[发明专利]一种从发酵液中提取L-苯丙氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氨基酸的提取方法，具体说是一种从发酵液中提取L-苯丙氨酸的方法。

背景技术

苯丙氨酸(Phenylalanine)的化学名称为α-氨基-β-苯丙酸，分子式为C₆H₅C₂H₃(NH₂)CO₂H，分子量为165.19。商品主要有L-苯丙氨酸、D-苯丙氨酸和DL-苯丙氨酸，主要应用领域为食品与医药部门。L-苯丙氨酸为白色结晶或结晶性粉末，略苦，熔点283℃(分解)，比旋度-35.1°(C＝1.94，水中)，减压升华，溶于水，难溶于甲醇、乙醇、乙醚等。L-苯丙氨酸是8种必须氨基酸之一，同时它也是生物体内合成酪氨酸的重要原料。苯丙氨酸是某些氨基酸药物和氨基酸营养食品所必需的成份，是合成某些抗癌药物的中间体，如苯丙氨苄、甲酸溶肉瘤素等。其最重要的用途是与L-天冬氨酸合成二肽产品阿斯巴甜(Aspartame，APM)；L-苯丙氨酸的另外一个重要用途是用作营养强化剂、氨基酸输液和复合氨基酸制剂的成分。

L-苯丙氨酸是人体和动物的必需氨基酸。在医药、食品、保健品等领域有很大用处，是全球风行的新型甜味剂阿斯巴甜(Aspartame，APM)生产的主要原料。L-苯丙氨酸是自上世纪八十年代以来市场需求增长最快的氨基酸品种，产品90％用于生产阿斯巴甜甜味剂，10％用于医药等方面中。L-苯丙氨酸在医药行业主要用于氨酸酸输液和氨基酸类药物，如抗肿瘤药物对氟苯丙氨酸、苯丙氨苄、甲酸溶肉瘤素等，市场十分紧俏，今后发展前景光明。目前我国医药行业每年需消耗L-苯丙氨酸约400吨左右，主要依赖进口。

目前，由于国内氨基酸大输液和抗癌药的开发利用，特别是对糖精生产实行限制、甜菊糖甜味剂产品遭遇麻烦的情况下，阿斯巴甜需求量激增，大大刺激和推动了L-苯丙氨酸的生产与发展。L-苯丙氨酸制备方法主要有直接发酵法、化学合成法和酶法。直接发酵法是利用葡萄糖等原料经微生物发酵直接生产出L-苯丙氨酸；化学合成法路线长、副产物多，且产物为光学消旋体，需进行光学拆分，成本高；酶法生产是利用L-苯丙氨酸的合成前体如苯丙酮酸或肉桂酸经过微生物细胞内酶系催化合成L-苯丙氨酸。用发酵法生产L-苯丙氨酸的过程中需要对发酵液进行提取才能得到L-苯丙氨酸，目前所使用的提取方法主要是离子交换法，但是所使用的离子交换树脂是大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，这种树脂很难将L-苯丙氨酸从发酵液中分离出来，而且收率最多能达到40％、纯度最高为50％。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种能提高产品收率和纯度的从发酵液中提取L-苯丙氨酸的方法。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种从发酵液中提取L-苯丙氨酸的方法，该方法的具体步骤如下：

1)提取：将浓度为10～20g/L的酪氨酸缺陷型L-苯丙氨酸高产菌株成熟发酵液以1～5m³/h的流速进行提取得到含L-苯丙氨酸的溶液；

2)浓缩：将步骤1)中所得的溶液进行降膜式真空浓缩，浓缩温度为60～70℃，真空度控制在0.096～0.098MPa，当浓缩液浓度达到90～100g/L时浓缩结束；

3)一次结晶：用质量浓度为10％磷酸或质量浓度为10％氢氧化钠溶液调节浓缩液的pH值并使pH值为4.5～4.8，然后将浓缩液温度降至5℃以下结晶8～14h得到母液和固体物料；

4)脱色：将结晶得到的固体物料加水溶解并将母液回用使溶液的质量浓度为30～35％，用质量浓度为10％磷酸或质量浓度为10％氢氧化钠溶液调节溶液的pH值并使pH值为4.5～4.8，然后加入活性炭加热至60～70℃，在60～70℃脱色30～45分钟；

5)过滤：将脱色得到的溶液过滤，取滤液；

6)二次结晶：将滤液降至5℃以下，结晶8～14h得到固体物料和母液；

7)干燥：将二次结晶得到的固体物料在40～60℃下干燥6～8h，然后在75～80℃下干燥2～4h，冷却后即得到所述L-苯丙氨酸产品。

步骤1)中所述提取的方式为先微滤去除菌体后纳滤脱色方式。所述先微滤后纳滤的方式为：先将发酵液采用0.1～10μm的膜在0.7～7kPa操作压力下过滤，得到滤液和菌体废渣，然后将滤液经0.3～0.7MPa操作压力下通过0.8～1nm的膜过滤后得到含有L-苯丙氨酸的滤液。采用此吸附方式能使L-苯丙氨酸的纯度由现有的50％提高到99-100％，收率由现有的40％提高到80～97％。