发酵产γ-聚谷氨酸的提取工艺研究现状.pdf

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1、第43卷第2期发酵科技通讯2014年4月发酵产一聚谷氨酸的提取工艺研究现状赵兰坤，徐恒山，楼良旺(内蒙古阜j生物科技有限公司内蒙古阜丰国家企业技术中心阜丰集团公司)一聚谷氨酸[Poly(7-glutamicacid)，~-PGA]是DL一聚谷氨酸随溶液pH、离子强度及浓度的不一种生物高分子阴离子多肽型聚合物。由于具有同，分子构象会发生明显变化。枯草芽孢杆菌生产生物可降解性、生物相容性、良好的吸水性、可食的"y-DL一聚谷氨酸在酸性溶液中是平行的B一片用以及对人类和环境无毒等优点，在医药、环保、层结构，在接近中性时是无规卷曲的，在碱性环境化妆品、食品和卫生用品等领域具有广泛的

2、应用中是更加收缩的随机结构【3_。前景，是一种具有极大开发价值和广阔市场前景2提取工艺的多功能新型生物制品。目前，一聚谷氨酸的生产大都采用液体发酵工艺，由于发酵液具有很大2．1发酵液预处理的粘度以及成分复杂，给下游的分离纯化带来较^y一聚谷氨酸发酵液粘度高，菌液分离困难。大困难，造成提取工艺流复杂、产品收率低、生目前适合高黏发酵液除菌的方法有高速离心法、产成本高等缺点，对其推广应用较为不利。本文简微滤法和板框过滤法等。对于高浓度的发酵液，单介绍^y一聚谷氨酸的理化特性和提取工艺，望能酸化处理后黏度大大降低，有利于高速离心机实为其实现产业化提供借鉴现菌液分离和部分杂蛋白的去除

3、，但仍显处理量小、能耗高，难以应用于工业化生产；微滤法能有l^y一聚谷氨酸的理化特性效实现一PGA与菌体的分离，但杂质对膜孔的堵一聚谷氨酸是由芽孢杆菌合成的一种胞外塞引起通量的下降也是其不足之处；板框过滤法异形肽，由D型或L型谷氨酸通过^y一酰胺键连具有操作简单、处理量大、成本低等特点，适合产接而成的氨基酸均聚物，相对分子量一般在l0～业化应用。100万之间，其结构式如下：2．2分离纯化目前^y—PGA发酵液经除菌后，进一步采用的COOH0l分离纯化方法主要有：有机溶剂沉淀法、化学沉淀．1Ill—十N—cH2一cH2一cH2一c_法和膜分离沉淀法。有机溶剂沉淀法是在发酵液中

4、加入低级醇类游离型一PGA的pKa值为2．23，等电点(如甲醇、乙醇)，使一PGA沉淀，实现与大部分杂3．47，利用TGA和DSC进行热性质的分析『ll。其热质的分离，为了得到更高纯度的^y—PGA，还需经分解温度为235．9℃，熔点为223．5ciC。易溶于水，反复复溶、离心、醇沉或透析等步骤得到高纯度产难溶于乙醇等有机溶剂，易在酸性、碱性、高温条物。化学沉淀法是用饱和CuSO、NaC1、(NH4)2SO4件下降解。溶液代替低级醇类盐析沉淀^y—PGA。也有人将上一聚谷氨酸是属于ol一螺旋和B一折叠的含量述两种方法结合，在一PGA溶液既加醇又加盐，都较多的生物大分子。一聚

5、谷氨酸的二级结构对沉淀～PGA，节省醇用量。pH、SDS和乙醇具有一定的稳定性，对热变性比膜分离沉淀法是引入超滤分离单元，截留一较敏感。对^y一聚谷氨酸的WAXD(宽角X一射线衍PGA，滤除色素盐类等杂质，并使-y—PGA溶液得射)谱图进行分析，表明它没有晶体结构，一聚谷到一定程度浓缩，再用醇沉淀得到-y—PGA的方氨酸形成的宏观结构为非晶态，即无定形态。．v—法。Jin[]发明了一种有效地从高粘度的培养液中—■—一发酵科技通讯第43卷提取多聚谷氨酸的方法，这种方法分为2个步骤：品，对产品的质量有一定影响，加工能力也不大，第1步是从高粘性的培养液中分离多聚谷氨酸，并不适合大

6、生产；而如将一聚谷氨酸溶液醇沉第2步是通过超滤的办法浓缩溶液。通过调低培后，得到进一步提纯的^y一聚谷氨酸沉淀，再进行养液的pH值至3，在35℃进行酸化。培养液酸化真空干燥，过程能耗低，得到的产品质量好，适合后，离心分离，一PGA的能量消耗比不酸化时下于大生产降l7％。同时，用中空纤维膜圆柱在pH=5时把3结语一PGA从20g／L浓缩到60g／L，酒精用量只有原来的1／4，因而大大地降低了成本。采用以上几种提取分离方法．提取率仅有双水相系统提取法分离物质的优点之一是实40％～50％，由于提取率低，造成生产成本过高，限现目标提取物的一步萃取、快速分离。采用PEG／制了产品的应

7、用推广。如何优化现有提取工艺．探磷酸钾盐双水相系统，从离心除茵后的发酵液中索新的分离纯化方法，简化生产流程，降低物料消提取聚谷氨酸，其粗提取率为92．3％l6I。另外如何耗，节约成本，值得大家一同改进努力。实现目标提取物与相物质的完全分离、回收相物质也是该方法研究的重点和难点之一。参考文献：目前，利用离子交换法提取纯化的一PGAIl】RaoMV．Solutionconfi)rmationofpoly(T-lysyl—一glulami(·研究比较少见，现时该法广泛地应用于氨基酸分acid)andpoly(1,-lys