本發(fā)明涉及苷氨酸生產，尤其涉及一種甘氨酸的制備及純化工藝。

背景技術：

1、甘氨酸又稱為氨基乙酸，白色無味晶體，無毒，溶于水，不溶于有機溶劑。是常見的20種氨基酸中結構最簡單的一種，是中性的脂肪族氨基酸，為人體非必需氨基酸。甘氨酸同時作為世界上用量最大的農藥-草甘膦合成的主要原料，其需求量非常大；另外也可作為食品中的調味劑、增香劑以及高血壓、肝損傷等藥物制備的中間體,在食品、醫(yī)藥及化工等領域應用十分廣泛。

2、目前甘氨酸的生產全部采用化學法，如氯乙酸氨解法,strecker法等。這些方法存在反應時間長、需高溫高壓、產品收率較低、產品回收純化需加入大量酸或堿、工藝較復雜、對環(huán)境不友好等特點。如采用氯乙酸氨解法雖然工藝簡單、對設備要求不高,但氯化銨等品難分離，導致甘氨酸產率較低,精制則提高了生產成本,另外作為反應催化劑的烏洛托品無法回收，資源浪費嚴重；日本mitsuitoatsu化學公司的專利us5258550公開了以羥基乙臘為原料,在水的存在下與二氧化碳、氨首先于80-120℃預反應0.5-1h,然后在150-200c進行主反應的甘氨酸化學合成新方法，但該法需高溫高壓、能耗大、對設備要求較高、環(huán)境污染嚴重。

3、隨著生物技術的迅猛發(fā)展，采用生物轉化法制備有機酸或氨基酸正備受關注。生物轉化法主要是利用微生物游離細胞或純化酶等催化載體將底物甘氨腈轉化為甘氨酸。目前國外關于生物轉化制備甘氨酸已申請了較多專利,但國內尚無生物轉化法生產甘氨酸的相關研究報道。國外，日本nitto化工公司的專利us5238827公開了采用紅球菌、節(jié)桿菌、乳酪桿菌、腸桿菌等菌屬的細菌菌株作為催化酶轉化甘氨腈為甘氨酸的方法,asahi化學公司的專利w00148234分別公開了采用不動桿菌、棒桿菌堿桿菌、分枝桿菌、紅假單胞菌和假絲酵母等細菌及酵母菌屬的微生物水解甘氨睛制備甘氨酸的方法以及回收純化甘氨酸的方法，如,ep1243657,us20030040085,cn1433479,n1840522。這些都為進一步研究生物轉化生產甘氨酸奠定了基礎。但是甘氨酸的產量，純度都較低。因此針對上述問題，有必要開發(fā)一種甘氨酸的制備及純化工藝。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題是：針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種甘氨酸的制備及純化工藝，利用該制備及純化工藝可以得到高產量，高收率以及高純度的甘氨酸產品。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：

3、一種甘氨酸的制備及純化工藝，包括以下步驟：

4、(1)菌體的制備：將尖孢鐮孢霉菌涂布在lb固體培養(yǎng)基上，在30℃條件下培養(yǎng)7天，挑取1-2cm2的菌苔接種于200ml種子液體培養(yǎng)基，在30℃、120rpm轉速下恒溫培養(yǎng)至菌液的od600值為10-30，再將培養(yǎng)菌液接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，培養(yǎng)至菌液od600值為200-300，離心，收集的菌體經過洗滌后再重懸于緩沖液中，得到的菌懸液備用；

5、(2)取步驟(1)中菌懸液，加入甘胺腈溶液，控制反應溫度、料液體系的ph和反應時間，反應結束后得到的轉化液備用；

6、(3)取步驟(2)中所述轉化液，經過一次過濾、二次過濾收集的濾液備用；

7、(4)取步驟(3)中所述濾液，進入陽離子樹脂柱，收集的流出液經過濃縮，得到的濃縮液備用；

8、(5)取步驟(4)中所述濃縮液，調整溫度和ph后進入陰離子樹脂柱，采用洗脫劑對所述陰離子樹脂柱進行洗脫，收集的洗脫液備用；

9、(6)取步驟(5)中所述洗脫液，經過濃縮、降溫結晶、抽濾、洗滌，得到甘氨酸粗品；

10、(7)取步驟(6)中所述甘氨酸粗品，加純化水攪拌溶解，再加入活性炭繼續(xù)攪拌，過濾后收集的脫色液經過降溫結晶、抽濾、洗滌、干燥得到甘氨酸產品。

11、作為一種改進的技術方案，步驟(1)中l(wèi)b固體培養(yǎng)基的組分包括酵母粉5g/l、瓊脂10g/l、蛋白胨10g/l、氯化鈉10g/l、甘氨腈1g/l、甲苯1g/l和甘氨酸1g/l，其余為去離子水，所述lb固體培養(yǎng)基的ph值為7.0-7.2。

12、作為一種改進的技術方案，步驟(1)中種子液體培養(yǎng)基的組分包括牛肉膏10.0g/l、蛋白胨10.0g/l、酵母膏10.0g/l、葡萄糖10.0g/l、氯化鈉5.0g/l、甲苯1g/l、甘氨酸1g/l和1g/l甘氨腈，其余為水；且所述種子液體培養(yǎng)基的ph為7.0-7.2。

13、作為一種改進的技術方案，步驟(2)中菌懸液的濃度為20-50g/l，甘氨腈溶液的濃度為50-150g/l，控制反應溫度為30-40℃，ph為6-8，反應時間為5-8h，所述菌懸液的加入量至反應體系終濃度為20-40od。

14、作為一種改進的技術方案，步驟(3)中一次過濾采用孔徑為20-50nm的陶瓷膜過濾，二次過濾采用截留分子量為5000-10000da的超濾膜過濾。

15、作為一種改進的技術方案，步驟(4)中所述濾液按照1-2bv/h的流速進入所述陽離子樹脂柱，所述濃縮液的固含量為5-10wt％。

16、作為一種改進的技術方案，步驟(5)中調整所述濃縮液的溫度為30-40℃，ph為6-8，再按照1-2bv/h的流速進入所述陰離子樹脂柱；所述洗脫劑為ph4-6、0.1-0.5m的磷酸鹽緩沖溶液，所述洗脫劑的流速為0.5-1.5bv/h。

17、作為一種改進的技術方案，步驟(6)中所述洗脫液濃縮至固含量為50-60wt％，再降溫至10-15℃結晶。

18、作為一種改進的技術方案，步驟(7)中所述脫色液降溫至5-10℃結晶。

19、采用了上述技術方案后，本發(fā)明的有益效果是：

20、本發(fā)明將尖孢鐮孢霉菌涂布在lb固體培養(yǎng)基上，經過一周培養(yǎng)，挑取1-2cm2的菌苔接種于液體培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，然后將培養(yǎng)菌液再接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中，通過發(fā)酵、離心，得到的菌體再重懸于緩沖液中，然后再加入甘氨腈，控制反應溫度、ph和反應時間，反應結束后的料液再經過二次過濾，收集的濾液進入陽離子樹脂柱，收集的流出液經過濃縮，得到的濃縮液再調整溫度和ph，然后再進入陰離子樹脂柱，采用洗脫劑進行洗脫，收集的洗脫液經過濃縮、降溫結晶、抽濾、洗滌，得到的甘氨酸粗品再加入水攪拌溶解，加入活性炭，過濾收集的脫色液，再經過降溫結晶、抽濾、洗滌、干燥，得到甘氨酸產品。上述制備及純化工藝，大大提高了甘氨酸的產量，收率和純度。

技術特征：

1.一種甘氨酸的制備及純化工藝，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種甘氨酸的制備及純化工藝，其特征在于，步驟(1)中l(wèi)b固體培養(yǎng)基的組分包括酵母粉5g/l、瓊脂10g/l、蛋白胨10g/l、氯化鈉10g/l、甘氨腈1g/l、甲苯1g/l和甘氨酸1g/l，其余為去離子水，所述lb固體培養(yǎng)基的ph值為7.0-7.2。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種甘氨酸的制備及純化工藝，其特征在于，步驟(1)中種子液體培養(yǎng)基的組分包括牛肉膏10.0g/l、蛋白胨10.0g/l、酵母膏10.0g/l、葡萄糖10.0g/l、氯化鈉5.0g/l、甲苯1g/l、甘氨酸1g/l和1g/l甘氨腈，其余為水；且所述種子液體培養(yǎng)基的ph為7.0-7.2。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種甘氨酸的制備及純化工藝，其特征在于，步驟(2)中菌懸液的濃度為20-50g/l，甘氨腈溶液的濃度為50-150g/l，控制反應溫度為30-40℃，ph為6-8，反應時間為5-8h，所述菌懸液的加入量至反應體系終濃度為20-40od。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種甘氨酸的制備及純化工藝，其特征在于，步驟(3)中一次過濾采用孔徑為20-50nm的陶瓷膜過濾，二次過濾采用截留分子量為5000-10000da的超濾膜過濾。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種甘氨酸的制備及純化工藝，其特征在于，步驟(4)中所述濾液按照1-2bv/h的流速進入所述陽離子樹脂柱，所述濃縮液的固含量為5-10wt％。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種甘氨酸的制備及純化工藝，其特征在于，步驟(5)中調整所述濃縮液的溫度為30-40℃，ph為6-8，再按照1-2bv/h的流速進入所述陰離子樹脂柱；所述洗脫劑為ph4-6、0.1-0.5m的磷酸鹽緩沖溶液，所述洗脫劑的流速為0.5-1.5bv/h。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種甘氨酸的制備及純化工藝，其特征在于，步驟(6)中所述洗脫液濃縮至固含量為50-60wt％，再降溫至10-15℃結晶。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種甘氨酸的制備及純化工藝，其特征在于，步驟(7)中所述脫色液降溫至5-10℃結晶。

技術總結
本發(fā)明涉及苷氨酸生產技術領域，尤其涉及一種甘氨酸的制備及純化工藝，包括以下內容：將尖孢鐮孢霉菌涂布在LB固體培養(yǎng)基上，培養(yǎng)，挑取菌苔接種于液體培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，將培養(yǎng)菌液再接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中，通過發(fā)酵、離心，得到的菌體再重懸于緩沖液中，然后再加入甘氨腈，控制反應條件，反應結束后的料液再經過濾，收集的濾液進入陽離子樹脂柱，收集的流出液經濃縮，再調整溫度和pH，進入陰離子樹脂柱，經過洗脫，收集的洗脫液經濃縮、降溫結晶、抽濾、洗滌，得到的甘氨酸粗品經過脫色處理，過濾收集的脫色液，再經過降溫結晶、抽濾、洗滌、干燥，得到甘氨酸產品。上述制備及純化工藝，大大提高了甘氨酸的產量，收率和純度。

技術研發(fā)人員：朱理平,徐良平,邱崇順,王斯楠,楊寧,申靖,楊糧羽
受保護的技術使用者：諸城市浩天藥業(yè)有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2