[发明专利]从发酵液中提取L-高丝氨酸的方法

说明书

本发明涉及L‑高丝氨酸提取领域，尤其涉及一种从发酵液中提取L‑高丝氨酸的方法。包括以下步骤：发酵液预处理、脱色、电去离子和浓缩过滤，得到L‑高丝氨酸。本发明首次采用电去离子技术对L‑高丝氨酸发酵液进行除盐处理，与电渗析技术相比电去离子技术的除盐率提高10%，与离子交换技术相比电去离子技术中添加的树脂不需要再生，减少了大量酸碱的使用，可节省用水量70%。

技术领域

本发明涉及L-高丝氨酸提取领域，尤其涉及一种从发酵液中提取L-高丝氨酸的方法。

背景技术

L-高丝氨酸（2-氨基-4-羟基丁酸）是一种非蛋白氨基酸，其衍生物不仅可以通过酶促反应转化为其他重要化工中间体，而且其衍生物具有丰富的生物活性，例如可以有效地抑制镰状红细胞、抗真菌药物。L-高丝氨酸还是合成手性除草剂--草铵膦的一种重要中间体，所以在药学和生物学等方面对L-高丝氨酸的研究越来越受到科研工作者的重视。

目前，工业生产L-高丝氨酸的方法主要是化学合成法和生物法；化学合成法主要是甲硫氨酸法：通过与碘甲烷反应形成翁盐，然后加水溶解回流，在碱性条件下生成L-高丝氨酸，此方法虽然收率高，但是碘甲烷价格昂贵，反应时间长，废料处理复杂。

专利CN101100438A提供一种以L-天冬氨酸为原料制备L-天冬氨酸甲酯或乙酯，再利用金属复氢化合物为还原剂在有机溶剂中常压制备L-高丝氨酸，此方法原料易得，收率较高，但是提纯步骤繁琐，环境污染严重。

专利CN105506014A提供了一种以丙酮酸和醛类化合物为底物在醛缩酶的作用下进行催化反应，所得产物依次经过层析分离、脱盐、脱色、浓缩结晶、干燥等步骤得到L-高丝氨酸，其在提取过程中采用离子交换树脂作为关键提取步骤，具有回收率高、杂质去除彻底、处理量大等优点，但再生过程中会消耗大量酸碱同时生成大量废水污染环境且其原料中有甲醛存在安全隐患。

L-高丝氨酸发酵液是一种成分复杂的混合物，除含有L-高丝氨酸外，还存在大量的菌体、蛋白质、残糖、色素和无机盐等成分。蛋白质、色素和无机盐的去除是提取L-高丝氨酸的关键，工业上常用的脱色和除盐方法为活性炭脱色、离子交换除盐或电渗析除盐。活性炭脱色会产生大量的废炭同时截留部分发酵液降低产物收率；离子交换除盐有废水产生并消耗大量酸碱；电渗析技术有处理时间长、除盐率不高，产物纯度低等缺点，因此急需一种新的提取L-高丝氨酸的方法。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的不足，提供一种从发酵液中提取L-高丝氨酸的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种从发酵液中提取L-高丝氨酸的方法，包括以下步骤：

步骤1、发酵液预处理：发酵液调PH值范围为4-5.8，加入20-80mg/L水溶性壳聚糖絮凝剂，加热至60-80℃处理20-40分钟，促使水溶性杂蛋白絮凝沉淀，微滤膜除去菌体及絮凝体，获得发酵液清液4.8-5.0L，利用卷式超滤膜分离系统，截留分子量为0.5-10KDa，操作压力为2.0-4.0MPa，将发酵液清液中的小分子肽及短链蛋白等物质去除，收集超滤膜透过液4.7-5.0L；

步骤2、脱色：将步骤1收集的超滤膜透过液通入规格为5英寸活性炭纤维模块装置脱色，脱色温度为30℃-50℃，操作压力0.5MPa，获得脱色液4.7-5.0L，脱色液透光率为78.3%-87.2%，脱色后用70℃热水通入活性炭纤维模块装置进行在线再生循环使用；

步骤3、电去离子：将步骤2中脱色液送入电去离子装置的淡室中，在30V电压下运行，连续检测淡室溶液的导电率，当导电率降到500μs/cm时停止运行，脱盐得到脱盐液，收集脱盐液4.6-5.0L；