[发明专利]一种毕赤酵母发酵液的固液分离方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程领域，具体涉及毕赤酵母表达重组蛋白发酵液的分离纯化方法。

背景技术

毕赤酵母表达系统是上世纪80年代初期发展起来的一种新型的外源蛋白表达系统，具有操作简易、易于培养、生长速度快、表达量高、成本低等优点。目前该系统已经成为广泛用于重组蛋白的生产，如重组人血白蛋白及其融合蛋白，工业用酶等。

随着毕赤酵母高密度发酵技术的成熟与发展，提高发酵密度已经成为提高蛋白表达量的一种重要策略，目前毕赤酵母发酵菌体含量可达总发酵液的40～50％，甚至更高，这为毕赤酵母总发酵液的固液分离提出了更高的要求，特别是在工业化生产过程中。目前常用的毕赤酵母固液分离方法主要有板框压滤法、膜分离法、扩张床层析法、离心法等。板框压滤法主要采用板框压滤机，通过添加助滤剂降低过滤阻力实现粗分离的方法，具有回收率高、操作简便、成本低等优势，但该方法所用设备占地面积大、澄清度低、过滤效果不稳定、不易封闭操作，且需要添加复杂成分的助滤剂，不利于杂质控制；膜分离法是在20世纪初出现、在60年代后迅速崛起的一门新技术，用该方法进行毕赤酵母粗分离，澄清度较高，操作方便，易于自动化，但是需要将样品稀释3～4倍后操作，操作时间过长，剪切力偏大，不适用于不稳定蛋白的分离[郭振友等，中空纤维微孔滤膜(PVDF)在发酵行业生产中的应用，中国生物工程杂志，2004，24(4)，81～85]；扩张床层析法作为毕赤酵母初步分离方法，能够取代固液分离、浓缩和初步纯化等三步操作，具有提高效率、缩短操作时间等优点，目前已经在毕赤酵母的产业化生产中得到应用，但是该方法对设备要求高、投资大、成本高[Sumi A.et al Purification of recombinant human serum albumin efficient purification using STREAMLINE，Bioseparation，1999；8(1-5)：195～200]；离心法是目前毕赤酵母最常用的固液分离方法，用不同的离心设备可以满足各种规模的分离要求，但是此法能耗偏大、周期长，回收率低，分离不彻底，往往需要稀释或者多次离心。因而迫切需要一种新型的固液分离方法，用于工业化生产。

絮凝分离技术是通过添加絮凝剂，使溶液中的颗粒聚集，利用双电层的压缩和电荷的中和作用、桥连作用、沉淀物网捕作用等机理把溶液中的微小胶体、颗粒及悬浮物除去并分离的技术[郝少莉等，沉淀分离技术在蛋白质处理方面的应用，粮食与食品工业，2007，14(1)，20～22]。絮凝剂主要分为无机絮凝剂及高分子絮凝剂，常用的铁、铝无机絮凝剂及以聚丙烯酰胺为代表的有机高分子类絮凝剂存在效果不好或有毒性等问题，故不宜采用。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基产物，广泛存在于昆虫、虾、蟹壳动物外壳及真菌、藻类的细胞壁中。壳聚糖的化学名是1，4-2-胺基-2-脱氧-B-D-葡萄糖，因材料和制备方法的不同相对分子量从数十万到数百万不等。壳聚糖分子中含有大量的游离氨基，在适当条件下，能够表现出阳离子型聚电解质，因此具有强烈的絮凝作用，是一种很有发展前途的天然高分子絮凝剂。因其具有天然、无毒、无味等特性，壳聚糖被广泛应用于饮用水的净化、重金属回收、糖蜜及果汁的澄清等。在发酵产品絮凝方面，偶见采用壳聚糖作为絮凝剂进行微生物发酵小分子产品固液分离的报道，但是由于壳聚糖絮凝对于蛋白质有一定吸附作用，所以此方法未在毕赤酵母发酵液粗分离中得到广泛应用。

张明政等公开了一种采用壳聚糖对苏云金芽孢杆菌发酵液进行絮凝的方法，添加0.0025％壳聚糖，pH5.0～6.0，温度30～35℃时，550rpm搅拌5min，可除去发酵液中大部分水及有色杂质，并使发酵液中的杀虫蛋白晶体和芽孢得到了很好地浓缩[张明政等，壳聚糖对BT发酵液的絮凝作用，中国生物防治，2009，25(2)，133～137]。

刘秉涛等公开了一种采用壳聚糖处理含蛋白废水的方法，添加0.01～0.02％的壳聚糖，pH为6.0时，进行絮凝，可以有效去除蛋白废水中的蛋白质，去除率可达95％以上。[刘秉涛等，壳聚糖对BT发酵液的絮凝作用，中国生物防治，2009，25(2)，133～137]。

王秋京等公开了一种采用壳聚糖去除大豆蛋白发酵液中的菌体的方法，结果显示壳聚糖在pH值为4时絮凝效果最好，同时发酵液中的大豆多肽浓度没有显著降低。[王秋京等，壳聚糖对大豆蛋白发酵液的絮凝研究，大豆通报，2007，1(86)，21-24]。