專利名稱：一種提取ε-聚賴氨酸及其鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)酵工程技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種從發(fā)酵液中提取e-聚賴氨酸 (e -poly-L-lysine， e -PL)及其鹽的方法。
背景技術(shù)：
天然防腐劑是近年來國內(nèi)外倡導(dǎo)、開發(fā)和尋求的新型產(chǎn)品，開發(fā)抗菌性強、安全無 毒的天然防腐劑已成為各國科技工作者的研究熱點。天然防腐劑不但對人體健康無害，有 的還具有一定的營養(yǎng)價值，是今后開發(fā)的方向。 e -聚賴氨酸是L-賴氨酸殘基通過a -羧基和e -氨基形成的酰胺鍵連接而成的 均聚氨基酸，故稱為e-聚賴氨酸。e-聚賴氨酸具有廣譜抗菌性，對革蘭氏陽性菌、革蘭氏 陰性菌、酵母菌、霉菌均有很好的抑菌效果，是目前天然防腐劑中具有優(yōu)良防腐性能和巨大 商業(yè)潛力的微生物類食品防腐劑。此外，還用作生物高分子材料、微囊技術(shù)材料、藥物載體、 食療劑、生物芯片和高分子吸水材料等。 迄今為止，e-聚賴氨酸的微生物發(fā)酵在日本已實現(xiàn)工業(yè)化，年產(chǎn)千噸e-聚賴氨 酸的現(xiàn)代化工業(yè)裝置已建成投產(chǎn)。e -聚賴氨酸生物防腐劑是一種天然的微生物代謝產(chǎn)物， 是需要經(jīng)分離提取精制而獲得的發(fā)酵產(chǎn)品。但是，提取工藝繁瑣、收率低、含量低、費用高一 直是限制e-聚賴氨酸工業(yè)化的重要因素，因此，開發(fā)新的提取純化工藝對其工業(yè)化具有 重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種從發(fā)酵液中提取e _聚賴氨酸及其鹽的方法。 為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明的一種提取e _聚賴氨酸及其鹽的方法，其包括如
下步驟 1)酸化先將聚賴氨酸發(fā)酵液調(diào)pH值為2. 0 6. O，然后加熱至60 IO(TC，保 溫1 20分鐘，再冷卻至0 6(TC，經(jīng)過濾、頂洗、復(fù)濾后得清濾液；
2)堿化將所述清濾液調(diào)pH值為6. 0 10. 0，得堿化液； 3)吸附將所述堿化液壓入樹脂吸附柱中進行吸附，并保持吸附過程的pH值保持 在6. 0 10. O范圍內(nèi)，直到樹脂吸附達飽和狀態(tài)；用純化水洗滌飽和樹脂，至洗滌液體澄清 為止； 4)解析用鹽酸進行解析，待pH降至4. 0以下，解吸結(jié)束，得解析液；
5)脫色在所述解析液中加入活性炭進行脫色，過濾得脫色液； 6)濃縮將所述脫色液壓入濾膜裝置進行循環(huán)濃縮，將脫色液濃縮至e -PL含量
在3 99%時，停止?jié)饪s，得濃縮液，濃縮液經(jīng)干燥即得e -聚賴氨酸純品。 其中，所述聚賴氨酸發(fā)酵液為聚賴氨酸產(chǎn)生菌種經(jīng)培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)而得的發(fā)酵
液，發(fā)酵液中富含聚賴氨酸。 步驟1)中所述過濾采用板框過濾；所述頂洗為過濾完成后用酸水(pH2-6)對濾層進行洗滌，使產(chǎn)品能盡量收集到濾液中，目的是提高收率；所述復(fù)濾是對濾液再進行一次過 濾，目的是提高濾液的質(zhì)量。 酸化時所用的酸液多為30% (質(zhì)量百分數(shù))鹽酸。
步驟2)堿化時所用的堿多為30% (質(zhì)量百分數(shù))氫氧化鈉溶液。
步驟3)中樹脂吸附柱多采用高度與直徑比為2-3 : 1，比如型號152。
步驟4)中解析所用的鹽酸濃度為0. 2 4N。 步驟5)中所述活性炭的濃度為0. 5 5. 0% (g/100ml)，其脫色過程為先將解析 液加熱升溫至60 IO(TC ，攪拌脫色5 120分鐘，然后冷卻至0 60°C ，過濾。
步驟6)中的濾膜裝置多采用4000分子量的濾膜膜芯。
所述干燥可采用本領(lǐng)域常用的噴霧干燥或減壓冷凍干燥。
本發(fā)明方法所得￡-聚賴氨酸產(chǎn)品的回收率不低于70%，純度不低于95%。
本發(fā)明所得產(chǎn)品的特性e -聚賴氨酸能在人體內(nèi)分解為賴氨酸，而賴氨酸是人 體必需8種氨基酸之一，也是世界各國允許在食品中強化的氨基酸，因此e -聚賴氨酸是一 種營養(yǎng)型抑菌劑，安全性高于其它化學防腐劑；e -聚賴氨酸具有廣譜抗菌性，對革蘭氏陽 性菌、革蘭氏陰性菌、酵母菌、霉菌均有一定的抑菌效果，它對耐熱性芽孢桿菌也有一定的 作用；e -聚賴氨酸對熱穩(wěn)定非常好，其水溶液在8(TC處理60min、10(TC處理30min、12(TC 處理20min后對大腸桿菌最小抑菌濃度不變，說明e -聚賴氨酸在高溫情況下不分解，不失 活，能夠承受一般食品的加工過程中的熱處理，可以隨原料一同進行滅菌處理，防止二次污 染。 本發(fā)明制備的e -聚賴氨酸可用作防腐劑、生物高分子材料、微囊技術(shù)材料、藥物 載體、食療劑、生物芯片和高分子吸水材料等。 本發(fā)明的提取工藝是運用樹脂與膜相結(jié)合的方法從發(fā)酵液中提取精制e -聚賴 氨酸及其鹽。本發(fā)明采用的原料、儀器取材容易，成本低；提取純化工藝簡單、可行；最終產(chǎn) 品收率高，純度高。
具體實施例方式
下面用實施例進一步描述本發(fā)明，有利于對本發(fā)明及其優(yōu)點、效果更好的了解，但 所述實施例僅用于說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。 聚賴氨酸發(fā)酵液為浙江銀象生物工程有限公司提供，指用白色鏈霉菌在培養(yǎng)基
中，在一定的條件下，經(jīng)培養(yǎng)而成的液體，發(fā)酵液中富含聚賴氨酸。 實施例1 在酸化罐中，用30 %鹽酸調(diào)聚賴氨酸發(fā)酵液pH為2. 0 ，然后加熱此酸化液至60 °C ， 保溫10分鐘，將酸化液冷卻至20°C ，經(jīng)板框過濾，并經(jīng)30%鹽酸對濾層進行頂洗、板框復(fù)濾 后得清濾液。 加入30%氫氧化鈉至清濾液中，調(diào)清濾液pH = 9. 0得堿化液。將堿化液壓入152 樹脂吸附柱(高度與直徑比為3 : 1)中進行吸附，吸附過程應(yīng)控制一定的流速，同時不斷 加入氫氧化鈉，保證吸附過程的pH值保持為9，直到樹脂吸附達飽和狀態(tài)。用純化水洗滌飽 和樹脂，至洗滌液體澄清為止。用預(yù)先配制的3N鹽酸進行解析，控制解析速度，待pH降至 3. 5時，解吸結(jié)束，得解析液。在解析液中加入4. 0%的活性炭，加熱升溫至60°C ，攪拌脫色10分鐘，然后冷卻至2(TC，過濾得脫色液。將脫色液壓入膜濾裝置(4000分子量的濾膜膜 芯)進行循環(huán)濃縮，將脫色液濃縮至e ^^含量在3%時，停止?jié)饪s，得濃縮液。濃縮液經(jīng)噴 霧干燥即得e-聚賴氨酸純品。 所得產(chǎn)品回收率為70. 2%，純度為95. 4% 。
實施例2 在酸化罐中，用30 %鹽酸調(diào)聚賴氨酸發(fā)酵液pH為4. 0 ，然后加熱此酸化液至70 °C ， 保溫20分鐘，將酸化液冷卻至30°C ，經(jīng)板框過濾，并經(jīng)30%鹽酸對濾層進行頂洗、板框復(fù)濾 后得清濾液。 加入30%氫氧化鈉至清濾液中，調(diào)清濾液pH = 10得堿化液。將堿化液壓入152 樹脂吸附柱(高度與直徑比為3 : 1)進行吸附，吸附過程應(yīng)控制一定的流速，同時不斷加 入氫氧化鈉，保證吸附過程的pH值保持為8，直到樹脂吸附達飽和狀態(tài)。用純化水洗滌飽和 樹脂，至洗滌液體澄清為止。用預(yù)先配制的4N鹽酸進行解析，控制解析速度，待pH降至2. 0 時，解吸結(jié)束，得解析液。在解析液中加入5. 0%的活性炭，加熱升溫至IO(TC ，攪拌脫色50 分鐘，然后冷卻至5(TC，過濾得脫色液。將脫色液壓入膜濾裝置(4000分子量的濾膜膜芯) 進行循環(huán)濃縮，將脫色液濃縮至e -PL含量在20%時，停止?jié)饪s，得濃縮液。濃縮液減壓冷 凍干燥即得e-聚賴氨酸純品。 所得產(chǎn)品回收率為71.4%，純度為95.8%。
實施例3 在酸化罐中，用30X鹽酸調(diào)聚賴氨酸發(fā)酵液pH為5.0，然后加熱此酸化液至 IO(TC ，保溫5分鐘，將酸化液冷卻至l(TC ，經(jīng)板框過濾，并經(jīng)30%鹽酸對濾層進行頂洗、板 框復(fù)濾后得清濾液。 加入30%氫氧化鈉至清濾液中，調(diào)清濾液pH = 7. 2得堿化液。將堿化液壓入152 樹脂吸附柱(高度與直徑比為2 : 1)中進行吸附，吸附過程應(yīng)控制一定的流速，同時不斷 加入氫氧化鈉，保證吸附過程的pH值保持為7. 2，直到樹脂吸附達飽和狀態(tài)。用純化水洗滌 飽和樹脂，至洗滌液體澄清為止。用預(yù)先配制的2. 5N鹽酸進行解析，控制解析速度，待pH降 至3. 0時，解吸結(jié)束，得解析液。在解析液中加入4. 5. 0%的活性炭，加熱升溫至IO(TC，攪 拌脫色60分鐘，然后冷卻至3(TC，過濾得脫色液。將脫色液壓入膜濾裝置(4000分子量的 濾膜膜芯)進行循環(huán)濃縮，將脫色液濃縮至e-PL含量在60X時，停止?jié)饪s，得濃縮液。濃 縮液減壓冷凍干燥即得e-聚賴氨酸純品。
所得產(chǎn)品回收率為72. 3%，純度為95. 2% 。 盡管對本發(fā)明已作了詳細的說明并引證了一些具體實例，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員來 說，只要不離開本發(fā)明的精神和范圍，作各種變化或修正是顯然的。
權(quán)利要求
一種提取ε-聚賴氨酸及其鹽的方法，其特征在于，其包括如下步驟1)酸化先將聚賴氨酸發(fā)酵液調(diào)pH值為2.0～6.0，然后加熱至60～100℃，保溫1～20分鐘，再冷卻至0～60℃，經(jīng)過濾、頂洗、復(fù)濾后得清濾液；2)堿化將所述清濾液調(diào)pH值為6.0～10.0，得堿化液；3)吸附將所述堿化液壓入樹脂吸附柱中進行吸附，并保持吸附過程的pH值保持在6.0～10.0范圍內(nèi)，直到樹脂吸附達飽和狀態(tài)；用純化水洗滌飽和樹脂，至洗滌液體澄清為止；4)解析用鹽酸進行解析，待pH降至4.0以下，解吸結(jié)束，得解析液；5)脫色在所述解析液中加入活性炭進行脫色，過濾得脫色液；6)濃縮將所述脫色液壓入濾膜裝置進行循環(huán)濃縮，將脫色液濃縮至ε-PL含量在3～99％時，停止?jié)饪s，得濃縮液，濃縮液經(jīng)干燥而成。
2. 權(quán)利要求l所述的提取方法，其特征在于，步驟l)中所述過濾采用板框過濾；所述頂洗為過濾完成后用pH2-6的酸對濾層進行洗滌。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提取方法，其特征在于，步驟3)中樹脂吸附柱采用高度與直徑比為2-3 : 1的樹脂柱。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取方法，其特征在于，步驟4)中解析所用的鹽酸濃度為0. 2 4N。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取方法，其特征在于，步驟5)中所述活性炭的濃度為0. 5 5. 0%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的提取方法，其特征在于，所述脫色過程為先將解析液加熱升溫至60 IO(TC ，攪拌脫色5 120分鐘，然后冷卻至0 60°C ，過濾。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取方法，其特征在于，步驟6)中的濾膜裝置采用4000分子量的濾膜膜芯。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述干燥為噴霧干燥或減壓冷凍干燥。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種從發(fā)酵液中提取ε-聚賴氨酸及其鹽的方法，其在酸化罐中，將發(fā)酵液酸化后過濾得到清濾液，然后將清濾液堿化制成堿化液再壓入樹脂吸附柱中進行吸附，先用純化水洗滌飽和樹脂，再用鹽酸解析，得解析液，用活性炭把解析液脫色，過濾得脫色液，將脫色液壓入膜濾裝置進行循環(huán)濃縮，得濃縮液，濃縮液經(jīng)噴霧或減壓冷凍干燥即得ε-聚賴氨酸純品。本發(fā)明采用的原料、儀器取材容易，成本低；提取純化工藝簡單、可行；最終產(chǎn)品收率高，純度高。制備的ε-聚賴氨酸可用作防腐劑、生物高分子材料、微囊技術(shù)材料、藥物載體、食療劑、生物芯片和高分子吸水材料等。
文檔編號C08G69/10GK101701069SQ20091015293
公開日2010年5月5日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者周斌, 周桂飛, 李增亮, 陳藝強 申請人:浙江銀象生物工程有限公司