[发明专利]一种生产和提取色氨酸的工艺

说明书

本发明属于生物技术领域，公开了一种生产和提取色氨酸的工艺，其包括发酵工序和提取工序。本发明对生产工艺进行了进一步改进，在提高色氨酸产量的同时，保证了流加效果；采用膜技术进行改进色氨酸发酵液传统提取工艺，通过脱色膜去除发酵液中的菌体蛋白，澄清发酵液；通过脱色膜分级去除大分子蛋白和色素，最后采用浓缩膜在常温无相变下进行浓缩。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种生产和提取色氨酸的工艺。

背景技术

L-色氨酸的分子式为C₁₁H₁₂O₂N₂，分子量为204.21，含氮13.72％。L-色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，呈绢丝光泽、六角片状自色晶体，无臭，有甜味。在水中溶解度1.14g/L(25℃)，溶于稀酸或稀碱，在碱液中较稳定，强酸中分解，微溶于乙醇，不溶于氯仿、乙醚。

L-色氨酸是人体和动物生命活动中八种必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要的作用，被称为第二必需氨基酸，它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸，广泛应用于饲料行业中。

色氨酸的生产方法先后经历了蛋白质水解法、化学合成法和微生物法三种方法，其中微生物法又包括直接发酵法、微生物转化法和酶法。目前，色氨酸发酵企业大多采用分批补料发酵方式。这种方式对发酵液中残留葡萄糖浓度控制和补入糖(包括葡萄糖和液糖)的分散程度要求较高。残留葡萄糖浓度若要控制的不当，就会影响到菌体的正常代谢，使菌体的代谢途径发生变化，严重影响色氨酸的发酵水平和产量，甚至会导致无色氨酸产生。所以，培养基中营养物质对菌体的生长和代谢产物的产生起着决定作用。

色氨酸的传统提取工艺复杂，其工艺流程为：发酵液，板框过滤，真空浓缩，粗结晶，离心，粗品，活性炭脱色，再结晶，离心，干燥，包装粉碎。在这个过程中，板框过滤需加硅藻土填料，脱色率为 80％，滤渣的回收价值低二次结晶的母液浑浊，难回收真空浓缩容易局部温度过高而破坏有效成份以及增加产品色素，能耗高。

由于上述几个方面，导致色氨酸提取工艺的整体收率在 75％以下，提取工艺成本高，其工艺急需加以改进。

发明内容

为解决上述问题，克服现有技术的不足之处，本发明对生产工艺进行了进一步改进，在提高色氨酸产量的同时，保证了流加效果。

采用膜技术进行改进色氨酸发酵液传统提取工艺，通过脱色膜去除发酵液中的菌体蛋白，澄清发酵液；通过脱色膜分级去除大分子蛋白和色素，最后采用浓缩膜在常温无相变下进行浓缩。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种生产和提取色氨酸的工艺，其包括发酵工序和提取工序；

所述发酵工序包括如下步骤：将产L-色氨酸的大肠杆菌工程菌种子液以1%-10%接种量接种于装有发酵培养基的发酵罐中发酵培养40h，得到发酵液；

所述提取工序包括如下步骤：发酵液进行灭菌，经陶瓷膜过滤得到滤液；将滤液泵入色谱系统，进行L-色氨酸和其他杂质的分离；然后通过脱色膜，过滤除去色素和蛋白，收集脱色液；将所得脱色液进行反渗透膜脱水浓缩，得到L-色氨酸洗脱液，将其打入四效蒸发器，真空浓缩为原体积的四分之一，所得浓缩液进行冷却结晶，离心、烘干得到L-色氨酸产品。

进一步地，所述发酵培养的参数为：转速300-500rpm，温度35-37℃，罐压0.05-0.08MPa，pH值通过氨水控制在6.5-6.8，流加浓度为400-500g/l葡萄糖溶液控制残糖浓度为1-1.5g/L，溶氧量：在0-12h控制在25-30%，在13-40h控制在15-20%。