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，是動物自身不能合成、必須從食物中攝取的氨基酸之一，營養(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，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體抵抗應(yīng)激的能力。
[0004]隨著科技的發(fā)展和人們對保健知識的更多了解，人們已意識到賴氨酸在人們生活中的重要性，賴氨酸市場的需求也越來越大。市場的發(fā)展已使賴氨酸從動物飼料領(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)量達到100萬噸，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]目前國內(nèi)外賴氨酸的生產(chǎn)雖已蓬勃發(fā)展，市場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脂吸附法提純獲得，但在提純過程中存在一些缺陷: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；同時將膜濃相和結(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)酵液的利用價值，并避免了結(jié)晶母液直接排放所帶來的環(huán)境污染問題。
[0008]為了實現(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行過濾，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，所述微孔陶瓷膜進口壓力為0.2?0.3MPa，且進出口壓力差為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)酵液進料總體積的30%?35% (ν/ν);該步驟中，鹽酸賴氨酸的收率達到96%以上。通過對微孔陶瓷膜孔徑的適當(dāng)選擇，對微孔陶瓷膜進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)提純過程的操作，快速完成鹽酸賴氨酸發(fā)酵液的過濾;并有效避免膜受壓過大帶來的膜變形。另外，過濾后的膜濃相可以加入透析水，進行多次微孔陶瓷膜過濾，從而提高過濾效果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，時間為30?60min，鹽酸賴氨酸的收率達到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。將所得晶漿液通過離心機分離，用無水乙醇洗滌，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。該過程中，通過對養(yǎng)晶時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，濃度太大會出現(xiàn)固化，濃度太小無晶體生成的技術(shù)難點，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。通過實驗證明，本發(fā)明的技術(shù)方案，針對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，以實現(xiàn)更好的除菌效果。
[0021]本發(fā)明采用先進的膜分離工藝取代了傳統(tǒng)樹脂吸附法制備賴氨酸工藝，并通過對膜分離工藝條件的具體優(yōu)化，進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；同時將膜濃相和結(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)酵液的利用價值，并避免了結(jié)晶母液直接排放所帶來的環(huán)境污染問題。本發(fā)明所得總鹽酸賴氨酸的提取率可高達98%以上。
【具體實施方式】
[0022]實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(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)酵液來自安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程有限公司。
[0025]實施例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行過濾，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]本實施例步驟(3)中，所得鹽酸賴氨酸晶體含量98.8% (以鹽酸鹽計)，氨氮含量
0.025% (m/m)，灰分0.14% (m/m)。
[0034]本實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%。本實施例鹽酸賴氨酸總收率為98.2%。
[0035]實施例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行過濾，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%。本實施例鹽酸賴氨酸總收率為98.26%。
[0043]實施例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行過濾，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行脫色，得脫色液;所述活性炭添加量為微