一種高純度亮氨酸的提取方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高純度亮氨酸的提取方法，所述方法包括向亮氨酸洗脫液中添加95%的乙醇溶液降低其溶解度而析出，產(chǎn)生的母液廢水通過添加復(fù)合微生物菌劑使得達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明生產(chǎn)成本低，亮氨酸提取收率高，廢水排放少，經(jīng)濟環(huán)保。本發(fā)明提取方法具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種高純度亮氨酸的提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物發(fā)酵行業(yè)亮氨酸提取工藝領(lǐng)域，具體提供一種高純度亮氨酸的提 取方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 亮氨酸，L-亮氨酸：又稱白氨酸，化學(xué)名為α-氨基異己酸。L-亮氨酸是組成蛋白 質(zhì)的20種氨基酸之一，也是人體必需的8種氨基酸之一，L-亮氨酸與L-纈氨酸、L-異亮氨 酸統(tǒng)稱為支鏈氨基酸。
[0003] 亮氨酸產(chǎn)品的生產(chǎn)，國外產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早，美國、韓國、日本等國家多年以前就在亮 氨酸的生產(chǎn)、提取、應(yīng)用等方面開展了一系列的研究。我國亮氨酸工業(yè)起步較晚，上世紀(jì)80 年低初產(chǎn)能尚不足數(shù)百噸/年。到2000年，通過與國外公司合作以及先進(jìn)技術(shù)、裝備的引 進(jìn)，國內(nèi)廠家開始大量生產(chǎn)亮氨酸，打破了亮氨酸持續(xù)進(jìn)口的局面，亮氨酸產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā) 展，如今亮氨酸已發(fā)展成為世界上僅次于味精的第二大氨基酸。隨著國內(nèi)畜牧養(yǎng)殖業(yè)和飼 料工業(yè)的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)亮氨酸市場需求量還將進(jìn)一步快速增長，預(yù)計今后每年亮氨酸用 量將以15%的速度遞增，加上亮氨酸出口形勢越來越好，未來亮氨酸行業(yè)前景看好。
[0004] 目前亮氨酸結(jié)晶工藝采用低溫濃縮結(jié)晶，其缺點是一次結(jié)晶收率低，母液回配比 例大，產(chǎn)品質(zhì)量較差。為了保證成品純度及色澤，只能加大母液排放量，致使母液中亮氨酸 鹽酸鹽含量高，大量的外排母液又加重了離交系統(tǒng)的處理負(fù)擔(dān)，蒸汽、電、硫酸、液氨單耗增 力口，最終降低了亮氨酸鹽酸鹽的提取總收率，增加了企業(yè)生產(chǎn)成本，且由于在連續(xù)離交過程 消耗了液氨、硫酸造成其產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高。
[0005] 因此，如何降低生產(chǎn)成本，減輕環(huán)境壓力，進(jìn)而提高企業(yè)自身的競爭力，是行業(yè)競 爭的首要問題。對亮氨酸生產(chǎn)企業(yè)而言，隨著國家節(jié)能減排政策的實施，尋求一條低成本、 低消耗、低污染的亮氨酸生產(chǎn)新工藝，達(dá)到節(jié)能減排、提質(zhì)降耗及環(huán)保的目的，使企業(yè)能夠 健康快速發(fā)展顯得尤為重要。
[0006] 本發(fā)明介紹了一種高純度亮氨酸的提取方法，這對研究開發(fā)新的亮氨酸廢母液回 收利用技術(shù)，提高亮氨酸的提取收率，降低污水處理負(fù)擔(dān)，從而增加企業(yè)的經(jīng)濟效益，具有 重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)工藝的不足，提供了一種適用的亮氨酸提取方法，其大 幅降低了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)過程操作簡便，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。提高了亮氨酸的提取收率，符 合資源綜合利用、節(jié)能減排的要求，同時減少了廢液排放，減輕了污水處理負(fù)擔(dān)，帶來了巨 大的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種高純度亮氨酸的提取方法，包括以下步驟：
[0009] (1)亮氨酸發(fā)酵液經(jīng)過膜過濾、離子交換處理后，使用氨水洗脫，得到洗脫液，蒸 發(fā)濃縮后緩慢加入95%的乙醇溶液，開啟攪拌，乙醇流加速度控制在每小時加入料液體積 的1-10%，乙醇總流加量為料液體積的10-50%，流加過程中通入冷卻水降溫，溫度降至 5-10°C后繼續(xù)攪拌4-6h ;
[0010] (2)將步驟（1)獲得的料液離心分離，獲得結(jié)晶母液以及亮氨酸晶體，進(jìn)入下道干 燥純化工序；
[0011] (3)步驟（2)獲得的所有母液采用蒸餾塔回收母液中的酒精，同時所得的95%酒 精回用于結(jié)晶系統(tǒng)。
[0012] (4)合并步驟（1)離子交換處理產(chǎn)生的廢水以及步驟（3)蒸餾產(chǎn)生的釜底料進(jìn)入 污水處理系統(tǒng)，添加復(fù)合微生物菌劑深度處理后達(dá)標(biāo)排放。
[0013] 所述復(fù)合微生物菌劑的活性成分包括下列重量份的原料：
[0014] 紅球菌10份，巨大芽孢桿菌8份，脫氮副球菌7份，黃孢原毛平革菌7份；黑曲霉 5份，亞硝化菌3份，嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份。
[0015] 所述紅球菌具體為紅球菌（Rhodococcus rhodochrous)ATCC15906 ;(參見文獻(xiàn) Cloning and Characterization of Benzoate Catabolic Genes in the Gram-Positive Polychlorinated Biphenyl DegraderRhodococcus sp.Strain RHAl, J.Bacteriol. November2001)；
[0016] 所述巨大芽孢桿菌具體可為巨大芽孢桿菌（Bacillus megatherium) CGMCC No : 2267(CN101215532)；
[0017] 所述脫氮副球菌具體為脫氮副球菌（Paracoccus denitrificans) ATCC13543 (參見 文獻(xiàn)Genes coding for respiratory complexes map on all three chromosomes of the Paracoccus denitrificans genome, Archives of Microbiology, 1998)；
[0018] 所述黃抱原毛平革菌為黃抱原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium) ATCC24725(參見文獻(xiàn) APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY，F(xiàn)ebl994，p709-714)
[0019] 所述黑曲霉具體為黑曲霉（Aspergillus nige)CCTCC No :M206034 ;(CN1924000)
[0020] 所述亞硝化菌具體為亞硝化菌（Nitrosomonas europaea)ATCC19718(參見文 獻(xiàn) Complete Genome Sequence of the Ammonia-Oxidizing Bacterium and Obligate Chemolithoautotroph Nitrosomonas europaea，2003)；
[0021] 所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（Aci dithiobaci Ilus ferrooxidans) ATCC 53993(可見文獻(xiàn) A genomic island provides Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 addi tional copper resistance :a possible competitive advantage. Appl Microbiol Biotechnol.2011)；
[0022] 將以上紅球菌，巨大芽孢桿菌，脫氮副球菌，黃孢原毛平革菌；黑曲霉，亞硝化菌， 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌，按照常規(guī)培養(yǎng)，使得濃度均控制在2 X IO8個/克，所培養(yǎng)的菌液按照 質(zhì)量比例混合得到液體菌劑；
[0023] 取上述液體菌劑與載體攪拌混合，優(yōu)選以硅藻土（40-80目）為載體，按照菌劑：載 體為3 : 1的重量比混合。干燥：將混合好物料進(jìn)行干燥，干燥溫度為20-50°C，干燥后含 水量為20-30% ;檢驗、包裝：按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗，成品按重量進(jìn)行包裝，即得固體菌劑。
[0024] 按每立方米廢液每次投加微生物制劑30克，每天投加1次，連續(xù)投加一周，最后靜 置3天，將液體排出。
[0025] 本發(fā)明取得的有益效果：
[0026] 1物質(zhì)的溶解實質(zhì)上就是物質(zhì)粒子與水分子之間相互作用的結(jié)果，當(dāng)所有的水分 子都參與這一過程時，溶液就達(dá)到飽和狀態(tài)。若要降低物質(zhì)在水溶液中的溶解度，就必須減 少與物質(zhì)相互作用的水分子或降低水分子的運動激烈程度，生產(chǎn)上一般采用直接蒸發(fā)水分 或降低溫度的方法。然而，除了直接蒸發(fā)外，在混合溶液中加入乙醇，使乙醇分子跟水分子 發(fā)生作用，削弱了水分子對亮氨酸的相互作用，使亮氨酸結(jié)晶出來。
[0027] 2本發(fā)明解決了亮氨酸母液難以利用和治理的缺陷，亮氨酸溶液中的亮氨酸成分 得到了有效提取。母液中的亮氨酸回收率得到提高，亮氨酸的總提取收率達(dá)到99%以上，避 免了為提高亮氨酸的純度而重復(fù)地結(jié)晶和離交，其縮短了提取高純度亮氨酸的時間，經(jīng)濟 效益明顯，本發(fā)明與傳統(tǒng)工藝相比，生產(chǎn)成本大幅下降，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，提高了亮氨酸 的提取收率，同時母液中的酒精蒸餾回收，符合資源綜合利用、節(jié)能減排的要求。
[0028] 3本發(fā)明的復(fù)合菌劑專門針對亮氨酸制備過程的母液，將各種能形成優(yōu)勢菌群的 菌種，配制成高效微生物制劑，按一定量投加到廢水處理系統(tǒng)中，加速微生物對污染物的降 解，以提高系統(tǒng)的生物處理效率，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。其含有多種對難降解污染物有優(yōu)良降 解能力的微生物，各菌種之間合理配伍，共生協(xié)調(diào)，互不拮抗，活性高，生物量大，繁殖快，投 加在廢水處理系統(tǒng)中，對大分子、難降解物質(zhì)有良好的降解效果，對傳統(tǒng)的氨酸過程排放廢 水有獨特的處理效果。適于亮氨酸廢水排放處理，可提高處理水量和處理水質(zhì)，降低運行費 用，促進(jìn)達(dá)標(biāo)排放。

【具體實施方式】：
[0029] 實施例1 :
[0030] 一種高純度亮氨酸的提取方法，包括以下步驟：
[0031] (1)亮氨酸發(fā)酵液經(jīng)過膜過濾、離子交換處理后，使用氨水洗脫，得到洗脫液，蒸 發(fā)濃縮后緩慢加入95%的乙醇溶液，開啟攪拌，乙醇流加速度控制在每小時加入料液體積 的1-10%，乙醇總流加量為料液體積的10-50%，流加過程中通入冷卻水降溫，溫度降至 5-10°C后繼續(xù)攪拌4-6h ;
[0032] (2)將步驟（1)獲得的料液離心分離，獲得結(jié)晶母液以及亮氨酸晶體，進(jìn)入下道干 燥純化工序；
[0033] (3)步驟（2)獲得的所有母液采用蒸餾塔回收母液中的酒精，同時所得的95%酒 精回用于結(jié)晶系統(tǒng)。
[0034] (4)合并步驟（1)離子交換處理產(chǎn)生的廢水以及步驟（3)蒸餾產(chǎn)生的釜底料進(jìn)入 污水處理系統(tǒng)，添加復(fù)合微生物菌劑深度處理后達(dá)標(biāo)排放。
[0035] 所述復(fù)合微生物菌劑的活性成分包括下列重量份的原料：
[0036] 紅球菌10份，巨大芽孢桿菌8份，脫氮副球菌7份，黃孢原毛平革菌7份；黑曲霉 5份，亞硝化菌3份，嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份。
[0037] 所述紅球菌具體為紅球菌（Rhodococcus rhodochrous)ATCC15906 ;(參見文獻(xiàn) Cloning and Characterization of Benzoate Catabolic Genes in the Gram-Positive Polychlorinated Biphenyl DegraderRhodococcus sp.Strain RHAl, J.Bacteriol. November2001)；
[0038] 所述巨大芽孢桿菌具體可為巨大芽孢桿菌（Bacillus megatherium) CGMCC No : 2267(CN101215532)；
[0039] 所述脫氮副球菌具體為脫氮副球菌（Paracoccus denitrificans) ATCC13543 (參見 文獻(xiàn)Genes coding for respiratory complexes map on all three chromosomes of the Paracoccus denitrificans genome, Archives of Microbiology,1998)；
[0040] 所述黃抱原毛平革菌為黃抱原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium) ATCC24725(參見文獻(xiàn) APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, Febl994，p709-714)
[0041] 所述黑曲霉具體為黑曲霉（Aspergillus nige)CCTCC No :M206034 ; (CN1924000)
[0042] 所述亞硝化菌具體為亞硝化菌（Nitrosomonas europaea)ATCC19718 (參見文 獻(xiàn) Complete Genome Sequence of the Ammonia-Oxidizing Bacterium and Obligate Chemolithoautotroph Nitrosomonas europaea,2003)；
[0043] 所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（AcidithiobaciIlus ferrooxidans) ATCC 53993(可見文獻(xiàn) A genomic island provides Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 additional copper resistance ：a possible competitive advantage. Appl Microbiol Biotechnol. 2011)；
[0044] 將以上紅球菌，巨大芽孢桿菌，脫氮副球菌，黃孢原毛平革菌；黑曲霉，亞硝化菌， 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌、按照常規(guī)培養(yǎng)濃度均控制在2 X IO8個/克，所培養(yǎng)的菌液按照質(zhì)量 比例混合得到液體菌劑；
[0045] 取上述液體菌劑與載體攪拌混合，優(yōu)選以硅藻土（40-80目）為載體，按照菌劑：載 體為3 : 1的重量比混合。干燥：將混合好物料進(jìn)行干燥，干燥溫度為20-50°C，干燥后含 水量為20-30% ;檢驗、包裝：按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗，成品按重量進(jìn)行包裝，即得固體菌劑。
[0046] 按每立方米廢液每次投加微生物制劑30克，每天投加1次，連續(xù)投加一周，最后靜 置3天，將液體排出。經(jīng)過上述處理后的亮氨酸結(jié)晶收率高，亮氨酸的總提取收率達(dá)到了 99 %，且產(chǎn)品的各項指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
[0047] 經(jīng)過上述處理后的亮氨酸母液結(jié)晶收率高，亮氨酸的總提取收率達(dá)到了 99%，且 亮氨酸產(chǎn)品的各項指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
[0048] 實施例2-種用于處理亮氨酸母液的方法
[0049] 取亮氨酸母液，自然沉降固液分離，獲得沉降物與上清液，將上清液進(jìn)入污水處理 系統(tǒng)，添加復(fù)合微生物菌劑深度處理后達(dá)標(biāo)排放。
[0050] 所述復(fù)合微生物菌劑的活性成分包括下列重量份的原料：
[0051] 紅球菌10份，巨大芽孢桿菌8份，脫氮副球菌7份，黃孢原毛平革菌7份；黑曲霉 5份，亞硝化菌3份，嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份。
[0052] 所述紅球菌具體為紅球菌（Rhodococcus rhodochrous)ATCC15906 ;(參見文獻(xiàn) Cloning and Characterization of Benzoate Catabolic Genes in the Gram-Positive Polychlorinated Biphenyl DegraderRhodococcus sp.Strain RHAl, J.Bacteriol. November2001)；
[0053] 所述巨大芽孢桿菌具體可為巨大芽孢桿菌（Bacillus megatherium) CGMCC No : 2267(CN101215532)；
[0054] 所述脫氮副球菌具體為脫氮副球菌（Paracoccus denitrificans) ATCC13543 (參見 文獻(xiàn)Genes coding for respiratory complexes map on all three chromosomes of the Paracoccus denitrificansgenome, Archives of Microbiology,1998)；
[0055] 所述黃抱原毛平革菌為黃抱原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium) ATCC24725(參見文獻(xiàn) APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, Febl994，p709-714)
[0056] 所述黑曲霉具體為黑曲霉（Aspergillus nige)CCTCC No :M206034 ; (CN1924000)
[0057] 所述亞硝化菌具體為亞硝化菌（Nitrosomonas europaea)ATCC19718 (參見文 獻(xiàn) Complete Genome Sequence of the Ammonia-Oxidizing Bacterium and Obligate Chemolithoautotroph Nitrosomonas europaea,2003)；
[0058] 所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（Acidithiobacillus ferrooxidans) ATCC 53993(可見文獻(xiàn) A genomic island provides Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 additional copper resistance ：a possible competitive advantage. Appl Microbiol Biotechnol. 2011)；
[0059] 將以上紅球菌，巨大芽孢桿菌，脫氮副球菌，黃孢原毛平革菌；黑曲霉，亞硝化菌， 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌、按照常規(guī)培養(yǎng)濃度均控制在2 X IO8個/克，所培養(yǎng)的菌液按照質(zhì)量 比例混合得到液體菌劑；
[0060] 取上述液體菌劑與載體攪拌混合，優(yōu)選以硅藻土（40-80目）為載體，按照菌劑：載 體為3 : 1的重量比混合。干燥：將混合好物料進(jìn)行干燥，干燥溫度為20-50°C，干燥后含 水量為20-30% ;檢驗、包裝：按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗，成品按重量進(jìn)行包裝，即得固體菌劑。
[0061] 實施例3
[0062] 實驗地點：新疆阜豐亮氨酸發(fā)酵車間，按照實施例1方法結(jié)晶制備亮氨酸，釜底料 進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，利用50L水桶作為試驗設(shè)備并帶攪拌，分別取30L，加入兩個桶中，調(diào)pH 為7. 0,水溫20°C，取樣測定COD、氨氮、總氮數(shù)據(jù)，總COD為3298mg/L，NH3-N為137mg/L，對 照組不添加復(fù)合菌劑，實驗組添加實施例1中復(fù)合菌劑，按每立方米釜底料每次投加微生 物制劑30克，每天投加1次，連續(xù)投加一周后，取樣測定C0D、氨氮、總氮數(shù)據(jù)，實驗組經(jīng)過處 理后COD為18mg/L，NH3-N為2. 7mg/L。經(jīng)處理后的廢水完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0063]

【權(quán)利要求】
1. 一種高純度亮氨酸的提取方法，包括以下步驟： (1) 亮氨酸發(fā)酵液經(jīng)過膜過濾、離子交換處理后，使用氨水洗脫，得到洗脫液，蒸發(fā)濃縮 獲得料液，緩慢加入95%的乙醇溶液，開啟攪拌，乙醇流加速度控制在每小時加入的量為料 液體積的1-10%，乙醇總流加量為料液體積的10-50%，流加過程中通入冷卻水降溫，溫度 降至5-10°C后繼續(xù)攪拌4-6h ; (2) 將步驟（1)獲得的溶液離心分離，獲得母液以及亮氨酸晶體，進(jìn)入下道干燥純化工 序； (3) 步驟（2)獲得的母液采用蒸餾塔回收酒精； (4) 合并步驟（1)離子交換處理產(chǎn)生的廢水以及步驟（3)蒸餾產(chǎn)生的釜底料，進(jìn)入污水 處理系統(tǒng)，然后添加復(fù)合微生物菌劑深度處理后達(dá)標(biāo)排放。 所述復(fù)合微生物菌劑的活性成分包括下列重量份的原料： 紅球菌10份，巨大芽孢桿菌8份，脫氮副球菌7份，黃孢原毛平革菌7份；黑曲霉5份， 亞硝化菌3份，嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取方法，其特征在于， 所述紅球菌具體為紅球菌（Rhodococcus rhodochrous)ATCC15906 ; 所述巨大芽孢桿菌具體為巨大芽孢桿菌（Bacillus megatherium)CGMCCNo :2267 ; 所述脫氮副球菌具體為脫氮副球菌（Paracoccus denitrificans)ATCC13543 ; 所述黃孢原毛平革菌為黃孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium) ATCC24725 ； 所述黑曲霉具體為黑曲霉（Aspergillus nige)CCTCC No :M206034; 所述亞硝化菌具體為亞硝化菌（Nitrosomonas europaea)ATCC19718 ; 所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（AcidithiobaciIlus ferrooxidans)ATCC 53993 ； 所述復(fù)合微生物菌劑的制備方法為：將上述紅球菌，巨大芽孢桿菌，脫氮副球菌，黃孢 原毛平革菌，黑曲霉，亞硝化菌，以及嗜酸氧化亞鐵硫桿菌分別培養(yǎng)至菌液濃度為2 X IO8個 /克，所培養(yǎng)的菌液按照質(zhì)量比例混合得到液體菌劑；將液體菌劑與硅藻土按照3 : 1的重 量比混合，即得復(fù)合微生物菌劑。
3. -種如權(quán)利要求2所述用于處理亮氨酸母液的微生物制劑。
【文檔編號】C12R1/01GK104211609SQ201410374290
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】馬杰希, 郭英熙, 楊瑞麗 申請人:新疆阜豐生物科技有限公司