一种氨基酸母液的分离提取方法
阅读说明：本技术 一种氨基酸母液的分离提取方法 (Separation and extraction method of amino acid mother liquor ) 是由 秦振华 陈建国 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种氨基酸母液的分离提取方法,步骤1：将原料氨基酸菌种放入发酵培养基得到氨基酸发酵液；步骤2：对氨基酸发酵液经灭菌后进行微滤；步骤3：在氨基酸微滤液中加入活性炭进行脱色,采用滤膜过滤得含有氨基酸的脱色液；步骤4：将脱色液进行减压蒸发,得到浓缩液；步骤5：将浓缩液蒸发结晶、离心脱水,得到氨基酸晶体和母液；步骤6：母液用色谱分离设备进行色谱分离处理,分离出富含氨基酸的提取液；步骤7：将富含氨基酸的提取液浓缩结晶,离心后得到富含氨基酸的提取结晶；步骤8：将富含氨基酸的提取结晶烘干进行包装,得到氨基酸成品。本发明采用用色谱分离法处理氨基酸母液,生产过程稳定连续,氨基酸回收率高。(The invention discloses a method for separating and extracting amino acid mother liquor, which comprises the following steps of 1: putting the raw material amino acid strain into a fermentation culture medium to obtain amino acid fermentation liquor; step 2: carrying out microfiltration on the amino acid fermentation liquor after sterilization; and step 3: adding activated carbon into the amino acid micro-filtrate for decolorization, and filtering with a filter membrane to obtain decolorized solution containing amino acid; and 4, step 4: carrying out reduced pressure evaporation on the decolorized solution to obtain a concentrated solution; and 5: evaporating and crystallizing the concentrated solution, and centrifugally dewatering to obtain amino acid crystals and mother liquor; step 6: carrying out chromatographic separation treatment on the mother liquor by using chromatographic separation equipment to separate an extracting solution rich in amino acid; and 7: concentrating and crystallizing the extracting solution rich in the amino acid, and centrifuging to obtain the extracting crystal rich in the amino acid; and 8: drying and packaging the extracted crystals rich in the amino acid to obtain the amino acid finished product. The invention adopts the chromatographic separation method to treat the amino acid mother liquor, the production process is stable and continuous, and the recovery rate of the amino acid is high.)
技术领域
本发明涉及生物工程技术领域，具体为一种氨基酸母液的分离提取方法。
背景技术
我国是氨基酸生产和消费大国，在化工、制药、食品等行业生产中经常排放大量含氨基酸的废母液，含有多种氨基酸、残糖、发酵中间产物、铵盐等，表现为高COD，高NH3-N的特点，且呈酸性，排放到水体后，会严重污染环境，治理难度较大。为解决废水污染问题，同时将废水资源进行有效利用，在传统的生产工艺中，先将氨基酸废母液中菌体蛋白提取出来做成饲料进行出售，提取蛋白后的废母液经浓缩利用喷浆造粒技术制备肥料反哺农业。
氨基酸主要用于医药、化学试剂、食品强化剂、饲料添加剂等方面。特别是饲料添加剂方面的用量增长快速，它常添加到未成年仔猪和家禽的饲料中，是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸。在配合饲料中加入氨基酸，具有如下的特点：①可以调整饲料的氨基酸平衡，促进禽畜生长；②可改善肉质；③可改善氨基酸消化率低的饲料的营养价值；④可降低饲料原料成本；因此在欧盟国家（主要是德国、比利时、丹麦等）和美洲国家，已广泛地应用于饲料行业。
目前国内饲料资源相对缺乏，特别是豆粕、鱼粉等蛋白质饲料的匮乏，严重地制约着畜牧业的发展。氨基酸通常是猪饲料中的第二或第三限制性氨基酸，是家禽饲料的第三或第四限制性氨基酸，随着赖氨酸、蛋氨酸合成品在配合饲料中的广泛应用，它逐渐成为影响畜禽生产性能的主要限制性因素，尤其是在低蛋白日粮中添加赖氨酸后，氨基酸成为生长猪的第一限制性氨基酸。如果饲料中不使用氨基酸，则对饲料中氨基酸的调节就只能依赖于蛋白质原料，而蛋白质原料中不仅含有氨基酸，还含有其他必需和非必需氨基酸，使用蛋白质原料而不使用氨基酸调节氨基酸平衡导致的结果是，饲料的氨基酸平衡无法得到尽可能多的改善，大量必需氨基酸的浪费就无法进一步减少，饲料的配方成本就无法进一步降低，可以说，氨基酸是改善氨基酸平衡必须迈过的一道槛儿，是所有配方师无法回避的瓶颈性问题。使用氨基酸可以减少必需和非必需氨基酸的浪费，或者说可以降低饲料的粗蛋白质水平，它的道理和使用赖氨酸盐酸盐是一样的，饲料的粗蛋白质水平可以通过使用晶体氨基酸得到合理的降低，动物的生产性能不但不会受到损害，反而有可能得到改善。
氨基酸的生产方法主要有发酵法蛋白质水解法和化学合成法3种，微生物发酵法生产氨基酸，因其工艺简单，成本低廉等优点已成为目前主流方法。发酵中间过程中氨基酸含量的测定方法有多种，主要有氨基酸分析仪法、茚三酮法、纸层析法、甲醛滴定法等。发酵法生产氨基酸是利用微生物具有合成自身所需氨基酸的能力，通过诱变筛选，选育出具有各种缺陷型及抗性的菌株，以解除代谢调节的反馈和阻遏，达到过量合成目的氨基酸的生产方法。微生物细胞内的氨基酸合成都是以一些代谢中间产物为底物，保证各种氨基酸的平衡和不断供应。氨基酸生产提高效益的关键是氨基酸的母液处理，用旧离交法工艺处理母液，上柱，冲洗，解析，树脂再生需要消耗大量的水，并产生大量污水，而且还要消耗酸，生产不是连续操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氨基酸母液的分离提取方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氨基酸母液的分离提取方法，包括以下步骤：
步骤1：发酵：将原料氨基酸菌种放入发酵培养基中，在无菌空气下进行发酵培养，得到氨基酸发酵液；
步骤2：除菌过滤：对氨基酸发酵液经灭菌后进行微滤，得到除去菌体的氨基酸微滤液以及菌体蛋白；
步骤3：脱色除杂：将氨基酸微滤液的pH调节至4.8-5.2，在氨基酸微滤液中加入活性炭进行脱色，采用滤膜过滤得含有氨基酸的脱色液；
步骤4：浓缩：将脱色液进行减压蒸发，浓缩体积至原液的30-80% ，得到浓缩液；
步骤5：结晶：将浓缩液的pH调至为5.5-6.5进行蒸发结晶，得到晶体，晶体经离心脱水，得到氨基酸晶体和母液；
步骤6：色谱分离：母液用色谱分离设备进行色谱分离处理，利用软化水进行洗脱，分离出富含氨基酸的提取液和富含杂质成分的残液；
步骤7：提取浓缩：将富含氨基酸的提取液浓缩结晶，离心后得到富含氨基酸的提取结晶；
步骤8：烘干包装：将富含氨基酸的提取结晶烘干进行包装，得到氨基酸成品。
优选的，在步骤2中，对氨基酸发酵液采用金属微滤膜进行微滤，金属微滤膜的孔径为60-80nm，金属微滤膜的截留分子量为3000-10000MW。
优选的，在步骤3中，脱色时间为15-20min，脱色温度为55-65℃。
优选的，在步骤3中，活性炭的加入量为氨基酸微滤液体积的0.5-1%。
优选的，在步骤5中，离心机的搅拌转速为100-250rpm，结晶5-8h。
优选的，在步骤6中，色谱分离设备采用6柱SSMB色谱系统，色谱柱树脂总量8升，连续分离氨基酸母液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用色谱分离法提取氨基酸母液与传统的离交纯化提取氨基酸母液的方法相比，减少了树脂用量，无需添加酸碱，树脂无需再生，无废水排放，同时也实现了连续在线生产，而且氨基酸得到高效分离回收；改用色谱分离法处理氨基酸母液，生产过程稳定连续，氨基酸回收率高，没有酸的消耗，几乎没有污水排放，工艺路线简单、氨基酸收率高、清洁生产无污染零排放、副产品得到充分利用实现了产品利润的最大化。
附图说明
图1为氨基酸母液的分离提取方法流程图；
图2为色谱分离法提取氨基酸母液与离交纯化提取氨基酸的比较流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种氨基酸母液的分离提取方法，包括以下：
实施例1：
一种氨基酸母液的分离提取方法，包括以下步骤：
步骤1：发酵：将原料氨基酸菌种放入发酵培养基中，在无菌空气下进行发酵培养，得到氨基酸发酵液；
步骤2：除菌过滤：对氨基酸发酵液经灭菌后进行微滤，得到除去菌体的氨基酸微滤液以及菌体蛋白，对氨基酸发酵液采用金属微滤膜进行微滤，金属微滤膜的孔径为60nm，金属微滤膜的截留分子量为3000MW；
步骤3：脱色除杂：将氨基酸微滤液的pH调节至4.8，在氨基酸微滤液中加入活性炭进行脱色，采用滤膜过滤得含有氨基酸的脱色液，脱色时间为15min，脱色温度为55℃，活性炭的加入量为氨基酸微滤液体积的0.5%；
步骤4：浓缩：将脱色液进行减压蒸发，浓缩体积至原液的30-80% ，得到浓缩液；
步骤5：结晶：将浓缩液的pH调至为5.5进行蒸发结晶，得到晶体，晶体经离心脱水，得到氨基酸晶体和母液，离心机的搅拌转速为100rpm，结晶5h；
步骤6：色谱分离：母液用色谱分离设备进行色谱分离处理，利用软化水进行洗脱，分离出富含氨基酸的提取液和富含杂质成分的残液，色谱分离设备采用6柱SSMB色谱系统，色谱柱树脂总量8升，连续分离氨基酸母液；
步骤7：提取浓缩：将富含氨基酸的提取液浓缩结晶，离心后得到富含氨基酸的提取结晶；
步骤8：烘干包装：将富含氨基酸的提取结晶烘干进行包装，得到氨基酸成品。
实施例2：
一种氨基酸母液的分离提取方法，包括以下步骤：
步骤1：发酵：将原料氨基酸菌种放入发酵培养基中，在无菌空气下进行发酵培养，得到氨基酸发酵液；
步骤2：除菌过滤：对氨基酸发酵液经灭菌后进行微滤，得到除去菌体的氨基酸微滤液以及菌体蛋白，对氨基酸发酵液采用金属微滤膜进行微滤，金属微滤膜的孔径为70nm，金属微滤膜的截留分子量为5000MW；
步骤3：脱色除杂：将氨基酸微滤液的pH调节至5.0，在氨基酸微滤液中加入活性炭进行脱色，采用滤膜过滤得含有氨基酸的脱色液，脱色时间为15min，脱色温度为60℃，活性炭的加入量为氨基酸微滤液体积的0.7%；
步骤4：浓缩：将脱色液进行减压蒸发，浓缩体积至原液的30-80% ，得到浓缩液；
步骤5：结晶：将浓缩液的pH调至为6.0进行蒸发结晶，得到晶体，晶体经离心脱水，得到氨基酸晶体和母液，离心机的搅拌转速为200rpm，结晶7h；
步骤6：色谱分离：母液用色谱分离设备进行色谱分离处理，利用软化水进行洗脱，分离出富含氨基酸的提取液和富含杂质成分的残液，色谱分离设备采用6柱SSMB色谱系统，色谱柱树脂总量8升，连续分离氨基酸母液；
步骤7：提取浓缩：将富含氨基酸的提取液浓缩结晶，离心后得到富含氨基酸的提取结晶；
步骤8：烘干包装：将富含氨基酸的提取结晶烘干进行包装，得到氨基酸成品。
实施例3：
一种氨基酸母液的分离提取方法，包括以下步骤：
步骤1：发酵：将原料氨基酸菌种放入发酵培养基中，在无菌空气下进行发酵培养，得到氨基酸发酵液；
步骤2：除菌过滤：对氨基酸发酵液经灭菌后进行微滤，得到除去菌体的氨基酸微滤液以及菌体蛋白，对氨基酸发酵液采用金属微滤膜进行微滤，金属微滤膜的孔径为80nm，金属微滤膜的截留分子量为10000MW；
步骤3：脱色除杂：将氨基酸微滤液的pH调节至5.2，在氨基酸微滤液中加入活性炭进行脱色，采用滤膜过滤得含有氨基酸的脱色液，脱色时间为20min，脱色温度为65℃，活性炭的加入量为氨基酸微滤液体积的1%；
步骤4：浓缩：将脱色液进行减压蒸发，浓缩体积至原液的30-80% ，得到浓缩液；
步骤5：结晶：将浓缩液的pH调至为6.5进行蒸发结晶，得到晶体，晶体经离心脱水，得到氨基酸晶体和母液，离心机的搅拌转速为250rpm，结晶8h；
步骤6：色谱分离：母液用色谱分离设备进行色谱分离处理，利用软化水进行洗脱，分离出富含氨基酸的提取液和富含杂质成分的残液，色谱分离设备采用6柱SSMB色谱系统，色谱柱树脂总量8升，连续分离氨基酸母液；
步骤7：提取浓缩：将富含氨基酸的提取液浓缩结晶，离心后得到富含氨基酸的提取结晶；
步骤8：烘干包装：将富含氨基酸的提取结晶烘干进行包装，得到氨基酸成品。
试验结果
（1）待分离氨基酸原料成分：原料绝干28%，氨基酸含量70 %，残糖蛋白色素等30%。
（2）色谱分离条件：进料浓度28%，料水比1：3.4，BD/AD为1.1。
（3）分离结果见下表1：
表1
由表1、实施例1、实施例2和实施例3结合起来看，分离后，氨基酸的纯度由79%，提高至98.2%，氨基酸的收率高达80%以上。色谱分离后的氨基酸部分，返回结晶系统生产晶体氨基酸，残液部分含有氨基酸蛋白，残糖等营养成分，可以作为饲料添加剂使用。母液中的所有物质都有用，没有酸的消耗，并不会向环境排放污水。
使用方法
一种氨基酸母液的分离提取方法，包括以下步骤：
步骤1：发酵：将原料氨基酸菌种放入发酵培养基中，在无菌空气下进行发酵培养，得到氨基酸发酵液；
步骤2：除菌过滤：对氨基酸发酵液经灭菌后进行微滤，得到除去菌体的氨基酸微滤液以及菌体蛋白；
步骤3：脱色除杂：将氨基酸微滤液的pH调节至4.8-5.2，在氨基酸微滤液中加入活性炭进行脱色，采用滤膜过滤得含有氨基酸的脱色液；
步骤4：浓缩：将脱色液进行减压蒸发，浓缩体积至原液的30-80% ，得到浓缩液；
步骤5：结晶：将浓缩液的pH调至为5.5-6.5进行蒸发结晶，得到晶体，晶体经离心脱水，得到氨基酸晶体和母液；
步骤6：色谱分离：母液用色谱分离设备进行色谱分离处理，利用软化水进行洗脱，分离出富含氨基酸的提取液和富含杂质成分的残液；
步骤7：提取浓缩：将富含氨基酸的提取液浓缩结晶，离心后得到富含氨基酸的提取结晶；
步骤8：烘干包装：将富含氨基酸的提取结晶烘干进行包装，得到氨基酸成品。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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