[发明专利]一种生产、分离和纯化L-苯丙氨酸的工艺

说明书

本发明属于L‑苯丙氨酸生产技术领域，公开了一种生产、分离和纯化L‑苯丙氨酸的工艺，其包括如下工序：1）生产工序：将产L‑苯丙氨酸大肠杆菌种子液接种到发酵培养基中进行发酵培养24h，然后进行超声处理，再添加代谢调节物，并继续发酵培养20‑30h，得到发酵液；2）分离和纯化工序：将发酵液离心，然后进行陶瓷膜过滤和超滤膜超滤，再进行脱色、真空浓缩结晶，最后进行烘干，即得。本发明对现有技术分离纯化L‑苯丙氨酸技术进行了改进，对发酵液采用碟片离心机分离出菌体，高效快捷，菌体分离彻底；分离纯化工艺中不采用离子交换树脂，降低了成本，减少了对环境的污染，绿色环保。

技术领域

本发明属于L-苯丙氨酸生产技术领域，具体涉及一种生产、分离和纯化L-苯丙氨酸的工艺。

背景技术

L-苯丙氨酸广泛应用于医药领域，是苯丙氨苄、甲酸溶肉瘤素等氨基酸类抗癌药物的中间体，也是生产肾上腺素、甲状腺素和黑色素的原料药；已有研究表明，L-苯丙氨酸可作为抗癌药物的载体将药物分子直接导入癌瘤区，其效果是其他氨基酸的3～5倍。苯丙氨酸的制备方法不断得到改进 L-苯丙氨酸可由天然蛋白质水解法、酶法、化学合成法、发酵法得到。目前工业化生产路线主要为发酵法和酶法，化学合成法应用也较广泛。

天然蛋白质水解法是最早应用于获得L-苯丙氨酸的方法，主要通过水解大豆获得，但是大豆中L-苯丙氨酸含量较低，生产分离提纯较复杂和困难，生产成本高，难以大规模推广使用。酶法具有产物浓度高，纯化步骤少，生产能力强等优点，缺点是原料和酶的价格较高。化学合成法会产生大量的副产物和废水废气，在合成L-苯丙氨酸过程中，需要综合考虑原料的来源、价格以及合成工艺条件实现的难易程度，各步反应生成副产物的多少、收率的高低以及对环境的影响程度等诸多因素。

L-苯丙氨酸的发酵法是一种利用微生物发酵合成L-苯丙氨酸的方法，这种方法可以克服化学法和酶法合成L-苯丙氨酸的缺陷，绿色环保，而且能耗低，可持续发展性强。发酵法由于使用的菌种、原料以及发酵培养条件的不同，最终发酵液中L-苯丙氨酸的含量差异很大，要想获得苯丙氨酸的高效率，主要需选择菌株以及对其合理调节代谢通路。申请人之前的研究成果“一种利用大肠杆菌发酵制备L-苯丙氨酸的方法”，通过对代谢途径进行优化，提高了L-苯丙氨酸的发酵产量。从发酵液中分离纯化L-苯丙氨酸也有较多文献报告。例如，中国专利CN201210181165，公开了一种从发酵液中提取L-苯丙氨酸的方法，经过膜过滤、离子交换、减压浓缩、板框脱色等、烘干等步骤，解决了现有技术中苯丙氨酸的产酸率低，收率不高，成品质量一次合格率不高的技术问题。中国专利CN201210145248公开了一种L-苯丙氨酸提纯工艺，包括以下步骤：将L-苯丙氨酸发酵液分别进行陶瓷膜分离处理、离子交换系统进行离子交换处理、超滤处理、纳滤处理，循环洗滤后，去除残留液，得到苯丙氨酸溶液。但是上述技术中均采用了离子交换方法，会产生大量的废水，造成资源浪费和环境污染。

发明内容

为了克服现有技术中生产、分离以及纯化L-苯丙氨酸工艺存在的缺陷，本发明提供了一种生产、分离和纯化L-苯丙氨酸的工艺，该工艺使用的原料易得，成本低廉，环境污染较小，并且产物纯度较高。

为了实现本发明所带来的技术效果，本发明采用如下的技术方案。

一种生产、分离和纯化L-苯丙氨酸的工艺，其包括如下工序：

1）生产工序：将产L-苯丙氨酸大肠杆菌种子液接种到装有发酵培养基的发酵罐中进行发酵培养24h，然后进行超声处理，再添加占发酵液体积10-20%的代谢调节物，并继续发酵培养20-30h，得到发酵液；

2）分离和纯化工序：将发酵液进行离心，然后进行陶瓷膜过滤和超滤膜超滤，再进行脱色、真空浓缩结晶，最后进行烘干，即得。

优选地，所述代谢调节物为丙二酸钠或/和丙氨酸的水溶液。

优选地，所述超声处理的参数为：功率为500W，超声频率为20KHz，振幅为60%，超声总时间为5min，每次超声时间为30 s，间隔时间为90s。