一種提純鹽酸賴氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鹽酸賴氨酸提取領(lǐng)域，具體提供了一種從鹽酸賴氨酸發(fā)酵液中提取鹽酸賴氨酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]賴氨酸是合成腦神經(jīng)、生物細(xì)胞核蛋白及血紅蛋白不可缺少的成分，是動(dòng)物自身不能合成、必須從食物中攝取的氨基酸之一，營(yíng)養(yǎng)學(xué)家把它列為“第一缺乏氨基酸”。植物性蛋白質(zhì)的“第一限制氨基酸”。鹽酸賴氨酸，化學(xué)名為2，6 - 二氨基己酸鹽酸鹽，分子式為:C6Hi4N2O2.HCL。
[0003]賴氨酸在體內(nèi)的功能有:參與體蛋白如骨骼肌、酶和多肽激素的合成;是生酮氨基酸之一，當(dāng)缺乏可利用的碳水化合物時(shí)，它參與生成酮體和葡萄糖的代謝;維持體內(nèi)酸堿平衡；作為合成肉毒堿的前體物，參與脂肪代謝；另外賴氨酸還可以提高機(jī)體抵抗應(yīng)激的能力。
[0004]隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)保健知識(shí)的更多了解，人們已意識(shí)到賴氨酸在人們生活中的重要性，賴氨酸市場(chǎng)的需求也越來(lái)越大。市場(chǎng)的發(fā)展已使賴氨酸從動(dòng)物飼料領(lǐng)域走向食品保健領(lǐng)域和醫(yī)藥領(lǐng)域。目前世界賴氨酸鹽酸鹽產(chǎn)品年產(chǎn)量達(dá)到100萬(wàn)噸，其中約90%用作飼料添加劑，10%用于食品和藥品中間體。因此增加產(chǎn)品的附加值是十分重要的。
[0005]目前國(guó)內(nèi)外賴氨酸的生產(chǎn)雖已蓬勃發(fā)展，市場(chǎng)上出售的賴氨酸鹽產(chǎn)品主要為鹽酸賴氨酸晶體和純度為6 5 %左右的賴氨酸硫酸鹽。其中，高純度賴氨酸鹽酸鹽主要采用樹(shù)脂吸附法提純獲得，但在提純過(guò)程中存在一些缺陷:如鹽酸賴氨酸結(jié)晶的介穩(wěn)區(qū)較窄；在水溶液中鹽酸賴氨酸因溶解性大不易結(jié)晶，而在高溫環(huán)境下又易結(jié)塊;提純過(guò)程能耗高;母液直接排放環(huán)境污染大等。
[0006]鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在提供一種簡(jiǎn)便、高效、綠色環(huán)保的鹽酸賴氨酸的提純方法。采用本發(fā)明所述的提純方法，進(jìn)一步提高鹽酸賴氨酸的純度及收率，解決了賴氨酸鹽酸鹽在水溶液中不易結(jié)晶的技術(shù)難點(diǎn)；同時(shí)將膜濃相和結(jié)晶母液中的鹽酸賴氨酸充分提取，有效提升鹽酸賴氨酸發(fā)酵液的利用價(jià)值，并避免了結(jié)晶母液直接排放所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]—種鹽酸賴氨酸的提純方法，包含以下步驟:
[0010]步驟(I):將鹽酸賴氨酸發(fā)酵液采用微孔陶瓷膜進(jìn)行過(guò)濾，得微濾液和膜濃相；
[0011 ]步驟(2):將所述微濾液采用活性炭進(jìn)行脫色，得脫色液；
[0012]步驟(3):將所得脫色液經(jīng)真空濃縮，調(diào)酸，降溫結(jié)晶，得濕晶體和結(jié)晶母液;其中所述濕晶體進(jìn)一步離心烘干，得鹽酸賴氨酸晶體；
[0013]步驟(4):將步驟(I)所得膜濃相和步驟(3)所得結(jié)晶母液合并，所得混合液經(jīng)真空濃縮、噴霧干燥，得到含量在65 %以上的鹽酸賴氨酸。
[0014]本發(fā)明所述的提純方法中，步驟(I)中，所述微孔陶瓷膜進(jìn)口壓力為0.2?0.3MPa，且進(jìn)出口壓力差為0.05MPa;所述膜通量為50?70LMH;所述微孔陶瓷膜的孔徑為0.05μπι?0.1wn;發(fā)酵液濃縮倍數(shù)為5-7倍;透析水添加量為發(fā)酵液進(jìn)料總體積的30%?35% (ν/ν);該步驟中，鹽酸賴氨酸的收率達(dá)到96%以上。通過(guò)對(duì)微孔陶瓷膜孔徑的適當(dāng)選擇，對(duì)微孔陶瓷膜進(jìn)出口壓力以及膜通量的合理控制，可以有效去除發(fā)酵液中的雜質(zhì)和菌體，以利于后續(xù)提純過(guò)程的操作，快速完成鹽酸賴氨酸發(fā)酵液的過(guò)濾;并有效避免膜受壓過(guò)大帶來(lái)的膜變形。另外，過(guò)濾后的膜濃相可以加入透析水，進(jìn)行多次微孔陶瓷膜過(guò)濾，從而提高過(guò)濾效果O
[0015]本發(fā)明所述的提純方法中，步驟(2)中，所述活性炭添加量為0.001?0.002g/mL.^濾液;脫色溫度為60?70°C，時(shí)間為30?60min，鹽酸賴氨酸的收率達(dá)到98%以上。脫色劑的選擇以及脫色條件的控制可以使微濾液達(dá)到較高的脫色效率以及脫色效果。
[0016]本發(fā)明所述的提純方法中，步驟(3)中，所述真空濃縮條件為:真空度為-0.08?-
0.09MPa，溫度為 60 ?70°C。
[0017]本發(fā)明所述的提純方法中，步驟(3)中，將脫色液真空濃縮至固含量為70?75%后調(diào)酸至PH值為4.0?5.0。調(diào)酸過(guò)程可采用濃鹽酸等本領(lǐng)域常規(guī)酸液。
[0018]本發(fā)明所述的提純方法中，步驟(3)中，所述降溫結(jié)晶具體操作步驟為:先降溫至55°C，按質(zhì)量百分比I?10 %投放賴氨酸鹽酸鹽晶種，養(yǎng)晶2?4h后，以l°C/h的速率降至45°C;然后以3°C/h的速率降至15°C。將所得晶漿液通過(guò)離心機(jī)分離，用無(wú)水乙醇洗滌，利用高效沸騰床于50-60°C烘干，得到白色針狀，含量>98.5%的鹽酸賴氨酸晶體。該過(guò)程中，通過(guò)對(duì)養(yǎng)晶時(shí)間和降溫速度的控制，能夠解決賴氨酸鹽酸鹽結(jié)晶的介穩(wěn)區(qū)較窄，濃度太大會(huì)出現(xiàn)固化，濃度太小無(wú)晶體生成的技術(shù)難點(diǎn)，從而得到高品質(zhì)的晶體，提高結(jié)晶收率。
[0019]本發(fā)明所述的提純方法中，步驟(4)中，所述真空濃縮條件為:真空度在-0.0SMpa?-0.09Mpa，濃縮溫度為65?70°C ；濃縮至固含量為30 %?40 %，再進(jìn)行噴霧干燥，得到低純度鹽酸賴氨酸。
[°02°]作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式之一，所述鹽酸賴氨酸發(fā)酵液中固含量為22?25%，pH值為6.7?6.9，鹽酸賴氨酸含量15?20g/100mL。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的技術(shù)方案，針對(duì)上述條件下的鹽酸賴氨酸有更好的提純效果。此外本發(fā)明所述的提純方法中，優(yōu)選將鹽酸賴氨酸發(fā)酵液放罐后先加熱到80°C，保溫lOmin，以實(shí)現(xiàn)更好的除菌效果。
[0021]本發(fā)明采用先進(jìn)的膜分離工藝取代了傳統(tǒng)樹(shù)脂吸附法制備賴氨酸工藝，并通過(guò)對(duì)膜分離工藝條件的具體優(yōu)化，進(jìn)一步提高鹽酸賴氨酸的純度及收率，解決了賴氨酸鹽酸鹽在水溶液中不易結(jié)晶的技術(shù)難點(diǎn)；同時(shí)將膜濃相和結(jié)晶母液中的鹽酸賴氨酸充分提取，有效提升鹽酸賴氨酸發(fā)酵液的利用價(jià)值，并避免了結(jié)晶母液直接排放所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。本發(fā)明所得總鹽酸賴氨酸的提取率可高達(dá)98%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0023]本發(fā)明濃度為質(zhì)量濃度，固含量為質(zhì)量含量。
[0024]本發(fā)明鹽酸賴氨酸發(fā)酵液來(lái)自安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程有限公司。
[0025]實(shí)施例1
[0026]本發(fā)明提供了一種從鹽酸賴氨酸發(fā)酵液中提取鹽酸賴氨酸的方法，具體包含以下步驟:
[0027]步驟(I):取鹽酸賴氨酸發(fā)酵液，其中固含量為22%，pH值為6.8，鹽酸賴氨酸含量15g/100mL。將所述鹽酸賴氨酸發(fā)酵液采用微孔陶瓷膜進(jìn)行過(guò)濾，得微濾液和膜濃相；
[0028]所述陶瓷膜孔徑為0.05μπι;所述微孔陶瓷膜進(jìn)口壓力為0.2MPa，出口壓力為
0.1]\0^，膜通量為500?。
[0029]步驟(2):將所述微濾液采用粉末活性炭進(jìn)行脫色，得脫色液;所述活性炭添加量為微濾液的0.001g/mL，脫色處理溫度為60°C，時(shí)間為30min。
[0030]步驟(3):將上述脫色液濃真空濃度，真空度為-0.08MPa，溫度為60°C，真空濃縮至固含量為70 %，得濃縮液。將上述濃縮液調(diào)節(jié)pH值至4.0 ο將上述濃縮液降溫至50°C，向濃縮液中加入l%(m/m)的鹽酸賴氨酸晶種，養(yǎng)晶2h后，以l°C/h的降溫速率降至40°C;然后以3°C/h的降溫速率降至10°C，得晶漿液。將所述晶漿液離心分離，將離心后的濕晶體用水洗滌，然后用高效沸騰床50°C烘干，得鹽酸賴氨酸晶體。
[0031]步驟(4):將步驟(I)所得膜濃相與步驟(3)所得結(jié)晶母液合并后真空濃縮，真空度在-0.08MPa，濃縮溫度為65°C，真空濃縮至固含量30 % (m/m)后噴霧干燥，得鹽酸賴氨酸混合物。
[0032]其中，本實(shí)施例步驟(I)中，鹽酸賴氨酸發(fā)酵液濃縮5.9倍，濃相賴氨酸含量4.47g/100mL，固含量13.3%。濃縮倍數(shù)是指總共進(jìn)入陶瓷膜的料液和結(jié)束后除清相外的濃相的比值。
[0033]本實(shí)施例步驟(3)中，所得鹽酸賴氨酸晶體含量98.8% (以鹽酸鹽計(jì))，氨氮含量
0.025% (m/m)，灰分0.14% (m/m)。
[0034]本實(shí)施例鹽酸賴氨酸晶體純度為99.7%，收率為70%;鹽酸賴氨酸混合物中鹽酸賴氨酸純度為66%，收率為94%。本實(shí)施例鹽酸賴氨酸總收率為98.2%。
[0035]實(shí)施例2
[0036]本發(fā)明提供了一種從鹽酸賴氨酸發(fā)酵液中提取鹽酸賴氨酸的方法，具體包含以下步驟:
[0037]步驟(I):取鹽酸賴氨酸發(fā)酵液，其中固含量為23%，pH值為6.7，鹽酸賴氨酸含量18g/100mL。將所述鹽酸賴氨酸發(fā)酵液采用微孔陶瓷膜進(jìn)行過(guò)濾，得微濾液和膜濃相；
[0038]所述陶瓷膜孔徑為0.08μπι;所述微孔陶瓷膜進(jìn)口壓力為0.25MPa，出口壓力為
0.15MPa，膜通量為60LMH。
[0039]步驟(2):將所述微濾液采用活性炭進(jìn)行脫色，得脫色液;所述活性炭添加量為微濾液的0.0015g/mL，脫色處理溫度為65°C，時(shí)間為45min。
[0040]步驟(3):將上述脫色液濃真空濃度，真空度為-0.085MPa，溫度為65°C，真空濃縮至固含量為72 %，得濃縮液。將上述濃縮液調(diào)節(jié)pH值至4.5 ο將上述濃縮液降溫至52°C，向濃縮液中加入6%(m/m)的鹽酸賴氨酸晶種，養(yǎng)晶3h后，以l°C/h的降溫速率降至42°C;然后以3°C/h的降溫速率降至12°C，得晶漿液。所得的濕晶體用高效沸騰床55°C烘干，得鹽酸賴氨酸晶體。
[0041]步驟(4):步驟(I)所得膜濃相與步驟(3)所得結(jié)晶母液合并后真空濃縮，真空度在-0.085MPa，濃縮溫度為67°C，真空濃縮至固含量35 % (m/m)后噴霧干燥，得鹽酸賴氨酸混合物。
[0042]其中，本實(shí)施例鹽酸賴氨酸晶體純度為99%，收率71%;賴氨酸混合物中鹽酸賴氨酸純度為65.5%，收率為94%。本實(shí)施例鹽酸賴氨酸總收率為98.26%。
[0043]實(shí)施例3
[0044]本發(fā)明提供了一種從鹽酸賴氨酸發(fā)酵液中提取鹽酸賴氨酸的方法，具體包含以下步驟:
[0045]步驟(I):取鹽酸賴氨酸發(fā)酵液，其中固含量為25%，pH值為6.8，鹽酸賴氨酸含量20g/100mL。將所述鹽酸賴氨酸發(fā)酵液采用微孔陶瓷膜進(jìn)行過(guò)濾，得微濾液和膜濃相；
[0046]所述陶瓷膜孔徑為0.Ιμπι;所述微孔陶瓷膜進(jìn)口壓力為0.3MPa，出口壓力為
0.2MPa，膜通量為 70LMH。
[0047]步驟(2):將所述微濾液采用活性炭進(jìn)行脫色，得脫色液;所述活性炭添加量為微