[发明专利]一种从发酵液中提取色氨酸的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种色氨酸的生产方法，具体为一种从发酵液中提取色氨酸的工艺。

背景技术

色氨酸，英文名：Tryptophan，化学名称：L-2-氨基-3(β-吲哚)丙酸，化学式：C₁₁H₁₂N₂O₂，学名：β-吲哚基丙氨酸(β-indolylalanine)。它有三种异构体。其消旋体是白色晶体，微溶于水，在碱性溶液中稳定，被强酸分解；左旋体是白色或微黄色片状晶体，无臭，味微苦。熔点289℃(分解)，在水中微溶，在乙醇中极微溶解，在氯仿中不溶，在甲酸中易溶，在氢氧化钠试液或稀盐酸中溶解；右旋体是白色晶体，有特殊甜味，熔点281-282℃(分解)，溶于水、热乙醇和氢氧化碱溶液。

L-色氨酸是杂环氨基酸，为人体和动物生命活动所必需的8种氨基酸之一，是重要的营养剂，广泛应用于氨基酸输液、综合氨基酸制剂、营养补充剂、烟酸缺乏症治疗、安神药(调节精神节律、改善睡眠)、食品和饲料添加剂。近年来，随着国内外饲料工业和医药工业的不断发展，色氨酸成为一种国际市场发展前景良好、中国市场需求较大的产品。色氨酸的生产最早主要依靠化学合成法和蛋白质水解法，但是随着对微生物法生产色氨酸研究的不断深入，这种方法已经走向实用并且处于主导地位。微生物法大体上可以分为直接发酵法、微生物转化法和酶法。以微生物直接发酵生产色氨酸已具有一定规模的工业化生产能力。直接发酵法获得的色氨酸发酵液中含有大量的菌丝体、蛋白、色素等杂质，必须通过一定的提取分离技术才能获得纯度高、透光率好的色氨酸。

目前色氨酸的提取纯化技术主要采用吸附和离子交换法，在低级脂肪醇存在下通过中和或降温重结晶，工艺复杂。同时采用有机溶剂进行色氨酸的提取，增加溶剂回收和后处理难度，对环境造成不利影响。

日本专利公开说明书(JP895/1983)采用色氨酸溶液先通过非极性多孔树脂，再通过超滤的方法提取色氨酸，但杂质去除不理想，达不到高透光率要求。日本专利公开说明书(JP39857/1984)提出了色氨酸用碱液溶解，在低脂肪醇或酮存在下中和结晶，提高纯度，但杂质去除仍不充分，透光率很难达到95％，而且，使用了大量溶剂，造成后续溶剂处理难度。日本专利公开说明书(JP126070/1986)将色氨酸溶解在95-100℃的酸性溶液中，用活性炭吸附率除炭后，再经过非极性多孔树脂吸附，洗脱色氨酸，在低脂醇存在下中和晶体，透光率也不理想。美国专利说明书(US5057615)中，将色氨酸在40-115℃的醋酸水溶液中，先用活性碳吸附，除碳后降温结晶，同样存在色氨酸分解变色问题。国内色氨酸纯化技术报道较少，大都采用离子交换树脂吸附色氨酸，该法的缺陷是：色氨酸易于氧化，收率不稳定；提取色氨酸杂质较多、色泽深；耗水量大，酸碱用量大，在生产中会产生大量的废渣和废水，污染环境。

综上所述，目前国内外在色氨酸的提取工艺中大都存在色氨酸降解、脱色不彻底、对环境的污染、后续有机溶剂的处理问题等。

发明内容

为了克服现有的色氨酸提取工艺中存在的缺点，本发明提供一种色氨酸清洁生产新工艺，本发明以色氨酸发酵液为原料，经酸化、陶瓷膜洗滤、有机膜超滤、间歇浓缩结晶、离心分离和干燥工艺步骤获得高纯度的色氨酸，并采用离子交换除盐技术处理结晶母液循环回收产品，提高产品收率。它不仅打传统的工艺路线长、须用大量有机溶剂进行重结晶的繁琐步骤，而且使该工艺更加有利于工艺化生产，减少生产中环境的污染。

本发明的技术方案是：一种从发酵液中提取色氨酸的工艺，其工艺步骤为：

(1)在线加热稀释酸化技术进行发酵液pH值调节

将发酵液加水稀释1倍，并将发酵液加热至温度为50-100℃，采用静态混和技术，加入浓度为70-98％的硫酸，通过控制发酵液及硫酸的流量比例调节pH至3-6，使色氨酸以溶液状态存在于发酵液中，并使菌体蛋白变性，适宜于菌体分离；

(2)陶瓷膜连续在线洗滤

将经步骤(1)酸化的发酵液，经陶瓷膜在线过滤，除去发酵液中的全部菌丝体；所述陶瓷膜膜孔径为50nm，控制膜过滤的操作温度为50-90℃，进膜压力为1.5-3.0bar，过滤出菌渣，原料液体积浓缩至菌渣体积的8-15倍，菌渣经浓缩喷干可做菌体蛋白；

(3)卷式有机膜除蛋白、大分子杂质、脱色