[发明专利]一种L-色氨酸的提取工艺

说明书

本发明属于生物技术领域，公开了一种L‑色氨酸的提取工艺，包括：菌液发酵、L‑色氨酸微膜过滤、三柱串联离交柱离交、超滤脱色、反渗透、双效浓缩、结晶、干燥、包装等工艺得到精品L‑色氨酸产品。本发明采用三柱串联离交柱离交、超滤膜脱色和一次结晶得到L‑色氨酸产品，工艺简单且可连续化生产，工艺废料经过综合处理可以生产蛋白饲料，绿色环保。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及L-色氨酸生产技术领域，具体涉及一种L-色氨酸的提取工艺。

背景技术

L-色氨酸的分子式为C₁₁H₁₂O₂N₂，分子量为204.21，含氮13.72％。L-色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，呈绢丝光泽、六角片状自色晶体，无臭，有甜味，水中溶解度1.14g/L(25℃)溶于稀酸或稀碱，在碱液中较稳定，强酸中分解，微溶于乙醇，不溶于氯仿、乙醚。

L-色氨酸是人体和动物生命活动中八种必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要的作用，被称为第二必需氨基酸，它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸，广泛应用于医药、食品和饲料行业。

近年来，随着国内饲料工业的发展和L-色氨酸及其代谢产物研究的深入，尤其是随着我国老龄化程度不断加重，L-色氨酸在医药行业上的用途也不断扩大。目前，L-色氨酸逐渐成为一种国际市场发展潜力巨大、国内市场需求较大的产品。

目前，L-色氨酸的生产方法主要有4种：(1)蛋白质水解法：主要从含有相对丰富的L-色氨酸的废蚕丝、毛发和血粉等蛋白质原料通过酶水解或碱水解法来提取L-色氨酸。蛋白质水解法工艺复杂，生产周期长，产品成分复杂，现在使用较少。(2)化学合成法：化学合成主要以苯阱为原料或者以吲哚为原料合成，合成之后为DL-色氨酸，在经过拆分得到L-色氨酸。这种方法原料成本高，工艺复杂，工业推广差。(3)酶促转换法：利用微生物产生的L-色氨酸合成酶系转化前体合成L-色氨酸的方法。此法L-色氨酸合成酶受吲哚影响较严重，底物L-丝氨酸价格较高，吲哚水溶性较差，转化率不高。(4)发酵法：是指利用L-色氨酸高产菌种，采用葡萄糖等廉价碳源做原料，控制合适的发酵条件，从而获得L-色氨酸产品的一种方法。发酵法已经成为当前工业生产L-色氨酸的重要方法。

从发酵液中提取L-色氨酸是发酵法生产L-色氨酸的关键工序，现有的提取工艺主要存在以下三个方面的问题。第一方面：传统的提取工艺主要采用粗品制备精品，在制备过程中需要两次结晶，耗费大量的试剂，并需要增加工序去除这些试剂；这不仅增加了工艺的复杂性和工作量，还会造成不必要的生产浪费。第二方面：采用活性炭对L-色氨酸进行脱色，产生大量的废水和活性炭废料。第三方面：菌株产氨基酸效率低。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，克服了现有技术中存在的不足之处，提供了一种L-色氨酸的提取工艺，该工艺操作简单，产率和纯度高，能够实现废物利用，并且合理配伍菌株，大大提高了发酵效率，可大规模推广使用。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种L-色氨酸的提取工艺，其包括如下步骤：

步骤1)：将大肠杆菌和谷氨酸棒杆菌分别培养至浓度为1×10⁸个/mL的菌液，按照2∶1的体积比混合得到混合菌液，然后按照2％接种量接种到发酵培养基中，发酵培养30小时，得到L-色氨酸发酵液；

步骤2)：将L-色氨酸发酵液送入提取储料罐，加热至60℃，用盐酸调节调pH值为4，经微滤膜过滤得到截留物和滤过液；

步骤3)：步骤2)所得滤过液经过三柱串联离子交换柱，得到L-色氨酸高浓液；然后用盐酸调节L-色氨酸高浓液的pH值为3，最后进行超滤膜过滤得到色氨酸超滤液和含有色素及蛋白的浓缩液；