑥的ph值，以及控制進入罐①與料罐⑥酸堿口閥門的開合，實現ph值的在線控制；還包括泵上設有流量傳感器?~?、壓力傳感器和控制器，流量傳感器和壓力傳感器采集泵中進出口的壓力和流量數據，并傳輸至控制器?，控制器中設有數據接收模塊、處理模塊和通信模塊，數據接收模塊接收兩個傳感器傳輸的數據信息后傳輸給處理模塊，最后再經由通信模塊傳輸至服務終端；服務終端接收控制器發(fā)來的數據信息，并顯示于其顯示屏?。

實施例2本實施例說明從發(fā)酵體系中分離腺苷蛋氨酸的工藝

在濃度為50~140g/l的腺苷蛋氨酸料液中，加入鹽酸溶液，混合，將ph值調節(jié)至1.5-2.0，并產生沉淀，將料液過膜材質為pvdf，內徑為12mm，工作溫度5~50℃，工作壓力為≤0.5mpa,膜孔徑為0.1μm的超濾膜，濾液用鹽酸調節(jié)ph值5.0-6.0；通過膜材質為pvdf，截留分子量70~150da，工作溫度5~50℃，工作壓力為4.1mpa的一級納濾膜進行納濾至sam濃度為200g/l，純度為99%；濾液通過二次納濾，sam濃度為300g/l，純度為99.8%。

實施例3本實施例說明在實施例的設備中實施本發(fā)明工藝的情況

取20m³的sam發(fā)酵處理液，腺苷蛋氨酸的濃度為80g/l，通過自動閥自動流入料罐①，然后通過自動化系統(tǒng)把酸罐④的酸自動將料液的ph值用酸調至1.5~2.0，最后通過泵②泵入特制的超濾膜③對料液中的細胞碎片、雜蛋白和色素去除，同時通過自動閥自動補加純水對物料進行清洗。特制的超濾膜③的透過液自動的流入料罐⑥，然后通過自動化系統(tǒng)把酸罐④、⑤的酸堿自動將料液的ph值用酸調至5.0~6.0，再通過泵⑦泵入特制的納濾膜⑧，納濾膜⑧的流出液再通過增壓泵⑨泵入二級特制的納濾膜⑩，得到物料中sam濃度280g/l，純度99.50%，收率為89%。

實施例4本實施例說明在實施例的設備中實施本發(fā)明工藝的情況

取20m³的sam發(fā)酵處理液，腺苷蛋氨酸的濃度為120g/l，通過自動閥自動流入料罐①，然后通過自動化系統(tǒng)把酸罐④的酸自動將料液的ph值用酸調至1.5~2.0，最后通過泵②泵入特制的超濾膜③對料液中的細胞碎片、雜蛋白和色素去除，同時通過自動閥自動補加純水對物料進行清洗。特制的超濾膜③的透過液自動的流入料罐⑥，然后通過自動化系統(tǒng)把酸罐④、⑤的酸堿自動將料液的ph值用酸調至5.0~6.0，再通過泵⑦泵入特制的納濾膜⑧，納濾膜⑧的流出液再通過增壓泵⑨泵入二級特制的納濾膜⑩，得到物料中sam濃度298g/l，純度99.60%，收率為89.50%。

實施例5本實施例說明在實施例的設備中實施本發(fā)明工藝的情況

取20m³的sam發(fā)酵處理液，腺苷蛋氨酸的濃度為140g/l，通過自動閥自動流入料罐①，然后通過自動化系統(tǒng)把酸罐④的酸自動將料液的ph值用酸調至1.5~2.0，最后通過泵②泵入特制的超濾膜③對料液中的細胞碎片、雜蛋白和色素去除，同時通過自動閥自動補加純水對物料進行清洗。特制的超濾膜③的透過液自動的流入料罐⑥，然后通過自動化系統(tǒng)把酸罐④、⑤的酸堿自動將料液的ph值用酸調至5.0~6.0，再通過泵⑦泵入特制的納濾膜⑧，納濾膜⑧的流出液再通過增壓泵⑨泵入二級特制的納濾膜⑩，得到物料中sam濃度300g/l，純度99.60%，收率為90%。