膜法提取L-丙氨酸工艺研究

李银行

（安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 安徽蚌埠 233000）

膜法提取L-丙氨酸工艺研究

李银行

（安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 安徽蚌埠 233000）

本文研究针对发酵法生产的L-丙氨酸。首先将L-丙氨酸发酵液加热预处理，用陶瓷超滤膜除去发酵液中菌体、大分子蛋白等杂质得到超滤液，然后将超滤液经纳滤膜除去色素、小分子蛋白、无机盐得纳滤液，纳滤液再经过真空浓缩、结晶、离心、烘干、包装得到L-丙氨酸成品。L-丙氨酸离心母液返回至纳滤工序套用，最终总提取平均收率大于91%，产品质量符合日本味之素企业（AJI97）和中国企业（食品级）标准。

L-丙氨酸 新工艺 提取 超滤 纳滤

L-丙氨酸为无色至白色结晶性粉末,溶于水、乙醇,不溶于乙醚和丙酮。它主要用于：制造维生素B6、合成泛酸钙和其他有机化合物原料；调味增香剂；用作食品添加剂,饲料、医药中间体等。目前,工业化生产L-丙氨酸的方法有两种：一种是酶转化法,一种是发酵法；随着国内外生物技术的不断提高,发酵法生产L-丙氨酸［1］的优势日益明显,利用发酵法生产的L-丙氨酸符合国内外消费者的绿色、健康的消费理念,具有广阔的市场前景。

1 材料与方法

1.1 材料

材料主要有：L-丙氨酸发酵液,安徽丰原发酵技术工程研究有限公司；L-丙氨酸标准品,含量99.5%,sigma公司；其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器设备

陶瓷膜设备,三达陶瓷科技有限公司；纳滤膜设备,南京九吾高科技股份有限公司；高效液相色谱仪,Agilent 1260,安捷伦科技有限公司；UV1700PC紫外分光光度计,上海奥析科学仪器有限公司；SGW-1自动旋光仪,上海精密科学仪器有限公司；ME104电子分析天平,梅特勒托利多公司；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵,郑州长城科工贸有限公司；R2002旋转蒸发器,上海申生科技有限公司；pH计,梅特勒托利多公司。

1.3 分析方法

发酵液中L-丙氨酸含量的测定：HPLC法［2］；溶液透光率测定：分光光度法（纯水做对比,1cm比色皿,波长430nm）；溶液吸光度（OD）测定：分光光度法（纯水做对比,1cm比色皿,波长550nm）；料液残糖的测定：斐林法［3］；硫酸根离子测定：比色法；L-丙氨酸的定性检测：茚三酮法［4］；其它指标的测定按中国企业标准进行。

2 试验方法

2.1 工艺路线

膜法提取L-丙氨酸的工艺路线见图1。

L-丙氨酸发酵液经过陶瓷膜［5］超滤除去料液中菌体及大分子蛋白等杂质,超滤膜滤液再经过纳滤膜除去料液中色素,小分子蛋白及一些无机盐等杂质,最后再将纳滤膜滤液经过真空浓缩、结晶、离心、烘干等工序获得L-丙氨酸成品。离心分离的母液返回至纳滤工序套用,提高提取收率。

2.2 超滤试验

L-丙氨酸发酵液通过1m2的孔径为50nm的陶瓷膜设备,考察超滤前后料液性质变化。

2.3 纳滤试验

L-丙氨酸发酵液通过2.2m2的截留分子量为500MD的纳滤膜［6-8］设备,考察纳滤前后料液性质变化。

2.4 纳滤液浓缩、结晶及母液脱色、套用情况

纳滤液直接真空浓缩至L-丙氨酸含量40-45%左右,降温结晶至15℃左右,离心,考察L-丙氨酸结晶情况及母液套用情况。

3 结果与讨论

3.1 超滤前后料液性质变化

超滤共进行4批次试验,超滤液澄清,超滤液中几乎不含菌体,超滤平均收率99.4%；超滤膜透析水加量为原料体积的10%,料液浓缩20倍,膜平均通量为30 L/（m2*h）。

3.2 纳滤前后料液性质变化

纳滤共进行4批次试验,超滤膜滤液过纳滤膜后,料液透光率＞90%,杂糖去除率＞70%,硫酸根去除率＞80%,磷酸根离子去除率＞85%,纳滤平均收率98.57%；纳滤膜透析水加量为原料体积的15%,料液浓缩30倍,膜平均通量为20.1 L/（m2*h）。

3.3 纳滤液浓缩、结晶及母液脱色、套用情况

L-丙氨酸纳滤液真空浓缩、结晶后,晶体经过离心、烘干,成品全检合格。离心母液返回纳滤工序套用,对成品质量几乎无影响,且大大增加L-丙氨酸提取收率。

3.4 提取总收率及成品质量分析

L-丙氨酸母液经过套用后,L-丙氨酸的提取收率可达91%以上。膜法提取L-丙氨酸成品的质量符合日本味之素（AJI97）和中国企业标准（食品级）。

图 1 L-丙氨酸提取新工艺路线

4 结论

我们采用了膜技术,大大提高了L-丙氨酸发酵液中L-丙氨酸的纯度,使其达到了结晶出合格品的条件,降低了L-丙氨酸的生产成本。L-丙氨酸成品提取总收率大于91%,产品质量符合中国企业标准（食品级）和日本味之素企业标准（AJI97）,从而证明了膜工艺在L-丙氨酸提取上的先进性,具有非常广阔的应用前景。

［1］蒋光玉.发酵法生产L-丙氨酸提取工艺的研究［J］.中国食品添加剂，2011（03）：101-137.

［2］蒋光玉，章晖，刘洋等.基于微生物同化作用的D-丙氨酸生产工艺研究［J］.氨基酸和生物资源，2010，32（4）：41-45.

［3］李雪梅，杨俊慧，张利群等.还原糖测定方法的比较［J］.山东科学. 2008，21（2）：18-20.

［4］王秀奇，秦淑媛，高天慧等.基础生物化学实验［M］.北京：高等教育出版社.1996：234-235.

［5］王苏新.多孔陶瓷的制备方法及用途［J］.江苏陶瓷.2002（04）：26-28.

［6］侯立安，刘晓芳.纳滤水处理应用研究现状与发展前景［J］.膜科学与技术.2010（04）：1-7.

［7］严希康.生化分离技术［M］.华东理工大学出版社.1996：110-120.

［8］吴麟华.膜分离中的新成员——纳滤膜及其在制药工业中的应用［J］.膜科学与技术，1997（5）：11-14.

TS202

A

1674-2060（2016）03-0321-01

李银行（1987—），男，安徽蚌埠，工作单位：安徽丰原发酵技术工程研究有限公司提取研究室，工程师，本科，主要研究方向：生物工程。