Способ выделения глутаминовой кислоты из культуральной жидкости Советский патент 1991 года по МПК C12P13/14 

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для выделения глутаминовой кислоты из культуральной жидкости ионным обменом на катионите.

Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта за счет предотвращения кристаллизации глутаминовой кислоты на катионите.

Способ осуществляют следующим образом.

Культуральную жидкость продуцента глутаминовой кислоты подкисляют и пропускают через колонку сильнокислотного катионита, обеспечивая сорбцию глутаминовой кислоты. Колонку промывают водой для удаления примесей. Глутамино- вую кислоту элюируют раствором, содержащим гидроксид щелочного металла в количестве, равном половине обменной емкости катионита, и гидроксид аммония в количестве, равном полной обменной емкости катионита. Элюент вытесняют с колонки водой. Глутаминовую кислоту выделяют из элюата известными приемами, преимущественно кристаллизацией.

Подкисление культуральной жидкости целесообразно осуществлять до рН 0,8-1,2. В этой зоне глутаминовая кислота полностью диссоцирована. При повышении значений рН степень диссоциации уменьшается и уже при значении рН 2 около 90% глутаминовой кислоты находится в виде недиссоциированных молекул.

В качестве сильнокислотного катионита используют смолу КУ 2x8. Этой смолой катионы глутаминовой кислоты связываются в большей .степени, чем недиссоцированные

а

00

N3 СО

чэ со

молекулы. Лучшие результаты получаются при использовании катионита в натриевой форме.

Сорбцию глутаминовой кислоты проводят из подкисленной культуральной жидкости или из подкисленного фильтрата культуральной жидкости. При осуществлении сорбции глутаминовой кислоты из культуральной жидкости последнюю лучше подавать на колонку в направлении снизу- вверх.

Состав элюента (гидроксид щелочного металла и гидроксид аммония) обеспечивает десорбцию глутаминовой кислоты без выделения кристаллов кислоты в процессе десорбции. В этом случае гидроксид щелочного металла вытесняет глутаминовую кислоту с катионита. Гидроксид аммония нейтрализует основную массу глутаминовой кислоты, переводит ее в аммонийную водорастворимую соль и предотвращает кристаллизацию кислоты.

Соотношение гидроксидов щелочного металла и аммония (половина обменной емкости катионита для первого и полная обменная емкость катионита для второго) определяется тем, что количество гидрокси- да щелочного металла должно быть достаточным только для вытеснения глутаминовой кислоты с колонки. Избыток катионов щелочного металла крайне трудно отделяется в процессе дальнейшей очистки целевого продукта.

Количество гидроксида аммония должно обеспечить нейтрализацию основного количества десорбированной глутаминовой кислоты и поддержание щелочной реакции в системе. Избыток ионов аммония отрицательного влияния на дальнейшие процессы выделения глутаминовой кислоты не оказывает.

Влияние количественного состава элюента на выходе целевого продукта представлено в таблице.

Пример. Стеклянную колонну диаметром 6 см и высотой 80 см заполняют 2 л сульфополистирольного катионита КУ-2х8 в натриевой форме. Через колонну снизу пропускают 4 л фильтрата культуральной жидкости продуцента глутаминовой кислоты, подкисленной до рН 1 соляной кислотой. Скорость раствора 0,7 обьема жидкости на объем смолы в час.

После пропускания 2500 мл жидкости в фильтрате с колонны появляется глутами- новая кислота. Фильтрат собирают для следующего цикла сорбции Собрано 2,31 л фильтрата с концентрацией глутаминовой кислоты 17 г/л, Количество сорбированной глутаминовой кислоты 128.7 л

Для элюации используют 2 л раствора, содержащего 40 г/л гидроксида натрия и 34 г/л гидроксида аммония. Полная обменная статическая емкость катионита составляет 4

моль. Доля гидроксида натрия (2 моль) равна половине емкости кэтионита, доля гидроксида аммония (4 моль) - полной емкости. Элюент пропускают через колонну снизу со скоростью 1400 мл/ч и вытесняют в

0 том же направлении и с той же скоростью водой. Сбор элюата начинают при значении коэффициента преломления 1,334 и заканчивают при 1,335. Всего собрано 2250 мл элюата с содержанием глутаминовой кисло5 ты 55,5 г/л (124,9 г). Выход на стадии ионного обмена в пересчете на сорбционный продукт составляет 97 %.

Элюат освобождают от аммиака путем вакуумной выпарки до объема раствора

0 1200 мл, после чего раствор подкисляют до рН 5,5 соляной кислотой и пропускают через колонну, загруженную 400 мл ионосор- бента ИА-1 в хлор-форме. Первую фракцию фильтрата с колонны (воду) отбрасывают,

5 затем при значении коэффициента преломления 1,334 собирают раствор аминокислоты вплоть до окончания вытеснения раствора с колонны водой. Заканчивают сбор при падении коэффициента преломле0 ния до значения 1,335. Собрано 1530 мл раствора с концентрацией глутаминовой кислоты 80 г/л (153 г). Осветленный раствор упаривают под вакуумом до объема 800 мл и концентрации 153 г/л. Раствор постепен5 но при перемешивании подкисляют до рН 3,2 соляной кислотой и охлаждают до 10°С. Процесс кристаллизации заканчивается через час. После центрифугирования получают 107 г кристаллов в пересчете на сухое

0 вещество с содержанием основного продукта 99,5%. 710мл маточного раствора, содержащего 15,4 г глутаминовой кислоты, направляют на колонну в последующем цикле сорбции.

5 Выход глутаминовой кислоты от исходного сорбированного количества составляет 83%.

Формула изобретения Способ выделения глутаминовой кисло0 ты из культуральной жидкости, включающий подкисление культуральной жидкости, сорбцию глутаминовой кислоты на сильнокислотный катионит - , промывание катионита для отделения примесей, элюирование глу5 таминовой кислоты щелочным раствором и извлечение ее из элюата, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта за счет предотвращения кристаллизации глутаминовой кислоты на катионите, для элюирования глутаминовой

кислоты используют щелочной раствор, содержащий смесь гидроксидов щелочного металла и аммония в количествах, равных

соответственно половине обменной емкости катионита и полной обменной емкости катионита.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для выделе- ния глутаминовой кислоты (Глу) из культуральной жидкости ионным обменом на катионите. Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта за счет пред- отвращения кристаллизации Глу на катионите. Культуральную жидкость продуцента Глу подкисляют до рН 0,8-1,2 и пропускают через колонку с сильнокислотным катионитом для сорбции Глу на катионите. Колонку промывают водой для удаления примесей и элюируют Глу щелочным раствором, содержащим смесь гидроксидов щелочного металла и аммония в количествах, равных соответственно половине обменной емкости катионита и полной обменной емкости катионита. Выход 83% от массы сорбированной Глу. Степень чистоты 99,5%. 1 табл.

Состав элюента

Степень десорбции глутами- новой кислоты,%

Гидроксид щелочного металла (1 /4 обменной емкости катионита) ьгидроксид

аммония (полная обменная емкость катионита)

Гидроксид щелочного металла (1/2 обменной емкости катионита) гидроксид

аммония (полная обменная емкость катионита)

Гидроксид щелочного металла (полная обменная емкость катионита)+ гидроксид аммония (полная обменная емкость катионита)

Гидроксид щелочного металла (1/2 обменной емкости катионита)+ гидроксид аммония(1/2 обменной емкости катионита)

Гидроксид щелочного металла (1/2 обменной емкости катионита) гидроксид аммония (двойная обмен- ная емкость катионита)

Примечание. Сорбцию глутаминовой кислоты, осуществляют из ( подкисленного фильтрата культуральной жидкости с содержанием глутамино вой кислоты 42, 5 г/л на катионите Ку 2x12.

Примечание

90-95

Выпадение кристаллов в смоле

97-100

97-100

Загрязнение кристаллов целевого продукта хлористым натрием

85-90

Выпадение кристаллов в смоле

97- 100

Увеличение продолжительности от гонки аммиака от элю- ата