专利名称：一种去除2－酮基－l－古龙酸发酵液菌体蛋白的方法
技术领域：
本发明涉及维生素C的生产工艺，具体的说是一种去除2-酮基-L-古龙酸发酵液菌体蛋白的方法。
背景技术：
2-酮基-L-古龙酸是维生素C生产的中间体。在生产制造维生素C时，常常采用两步发酵法，即由山梨醇经黑醋菌发酵成山梨糖，山梨糖经假单胞菌发酵生成2-酮基-L-古龙酸。在发酵过程中会产生大量的菌体蛋白。该菌体蛋白的密度高、规格小，有效去除发酵液中的菌体蛋白是获得高纯度古龙酸的前提。
目前除去发酵液菌体蛋白的方法主要是采用调整发酵液的pH值、加热、静置、离心分离，以除去菌体蛋白。该方法操作周期长、工序繁琐，同时还会造成古龙酸提取时树脂严重污染，且树脂再生剂用量大，能耗高。另外，发酵液由于承受高温时间长，故对有效成分破坏严重，古龙酸回收率低，质量差。为解决这些问题，CN112619A公开了一种L-2-酮基-古龙酸的回收方法。该方法分别以壳聚糖、聚丙烯酰胺(阴离子型)、碱式氯化铝为絮凝剂对发酵液进行处理，使菌体蛋白分离。该方法仍然存在一些问题，如采用三种絮凝剂联合加药方式，势必操作程序复杂、药剂投加量大、沉淀物体积大，处理成本高。碱式氯化铝的使用还会增加发酵液的金属离子和氯离子含量，杂质的引进不利于古龙酸的后续提纯工序。该方法所公开的聚丙烯酰胺采用的是阴离子型，会增加发酵液的阴电荷，无法单独处理2-酮基-L-古龙酸发酵液，需同时使用壳聚糖和碱式氯化铝配合处理发酵液。
《华东理工大学学报》1996.12(Vol.22 No.6)曾报道采用甲基丙烯酰氧基三甲基氯化铵(DM·MC)的均聚物及其与其它单体共聚物这类具有特定结构特征的聚丙烯酰胺产品对α-酮基-L-古龙酸发酵液蛋白质的去除方法，该报道没有涉及到pH值的调整问题，同时必须配合使用水解聚丙烯酰胺作为助凝剂，处理后要用大量水稀释，极大地降低了产品浓度而不利于后续处理。所用絮凝剂加入量大，费用高。
实践中在对于2-酮基-L-古龙酸发酵液菌体蛋白的分离处理时，必须考虑到影响分离效果的因素，其一发酵液中亲水性很强的水合蛋白质呈负电位很高的阴电荷，必须有足够的阳电荷予以中和才能实现分离；其二发酵液中蛋白的等电点一般在pH值2.3左右，而蛋白质在pH值在等电点附近时溶解度最小的特性，而不溶物更易絮凝分离。
发明内容
本发明的目的就是提供一种去除菌体蛋白效果好、工序简单、生产成本低的去除2-酮基-L-古龙酸发酵液菌体蛋白的方法。
本发明的目的是这样实现的在对2-酮基-L-古龙酸发酵液菌体蛋白去除处理时，采用以下的步骤a.用古龙酸二次结晶母液调整发酵液的pH值至蛋白等电点；一般情况下，2-酮基-L-古龙酸发酵液中蛋白的等电点为pH值2.3，而古龙酸二次结晶母液一般pH值在1左右，加入古龙酸二次结晶母液调整发酵液pH值至接近蛋白的等电点，使发酵液的蛋白质类物质呈不溶态而便于分离。古龙酸二次结晶母液是2-酮基-L-古龙酸提取过程中的副产物，其中含有较多的未被回收的2-酮基-L-古龙酸产品，最终往往被做为废物而摈弃，同时带来严重环保问题，给后续的环保水处理带来很大的压力。
采用本发明时，如果在生产过程中没有存储足够的古龙酸二次结晶母液时，可采用古龙酸晶体做为替代品来调整发酵液的pH值。
b.加入阳离子度大于40％，分子量大于600万的聚丙烯酰胺，反应、静置、分层，沉淀物离心过滤；聚丙烯酰胺的加入量可根据发酵液的固含量的不同做适量加减，只要使其起到絮凝分离的效果，并且上清液清澈、沉淀物易于分离即可。
聚丙烯酰胺的优选加入量是每升发酵液加入50～300mg聚丙烯酰胺，此用量范围适合常规发酵液，且其絮凝作用最强、处理效果最佳。
聚丙烯酰胺最好预先配制成水溶液，其浓度为0.05～0.5％；优选浓度为0.2％。这样即可满足聚丙烯酰胺加入后易混合均匀，絮凝反应充分，同时避免浓度过小使加入聚丙烯酰胺体积过大而造成处理后溶液浓度过度降低。
聚丙烯酰胺优选阳离子度80％，分子量1200万的FO 4800 SH型聚丙烯酰胺。
c.留取上清液，滤渣用1～2倍水洗涤2～3次。
d.合并上清液和滤液。该液体为去除菌体蛋白的2-酮基-L-古龙酸溶液。
本发明在对2-酮基-L-古龙酸发酵液菌体蛋白的分离处理中，对发酵液中的蛋白质的去除适用条件给予了充分的考虑，首先调整发酵液的pH值靠近等电点，使蛋白质从水溶态变为不溶态而便于分离，并最大程度地减少了电性中和的压力，采用阳离子聚丙烯酰胺中和剩余阴电荷并分离出菌体蛋白，同时使2-酮基-L-古龙酸生产中的副产物得到充分利用和有用成分的回收，而不带进其它有害杂质。
本发明的创新之处在于其一，用古龙酸二次结晶母液对发酵液的pH值进行调整，这样有效避免了因采用其它无机酸或有机酸调整发酵液时带进杂质，继而影响后续古龙酸提纯工序。再则，古龙酸二次结晶母液是2-酮基-L-古龙酸提取过程中的副产物，通常被做为废物弃除，不但会浪费掉其中的有效成分，而且会带来环保压力。故采用古龙酸二次结晶母液作为发酵液的pH值调整剂，还可极大地减轻母液处理压力，使二次结晶母液中残存的2-酮基-L-古龙酸得到进一步回收，变废为宝，有效降低了古龙酸的回收成本。
其二，用单一的聚丙烯酰胺作为发酵液菌体蛋白絮凝剂，大大简化了生产工艺，有效的避免了菌体蛋白分离时引进对古龙酸回收和提纯有害的杂质，投加量更小。本发明人曾经尝试和筛选过不同厂家生产的多种絮凝剂，如Ciba公司的Zata-7664(分子量约1000万、阳离子度50％；SNF公司的FO 4440SH(分子量约1000万、阳离子度45％)；FO 4650 SH(分子量约1100万、阳离子度65％)；FO 4190 SH(分子量约1000万、阳离子度20％)及市场销售的国内一些厂家生产的分子量300万～1200万、阳离子度5～50％的不同技术指标的聚丙烯酰胺产品。当分子量小于600万、阳离子度小于40％时，形成的沉淀物细小，过滤性能不好，上清液混浊，絮凝剂投加量大，当分子量大于600万，阳离子度大于40％时，处理发酵液时开始表现出比较适合的絮凝特征，随着分子量的和离子度的增加，其絮凝性能和电性中和能力得到有效发挥，絮凝性能逐渐加强，最终确定阳离子度80％，分子量1200万的FO 4800SH型聚丙烯酰胺投加量最少，絮凝效果最佳，上清液悬浮物最少。滤渣经多次水洗后过滤，滤渣过滤性能完全可以满足分离需要。
其三，本发明在发酵液常温条件下进行发酵液菌体蛋白的分离操作，不会对发酵液中有用成分造成破坏，操作设备简单，程序简单，最大限度的对2-酮基-L-古龙酸进行彻底回收。离心分离后的滤渣紧密、含水率低、体积小，便于运输和处理。
本发明的工艺简单、操作方便，不引进杂质，处理费用低，菌体蛋白去除彻底，上清液清亮透明。经试验证明，本发明的方法可以使2-酮基-L-古龙酸的回收率比常规方法提高5％以上，周期缩短80％，总收率可达到98％，处理成本降低50％以上。
具体实施例方式
实施例1在5000ml 2-酮基-L-古龙酸发酵液中，加入古龙酸二次结晶母液1000ml(pH值约为1.0)，调整发酵液的pH值约为2.3，搅拌5min，这时发酵液中的菌体蛋白析出。
在发酵液中加入预先配制好的0.2％含量的FO 4800 SH聚丙烯酰胺(分子量为1200万，阳离子度80％)水溶液300ml，则聚丙烯酰胺投加量为100mg/L，搅拌反应5min，发酵液出现菌体蛋白絮体，并很快抱团下沉，静置30min，上清液清亮透明。
倾倒出上清液，下部的沉淀物用离心机分离后用2倍沉淀物体积的水清洗絮体并离心分离，重复此操作3次，收集滤出液。
合并上清液和离心滤液。该液体即为除去菌体蛋白的2-酮基-L-古龙酸水溶液。
实施例2-4，其工艺过程与实施例1相同，只是采用的聚丙烯酰胺以及聚丙烯酰胺的加入量有所不同，但均能达到本发明所述效果。
权利要求
1.一种去除2-酮基-L-古龙酸发酵液菌体蛋白的方法，其特征包括以下步骤a.采用古龙酸二次结晶母液调整发酵液pH值至蛋白质等电点；b.加入阳离子度大于40％，分子量大于600万的聚丙烯酰胺，反应、静置、分层，沉淀物离心过滤；c.留取上清液，滤渣用1～2倍水洗涤2～3次；d.合并上清液和滤液。
2.根据权利要求1所述的去除2-酮基-L-古龙酸发酵液菌体蛋白的方法，其特征在于所说的聚丙烯酰胺的加入量为50～300mg/L。
3.根据权利要求1所述的去除2-酮基-L-古龙酸发酵液菌体蛋白的方法，其特征在于所说的聚丙烯酰胺预先配制成水溶液，其浓度为0.05～0.5％
4.根据权利要求3所述的去除2-酮基-L-古龙酸发酵液菌体蛋白的方法，其特征在于所说的聚丙烯酰胺水溶液浓度为0.2％。
5.根据权利要求1所述的去除2-酮基-L-古龙酸发酵液菌体蛋白的方法，其特征在于所说的聚丙烯酰胺为阳离子度80％，分子量1200万的FO4800SH型聚丙烯酰胺。
全文摘要
本发明是一种去除2－酮基－L－古龙酸发酵液菌体蛋白的方法，为解决原有方法操作周期长、工序繁琐、树脂严重污染、树脂再生剂用量大等问题而发明。该发明方法包括以下步骤a.采用古龙酸二次结晶母液调整发酵液pH值至蛋白质等电点；b.加入阳离子度大于40％，分子量大于600万的聚丙烯酰胺，反应、静置、分层，沉淀物离心过滤；c.留取上清液，滤渣用1～2倍水洗涤2～3次；d.合并上清液和滤液。本发明的工艺简单、操作方便，不引进杂质，处理费用低，菌体蛋白去除彻底，上清液清亮透明。经试验证明，本发明的方法可以使2－酮基－L－古龙酸的回收率比常规方法提高5％以上，周期缩短80％，总收率可达到98％，处理成本降低50％以上。
文档编号C07C59/185GK1605583SQ20031010960
公开日2005年4月13日 申请日期2003年10月8日 优先权日2003年10月8日
发明者胡伟东 申请人:胡伟东