[发明专利]一种利用谷氨酸离心母液生产γ-氨基丁酸的的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种γ-氨基丁酸的生产方法，尤其涉及一种基于膜过滤分离技术提纯味精母液发酵液中γ-氨基丁酸的方法，属于氨基酸生产领域。

 

背景技术

味精又称味素L-谷氨酸一钠盐，带有一分子的结晶水，具有强烈的鲜味，是世界上用量最大的调味品。味精生产工艺过程中等电提取谷氨酸后的上清液称为等电母液，等电母液pH在3.0左右，母液中含有丰富的可利用成分，溶液中谷氨酸残留量还相当高，达3%～4%，有的甚至高达7%～9%。这样高含量的谷氨酸废液，如果直接排放将造成严重的资源浪费和环境污染。因此有必要对此废液进行综合治理，对废液中的谷氨酸进行回收利用可以减少废液中谷氨酸量。用此废液为原料生产γ-氨基丁酸，可对废液中的谷氨酸进行有效充分利用，变废为宝，既可减轻废液对环境的污染，又可实现资源化利用。

γ-氨基丁酸是一种广泛分布于动植物体内的非蛋白氨基酸，是一种重要的中枢神经系统抑制剂，对生物体生命活动的调节起着不可代替的作用，具有镇静安神、促进睡眠、增强记忆力、治疗癫痫、降低血压、控制哮喘、调节激素分泌、促进生殖、肾肝功能活化等多种生理活性。

本发明是利用膜技术提纯味精母液中具有高附加值的γ-氨基丁酸，基于γ-氨基丁酸的提纯，目前已有一些报道。中国专利CN101928736A公布了一种γ-氨基丁酸的分离纯化工艺，该工艺将转化液通过离心或者过滤除去菌体，采用活性炭脱色后再经滤纸过滤、0.45μm滤膜抽滤，滤液经真空浓缩、结晶、洗涤、干燥之后制得γ-氨基丁酸。该工艺分离纯化步骤复杂，滤纸过滤以及0.45μm滤膜抽滤精度不高，不适于连续化操作以及工业化生产。王文研究了膜分离纯化技术在γ-氨基丁酸中的应用，采用中空纤维膜进行除杂，纳滤膜进行浓缩，该工艺只采用超滤除杂，导致产品纯度不高，并且膜污染严重，纳滤浓缩会透过有效成分，而本发明采用的陶瓷膜除杂可减轻膜污染，纳滤进一步除杂及脱色，更有效地去除其中的杂质，反渗透膜浓缩倍数更高。

 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种易于工业连续化、低能耗、产品纯度好的生产方法，将味精生产工艺过程中等电提取谷氨酸后的上清液进行资源化利用，生产γ-氨基丁酸。

本发明的技术方案主要是利用基于膜分离技术，首先将含有氨基酸的上清液发酵后，通过膜分离技术，除杂、脱色、浓缩后制得γ-氨基丁酸。具体的技术方案是：一种利用谷氨酸离心母液生产γ-氨基丁酸的的方法，包括如下步骤，

(1) 味精等电母液发酵：将乳酸杆菌菌株接种于等电结晶后的味精母液中，发酵得到γ-氨基丁酸发酵液；

(2) 除杂：将γ-氨基丁酸发酵液经过陶瓷膜过滤器，除去发酵液中较大的杂质微粒和菌体，并进行浓缩，得陶瓷膜清液；

(3）脱色及除小分子杂质：将步骤(2)得到的陶瓷膜清液通过纳滤膜进行过滤，对陶瓷膜清液进行浓缩，得纳滤膜清液；

(4) 浓缩：将步骤(3)得到的纳滤透析清液进入反渗透膜进行浓缩，得到反渗透膜浓缩液，再干燥后得成品；

在步骤(1)中，使用的乳酸杆菌菌株是活化过的。乳酸菌活化的可选工艺是：将乳酸菌溶解后接种于液体培养基上培养活化扩大培养，培养液经陶瓷膜将菌体的浓缩回收后，得到回收活化后的乳酸菌菌株；

步骤(1)中，发酵的温度最好在30℃以下；

步骤(2)中，陶瓷膜孔径范围为20～500nm，进一步优选地，膜孔径可以为40~200nm，最优选地，膜孔径可以为50nm。所述陶瓷膜的操作压力为0.1～0.5MPa，膜面流速为1~6m/s，优选地，陶瓷膜操作压力可以为0.2~0.4MPa，膜面流速可以为3~5 m/s，进一步优选地，陶瓷膜操作压力可以为0.3 MPa，膜面流速可以为4m/s。浓缩倍数为10～30倍，优选地，浓缩倍数可以为15~25倍，进一步优选地，浓缩倍数可以为20倍。操作温度最好为20～40℃；

步骤(2)中，在进行浓缩后，还可以加透析水进行透析，用于将有用的成份透析出来。透析水量为浓缩液体积的2~4倍，优选地，透析水量可以为浓缩液体积的3倍。

步骤(3)中，纳滤膜的作用是脱除色素、短肽、多价阴阳离子及小分子杂质；截留分子量最好为300～800 Da，温度最好为20～40℃，操作压力最好为0.8～2.5MPa，优选地，操作压力可以为1～2MPa，进一步优选地，操作压力可以为1.5MPa；浓缩倍数最好为10～30倍，优选地，浓缩倍数最好为15～25倍，进一步优选地，浓缩倍数可以为20倍；