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1、第43卷第2期發(fā)酵科技通訊2014年4月發(fā)酵產(chǎn)一聚谷氨酸的提取工藝研究現(xiàn)狀趙蘭坤，徐恒山，樓良旺(內(nèi)蒙古阜j生物科技有限公司內(nèi)蒙古阜豐國家企業(yè)技術(shù)中心阜豐集團(tuán)公司)一聚谷氨酸[Poly(7-glutamicacid)，~-PGA]是DL一聚谷氨酸隨溶液pH、離子強(qiáng)度及濃度的不一種生物高分子陰離子多肽型聚合物。由于具有同，分子構(gòu)象會(huì)發(fā)生明顯變化?？莶菅挎邨U菌生產(chǎn)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一片用以及對(duì)人類和環(huán)境無毒等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)藥、環(huán)保、層結(jié)構(gòu)，在接近中性時(shí)是無規(guī)卷曲的，在堿性環(huán)境化妝品、食品和衛(wèi)生用品等領(lǐng)域具有廣泛的
2、應(yīng)用中是更加收縮的隨機(jī)結(jié)構(gòu)【3_。前景，是一種具有極大開發(fā)價(jià)值和廣闊市場前景2提取工藝的多功能新型生物制品。目前，一聚谷氨酸的生產(chǎn)大都采用液體發(fā)酵工藝，由于發(fā)酵液具有很大2．1發(fā)酵液預(yù)處理的粘度以及成分復(fù)雜，給下游的分離純化帶來較^y一聚谷氨酸發(fā)酵液粘度高，菌液分離困難。大困難，造成提取工藝流復(fù)雜、產(chǎn)品收率低、生目前適合高黏發(fā)酵液除菌的方法有高速離心法、產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，對(duì)其推廣應(yīng)用較為不利。本文簡微濾法和板框過濾法等。對(duì)于高濃度的發(fā)酵液，單介紹^y一聚谷氨酸的理化特性和提取工藝，望能酸化處理后黏度大大降低，有利于高速離心機(jī)實(shí)為其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化提供借鑒現(xiàn)菌液分離和部分雜蛋白的去除
3、，但仍顯處理量小、能耗高，難以應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)；微濾法能有l(wèi)^y一聚谷氨酸的理化特性效實(shí)現(xiàn)一PGA與菌體的分離，但雜質(zhì)對(duì)膜孔的堵一聚谷氨酸是由芽孢桿菌合成的一種胞外塞引起通量的下降也是其不足之處；板框過濾法異形肽，由D型或L型谷氨酸通過^y一酰胺鍵連具有操作簡單、處理量大、成本低等特點(diǎn)，適合產(chǎn)接而成的氨基酸均聚物，相對(duì)分子量一般在l0～業(yè)化應(yīng)用。100萬之間，其結(jié)構(gòu)式如下：2．2分離純化目前^y—PGA發(fā)酵液經(jīng)除菌后，進(jìn)一步采用的COOH0l分離純化方法主要有：有機(jī)溶劑沉淀法、化學(xué)沉淀．1Ill—十N—cH2一cH2一cH2一c_法和膜分離沉淀法。有機(jī)溶劑沉淀法是在發(fā)酵液中
4、加入低級(jí)醇類游離型一PGA的pKa值為2．23，等電點(diǎn)(如甲醇、乙醇)，使一PGA沉淀，實(shí)現(xiàn)與大部分雜3．47，利用TGA和DSC進(jìn)行熱性質(zhì)的分析『ll。其熱質(zhì)的分離，為了得到更高純度的^y—PGA，還需經(jīng)分解溫度為235．9℃，熔點(diǎn)為223．5ciC。易溶于水，反復(fù)復(fù)溶、離心、醇沉或透析等步驟得到高純度產(chǎn)難溶于乙醇等有機(jī)溶劑，易在酸性、堿性、高溫條物。化學(xué)沉淀法是用飽和CuSO、NaC1、(NH4)2SO4件下降解。溶液代替低級(jí)醇類鹽析沉淀^y—PGA。也有人將上一聚谷氨酸是屬于ol一螺旋和B一折疊的含量述兩種方法結(jié)合，在一PGA溶液既加醇又加鹽，都較多的生物大分子。一聚
5、谷氨酸的二級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)沉淀～PGA，節(jié)省醇用量。pH、SDS和乙醇具有一定的穩(wěn)定性，對(duì)熱變性比膜分離沉淀法是引入超濾分離單元，截留一較敏感。對(duì)^y一聚谷氨酸的WAXD(寬角X一射線衍PGA，濾除色素鹽類等雜質(zhì)，并使-y—PGA溶液得射)譜圖進(jìn)行分析，表明它沒有晶體結(jié)構(gòu)，一聚谷到一定程度濃縮，再用醇沉淀得到-y—PGA的方氨酸形成的宏觀結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)，即無定形態(tài)。．v—法。Jin[]發(fā)明了一種有效地從高粘度的培養(yǎng)液中—■—一發(fā)酵科技通訊第43卷提取多聚谷氨酸的方法，這種方法分為2個(gè)步驟：品，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有一定影響，加工能力也不大，第1步是從高粘性的培養(yǎng)液中分離多聚谷氨酸，并不適合大
6、生產(chǎn)；而如將一聚谷氨酸溶液醇沉第2步是通過超濾的辦法濃縮溶液。通過調(diào)低培后，得到進(jìn)一步提純的^y一聚谷氨酸沉淀，再進(jìn)行養(yǎng)液的pH值至3，在35℃進(jìn)行酸化。培養(yǎng)液酸化真空干燥，過程能耗低，得到的產(chǎn)品質(zhì)量好，適合后，離心分離，一PGA的能量消耗比不酸化時(shí)下于大生產(chǎn)降l7％。同時(shí)，用中空纖維膜圓柱在pH=5時(shí)把3結(jié)語一PGA從20g／L濃縮到60g／L，酒精用量只有原來的1／4，因而大大地降低了成本。采用以上幾種提取分離方法．提取率僅有雙水相系統(tǒng)提取法分離物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)之一是實(shí)40％～50％，由于提取率低，造成生產(chǎn)成本過高，限現(xiàn)目標(biāo)提取物的一步萃取、快速分離。采用PEG／制了產(chǎn)品的應(yīng)
7、用推廣。如何優(yōu)化現(xiàn)有提取工藝．探磷酸鉀鹽雙水相系統(tǒng)，從離心除茵后的發(fā)酵液中索新的分離純化方法，簡化生產(chǎn)流程，降低物料消提取聚谷氨酸，其粗提取率為92．3％l6I。另外如何耗，節(jié)約成本，值得大家一同改進(jìn)努力。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)提取物與相物質(zhì)的完全分離、回收相物質(zhì)也是該方法研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。參考文獻(xiàn)：目前，利用離子交換法提取純化的一PGAIl】RaoMV．Solutionconfi)rmationofpoly(T-lysyl—一glulami(·研究比較少見，現(xiàn)時(shí)該法廣泛地應(yīng)用于氨基酸分acid)andpoly(1,-lys
