[发明专利]一种利用色谱分离γ-氨基丁酸和谷氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氨基酸分离技术，属于生化分离领域，尤其是涉及一种使用色谱技术分离γ-氨基丁酸和谷氨酸的方法。

背景技术

γ-氨基丁酸(γ-amino butyric acid，GABA)，又称氨酪酸，是一种天然存在的非蛋白质组成氨基酸，其分子式为NH₂CH₂CH₂CH₂COOH，相对分子质量为103.1，熔点202℃(在快速加热下分解)，易溶于水，微溶于热乙醇，不溶于其他有机溶剂。γ-氨基丁酸在自然界中微量存在于动物脑髓和植物的胚芽体内，如脑组织中的含量约为0.1-0.3mg/g，糙米中含有35mg/kg，豆叶中含量为40mg/kg。GABA是哺乳动物中枢神经系统中重要的抑制性神经传达物质，约50％的中枢神经突触部位以GABA为递质。在人体大脑皮质、海马、丘脑、基底神经节和小脑中起重要作用，并对机体的多种功能具有调节作用。当人体内GABA缺乏时，会产生焦虑、不安、疲倦、忧虑等情绪。一般长久处于高压力族群，竞争环境人群、运动上班等，都很容易缺乏GABA需要及时补充以便舒缓情绪。

化学合成法多见于专利文献的报道，成本较高，得率较低，并且在生产工艺中使用危险溶剂，甚至是有毒溶剂。因此化学合成法制备的GABA不能用于食品，也不能认为是一种天然的食品添加剂。生物合成法GABA应用纯粹的微生物(公认安全菌--乳酸菌或者酵母菌)技术，通过筛选优良高产的安全菌种，发酵生产GABA制剂，可以认为是天然食品添加剂。而且据报告显示，生物合成法GABA虽然纯度不高，但生物体对GABA的吸收性却比纯度高的化学合成法GABA高很多。因此可见，作为新资源食品的GABA生物发酵法制备的才是最安全健康的。

生物发酵法制备，一般以谷氨酸为原料，通过酶或者乳酸菌、酵母菌等微生物转化为GABA，在转化后料液中一般含有为转化完全的谷氨酸原料、盐分等杂质，需要通过下游技术进一步分离纯化。一般采用的方法有电渗析、离子交换、有机溶剂内结晶等方式。

采用水相体系电渗析法脱出盐分和谷氨酸精制GABA，存在以下缺陷：由于GABA的水溶液在膜中循环时其逃逸率会大大增加，又因随谷氨酸和盐的去除其溶液的pH变化较大，因此GABA在水中的离解会大大增加，电渗析过程中GABA的损失率较大。而且，电渗析方法脱除谷氨酸和盐分需要消耗大量电能。

CN101863783公开了一种从谷氨酰胺脱羧酶酶解液中分离纯化γ-氨基丁酸(GABA)的方法，该方法包括以下步骤：富含GABA的谷氨酰氨脱羧酶酶解液进入膜分离系统进行过滤澄清，浓缩到2-10倍时，加透析水透析，最终滤液量为1-3倍酶解液量；将滤液泵入离子交换系统脱盐，脱盐液进入脱色树脂或活性炭柱脱色，脱色后的清液通过蒸发器浓缩，再经过干燥或结晶及重结晶，得到GABA产品。与现有技术相比，本发明的分离纯化工艺简单、合理，工序短，操作方便，分离得到的GABA纯度高、颜色浅、分散性好，总收率高；具有运行成本低、过滤精度高、浓缩倍数高、酶浓缩物浓度高等优点，有利于酶浓缩物的重复利用或固化资源化利用，避免了二次污染。然而，该方法通过离子交换将GABA纯化，脱除谷氨酸和其他盐分，尽管离子交换方法高校、收率高，但是离子交换系统再生会产生大量废酸、碱，一般含有为5-7％的盐分，并且pH值偏高或者偏低，并且含有部分有机酸、氨基酸产生的COD，不利于废水的处理。

CN101928736公开了一种γ-氨基丁酸分离纯化工艺，该工艺步骤较多，并且在95％的乙醇溶液中结晶纯化，造成大量的有机溶剂废液，及时采用蒸馏回收乙醇，也需要消耗大量的能源，并且结晶法一般需要在低温下养晶，也额外消耗大量电能。

CN101812486公开一种γ-氨基丁酸发酵液的脱盐方法，其方法为：(1)将短乳杆菌活化后，以10％的接种量接种于3L发酵培养基中，32℃培养36-72h；并于12h和24h分别补入1.5mol和0.7mol的L-谷氨酸钠；整个发酵过程用10N的硫酸控制pH 5.0；(2)将发酵液4℃离心除去菌体，在上清液中加入2％的活性炭，于80℃脱色30min，过滤回收滤液；(3)加热浓缩上述滤液，当开始瀑沸时立即停止加热，冷却后加入冰乙酸溶解浓缩物，当固形物不再溶解时，过滤回收滤液。该工艺消耗大量的有机溶剂乙酸，乙酸的回收成为工艺的瓶颈。