[发明专利]一种从发酵液中提取色氨酸的方法

说明书

本发明公开了一种从发酵液中提取色氨酸的方法，其包括如下步骤：(1)发酵液初结晶；(2)分离得一次晶体；(3)发酵液二次结晶；(4)获得色氨酸成品。本发明先从色氨酸发酵液中分离出一次晶体，后去除发酵液中的菌体和蛋白，获得的清液脱色后蒸发浓缩，结晶分离得到二次晶体，完全无离交工序，排污少，对环境友好；无有机膜的工艺，设备投资少，成本低。在降低成本、减少水资源和热能消耗的情况下，产品纯度和收率均较现有工艺有大幅度提高；本发明工艺适合大规模工业化生产。

技术领域：

本发明涉及一种色氨酸的生产方法，特别是涉及一种从发酵液中提取色氨酸的方法。

背景技术：

色氨酸作为人和动物生命活动的必需氨基酸，广泛应用于食品、饲料、医药以及农林等行业。在食品中添加色氨酸可促进蛋白质被人体吸收。作为饲料添加剂，在低蛋白日粮饲料中添加色氨酸对提高畜禽增重率、改善饲料效率十分有效，色氨酸是继赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸后的第四大饲料添加氨基酸。色氨酸的代谢产物5-羟基色氨酸在动物体有抗高密度、断奶等应激作用，有促进R-球蛋白的产生、增强机体抗病力的作用。此外，色氨酸还对畜禽行为产生影响，可减少攻击行为，减轻应激反应。近年来，随着色氨酸在医药、食品和饲料等方面应用的开拓，市场需求量不断增加，色氨酸的年产量超过4万吨，已成为一种国际市场上发展前景良好，国内市场需求较大的产品。

传统的色氨酸生产工艺主要是化学合成和蛋白质水解。由于生产原料有限、污染问题严重以及成本偏高等原因，上述方法已逐渐被生物发酵法取代。在过去的20年中，随着生物技术的不断发展以及生物发酵法所特有的成本低、环境友好、以及较高生产率的优势，生物发酵生产色氨酸的策略已得到广泛应用。

目前，色氨酸主要采用生物发酵法生产，从发酵液中提取色氨酸。色氨酸的提取工艺根据是否采用离交工序，可分为离交工艺和无离交工艺。离交工艺因为需要用到离子交换树脂，在树脂循环使用过程中必须用到大量的酸碱对树脂进行清洗和再生，离交工艺面临的最大问题是污水排放量大。如专利号200910224005.1公开的一种提取L-色氨酸的方法采用单柱离交工艺；又如专利号201510083900.1公开的一种L-色氨酸的提取工艺采用三柱串联离交工艺，虽然多柱串联能够大幅度减少污水排放量，但只要使用离子交换树脂，其固有的工艺性质就改变不了，必须使用酸碱再生离子交换树脂，产生大量的污水。

随着国家新环保法的出台，生产企业的环保压力急剧增大，成为制约色氨酸产品发展的重要因素。无离交的色氨酸提取工艺也得到快速发展，如专利号201410486855.X公开的一种L-色氨酸的提取方法及装置采用纳滤+两次结晶工艺；专利号200910019458.0公开的一种从发酵液中提取色氨酸的工艺采用有机膜+一次结晶+离交回收工艺，都绕开离交工序，但均使用到了昂贵的有机膜，有机膜的使用对温度要求较为苛刻，而且容易污染，不利于大规模工业化放大，同时收率上与质量上都低于离交工艺，因此山东恩贝的专利200910019458.0最后还是用上了离交回收工序，虽然比单纯的离交工艺有优势，但不可避免的又用到了离子交换树脂，污水带来的环保问题依然存在。

同时，发酵结束后，发酵液中的色氨酸含量一般在40g/L以上，由于色氨酸的溶解度低，色氨酸在水中的溶解度为11.4g/L(25℃)，在发酵液中的溶解度在20g/L左右，发酵液中会有大量的色氨酸晶体颗粒。现有工艺中，包括离交工艺和有机膜分离工艺，一般操作为先加水稀释并加热溶解发酵液中的晶体，之后再对晶体完全溶解的发酵液进行后续提取操作。根据发酵液中色氨酸的含量不同，需要加入大量的水来溶解晶体，这样就增加了用水量，同时会增加后道工序处理的物料体积，增大了后续工艺的负担，延长处理时间，增加热能消耗，增加了生产成本。

发明内容：

为克服以上技术问题，本发明提供一种完全无离交、无有机膜、高效、高质量、低成本的从发酵液中提取色氨酸的方法。

本发明的目的由如下技术方案实施：一种从发酵液中提取色氨酸的方法，其包括如下步骤：(1)发酵液初结晶；(2)分离得一次晶体；(3)发酵液二次结晶；(4)获得色氨酸成品；其中，