苏氨酸母液中氨基酸的分离纯化研究

【摘要】： 苏氨酸的生产主要以发酵法为主,要得到苏氨酸纯品必须经过一系列物理和化学处理,当经过预处理的发酵液等电点结晶后,会产生苏氨酸母液,母液里包括苏氨酸、杂质氨基酸(谷氨酸、少量的中性氨基酸)、蛋白质、残糖、无机盐等,如果将其直接排放到环境中或卖给饲料添加剂厂,不仅降低母液的使用价值,同时造成极大的污染。因此重新利用苏氨酸母液有一定经济价值,既可使苏氨酸母液的价值得到增值,同时减少母液排放对环境的污染。本论文以苏氨酸母液为主要原料,对母液成分含量、氨基酸的分析方法建立、母液脱色、及母液中氨基酸的分离等进行了系统的研究,旨在为苏氨酸母液提供新的、且有效的处理方法,也为应用于工业生产提供一定的技术基础。 1、为了确定分离对象,对苏氨酸母液成份的质量百分含量进行了较为详细的分析,可知苏氨酸母液中固含量20.24%(苏氨酸7.8%、谷氨酸6.9%、糖1.4%、无机盐2.28%和其它物质1.66%等)和水分79.76%。 2、苏氨酸和谷氨酸分析方法的建立。采用茚三酮比色法对苏氨酸和谷氨酸的分析,通过最大波长扫描,确定λ=570nm作为氨基酸的研究波长,并且探索茚三酮比色法显色反应的影响因素,确定加热时间为30分种,pH为6.0,显色水浴温度为100℃,静放时间为6min为最佳显色条件。在这一条件下,建立苏氨酸和谷氨酸的分析方法,其中苏氨酸线性浓度范围为60～130mg/L,标准曲线为y=0.0250x-1.3780,相关系数为R2=0.9958,而谷氨酸线性浓度范围为40～90mg/L,GA:y=0.0258x-0.5201相关系数为R2=0.9988,因此可得两种氨基酸标准加和曲线y=0.0254x-0.9491,测得母液中总氨基酸量182.3g/L。虽然与HPLC分析法相比有些偏差,但用茚三酮比色法分析简便、经济。同时研究了不同稀释倍数的母液与吸光度的关系,得知结果相对偏差小于3%,说明茚三酮比色法具有较高的准确性。 3、分别探索了活性炭和717碱性树脂对苏氨酸母液进行脱色工艺条件的研究。活性炭脱色条件:1.2g/50ml、温度为50℃、起始pH值6.0和脱色时间为30min,脱色率达91%,氨基酸损失率为10%;而717树脂脱色条件:温度为25℃,流速为0.167BV/min条件下脱色吸附,采用0.2N的氯化钠和1.0N的盐酸梯度洗脱可以有效分离母液中的氨基酸和色素,脱色率达90%,氨基酸损失率为16%。 4、研究了离子交换法和色谱法分离苏氨酸和谷氨酸,由于苏氨酸母液里含有2.28%的无机盐,对D001阳离子交换树脂吸附苏氨酸影响较大。因此采用色谱法分离纯化苏氨酸。通过环氧型树脂分离苏氨酸和谷氨酸的分离度达到2.7,但苏氨酸的色谱峰拖尾较为严重。通过分析柱分离苏氨酸和谷氨酸的色谱工艺条件研究,可知温度对分离影响不大,但流速对苏氨酸和谷氨酸的分离影响较大,当流速由1.0 mL/min增加到3.0mL/min,分离度由2.7增至3.5,苏氨酸的色谱峰峰宽得到改善。同时研究了葡萄糖、氯化铵和氯化钠在色谱柱上的保留情况,得知苏氨酸与这些杂质分离,达到纯化目的。