微生物发酵技术 任务三 赖氨酸的提取和精制 赖氨酸的提取和精制.ppt

单元四 氨基酸类药物的发酵生产 项目三 赖氨酸的发酵生产 任务三 赖氨酸的提取和精制 1.氨基酸:代谢主产物赖氨酸，含量7～8g/L；少量其他氨基酸 2.菌体:一般含量在15～20g（干重）/L 3.培养基残留物:残糖6～20g/L（随原料不同而异），无机离子（如NH4+、Ca2+、Mg2+、K+和一些阴离子，其中NH4+浓度较高。 4.色素 （一）赖氨酸发酵液的主要性质 发酵液的预处理，包括去除菌体和影响提取收率的杂质离子。 钙离子一般通过添加草酸或硫酸，生成钙盐沉淀而除去 （二）发酵液的预处理 （二）发酵液的预处理 去除菌体的方法有离心分离法和添加絮凝剂沉淀两种方法。 离心分离法采用高速离心机（4500～6000r/min）分离除去，菌体小需反复分离，成本高。 添加絮凝剂沉淀法是先将发酵液调节到一定的pH值，加适宜的絮凝剂如聚丙烯酰胺，使菌体絮凝而沉淀，加助滤剂过滤除去。 （三）赖氨酸的提取 从发酵液中提取赖氨酸通常有四种方法： 沉淀法 有机溶剂抽提法； 离子交换树脂吸附法； 电渗析法。 目前工业生产均采用离子交换树脂吸附法提取赖氨酸 从发酵液中提取赖氨酸常选用强酸性阳离子交换树脂。 赖氨酸是碱性氨基酸，等电点（pI）为9.59。在pH=2.0左右能最大程度地被强酸性阳离子交换树脂吸附。pH=7.0～9.0被弱酸性阳离子交换树脂吸附。 从发酵液中提取赖氨酸均选用铵型强酸性阳离子交换树脂。 （四）离子交换法提取赖氨酸的工艺条件 离子交换法提取赖氨酸可用三柱串联的方式，以提高收率。 1.上柱吸附 （1）上柱方式 上柱方式有正上柱和反上柱两种。 2）交换量 正向上柱时，一般为每吨树脂可吸附90～l00kg赖氨酸盐酸盐，反向上柱时可吸附70～80kg赖氨酸盐酸盐。流出液pH=5时表明吸附达饱和。 （3）上柱流速 上柱流速应根据上柱液性质、树脂的性质、柱大小及上柱方式等具体情况决定。应在小柱中进行试验确定合适的上柱流速。一般正向上柱流速大些，可以10L/min的流速吸附；反上柱流速小些。 清洗 上柱后，需用水洗去停留在树脂层的菌体、残糖等杂质，直至洗涤水清亮，同时使树脂疏松以利洗脱。 2.洗脱剂 从树脂上洗脱赖氨酸所采用的洗脱剂有氨水、氨水十氯化铵或氢氧化钠等。 洗脱剂的浓度对洗脱效果有影响，一般来讲，为了浓缩需要较高浓度的洗脱剂，为了分离只能用适当浓度的洗脱剂。如果洗脱剂浓度太高，达不到纯化的目的。如果洗脱剂浓度太低，洗脱时间长，收集不集中，赖氨酸浓度低。 使用氨水洗脱时，一般含量为3.6%～5.4%。如果用5%的氨水洗脱，收集液赖氨酸平均含量可达6%～8%，洗脱高峰段，赖氨酸盐酸盐含量可达15%～16%。 洗脱操作及洗脱液收集，采用单柱顺流洗脱，为了使洗脱集中，赖氨酸浓度高，应控制好洗脱液流速。一般比上柱流速慢些，多用6 L/min的速度洗脱，可根据柱的大小而异。 用茚三酮检查流出液，当有赖氨酸流出时即可收集。一般为pH=9.5～12，前后流分赖氨酸浓度低而铵含量高，可合并于洗脱用氨水中，以提高收得率。 （五）赖氨酸的精制 1.浓缩与除氨 经过离子交换提取的赖氨酸洗脱液，体积较大，赖氨酸含量较低，约为60～80g/L，还含有较多的氨，约为10～15g/L，因 此需要进行浓缩和除氨。 （五）赖氨酸的精制 1.浓缩与除氨 为了收集蒸发出来的氨蒸气，可采用单效蒸发。 蒸发的主要工艺条件为：温度70℃以下，真空度0. 08MPa左右，加热蒸汽约为0.02MPa。 浓缩液浓缩至19～20°Bé（赖氨酸盐酸盐含量约为340～360g/L）放出料液，用浓盐酸调节pH=4.9，再继续浓缩至22～23°Bé。 2.赖氨酸盐酸盐的结晶与分离 赖氨酸盐酸盐浓缩液放入搅拌罐中，搅拌结晶16～20h，在5℃左右结晶完毕停止搅拌，用离心机分离，用少量水洗晶体表面附着的母液。 母液经浓缩、结晶、再结晶，直至不能析出结晶时，将母液稀释，上离子交换柱吸附回收赖氨酸。所得的晶体为赖氨酸盐酸盐粗晶体。 3.赖氨酸盐酸盐的重结晶与干燥 结晶析出的赖氨酸盐酸盐粗晶体含量约为78%～84%，除含有一定水分（15%～20%）外，还含有色素等杂质，制造食品级和医药级赖氨酸盐酸盐需要进一步精制纯化。 * *