[发明专利]一种ε‑聚赖氨酸的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物发酵工程技术领域，具体涉及一种ε-聚赖氨酸的生产方法。

背景技术

化学防腐剂对人体健康的影响，已经受到人们的高度关注，而天然防腐剂以其安全高效、对人体无毒副作用的优点受到人们推崇。ε-聚赖氨酸是日本学者于1977年从放线菌培养过滤液中提取出有25~30个赖氨酸残基的同型单体聚合物，它是由L-赖氨酸残基通过α-羧基和ε-氨基形成的酰胺键连接而成，故称为ε-聚赖氨酸。ε-聚赖氨酸作为一种天然的生物代谢产品，具有广谱抗菌性，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌、霉菌、噬菌体等均有良好的抑制作用，是目前天然防腐中具有优良防腐性能和巨大商业潜力的微生物类食品防腐剂，相比于山梨醇等传统化学食品防腐剂，ε-聚赖氨酸具有抑菌谱广、抑菌能力强、耐热、水溶性好、不影响食品风味、使用量低和安全性高等优点。

ε-聚赖氨酸的合成是 1947 年由 K L Ephraim 首先完成的，直到现在，除了化学合成法以外，还有酶法和生物合成等几种方法，其中，采用白色链霉菌(Streptomyees albulus)以葡萄糖为原料发酵制得的方法较为理想。白色链霉菌通过变异育种，可获得以葡萄糖为碳源高效率生产次生代谢产物的菌种，进而完成ε-聚赖氨酸的工业化生产。但ε-聚赖氨酸产量过低，导致生产成本提高，价格昂贵，限制了ε-聚赖氨酸的广泛应用。因此，近些年来人们也致力于通过改善发酵添加和发酵用添加剂来提高ε-聚赖氨酸的产量，但是其效果都不够显著。进而又逐渐致力于创新从发酵液中提取和提纯ε-聚赖氨酸的方法上，以希望能够提高ε-聚赖氨酸的产量，如中国专利CN101701069A公开了一种提取ε-聚赖氨酸及其盐的方法，依次通过将发酵液酸化、碱化、吸附、解吸、脱色、浓缩的方式得到ε-聚赖氨酸，然而利用这种方式从发酵液中提取出的ε-聚赖氨酸大多都结合了氯离子，也就是说实际提取得到的是ε-聚赖氨酸盐酸盐，而不是ε-聚赖氨酸，实际得到的ε-聚赖氨酸的纯度低，而且ε-聚赖氨酸盐酸盐的抑菌活性明显低于ε-聚赖氨酸，最终使得使用上述方法从发酵液中提取得到的ε-聚赖氨酸产品的防腐性能不理想。

为了获得纯度高的ε-聚赖氨酸，中国专利201610641559.1公开了一种ε-聚赖氨酸的生产方法，将发酵液依次经过过滤、简化、吸附、盐酸解吸、脱色处理后，调节清液的pH为碱性，并且再结合纳滤的方式，将盐酸解吸后生成的ε-聚赖氨酸盐酸盐转化为ε-聚赖氨酸，提高制备的ε-聚赖氨酸的纯度。但是该方法在脱色处理后需要再额外调节洗脱液的pH，而且如果pH控制不当有可能会引起产品的变质，同时又需要进行纳滤操作，增加了操作成本，操作过程繁琐，效率低。

因此，针对ε-聚赖氨酸生产方法进行进一步的创新和研究，提高ε-聚赖氨酸的纯度和产量的同时，提高其生产效率，降低其生产成本，简化工艺流程，成为了推动ε-聚赖氨酸工业化发展过程中亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种ε-聚赖氨酸的生产方法，提高ε-聚赖氨酸的纯度和收率的同时，简化工艺流程，提高生产效率，降低生产成本。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种ε-聚赖氨酸的生产方法，包括将制得的含有ε-聚赖氨酸的发酵液采用阳离子树脂吸附后依次经过氨水解吸和减压浓缩处理。

可选的，所述氨水解吸为将完成吸附的阳离子树脂加入过量的氨水进行洗脱，得洗脱液，为ε-聚赖氨酸溶液。加入过量的氨水是为了确保能够将阳离子树脂上吸附的ε-聚赖氨酸完全洗脱下来，多余的氨水溶解在含有ε-聚赖氨酸的洗脱液中。

进一步可选的，所述氨水的摩尔浓度为0.1~0.5mol/L。

可选的，所述减压浓缩的压力为-0.3~-0.6MPa，温度为60~70℃。采用减压浓缩使得洗脱液在达到60~70℃时，其中溶解的氨水即可以氨气的形式排出，提高ε-聚赖氨酸的纯度，同时避免过高的温度造成的色素颜色加深和蛋白变性。

可选的，所述含有ε-聚赖氨酸的发酵液采用阳离子树脂吸附的具体方法为：将发酵液经D155树脂上柱吸附至树脂达到饱和状态，之后用纯水洗涤吸附饱和的树脂，至洗涤液体澄清。

可选的，所述减压浓缩后还包括脱色处理；所述脱色处理为将减压浓缩后的ε-聚赖氨酸浓缩液升温至60±5℃，加入活性炭进行脱色，再进行板框过滤，得清液。

可选的，所述脱色处理后还包括喷雾干燥处理；所述喷雾干燥处理过程中设定进口温度为140±10℃，出口温度为83±15℃，流速为80~120L/h。