发酵法生产L-丙氨酸提取工艺的研究

酵 动力 消 耗低 ，产 品 收 率 高 、成 本 低 ，Ｌ一丙 氨
酸 的生产 成 本 约 为 １２万 ｔ ． ，并 且 符 合欧 美 国 家绿 色 、健 康 的 消 费 理 念 ，具 有 广 阔 的 市 场 前
景 。我们对 从发 酵液 中提 取 Ｌ一丙 氨 酸 的工 艺 进 行 了初 步 的研 究 ，得 出 了一 条合 理 的 工 艺 路 线 ，
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ ２ ３ Ｓ ０ ． 文 献标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１０ ２ １ （０ １ ０ ００ — ６ ０ ６— ５３ ２ １ Ｊ ３— １ １ ０
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一
丙 的浓度 （ Ｌ ） ｇ・ ；Ｖ 为所取清 夜 的体 积 （ ） Ｌ。 平 衡 吸附率 和吸 附量 的计 算 平衡 吸附率 Ｅ计算 公式 ：
Ｅ：
Ｐ１
丙氨 酸提供 了可 能 。
× １ ０％ ０
１ 材 料 与 方 法
１ １ 材料 ．
式 中：Ｅ是 平 衡 吸 附 率 ；Ｐ 、Ｐ分 别 为 吸 附 ： 前 后水 相 中 Ｌ一 氨酸 的质量浓 度 （ Ｌ ） 丙 ｇ・ 。 吸附量 Ｑ的计算公 式 ：
得 Ｌ一丙 氨 酸 成 品 ，总 提取 收 率 平 均 为 ９． ％ ，产 品质 量 符 合 日本 味 之 素 企 业 （ Ｊ９ ） 和 中 国 药 典 １３ Ａ Ｉ７
（ Ｐ００ Ｃ ２ １ ）标 准 。
关键词 ：Ｌ一丙氨酸 ；厌氧发酵 ；提取 ；超滤 ；离 子 交 换 ；工 艺 条 件
作 者 简 介 ：蒋 光 玉 ，男 （９ ２一） 工程 师 ，学 士 ；主要 研 究 方 向 ：生 物工 程 。 １８
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目前 ，Ｌ一丙 氨 酸 的工 业 化 生 产 方 法 就是 酶 法转化 ，即通 过 富有 Ｌ一天冬氨 酸 一１ 脱 羧酶 活 ３一 力 的微 生 物 （ ｐｅ ｄｍ ｎ ｓｄ ｃｎ ａ 如 ｓｕ ｏ ｏ ａ ａｕ ｈ ｅ等 ） 细胞 催 化 Ｌ一天 冬氨 酸 而 得 到 ，其 中 日本 多 采用 固 定 化 细 胞 法 ，而 我 国 均 采 用 游 离 完 整 细 胞 法 。酶法 转化 工艺 的特点 是 酶 活力 高 ，设 备投 资 小 ，提 取工 艺 简单 ；但 其 主 要 原 材料 Ｌ一天 冬 氨 酸价格 较贵 ，造 成其 生 产成 本 较 高 ，成 本一 般
发 酵 法 生 产 Ｌ一丙 氨 酸提 取 工 艺 的研 究
蒋 光 玉
（ 安徽 华 恒生 物工 程有 限公 司 ，合肥
摘
２ １３ ） ３ １ １
要 ：运用超滤 、７ ２型 阳离 子树 脂以及活性炭脱 色等工艺 从 Ｌ一丙 氨酸 的发酵液 中提取 Ｌ一丙 氨酸 ， ３
并对 工 艺 条 件进 行 了 研 究 。研 究 表 明 ，超 滤 能有 效地 去 除 Ｌ一丙 氨 酸发 酵 液 中 的 菌 体 ，Ｌ～丙 氨 酸 的 平 均 收 率 为 ９ ． ％ 。通 过 树 脂 的 吸 附 实 验 ，考 察 了 ｐ 和 流 速 对 树 脂 吸 附 量 的影 响 ，确 定 了 ７ ２型 强 酸 性 阳 离 子 交 换 ９５ Ｈ ３ 树 脂 最 大 吸 附 量 为 ８ ．３ ｋ 。 ，提 取 最 佳 工 艺 条 件 为 ：ｐ ５ ０，上 柱 速 度 ５ ｍ ・ ｉ～ ・ ｇ ２ ２ ｇ・ ｇ 。 Ｈ． ０ Ｌ ｍｎ ｋ ～，洗 脱 液 为 ４ 的氨 水 。洗 脱 液 最 适 的脱 色 条 件 为 ：温 度 为 ６ ℃ ，活 性 炭 用 量 为 １５ Ｌ～。洗 脱 液 经 脱 色 、浓 缩 结 晶 后 ％ ０ ． ｇ・
近年 来有文 献报 道 ，利 用 基 因工 程 手段 构 建 的 ｅｃ ｅｉ ｉ ｃｌ，以葡 萄糖为 原料厌 氧发酵 法 ｓｈｒ ｈａ ｏ ｃ ｉ 生产 Ｌ一丙 氨酸 ，１０ ／ ２ ｇ Ｌ的葡 萄糖 发 酵液 最 终 生
成 １７ ｍ ｏ 的 Ｌ一丙氨 酸 ，相对 于葡 萄糖 的质量 ２９ ｍ ｌ 收率为 ９ ％ ，光学 纯度 大于 ９ ． ％。发酵 法主要 ５ ９５
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（ ｎ ｕ Ｈ ａ ｅ ｇＢ ｏｎ ｅｒ ｇＣ ． ｔ ，Ｈ ｆ ３ １ １ Ａ ｈ ｉ ｕ ｈ ｎ ｉ ｇｅｉ ｏ ，Ｌｄ ｅ ｎ ｅｅ ２ １３ ） ｉ
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供 氨基供 体 ，在 临床 上 常 添 加 到 输 液 中 ；在 食 品
工业 中 ，Ｌ一丙 氨 酸可作 为 甜味剂 和 鲜 味剂正 越
收 稿 日期 ：２ １ 叭 一 ７ ０ １一 Ｏ 基 金 来 源 ：科 技 型 中 小 企业 技 术创 新 基 金 （ ｏ ７ ２ ２ ３ ０５ １ 。 Ｎ ．０ Ｃ ６ １４０ ２ ）
ｒ ｓｎ ｔ ｅ ｍａ ｍｕ ａ ｏｐｔｏ ａ ａ ｉｙ ｏ ２． ３ｇ ・ｋｇ～ ． ｔ ｅ ｏ ｔｍ ａ ｒ ｃ ｓ ｏ ｄｉｉｎｓｏ ｅ ｏ ｅ — ａａ ｎ ｒ ｓ ｅ ｉ ｈ ｘｉ ｍ ｄｓ ｒ ｉｎ ｃ ｐ ｃｔ ｆ８ ２ ｈ ｐ ｉ ｌｐ ｏ ｅ ｓｃ ｎ ｔｏ ｆｒ ｃ ｖ ｒ Ｌ ｙ ｌｎｉｅ ｗｅ ｅ ａ ｆｌｏ ｎ ｏ ｌｗｉｇ： ｆ ｍ ｅ ａ ｉｎ ｂ ｏｈ ｏ ｅｒ ｎｔｔｏ ｒ ｔ ｆｐＨ５． ０， ｆｏ ｒ ｔ ｆ５０ｍＬ ・ｍ ｉ ｌ ｗ ａｅ ｏ ｎ～ － 一 ， ４％ ａ ｍｍｏ ａ ａ ｈｅ ｅｕａ ｔ Ｔｈ ｐｔ ａ ｎｉ ｓ ｔ ｌ ｎ ． ｅｏ ｉ ｌ ｍ
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Ｔ ｅ ｅｆ ｅ ｔｗ ｓ ｔ ｅ ｅ ｏ ｏｅ ｈ ｆ ｕ ｎ ａ ｈ ｎ ｄ ｃ ｌｒ ｄ． ｃ ｎ ｅ ｔａｅ ｎ ｒ ｓａｌ ｅ ｌ ｏ ｃ ｎ ｒｔ ｄ ａ ｄ ｃ ｙ ｔｌ ｚ ｄ． Ｔ ｅ ｔ ｔｌｒ ｃ ｖ ｒ ａｉ Ｓ ９ ． ％ ． Ｐ ｏ ｕ ｔｑ ａｉ ｎ ｉ ｈ ｏａ ｅ ｏ ｅ ｙ ｒ ｔ ｉ １ ３ ｏ ｒ ｄ ｃ ｕ ｌ ｙ ｉ ｔ
。
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ｌ ｅｗ ｔ Ｊｐ ｎ ｊ ｏ ｏ ｏ ｐ ｎ （ Ｊ９ ） ａ ｄ ｔｅＣ ｉ ｓ ｈ ｒ ａ ｏ ｏ ｉ （ Ｐ ０ ０ ｓ ｎ ａ ｓ ｉ ｉ ａ ａ ｇ ａ ｉ ｍ ｔ Ｃ ｍ ａ ｙ Ａ Ｉ７ ｎ ｈｎ ｅ Ｐ ａ ｃ ｐ ｅ ｎ ｈ ｎ ｏ ｈ ｅ ｍ ａ Ｃ ２ １） ｔ ｄｒ ． ａ ｄ
检测 ：茚 三酮法 ］ Ｏ一 ｏ一的定性 检测 ： “。Ｐ ： 、ｓ
Ｂ （ Ｈ）法 （ 去离 子水 配成 ５ 的浓 度 ） ａ Ｏ 用 ％ 。产
品 的检 验 ：按 中 国药 典 （ ０ ０版 ） 标 准 进 行 。 ２１ ¨ 收率 的计 算 ：
枷 ｘ Ｙｌ
原 料葡萄 糖廉 价易 得 ，培 养 基成 分 简 单 ，厌 氧发
ｏ ｄ ｏ ｐ ｉｎ ｃ ｐ ｃｔ ｆｒ ｓｎ ｂ ａ ｓｏ ｔｔ ｎ ｙ ａ ｃ ａ ｓ ｒ ｔ ｎ， ｔ ｅ ｒ ｓ ｈ ｈ ｗｅ ｈ ｔ７ ２ ｉｎ—ｅ ｃ ａ ｇ ｎ ａ ｓ ｒ ｔ ａ ａ ｉ ｏ ｅ ｉ ｙ ｍｅ ｎ ｆｓａｉ ａ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｄ ｏ ｐ ｉ ｏ ｙ ｃ ｏ ｈ ｅ ｕ ｓ ｓ ｏ ｄ ｔａ ３ ｏ ｘｈｎｅ
１ ３ 分 析方法 ．
发 酵 液 中 Ｌ 一丙 氨 酸 含 量 的 测 定 ：Ｈ Ｌ ＰＣ 法 。发 酵液残糖 的测 定 ：斐林 法 ］ ｍ 。溶液 透光 率 的测定 ：分 光 光 度 法 （ 纯水 作 参 比，１ ｍ 光 ０ｍ
程 ，波 长 ４ ０ ｍ） ３ ｎ 。溶 液 吸 光 度 （ Ｄ） 的 测 定 ： Ｏ 分光 光 度 法 （ 水 作 参 比 ，１ ｍ 光 程 ， 波 长 纯 ０ｍ ５ ０ ｍ） Ｈ的测 定 ：ｐ ５ ｎ 。ｐ Ｈ计 。 Ｌ一丙氨 酸 的定 性
为 ２万 ｔ 右 。 左
精 密科 学 仪 器 有 限公 司。Ｓ Ｚ—Ｄ （１）循 环 水 Ｈ １ Ｉ 真空泵 ，上海 申光仪 器仪 表有 限公 司。Ｒ Ｅ一５ Ｃ ２Ｓ 旋转蒸 发 器 ，上 海 振 捷 实验 设 备 有 限公 司。ｐ ＨＳ
一
２ 显ｐ ５数 Ｈ计 ，上海 精密科 学仪器 有 限公 司 。
Ｌ一 氨 酸是 一 种 非 必 需 氨 基 酸 ，但 却 是 人 丙 体 血液 中含量 最 高 的 氨基 酸 … 。它 可 为转 氨 酶 提
来越 受 到 人 们 的欢 迎 和 重 视 ；在 医药 行 业 ，Ｌ一
丙 氨酸是 生 产 维生 素 Ｂ 及 Ｌ一氨 基丙 醇 的主 要 原 料 ；另外 ，在高 分 子 材 料 方 面 ，近 年来 发 现聚 乳酸中添加 Ｌ一 氨酸可有效提高聚乳酸 的． 丙生 物 工 程 有 限公 司 中
试 车 间 ，菌 株 ｅｃ ｅｉ ｉ ｃｌ Ｘ ２ １厌 氧 发 酵 。 ｓｈｒ ｈａ ｏ Ｚ ３ ｃ ｉ ７ ２型强 酸性 阳离 子 交 换树 脂 ，天 津南 开和 成 科 ３
式 中 ：Ｙ是 Ｌ一丙 氨 酸 的 收 率 ；Ｙ 为超 滤 步 ， 骤 中 Ｌ一丙 氨 酸 的 回收 率 ；ｍ 为提 取 的 Ｌ一丙 氨
酸 的质量 （ ） ｏ Ｈ Ｌ ｇ ；ｐ 为 Ｐ Ｃ测 定 发 酵清 液 中 Ｌ一
生产 的产 品 符 合 日本 味 之 素 企 业 标 准 （ Ｊ ７ ＡＩ ） ９ 和 中国药典 （００ 标 准 ，为 规模 化 发 酵 生 产 Ｌ ２１）
ｂｏ ｎ ｔｅｒｐ ｏ ｅ ｓ ｓ， ｔ ｏ ｅ ｓｃ ｎｄｔｏ ｒ ｔｄｉｄ． Ｓ ｕ ｉ ｓｈａ ｅ ｓ ｏ ｈａ ｈｒ ｆｈｒ ｔ ｎ ｃ ｎ ｅｆｃ ｉｅｙ ｒ — ｎ ａ ｄ ｏｈ ｒ ｃ ｓ ｅ ｈｅｐｒ ｃ ｓ ｏ ｉｉｎｓｗｅ ｅ ｓｕ ｅ ｔ ｄ ｅ ｖ ｈ ｗｎ ｔ ｔｕ ａｉ ａｉ ａ ｆｅ ｔｖ ｌ ｅ ｏ ｍｏ ｅ ｂａ ｔ ｒａ ｅ ｌｆｏ ｔ ｅ ｍｅ ｔ ｔｏ ｏ ｈ． Ｌ — ａａ ｉ ｅ ａ ｅａｇ ｉ ｌ ｓ９ ５％ ． Ｔｈｅ ｅｆｃ ｓｏ Ｈ ｎ ｏ ｒ ｔ ｖ ｃ ｅ ｉｌｃ ｌ ｒ ｍ ｈｅ ｆｒ ｎ ａｉ ｎ ｂｒｔ ｌ ｎ ｎ ｖ ｒ ｅ ｙ ｅｄ ｗａ ９． ｆｅ ｔ ｆｐ ａ ｄ ｆ ｗ ａｅ ｌ