一種采用超濾與離子交換技術(shù)從發(fā)酵液中提取D-核糖的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)一種采用超濾與離子交換技術(shù)從發(fā)酵液中提取D-核糖的方法，其方法步驟如下：（1）發(fā)酵液的微濾：D-核糖發(fā)酵液通過(guò)膜孔徑為50nm～1000nm的濾膜，除去發(fā)酵液中大部分的菌體及較大的蛋白及雜質(zhì)顆粒；（2）濾清液的離子交換：濾清液經(jīng)過(guò)陽(yáng)、陰離子交換柱，除去濾液中的多價(jià)離子；（3）離子交換液的超濾：離子交換液通過(guò)截留分子量為500～5000的濾膜；（4）濾清液的層析濃縮結(jié)晶：本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：采用的二級(jí)膜分離工藝不僅簡(jiǎn)化了已有的多級(jí)膜分離工序，減少了提取分離步驟；將離子交換技術(shù)使用在兩次膜分離中間，很好的解決了實(shí)際生產(chǎn)中由于膜分離過(guò)程中濃縮倍數(shù)的提高，金屬鹽物質(zhì)析出，造成膜通量下降的缺陷，具有工藝簡(jiǎn)單合理、提取分離度高、收率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種從發(fā)酵液中直接提取D-核糖的方法，尤其涉及一種采用超濾與尚子交換技術(shù)從發(fā)酵液中提取D-核糖的方法。
技術(shù)介紹
D-核糖作為遺傳物質(zhì)核糖核酸(RNA)、脫氧核糖核酸(DNA)的組成成分存在于所有生物細(xì)胞之中。它的還原體核糖醇又是細(xì)胞膜中核糖醇壁酸的重要成分，在生理上起著重要作用。D-核糖是工業(yè)上合成維生素B2的重要原料，是許多核酸類藥物的重要中間體。特別是近年來(lái)，D-核糖作為抗癌和抗病毒藥物、核黃素及風(fēng)味增強(qiáng)劑等的合成原料在制藥工業(yè)和食品工業(yè)上的需求逐步增大。隨著對(duì)D-核糖研究的深入，D-核糖在醫(yī)療保健方面的作用逐步顯現(xiàn)。D-核糖具有治療心肌局部缺血，提高心臟對(duì)局部缺血的耐性，從而改善心臟功能的作用。同時(shí)，D-核糖具有治療運(yùn)動(dòng)引起的肌肉酸痛、胞內(nèi)磷酸化缺乏造成的肌肉酸痛、腺苷酸脫氫酶缺陷造成的僵硬、增強(qiáng)機(jī)體耐缺氧能力的作用。隨著對(duì)D-核糖及其衍生物功能的研究及應(yīng)用，勢(shì)必造成全球范圍內(nèi)對(duì)D-核糖的需求日益增長(zhǎng)。目前，D-核糖的生產(chǎn)制備方法有3種:一種是通過(guò)化學(xué)法和酶水解法水解酵母核酸、核苷酸的方法提取D-核糖；一種是利用L-阿拉伯糖、葡萄糖酸、L-谷氨酸和D-木糖等原料通過(guò)化學(xué)方法合成D-核糖；一種是利用枯草芽孢桿菌的轉(zhuǎn)酮酶缺陷突變株，以D-葡萄糖為原料發(fā)酵生產(chǎn)D-核糖。但由于化學(xué)法生產(chǎn)D-核糖工藝復(fù)雜，生產(chǎn)條件要求高，產(chǎn)品收率低、生產(chǎn)成本高等一系列缺陷逐步被發(fā)酵法所取代。由于發(fā)酵液中含有大量的菌體、蛋白、離子、色素、雜糖及不溶性的雜質(zhì)顆粒，為了從發(fā)酵液中提取分離獲得D-核糖，需要將這些物質(zhì)分離去除，才能獲得高純度的D-核糖產(chǎn)品。目前，D-核糖的提取分離按預(yù)處理方法分類包括:離心去除菌體法，如US4904587(1990)公開(kāi)的一種提取分離方法，其主要是通過(guò)離心分離發(fā)酵液菌體，濃縮后加入乙醇去除蛋白，活性炭脫色后，濃縮、結(jié)晶獲得D-核糖產(chǎn)品；酸化絮凝去除菌體法，如CN1508138A(2004)公開(kāi)了一種提取分離方法，其主要通過(guò)加酸調(diào)節(jié)發(fā)酵液PH至1.5 3.5后，加入絮凝劑升溫后將發(fā)酵液中的菌體、蛋白及大顆粒雜質(zhì)絮凝沉淀出后，經(jīng)過(guò)離子交換、柱層析方法去除離子雜質(zhì)，活性炭脫色后，濃縮、結(jié)晶獲得D-核糖產(chǎn)品。但是不管是直接離心除菌還是絮凝后除菌，由于發(fā)酵液中菌體細(xì)小，都存在除菌不徹底的情況。其次這兩種方法對(duì)發(fā)酵液的色素去除情況不理想，通過(guò)采用活性炭脫色后仍有部分色素殘留，致使結(jié)晶后的成品顏色微黃，影響產(chǎn)品質(zhì)量。于此相比，在CN1266158C中公開(kāi)了一種利用膜分離技術(shù)從發(fā)酵液中提取D-核糖的方法，該 方法的優(yōu)點(diǎn)在于膜分離精度高，不僅能除去菌體及大顆粒雜質(zhì)，還能去除大部分小分子蛋白及色素物質(zhì)，從而提高提取效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)品收率。但該方法中D-核糖發(fā)酵液按去除精度依次通過(guò)了 4次膜過(guò)濾，操作步驟繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)，影響產(chǎn)品收率。并且由于發(fā)酵液中含有大量的金屬離子，隨著膜過(guò)濾過(guò)程中濃縮倍數(shù)的提高，會(huì)不斷的從清液中析出金屬鹽物質(zhì)，從而在膜過(guò)濾過(guò)程中附著在膜芯表面，造成后續(xù)的膜過(guò)濾速度降低，甚至導(dǎo)致堵塞膜孔的情況，大大的影響了過(guò)濾效果。因此，工業(yè)應(yīng)用上急需尋找一種簡(jiǎn)便可行的采用膜技術(shù)提取發(fā)酵液中的D-核糖方法，工藝簡(jiǎn)單合理，能克服膜分離中存在的缺點(diǎn)，讓膜分離技術(shù)完美的應(yīng)用于D-核糖的發(fā)酵液的提取。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種采用超濾與離子交換技術(shù)從發(fā)酵液中提取D-核糖的方法，該方法在微濾后進(jìn)行離子交換，確保了進(jìn)入超濾前離子含量極低，通過(guò)超濾后，料液中色素等雜質(zhì)含量極低。本專利技術(shù)工藝操作簡(jiǎn)單易行，工藝路線短，克服了現(xiàn)有膜分離技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中存在的步驟多、膜通量下降快、易堵塞的缺陷，全面提高了 D-核糖產(chǎn)品質(zhì)量及收率。本專利技術(shù)的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它采用以下方法步驟來(lái)實(shí)施: (1)發(fā)酵液的微濾:D-核糖發(fā)酵液通過(guò)膜孔徑為50nm IOOOnm的濾膜，除去發(fā)酵液中大部分的菌體及較大的蛋白及雜質(zhì)顆粒，操作壓力0.1 0.4MPa，操作溫度10 50°C，濃縮倍數(shù)6 12倍，透析水量以體積百分比計(jì)占進(jìn)料體積的10 50% ； (2)濾清液的離子交換:濾清液經(jīng)過(guò)陽(yáng)、陰離子交換柱，除去濾液中的多價(jià)離子； (3)離子交換液的超濾:離子交換液通過(guò)截留分子量為500 5000的濾膜，除去離子交換液中的大部分蛋白及色素物質(zhì)，操作壓力0.5 2.0MPa，操作溫度20 40°C，濃縮倍數(shù)10 20倍，透析水量以體積百分比計(jì)占進(jìn)料體積的10 50%。(4)濾清液 的層析濃縮結(jié)晶:將上述3個(gè)步驟處理后的濾液，經(jīng)過(guò)常規(guī)的離子交換層析、大孔吸附樹(shù)脂層析、濃縮、結(jié)晶，獲得純度達(dá)99.5%以上的D-核糖產(chǎn)品。 以上實(shí)施方法的(1)、(2)、(3)步驟為發(fā)酵液的預(yù)處理，目的在于除去發(fā)酵液中的菌體、蛋白、及大部分色素、離子。 所述步驟(I)中的濾膜為氧化鋁膜、陶瓷膜、PVC膜。所述步驟(2)中的離子交換順序?yàn)闉V清液先以I 5BV/H流速經(jīng)過(guò)陽(yáng)柱，再以I 5BV/H流速經(jīng)過(guò)陰柱。本方法中的陽(yáng)離子交換采用的樹(shù)脂包括D001、732、D113陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，陰離子交換樹(shù)脂包括331、D315、717陰離子交換樹(shù)脂。優(yōu)選強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、弱堿性陰離子交換樹(shù)脂。所述步驟(3)中提及的濾膜為卷式超濾膜，可以是醋酸纖維素膜、聚醚砜膜、聚偏氟乙烯膜、聚酰胺膜。所述步驟(4)中提及的大孔吸附樹(shù)脂為HZ-803樹(shù)脂，H103樹(shù)脂，DlOl樹(shù)脂。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:在已有的膜分離技術(shù)提取D-核糖的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的采用了離子交換與膜分離技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行發(fā)酵液中D-核糖的提取。本專利技術(shù)采用的二級(jí)膜分離工藝不僅簡(jiǎn)化了已有的多級(jí)膜分離工序，減少了提取分離步驟，進(jìn)而提高了產(chǎn)品收率；將離子交換技術(shù)使用在兩次膜分離中間，很好的解決了實(shí)際生產(chǎn)中由于膜分離過(guò)程中濃縮倍數(shù)的提高，金屬鹽物質(zhì)析出，造成膜分離速度的下降的缺陷，保證了生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性，縮短了提取時(shí)間，并對(duì)膜芯起到了很好的保護(hù)作用，提高了膜設(shè)備的使用效率。本專利技術(shù)方法具有工藝簡(jiǎn)單合理、提取分離度高、收率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。采用本專利技術(shù)方法提取結(jié)晶后獲得的D-核糖產(chǎn)品經(jīng)高效液相色譜分析純度可達(dá)99.5%以上。具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說(shuō)明本專利技術(shù)，但不構(gòu)成對(duì)本專利技術(shù)的任何限制。實(shí)施例1 D-核糖發(fā)酵液100L通過(guò)膜孔徑為IOOOnm的微濾膜，入膜壓力0.2MPa，出膜壓力0.1MPa,操作溫度25°C，將發(fā)酵液濃縮10倍后，加入透析水量20L。濾清液以2BV/H流速通過(guò)732型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，陽(yáng)柱流出液同樣以2BV/H流速直接串入717型陰離子交換樹(shù)脂柱。離子交換液通過(guò)膜截留分子量5000的超濾膜，操作壓力1.4MPa，操作溫度30 35°C，將離子交換液濃縮15倍后，加入透析水量25L。濾液依次經(jīng)過(guò)732型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，331型陰離子交換樹(shù)脂，HZ-803樹(shù)脂。樹(shù)脂層析流出液經(jīng)過(guò)減壓濃縮，溫度控制50 60°C，真空度-0.09MPa，濃縮至糖漿狀后，加入糖漿體積的2倍量的無(wú)水乙醇，升溫溶解后攪拌均勻，加少量晶種，緩慢降溫使核糖結(jié)晶析出，離心甩干后，母液再次經(jīng)過(guò)層析、濃縮結(jié)晶。D-核糖結(jié)晶經(jīng)過(guò)真空干燥后，共獲得D-核糖產(chǎn)品4.80Kg。經(jīng)高壓液相色譜檢測(cè)D-核糖產(chǎn)品的純本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種采用超濾與離子交換技術(shù)從發(fā)酵液中提取D?核糖的方法，其特征在于方法步驟如下：（1）發(fā)酵液的微濾：D?核糖發(fā)酵液通過(guò)膜孔徑為50nm～1000nm的濾膜，除去發(fā)酵液中大部分的菌體及較大的蛋白及雜質(zhì)顆粒，操作壓力0.1～0.4MPa，操作溫度10～50℃，濃縮倍數(shù)6～12倍，透析水量以體積百分比計(jì)占進(jìn)料體積的10～50%；（2）濾清液的離子交換：濾清液經(jīng)過(guò)陽(yáng)、陰離子交換柱，除去濾液中的多價(jià)離子；（3）離子交換液的超濾：離子交換液通過(guò)截留分子量為500～5000的濾膜，除去離子交換液中的大部分蛋白及色素物質(zhì)，操作壓力0.5～2.0MPa，操作溫度20～40℃，濃縮倍數(shù)10～20倍，透析水量以體積百分比計(jì)占進(jìn)料體積的10～50%；（4）濾清液的層析濃縮結(jié)晶：將上述3個(gè)步驟處理后的濾液，經(jīng)過(guò)常規(guī)的離子交換層析、大孔吸附樹(shù)脂層析、濃縮、結(jié)晶，獲得純度達(dá)99.5%以上的D?核糖產(chǎn)品；?????所述步驟（1）中的濾膜為氧化鋁膜、陶瓷膜、PVC膜；所述步驟（2）中的離子交換順序?yàn)闉V清液先以1～5BV/H流速經(jīng)過(guò)陽(yáng)柱，再以1～5BV/H流速經(jīng)過(guò)陰柱；本方法中的陽(yáng)離子交換采用的樹(shù)脂包括D001、732、D113陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，陰離子交換樹(shù)脂包括331、D315、717陰離子交換樹(shù)脂；所述步驟（3）中提及的濾膜為卷式超濾膜——醋酸纖維素膜、聚醚砜膜、聚偏氟乙烯膜、聚酰胺膜；所述步驟（4）中提及的大孔吸附樹(shù)脂為HZ?803樹(shù)脂，H103樹(shù)脂，D101樹(shù)脂。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種采用超濾與離子交換技術(shù)從發(fā)酵液中提取D-核糖的方法，其特征在于方法步驟如下: (1)發(fā)酵液的微濾:D-核糖發(fā)酵液通過(guò)膜孔徑為50nm IOOOnm的濾膜，除去發(fā)酵液中大部分的菌體及較大的蛋白及雜質(zhì)顆粒，操作壓力0.1 0.4MPa，操作溫度10 50°C，濃縮倍數(shù)6 12倍，透析水量以體積百分比計(jì)占進(jìn)料體積的10 50% ； (2)濾清液的離子交換:濾清液經(jīng)過(guò)陽(yáng)、陰離子交換柱，除去濾液中的多價(jià)離子； (3)離子交換液的超濾:離子交換液通過(guò)截留分子量為500 5000的濾膜，除去離子交換液中的大部分蛋白及色素物質(zhì)，操作壓力0.5 2.0MPa，操作溫度20 40°C，濃縮倍數(shù)10 20倍，透析水量以體積百分比計(jì)占進(jìn)料體積的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊光，鄭雄敏，楊世傳，曾樂(lè)，黃恒述，任祥萬(wàn)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江西誠(chéng)志生物工程有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：