【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物基高分子化合物提取，具体涉及一种以谷氨酸等电结晶母液为原料发酵生产聚谷氨酸的提取方法。
技术介绍
1、聚谷氨酸（γ-pga）是微生物发酵产生的水溶性多聚氨基酸，保水性能优良，在农业生产中具有平衡土壤酸碱值、沉淀有毒重金属、增强植物抗病/抗逆能力、促进作物增产等作用。
2、聚谷氨酸多由地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等微生物生物合成，目前在售的农业级聚谷氨酸产品多为液态产品，即聚谷氨酸发酵液，该产品易变质降解，存在稳定性差、储运成本高等显著问题。而产业化的聚谷氨酸粉态产品制备方法多为有机溶剂沉淀法，存在有机溶剂用量大、回收率低、设备投入大、工艺操作复杂、生产成本高等显著问题，产品推广难度较大。为此，研究人员开始尝试采用化学沉淀、盐析分离、膜过滤等聚谷氨酸新型提取工艺，但均受限于工况、成本因素，难以实现产业化生产。
3、有文献披露过使用硫酸铵沉淀法来生产聚谷氨酸，避免了使用有机溶剂所带来的缺陷，但该方法仍然具有如下问题：
4、（1）聚谷氨酸发酵液直接加入30%-60%硫酸铵进行盐析，硫酸铵使用量过大，即使ph未调节酸性，但仍有2%-10%左右的聚谷氨酸盐析出来，影响产品收率；且该条件下，发酵液仍维持一定粘度，采用板框压滤机过滤流速较低，难以快速去除料液中的菌体蛋白等杂质；
5、（2）加入硫酸铵的聚谷氨酸发酵液调节ph为酸性后，会有大量聚谷氨酸析出，该析出物粘度较大，能够粘附在搅拌桨、罐体或管道等生产设备中，难以有效实现固液分离；
6、（3）所得聚谷氨酸纯化液需经
7、为此，需要专利技术一种能有效解决上述问题的新方法，以期能降低成本、提高产品的收率。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决聚谷氨酸粉状产品提取生产成本高、设备投入大、产品收率低等问题，提供了一种基于谷氨酸等电结晶母液发酵聚谷氨酸的提取方法，该方法采用分级盐析、絮凝、降粘、气浮等技术手段，实现了新型全水相聚谷氨酸提取技术，获得了农业级聚谷氨酸全溶粉，不仅提高了产品收率，并且大大降低了生产成本。
2、本专利技术生产聚谷氨酸方法的原理如下：
3、以谷氨酸等电结晶母液为原料，以地衣芽孢杆菌 bacillus licheniformisa-a2-10为菌种，利用谷氨酸等电结晶母液（硫酸铵含量为10-15%(w/v)）中残留的谷氨酸、残糖等物质合成聚谷氨酸；发酵液中聚谷氨酸含量达到8~15g/l；且由于谷氨酸等电结晶母液特性，发酵液中含有10%~15%硫酸铵，在该硫酸铵浓度下，通过加入少量硫酸调节ph值至2.5~4.0，发酵液中的聚谷氨酸会生成絮状沉淀，经静置后，发酵液实现分层，形成上层清液相和下层含有聚谷氨酸析出物的浊液相，将上清分离后，向浊液加入分散剂，再进一步提高硫酸铵浓度、降低ph值，可有效减少上述絮状沉淀中的水分，加速聚谷氨酸聚集结团，在该过程中通过加压溶气气浮设备，形成含有大量气泡的聚谷氨酸析出物，该产物表面粘性显著降低，且干燥效率高，可采用真空干燥快速脱水并粉碎，获得目标产物。当然也可以采用其它的方式来干燥，比如冷冻干燥或鼓风烘干，一切能实现干燥的方式，都在本专利技术的保护范围之内。
4、具体步骤如下：
5、（1）以地衣芽孢杆菌 bacillus licheniformisa-a2-10为菌种，对谷氨酸等电结晶母液进行发酵，获得发酵液；该步骤的详细内容在cn111876347b中进行过披露；
6、（2）将（1）中所得的发酵液调节ph至酸性，加入絮凝剂，搅拌充分，静置；调节ph时，先将硫酸稀释至2m~6m，加入到发酵液中，调节ph值至2.5~4.0；加入的絮凝剂选自聚丙烯酸钠、阳离子型聚丙烯酸铵中的至少一种，絮凝剂先稀释至3~8g/l再加入，絮凝剂与发酵液的质量体积比为0.1~0.3 g/l ，加入絮凝剂后，搅拌1~6h，后静置24~72h；
7、（3）静置后将上层清液相和含有析出物的浊液相分离；专利技术人取上层清液，所取清液中的聚谷氨酸浓度低于0.5g/l，这说明聚谷氨酸的损失率极低，损失可以忽略不计；
8、（4）在（3）的浊液中加入阴离子型分散剂，搅拌混匀，记作物料ⅰ；在搅拌条件下加入分散剂，分散剂选自十六烷基三甲基氯化铵、阴离子型聚丙烯酸铵中的至少一种，分散剂与浊液的质量体积比为：0.2~1g/l；
9、（5）在（4）中混匀的物料ⅰ中加入硫酸铵，搅拌均匀，记作物料ⅱ；硫酸铵的加入重量与浊液的体积比为5~20g/l，至硫酸铵（物料ⅰ中本身还含有一部分硫酸铵，与加入的硫酸铵的总重量来计）的质量最终与物料ⅰ的体积比为15~30 g/l；
10、（6）先向（5）中的物料ⅱ中通入空气，并加酸调节ph值，进而通过气浮法回收聚谷氨酸析出物；小试实验时，可以采用微孔曝气头曝气，并用蠕动泵通入0.5m-2m的稀硫酸调节ph至2.0~2.5，回收上层气浮产物，获得聚谷氨酸析出物；
11、中试或规模化生产时，在（5）的物料ⅱ中通入空气，经加压泵加压至0.25~0.4mpa，再加入0.5m-2m的稀硫酸调节ph至2.0~2.5，然后依次输送至压力溶气罐，后喷射至气浮池，采用刮渣机刮渣处理，再输送入筛网沥出多余水分，获得聚谷氨酸析出物。
12、（7）干燥（6）中所得聚谷氨酸盐析物至含水量低于8wt%，粉碎，获得聚谷氨酸粉，干燥时，可以采用真空干燥或鼓风干燥的方式，当然也可以是其它的干燥方式。
13、本专利技术的有益效果在于：
14、（1）本专利技术采用分级盐析来降低硫酸铵用量：由于谷氨酸结晶母液发酵的获得的发酵液中本身含有10~15 %(w/v，g/l，本申请中若出现w/v且未作特殊说明，均指g/l)硫酸铵这一优势，在无需额外补加硫酸铵的前提下，仅通过添加少量絮凝剂以及降低ph值使得聚谷氨酸絮凝沉降，并将80%以上清液与聚谷氨酸分离；进一步补加少量硫酸铵，降低聚谷氨酸析出物的含水率，进而借助上述分级盐析工艺，实现了聚谷氨酸的固液分离，显著降低了硫酸铵的用量；
15、（2）优化分散剂，降低聚谷盐析产物粘度：添加阴离子型分散剂，降低了聚谷氨酸析出物粘度，减少了聚谷氨酸与生产设备的粘连，进而有助于降低设备工况要求，实现产业化生产；
16、（3）采用加压溶气气浮的步骤实现了聚谷氨酸盐析物低成本固液分离和干燥：本专利技术采用加压溶气气浮处理将聚谷氨酸析出物浮选出来，避免了板框过滤机、离心机等设备运行过程中聚谷氨酸析出物堵塞设备的问题，实现了聚谷氨酸低成本固液分离；同时加压溶气气浮工艺会使得聚谷氨酸析出物中含有大量气泡，增大了产品比表面积，有效降低硫酸铵在聚谷氨酸产品表面形成盐膜导致水分蒸发速度降低的影响，从而显著提高烘干效率、降低生产能耗。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于谷氨酸等电结晶母液发酵聚谷氨酸的提取方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的以谷氨酸等电结晶母液为原料制备聚谷氨酸的方法，其特征在于，（1）中，所述发酵液是采用专利CN111876347B中的方法制备获得的。
3.如权利要求1所述的以谷氨酸等电结晶母液为原料制备聚谷氨酸的方法，其特征在于，（2）中，调节pH时，先将硫酸稀释至2M~6M，加入到发酵液中，调节pH值至2.5~4.0；加入的絮凝剂选自聚丙烯酸钠、阳离子型聚丙烯酸铵中的至少一种，絮凝剂先稀释至3~8g/L再加入，絮凝剂与发酵液的质量体积比为0.1~0.3 g/L ，加入絮凝剂后，搅拌1~6h，后静置24~72h。
4.如权利要求1所述的以谷氨酸等电结晶母液为原料制备聚谷氨酸的方法，其特征在于，（4）中，在搅拌条件下加入分散剂，分散剂选自十六烷基三甲基氯化铵、阴离子型聚丙烯酸铵中的至少一种，分散剂与浊液的质量体积比为：0.2~1g/L。
5.如权利要1所述的以谷氨酸等电结晶母液为原料制备聚谷氨酸的方法，其特征在于，（5）中，硫酸铵的加入重量与浊液的体积比为5~
6.如权利要求1所述的以谷氨酸等电结晶母液为原料制备聚谷氨酸的方法，其特征在于，（6）中，小试实验时，采用微孔曝气头曝气，并用蠕动泵通入0.5M-2M的稀硫酸调节pH至2.0~2.5，回收上层气浮产物，获得聚谷氨酸析出物；
7.如权利要求1所述的以谷氨酸等电结晶母液为原料制备聚谷氨酸的方法，其特征在于，（7）中，将聚谷氨酸盐析产物干燥至含水量低于8wt%。
8.如权利要求7所述的以谷氨酸等电结晶母液为原料制备聚谷氨酸的方法，其特征在于，采用真空干燥或鼓风干燥。
...【技术特征摘要】
1.一种基于谷氨酸等电结晶母液发酵聚谷氨酸的提取方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的以谷氨酸等电结晶母液为原料制备聚谷氨酸的方法，其特征在于，（1）中，所述发酵液是采用专利cn111876347b中的方法制备获得的。
3.如权利要求1所述的以谷氨酸等电结晶母液为原料制备聚谷氨酸的方法，其特征在于，（2）中，调节ph时，先将硫酸稀释至2m~6m，加入到发酵液中，调节ph值至2.5~4.0；加入的絮凝剂选自聚丙烯酸钠、阳离子型聚丙烯酸铵中的至少一种，絮凝剂先稀释至3~8g/l再加入，絮凝剂与发酵液的质量体积比为0.1~0.3 g/l ，加入絮凝剂后，搅拌1~6h，后静置24~72h。
4.如权利要求1所述的以谷氨酸等电结晶母液为原料制备聚谷氨酸的方法，其特征在于，（4）中，在搅拌条件下加入分散剂，分散剂选自十六烷基三甲基氯化铵、阴离子型...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵晨，李昆仑，岳秋林，李福佳，杜承键，李梓硕，
申请(专利权)人：元碳环保科技山东有限公司，
类型：发明
国别省市：
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