[发明专利]利用集成膜技术从谷氨酰胺酶或谷氨酰转肽酶转化液中分离、浓缩L-茶氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及分离、提取L-茶氨酸的方法，具体涉及应用集成膜技术从微生物发酵酶转化L-茶氨酸的酶转化液分离、浓缩L-茶氨酸的方法。 

背景技术

    L-茶氨酸(N-乙基-γ-谷氨酰胺，theanine)是一种天然的氨基酸,是茶叶中的特征氨基酸，也是茶叶中有效的呈味物质。L-茶氨酸主要用于：（1）作为一种新兴的食品添加剂，可用作为茶饮料的品质改良剂、改善食品风味的添加剂、功能食品的添加剂、 “情绪食品”的添加剂等。已在欧美、日本、中国台湾等国家、地区广泛使用。如日本已开发出添加茶氨酸的巧克力、果冻、布丁、口香糖、保健茶和各种清凉饮料。（2）作为医药中间体领域，茶氨酸可以用作抗肿瘤、降血压、安神镇静、抗疲劳等药物中。此外L-茶氨酸现已作为镇静剂中的有效成分，对帕金森氏症、老年性痴呆、传导神经功能紊乱等疾病起预防效果。

L-茶氨酸的生产方法主要有茶叶提取法、化学合成法、微生物发酵酶转化法。（1）茶叶提取法由于茶叶中茶氨酸的含量不高，从茶叶提取茶氨酸无法实际生产价值。所以植物提取法实际上是从提取茶多酚后的残留液中用离子交换树脂法提取茶氨酸。缺点是生产工序复杂、产品纯度低、产量小、价格高。（2）化学合成L-茶氨酸需要高温、高压及化学催化剂等条件，反应条件要求比较高，副产物多，且产生的都是DL-型消旋体， 还需要进行拆分才能得到L-型产品。因此，消旋体的拆分是制约茶氨酸的化学合成法的主要因素。由于化学合成方法在解决手性方面有一定难度，因此会使成本提高以及质量难以控制，且易混杂有毒物质，产品不宜用于食品行业应用，同时生产工艺复杂，且易造成环境污染。（3）微生物发酵酶转化法生产的L-茶氨酸都是L型的，且生产成本低，可大量生产，由于生物酶法合成具有高度的专一性，所以在产品质量方面更接近天然的L-茶氨酸，其发展前景非常广阔。此外酶转化法生产L-茶氨酸还具有纯度高、副产物少、纯化步骤少、生产能力强等优点，，因此微生物发酵法是目前国内外研究人员公认的最直接、最经济的L-茶氨酸生产方法。

在微生物发酵酶转化L-茶氨酸酶转化液中，除有底物L-谷氨酰胺、乙胺目标产物L-茶氨酸等成分外，还有微生物菌体、细胞碎片、杂蛋白、小肽和色素等杂质，故L-茶氨酸的分离浓缩工艺难度大，目前国际上报道的分离浓缩L-茶氨酸方法是离子交换树脂分离法，在某一PH情况下，用离子交换树脂吸附酶转化液中L-茶氨酸，然后再在另一PH溶液下洗脱被吸附的L-茶氨酸，经浓缩得到L-茶氨酸。但是，从操作工艺、分离浓缩、产品纯度、经济效益上分析，离子交换树脂的平衡活化，洗杂洗脱、再生清洗都需要消耗大量的酸碱和水，需要的设备和树脂成本较高，同时还产生大量难处理废水，另外L-茶氨酸收率不高（一般低于70%）和产品纯度低，因此开发一种高收率、低成本的L-茶氨酸分离、浓缩方法对促进L-茶氨酸的工业化生产显得十分迫切。

发明内容  

   本发明的目的在于提供一种高收率、低成本、产品纯度高的从酶转化液中分离、浓缩L-茶氨酸的方法。

本发明的技术方案如下：

利用集成膜技术从谷氨酰胺酶或谷氨酰转肽酶转化液中分离、浓缩L-茶氨酸的方法，包括如下步骤：

（a）将酶转化液利用孔径为0.001-0.01μｍ的超滤膜进行过滤，过滤后得到超滤膜透过液；

（b）将超滤膜透过液用纳滤膜进行过滤，截留分子量为200-1000的物质，过滤后得到纳滤膜透过液；

（c）将纳滤膜透过液通过反渗透膜进行浓缩提取，得到浓缩液；

（d）将浓缩液真空浓缩，结晶得到L-茶氨酸晶体。

步骤（a）中的操作压力为0.15-0.45MPa，操作温度为20-40℃、pH为8-12；步骤（b）中的操作压力为1.5-2.0Mpa，操作温度为20-35℃，pH为8-11；步骤（c）中的操作压力为15-25Mpa、操作温度为25-35℃、pH为7-10。

步骤（a）中酶转化液利用超滤膜进行过滤后， 加水稀释过滤得到超滤膜透过液；步骤（b）中超滤膜透过液用纳滤膜进行过滤后， 加水稀释过滤得到纳滤膜透过液。

所述水选自纯化水、去离子水、蒸馏水中的一种或几种。

所述超滤膜的材质选自陶瓷、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚砜酰胺中的一种。

所述纳滤膜的材质为聚酰胺。

所述反渗透膜的材质为醋酸纤维素或芳香聚酰胺。

本发明所用的超滤膜：只需满足孔径为0.001-0.01μｍ即可，优选膜的材质选自陶瓷、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚砜酰胺