專利名稱：由發(fā)酵液回收堿性氨基酸的方法Ⅱ的制作方法
由發(fā)酵液回收堿性氨基酸的方法II本發(fā)明涉及一種由產(chǎn)生堿性氨基酸的微生物菌林的發(fā)酵肉湯制備堿性 氨基酸的方法。堿性氨基酸如L-賴氨酸、L-組氨酸、L-精氨酸和L-鳥氨酸主要通過微 生物的發(fā)酵方法制備(如參見Axel Kleemann等人，"Amino acids", "UllmaniTs Encyclopedia of Industrial Chemistry", CD-ROM第5版，1997 年，Wiley-VCH及其中引入的文獻；Th. Hermann, J. Biotechnol. 104 (2003)， 155-172及其中引入的文獻；Pfefferle等人，Adv. Biochem. Eng./Biotechnology，巻79 (2003)， 59-112及其中引入的文獻，以及Atkinson 等人,Biochemical Engineering and Biotechnology Handbook (生化工禾呈和 生物技術(shù)手冊)，第二版，Stockton Press, 1991年，第20章及其中引入的 文獻)。在所述發(fā)酵方法的情形下，主要獲得除了從所用的微生物中產(chǎn)生的所 需堿性氨基酸和生物質(zhì)以外還包含多種副產(chǎn)物和雜質(zhì)如其它氬基酸、基質(zhì) (substrate)殘渣、鹽類、溶胞作用產(chǎn)物和其它副產(chǎn)物的含水發(fā)酵肉湯。由發(fā)酵肉湯制備堿性氨基酸，及它的純化經(jīng)常使用強酸性陽離子交換 劑進行(例如參見Th. Hermann,見上；Atkinson等人，見上)。為此目的， 在除去微生物和其它不溶性組分(生物質(zhì))之前或之后，將含水發(fā)酵肉湯用 強酸例如硫酸酸化至pH低于2，以使得堿性氨基酸以二價陽離子存在。然 后將酸化的含水肉湯通過脧基團呈鹽形式，如鈉鹽或氨鹽形式的強酸性陽 離子交換劑，結(jié)果是堿性氨基酸二價陽離子被吸附到離子交換樹脂上。之 后，加載有堿性氛基酸的陽離子交換劑通常用水洗滌以除去雜質(zhì)。然后堿 性氨基酸用稀釋的堿性水溶液例如氫氧化鈉溶液、氨水或含7K銨緩沖液處 理洗脫，同時再生陽離子交換劑的鹽形式。由如此制得的洗出液，如果合 適的話，在酸化該洗出液后，將堿性M酸以傳統(tǒng)的方式如結(jié)晶進行分離。當然，當陽離子交換劑加載堿性M酸的二價陽離子時，流出的液體
(流出液)具有高的鹽濃度，因此也經(jīng)常稱作高密度廢水(HDWW)。而且如 果合適的話，隨后的洗滌步驟產(chǎn)生了大量的具有鹽加載的水(低密度廢水 (LDWW))。為了降低鹽加載，這些廢水必須進行復雜的廢水處理。可選擇 地，可將鹽廢水脫水且可將所得的濃縮液處理掉或用于其它用途。然而， 考慮到裝置和高的能量消耗，兩種措施都伴隨著額外的費用，因此相當大 的程度歸因于有發(fā)酵能力的JL^酸的制備成本。因此已經(jīng)不乏有嘗試以降 低通過在包含堿性氨基酸的發(fā)酵肉湯的陽離子交換劑的后處理中產(chǎn)生的鹽 加載和廢水量。另一個缺點是在酸化時發(fā)生沉淀的形成，其中沉淀的形成可導致堵塞 陽離子交換設(shè)備。而且，需要額外的洗滌步驟以由陽離子交換材料除去雜 質(zhì)。US 4,714,767描述了一種通過多個串接的陽離子交換柱的設(shè)備由含水 肉湯分離出堿性氛基酸的多級方法，其中將在加載第一個柱子時產(chǎn)生的流 出液的最后部分重新循環(huán)至隨后分離的加載操作。還提出將第一個柱子的 洗出液的最后部分重新循環(huán)至隨后分離的洗脫過程。以此方式，水量減少， 但鹽加載沒有減少。為了降低龐7JC量,Hsiao等人,Biotechnology and Bioengineering， 巻 49 (1996) ， 341-347提出向發(fā)酵培養(yǎng)基中再循環(huán)在陽離子交換劑上產(chǎn)生的含 鹽流出液。結(jié)果是除了在發(fā)酵培養(yǎng)基中積聚通常在微生物代謝中作為副產(chǎn) 物形成的發(fā)酵抑制劑的風險以外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在此情形下，陽離子交換劑的 結(jié)合能力降低，使得由降低廢水量實現(xiàn)的節(jié)省費用被更大的陽離子交換設(shè) 備的成本所消耗。為了降低在含賴氨酸的發(fā)酵肉湯的后處理中的鹽加載，I. Lee等人， Enzyme and Microbiol. Technol. 30 (2002)， 798-803提出4吏用離子排斥色 鐠法代替常用的陽離子交換劑。為此，首先通過微量過濾法除去發(fā)酵肉湯 的固含量。將所得的含賴氨酸的含水肉湯調(diào)節(jié)到等電點(pH9.74)，然后使 其通過陽離子交換劑。由于肉湯的離子組分沒有被吸收，因此這些組分在 流出液中被回收。然后將氨基酸用水洗脫。然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大于卯％的L-賴氨酸的高回收率只有在含賴氨酸的進料速和通流速率都低時才能實現(xiàn)。
因此盡管是更低的鹽加栽，但該實施方案是不經(jīng)濟的。因此本發(fā)明的目的是提供一種由產(chǎn)生堿性氨基酸的微生物菌林的發(fā)酵 肉湯制備堿性氛基酸的方法。該方法克服了現(xiàn)有技術(shù)所述的缺點，尤其是 允許減少洗滌水和降低所產(chǎn)生鹽量，且同時能夠高效地進行，即允許甚至 在高加載和流動速率時的堿性氛基酸的高回收速率。令人吃驚地發(fā)現(xiàn)該目的通過如下一種方法實現(xiàn)，其中a) 用在水中于25。C下的pKa為2 5的酸將發(fā)酵肉湯酸化，和b) 通過用在步驟a)中獲得的肉湯連續(xù)加載呈鹽形式的強酸性陽離子交 換劑的單級或多級串聯(lián)設(shè)備并用堿性洗脫液洗脫堿性氨基酸而從步 驟a)中獲得的含水肉湯中分離出堿性氨基酸。因此，本發(fā)明涉及在此處和權(quán)利要求書中給出的由產(chǎn)生堿性氨基酸的 微生物菌林的發(fā)酵肉湯制備堿性氣基酸的方法。本發(fā)明方法具有許多優(yōu)點首先，考慮到步驟a)中所選擇的酸，不會 發(fā)生明顯的可堵塞陽離子交換劑并因而增加洗滌水需求的雜質(zhì)的沉淀。此 外，在本發(fā)明方法中產(chǎn)生的鹽量和因而廢水的鹽加載低于其中將陽離子交 換劑用于由發(fā)酵肉湯分離出和制備堿性氨基酸的現(xiàn)有技術(shù)的方法。另外， 甚至在陽離子交換劑的高加載和高通流速率時也能獲得通常大于95%的 堿性氨基酸的高產(chǎn)率。根據(jù)本發(fā)明，在第一步中，發(fā)酵肉湯用在25°C的pKa為2~5、尤其 是3 4的酸酸化。不用說所用的酸是惰性的，即除質(zhì)子化作用之外，在待 分離的M酸中不會引起化學變化。合適的酸的實例包括磷酸，優(yōu)選具有1-6個碳原子的有機單羧酸，如 甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸，優(yōu)選具有2-6個碳原子的二羧酸，如草 酸、丙二酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸和山梨 酸，優(yōu)選具有1-3個氯基并具有至少1個如1、 2、 3或4個羥基的羥基羧 酸，如檸檬酸、乙醇酸和乳酸，以及這些酸的混合物。優(yōu)選該酸選自所述 有機羧酸和羥基羧酸。在本發(fā)明尤其優(yōu)選的實施方案中，所述酸是曱酸。酸用量的選擇優(yōu)選應(yīng)使得肉湯中產(chǎn)生的pH為3.5~6.0,尤其是pH為 4.0-5.5。對于酸化而言，每千克發(fā)酵肉湯優(yōu)選使用0.05 2mol的酸，尤其
是0.1 1 mol的酸，特別是0.15~0.5 mol的酸。如果合適的話，在酸化之前或之后，部分或者主要量的微生物和如果 合適的話，存在于發(fā)酵肉湯中的其它固體可由發(fā)酵肉湯中分離出。原則上 分離這些組分不是必須的。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，不分離出 這些組分，陽離子交換設(shè)備直接用酸化的含水肉湯加載。如果需要的話，微生物和其它固體組分的分離可通過包括餅式過濾和 深度過濾、交叉流過濾在內(nèi)的過濾，通過如超濾和孩i量過濾法的膜分離方 法，通過離心和潷析，通過使用旋液分離器的分離微生物的通常方式或以 其它方式進行。在分離之前，已經(jīng)證實^f紋酵肉湯中的微生物失活(殺菌發(fā) 酵肉湯)是有用的，例如通過通常的巴氏殺菌方法如通過引入熱量和/或熱 蒸汽。為此，可使用傳統(tǒng)的熱交換器，例如殼管式熱交換器或板式熱交換 器。然后在步驟b)中，由步驟a)中獲得的含水肉湯，使用陽離子交換設(shè)備 將堿性M酸分離出。根據(jù)本發(fā)明，步驟b)中的分離包括至少一個其中堿 性氨基酸被吸附到強酸性離子交換劑上的加載步驟，和至少一個其中堿性 氨基酸由離子交換劑上脫附的洗脫步驟。這些步驟可以述及的順序重復幾 次，且在這些步驟之間，可進行用水的洗滌步驟。本發(fā)明方法使用的陽離子交換設(shè)備包括一個或多個，如2、 3或4個串 接的級，后者通常呈包含一種或多種強酸性陽離子交換劑作為固定相的離 子交換柱的形式。作為強酸性陽離子交換劑，原則上可考慮具有強酸性基團，通常是磺 團(Sulfonatgruppen)的所有離子交換樹脂。通常這些交換劑是經(jīng)?；?于聚苯乙烯的粒狀的、中度或重度交聯(lián)的有機聚合物，在該聚合物顆粒的 表面上具有多個強酸性基團。酸基團的平均數(shù)通常是1 4 meq/ml的離子交 換樹脂。離子交換顆粒的平均顆粒尺寸通常是0.1 lmm，取決于離子交換 設(shè)備的尺寸設(shè)計，更大和更小的顆粒尺寸也能夠是合適的。聚合物顆?？?以是例如凝膠狀或具有大孔的結(jié)構(gòu)體。所述的離子交換劑是已知的且一些可商購用于純化氨基酸，例如購自 Bayer Aktiengesellschaft的商品名為Lewatit K或Lewatit S的產(chǎn)品，
如Lewatit K 2629、 Lewatit SI 10、 Lewatit SI 1 OH 、 Lewatit SI467、 Lewatit S1468、 Lewatit S2568, Lewatit S2568H;購自Rohm & Haas 的Amberjet⑧、Amberlyst⑧或Amberlite⑧，如Amber jet 1200、 Amberjet 1500、 Amberlite 200、 Amberlite 250、 Amberlite IRV120、 Amberlite IR 120、 Amberlite IR 200C、 Amberlite CG 6000、 Amberlyst 119 Wet;購自Dow Chemicals的Dowex ,力口 Dowex 50X1-100、 Dowex 50X2-100、 Dowex 50X2-200、 Dowex 50X2-400、 Dowex 50X4-100、 Dowex 50X4-200、 Dowex 50X4-400、 Dowex 50X8-100、 Dowex 50X8-200、 Dowex 50X8-400、 Dowex 40X1-100、 Dowex 40X1-100、 Dowex 40X1-100、 Dowex HCR-S、 Dowex HCR國W2、 Dowex MSC陽l、 Dowex 650C、 Dowex G26、 Dowex 88、 Dowex Mo謂phere 88、 Dowex Monosphere 99K/320、 Dowex Mo畫phere 99K/350、 Dowex Monosphere 99Ca/320、 Dowex Marathon C、 Dowex 032、 Dowex 406、 Dowex 437、 Dowex C500ES、 Dowex XUS 43518、 Dowex XUS 40406.00;購自Mitsubishi Corp.的Diaion ,如Diaion SKIB、 Diaion SKIBS、 Diaion SK104、 Diaion SK112、 Diaion SK116、 Diaion 1-3561、 Diaion 1-3565、 Diaion 1-3570、 Diaion 1-3573、 Diaion 1-3577、 Diaion 1-3581、 Duolite D 5427、 Duolite D 5552(有機基陽離子交換劑)， 以及另外還有Adsorbosphere SCX、 Bakerbond SCX、 Partisi條SCX、 Spherisorb SCX、 Supelcosil LC3-SCX、 Ultralsil SCX和Zorbax 300scx(二氧化珪基陽離子交換劑)。陽離子交換設(shè)備可分批操作，于是具有一個或多個如2、 3或4個串接 的固定的離子交換固定床。它也可連續(xù)操作，于是通常具有5 50、尤其是 15~40個離子交換床，其可以是例如"真實移動床"設(shè)備(參見K. Tekeuchi J. Chem. Eng. Japan 11 (1978， 216-220)、"連續(xù)循環(huán)環(huán)"設(shè)備(參見J.P. Martin, Discuss. Farraday Soc. 1949， 7)或者描述在例如US 2，985，589、 WO 01/72689和G.J. Rossiter等人Proceedings of AIChE Conference, Los Angeles, CA, 1991年11月，或者H.J. Van Walsem等人J. Biochtedmol. 59 (1997)， 127-123中的"模擬移動床"設(shè)備中的組件。
在用待分離出的堿性氨基酸加載陽離子交換劑之前，在離子交換設(shè)備 中包含的陽離子交換材料呈其鹽形式，即陽離子交換劑的強酸性基團呈脫 質(zhì)子化形式并與相應(yīng)數(shù)量的陽離子配合給出電荷中性。通常陽離子是堿金屬陽離子，尤其是鈉離子，或者特別優(yōu)選銨離子(NH4+)。為了用堿性氨基酸加載陽離子交換劑，使酸化的含水肉湯以通常方式 通過陽離子交換設(shè)備。該加載不僅可以下降方式進行，而且也可以上升方 式進行，優(yōu)選前者。加載優(yōu)選以0.1h-1 211-1的比流速進行。加載優(yōu)選以 20~70°C、尤其是30~60°C的溫度進行。通常選擇含水肉湯的用量以使得 存在于含水肉湯中的堿性M酸至少35%、尤其至少42%被吸附。含水肉 湯的量通常M體積量的0.8 2倍。取決于吸附程度，在陽離子交換設(shè)備 的出口產(chǎn)生的流出液可仍然包含堿性氨基酸，以使得如果合適的話，在調(diào) 整pH后，可將流出液在隨后級通入離子交換劑。加載過程后可為洗滌步驟。為此，將水通過陽離子交換i殳備。在該級， 洗滌水量通常是床體積的0.05-0.3倍。所得的洗滌水可包含少量的堿性氨 基酸且然后可與加載產(chǎn)生的流出液混合。與現(xiàn)有技術(shù)的方法比較，所述的 洗滌步驟不是必須的，使得本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案不包括洗滌步驟且 洗脫在加栽后直接進行。在加載步驟或者如果合適的話進行的洗滌步驟后為堿性氨基酸的洗 脫。為此將堿水溶液(洗脫劑)通過陽離子交換設(shè)備。結(jié)果堿性氨基酸被解 吸和洗脫，陽離子交換劑再生，即陽離子交換劑的酸性基團被轉(zhuǎn)化回鹽形 式。洗脫劑中的堿濃度通常是1~10%重量，尤其是2~8%重量。合適的堿 是例如氨、堿金屬氫氧化物和堿金屬碳酸鹽，優(yōu)選氫氧化鈉溶液，尤其優(yōu) 選氨。堿水溶液的量通常M體積量的0.5~3倍。關(guān)于溫度和流速，適用 對加載所述。洗脫不僅可以上升方式進行，而且可以下降方式進行。洗脫可以與加載同樣的方向進行或者以與^目反的方向進行。如果合適的話，洗脫后可進行其它的洗滌步驟以除去存在的雜質(zhì)。為 此，將水通過陽離子交換設(shè)備。該級的洗滌水量通常M體積的0.05~0.3 倍。洗滌步驟中產(chǎn)生的流出液作為低鹽加載的廢水進料給通常的廢水處理 或者其它的后處理。
洗脫產(chǎn)生的洗出液以通常方式后處理以制備氨基酸。為此，通常將洗 出液如以傳統(tǒng)的蒸發(fā)器i殳備除去水而濃縮。
以上述方式，獲得濃縮的堿性氨基酸水溶液，由該溶液，將堿性M 酸以鹽酸鹽形式通過沉淀或結(jié)晶分離，例如在加入鹽酸后通過沉淀或結(jié)晶 分離。實現(xiàn)此目的的方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的，且大量地描述在文獻中(如Hermann, T.氨基酸由棒桿菌的工業(yè)生產(chǎn)，J. of Biotechnology, 104(2003)， 155-172)。
濃縮中產(chǎn)生的含水濃縮液可丟棄或者再循環(huán)到該方法中。例如，可將 濃縮液再循環(huán)至在隨后的氨基酸分離中的堿性氨基酸的洗脫步驟中。為此 優(yōu)選的是，用堿水溶液洗脫后，將濃縮液通過陽離子交換設(shè)備。所得的流 出液經(jīng)常仍然包含少量的堿性氨基酸并通常再循環(huán)至隨后的M酸分離的 洗脫中。
本發(fā)明方法原則上可用于所有堿性氛基酸的分離，尤其是天然氨基酸 如賴氨酸、鳥氨酸、組氨酸或精氨酸，尤其用于分離發(fā)酵產(chǎn)生的L-賴氨酸。發(fā)酵方法的類型還有用于產(chǎn)生氨基酸的微生物菌林的類型對本發(fā)明方 法不重要，因而本發(fā)明方法適于由任何所需發(fā)酵肉湯中分離堿性M酸。 通常而言，涉及這樣一類方法，其中將產(chǎn)生所需堿性氨基酸的微生物菌林 在發(fā)酵培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)，所述發(fā)酵培養(yǎng)基包含作為基質(zhì)(substrate)的至 少一種碳源如糖蜜和/或原糖，和氮源如氨或氨鹽如疏酸銨，還有如果合適 的話礦物和^:量元素。這些基質(zhì)組分可以本身使用或以復合混合物形式如 玉米漿使用。
微生物菌株的類型顯然取決于待制備的氨基酸類型。通常這些是超量 產(chǎn)生所需堿性氨基酸的菌林。在L-賴氨酸、鳥氨酸和組氨酸的情形下，這 些微生物菌林通常是棒桿菌(Cor戸W"cten'"附)或短桿菌(5"v幼"cteW"附)屬 的菌林，^口谷氨酸才奉桿菌(0/jwe6flcter/"附g/wto附f'cw/M)或丑rev幼acter/"附 /acto/er附e"似附，在精氨酸的情形下，是枯草芽孢桿菌(5a"7/附sn6說/s)或 Bi^v幼acteW"附/7"vw附的菌林，然而最近可4吏用其它種的菌林。
通常而言，發(fā)酵進行至堿性M酸在發(fā)酵肉湯中的含量為50 200 g/L， 尤其是80-150 g/L。生物質(zhì)，即微生物(作為生物干物質(zhì)(Biotrockenmasse))
和生物來源的其它不溶組分(如葡萄糖源的纖維素纖維)的含量通常是3~7%重量。此外，發(fā)酵肉湯通常進一步包含剩余量的基質(zhì)，如未消耗的糖 (通常小于40g/L)，還有發(fā)酵的副產(chǎn)物，如酸性或中性氨基酸，或其它堿 性M酸、肽等。PH經(jīng)常為刈至7.5,尤其是6.2 7.2。此外，發(fā)酵肉湯 通常進一步包含剩余量的基質(zhì)，如未耗盡的糖(通常小于40g/L)，還有發(fā) 酵的副產(chǎn)物，如酸性或中性氣基酸，或其它堿性氛基酸、肽等。發(fā)酵方法可連續(xù)進行，或者作為分批或者進料分批(Fed-Batch)方法而 分批進行。通常該方法涉及由進料-分批方法制備的發(fā)酵肉湯，所述方法即 為，大多數(shù)基質(zhì)在發(fā)酵過程中供入到含微生物的肉湯中。所述方法和合適的微生物菌抹是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，如由本文開 頭所引用的現(xiàn)有技術(shù)(尤其參見Pfefferle等人和Th. Herrmann,見上)，還 有WO 95/16042、 WO 96/06180、 WO 96/16042、 WO 96/41042、 WO 01/09306、 EP-A 175309、 EP國A 327945、 EP-A 551614、 EP畫A 837134、 US 4346170、 US 5305576、 US 6025165、 US 6653454、 DE 253199、 GB 851396、 GB 849370和GB 1118719 (L-賴氨酸的制備)、EP-A 393708、 GB 1098348、 US 3668072、 US 3574061、 US 3532600、 US 2988489、 JP 2283290、 JP 57016696(L-鳥氨酸)、US 3902967、 US 4086137、 GB 2084566 (精氨酸)、 US 3875001和US 3902966(組氨酸)獲知。進行和控制所述發(fā)酵的措施技術(shù)上對本領(lǐng)域技術(shù)人員是熟悉的并可在 相關(guān)文獻中找到，例如Storhas(參見如上)和J,E. Bailey等人，Biochemical Engineering Fundamentals,第2版，MacGraw-Hill 1986，第9章。本發(fā)明將通過下述表明本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案且不應(yīng)理解為限制 的實施例和比較例進行描述。所用縮寫HDWW: 高密度廢水 LDWW:低密度廢水 ID: 內(nèi)徑 H: 高度Lys-HCl: L-賴氨酸單鹽酸鹽BV: 床體積(設(shè)備中陽離子交換劑的體積)SV: 比流速(以1 BV/H表示的流動速率)
所用材料所有試驗使用以本身已知的方式通過谷氨酸棒桿菌(Cg/i/to/m'ci/附)發(fā) 酵制備的含L-賴氨酸的發(fā)酵肉湯進行。發(fā)酵肉湯中Lys-HCl的含量為 110-130 g/L和生物質(zhì)的含量(以生物干物質(zhì)計算)為2.5~3.5%重量。鹽含 量為3 5%重量。
陽離子交換設(shè)備在比較例1和實施例1和2中，在每種情形中陽離子交換設(shè)備使用加 載有3000 mL的強酸性陽離子交換樹脂的尺寸為125 mm(ID)x495 mm(H) 的圓柱。作為陽離子交換劑，使用平均顆粒尺寸為約0.6 mm的且總?cè)萘?>2meq/mL的凝膠型磺化交聯(lián)聚苯乙烯(購自韓國Samyang Co. Ltd.的 DIAIONSKIB)。陽離子交換設(shè)備在使用前用6重量％強度的氨水平衡。
在實施例3中，用作陽離子交換設(shè)備的是SepTor中試裝置(30-6型， Toms液體分離，荷蘭)，其加栽有22.8L的強酸性陽離子交換樹脂。作為 陽離子交換劑，使用具有的平均顆粒尺寸為約0.6mm的且總?cè)萘?>2meq/mL的凝膠型磺化交聯(lián)聚笨乙烯(購自韓國Samyang Co. Ltd.的 DIAION SK1B)。比較例1將賴氨酸含量為12.5%重量和生物質(zhì)含量為3%重量的發(fā)酵肉湯每 100g該肉湯使用5.8g的濃硫酸酸化至pH為1.5。將5.5L的經(jīng)酸化的發(fā) 酵肉湯于45°C的溫度下以lh"的比流速由陽離子交換設(shè)備的底部通過頂 部。存在于所通過肉湯中的賴氨酸量對應(yīng)于每升離子交換樹脂為210 g的 Lys-HCl。之后，將柱子用3.4L的水以2 h"的比流速沖洗。然后使柱子 流空。收集所得的流出液并測定其中的賴氨酸量。由此，計算吸附的賴氨 酸量，為每升樹脂為95.7 g。然后，為了洗脫L-賴氨酸，將6 L的3 w/v。/。強度的氨水以1 IT1的比 流速由陽離子交換設(shè)備的頂部通過底部。測定洗出液的賴氨酸含量。由此，基于吸附的Lys-HCl，計算回收率， 為98%。實施例1將賴氨酸含量為12.5%重量和生物質(zhì)分數(shù)為3%重量的發(fā)酵肉湯每 100g該肉湯使用1 g的87重量％強度的甲酸酸化至pH為4.1。將5.5 L 的經(jīng)酸化的發(fā)酵肉湯于45。C的溫度下以lh"的比流速由陽離子交換設(shè)備 的頂部通過底部。所通過肉湯中的賴氨酸量對應(yīng)于每升離子交換樹脂為 210g的Lys-HCl。收集所得的流出液并測定其中的賴氨酸量。由此，計算 吸附的賴氨酸量，為每升樹脂為88.2g。然后，為了洗脫L-賴氨酸，將6 L的3 w/vy。強度的氨水以1 h"的比 流速由陽離子交換設(shè)備的頂部通過底部。用0.7 L的水以1 h"的比流速沖 洗柱子。收集洗出液并測定賴氨酸含量。由此，基于吸附的Lys-HCl，計算回 收率，為98%。不需要洗滌步驟。實施例2將賴氨酸含量為12.5%重量和生物質(zhì)分數(shù)為3%重量的發(fā)酵肉湯每 100g該肉湯使用3g的87重量y。強度的甲酸酸化至pH為3.6,并通過離 心分離出細胞物質(zhì)。所得的肉湯包含<0.5%重量的細胞。將4L該發(fā)酵肉 湯于45。C的溫度下以lh"的比流速由陽離子交換設(shè)備的頂部通過底部。 所通過肉湯中的賴氨酸量對應(yīng)于每升離子交換樹脂為170 g的Lys-HCl。 收集所得的流出液并測定賴氨酸量。由此，計算吸附的賴氨酸量，為每升 樹脂為107 g。然后，為了洗脫L-賴氨酸，將6L的6w/vV。強度的氨水溶液于45。C 的溫度下以1 h"的比流速由陽離子交換設(shè)備的頂部通過底部。測定洗出液的賴氨酸含量。由此，基于吸附的Lys-HCl,計算回收率，
為95%。 實施例3將賴氨酸含量為12.5%重量和生物質(zhì)分數(shù)為3%重量的發(fā)酵肉湯每 100 g該肉湯使用6 g的87重量％強度的甲酸酸化至pH為3.2,并通過離 心分離出細胞物質(zhì)。所得的肉湯包含<0.5%重量的細胞。將19.1L該含水 肉湯于45°C的溫度下以0.36 h"的比流速由陽離子交換設(shè)備的頂部通過底 部。所通過肉湯中的賴氨酸量對應(yīng)于每升離子交換樹脂為105g的 Lys-HCl。收集所得的流出液并測定賴氨酸量。由此，計算吸附的賴氨酸 量，為每升樹脂為100 g。然后，為了洗滌脫L-賴氨酸，將45.6 L的6 w/v。/o強度的氨水溶液于 45。C的溫度下以0.36 h"的比流速由陽離子交換設(shè)備的頂部通過底部。測定洗出液的賴氨酸含量。由此，基于吸附的Lys-HCl,計算回收率， 為95%。
權(quán)利要求
1、一種由產(chǎn)生堿性氨基酸的微生物菌株的發(fā)酵肉湯制備堿性氨基酸的方法，其包括如下步驟a)用在水中于25℃下的pKa為2～5的酸將發(fā)酵肉湯酸化，和b)通過用在步驟a)中獲得的肉湯連續(xù)加載呈鹽形式的強酸性陽離子交換劑的單級或多級串聯(lián)設(shè)備并用堿性洗脫液洗脫堿性氨基酸而由步驟a)中獲得的含水肉湯分離出堿性氨基酸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述酸選自有機羧酸和羥基羧酸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述酸是甲酸。
4、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其中為了酸化，每kg發(fā)酵肉湯使 用0.05~2 mol的酸。
5、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其中所述的發(fā)酵肉湯酸化至pH 為3.5 6.0。
6、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其中所述離子交換劑的酸基團在 加載之前以鈉鹽和/或氨鹽基團的形式存在。
7、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其中所述的堿性氨基酸用氨水或 氬氧化鈉溶液或其混合物進行洗脫。
8、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其中所述的堿性氨基酸是賴氨酸。
9、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，額外包括通過由洗出液中結(jié)晶分 離堿性M酸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由產(chǎn)生堿性氨基酸的微生物菌株的發(fā)酵液回收堿性氨基酸的方法。根據(jù)所述方法a)用在水中于25℃下的pK_s為2～5的酸將所述發(fā)酵液酸化，和b)通過用在步驟a)中獲得的肉湯連續(xù)加載呈鹽形式的強酸性陽離子交換劑的單級或多級串聯(lián)設(shè)備并隨后用堿性洗脫液洗脫堿性氨基酸而由步驟a)中獲得的含水液體分離出堿性氨基酸。
文檔編號C12P13/04GK101160406SQ200680012555
公開日2008年4月9日 申請日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者J-S·崔, S·H·金, T-H·金 申請人:巴斯福股份公司