СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ГЛУТАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ ИЗ КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ Советский патент 1972 года по МПК C12P13/14 

Изобретение относится к производству аминокислот, в частности глутаминовой кислоты из культуральной жидкости микроорганизмов.

Известен способ выделения глутаминовой кислоты из культур альной жид-кости путем отделения от нее биомассы, полученной в результате выращиваиия продуцентов глутаминовой кислоты на питательной среде, кото-рая содержит в качестве источников углерода и азота, необходимых для биосинтеза, мелассу, соли аммония и мочевину. Отделенную культуральную жидкость пропускают через две ионообменные колонки с катионитами, элюируют глутаминовую кислоту с колонок раствором аммиака с последующим выделением кислоты в виде кристаллов и регенерируют ионообменные смолы.

С целью получения более очищенной глутаминовой кислоты по предлагаемому способу раствор, выходящий из первой ионообмевной колонки, собирают и производят выделение из него кристаллов глутаминовой ««слоты, например, путем охлаждения раствора и подкисления его. При этом через вторую ионообменную колонку пропускают раствор после отделения от него кристаллов глутаминовой кислоты с дальнейшей элюцией глутаминовой кислоты раствором аммиака и после упаривания элюата с последующим выделением из данного раствора аналогичным способом также кристаллов глутаминовой кислоты и смешиванием полученных кристаллов с первой и второй ионообменных колонок.

Для упрощения генерации смолы этот процесс целесообразно проводить путем пропуска раствора из неорганических кислот последовательно через обе колонки.

Подкисление раствора для выделения кристаллов глутаминовой кислоты проводят до

рН 3,2.

Элюирова«ие глутаминовой кислоты проводят путем пропуска раствора аммиака последовательно через обе колонки. Выделенную после первой стадии кристаллическую глутаминовую кислоту растворяют в растворе аммиака, используемого для регенерации ионообменных смол на колонках, причем перед кристаллизацией данный раствор упаривают и подкисляют до рН 3,2.

Предлагаемый способ выделения глутаминовой кислоты осуществляют следующим способом.

Культур альную жидкость после отделения биомассы и других взвещенпых частиц пропускают через колонку с сульфокатионитом в Н-форме. Кислый раствор, поступающий из колонны, сначала направляют на слив, а после прохода глутаминовой кислоты собирают в сборник. Затем культуральную жидкость пропока в условиях фронтального хроматографнческого процесса глутаминовая кислота, поглощенная катионитом, вытеон-ится катионами щелочных и щелочноземельных металлов, содержащимися в култьуральной жидкости. Собранный раствор (рН 2-4) с увеличенным по сравнению с исходным содержанием глутаминовой кислоты и значительно уменьшенным содержанием катионов охлаждают до 5°С. Выделившуюся кристаллическую глутаминовую кислоту через 10-20 час отфильтровывают на друк-фильтре, фильтрат, содержащий глутаминовую кислоту, подают на вторую колонку с тем же катионитом, что и первая колонна, где глутаминовая кислота сорбируется на катионите (объем смолы второй колонны вдвое меньше, чем первой).:

Пропускание раствора через вторую колонну зака-ничвают до .прохода глутаминовой кислоты. Раствор, выходящий из второй колонны и не содержащий глутаминовой кислоты, направляют на слив. После промывания колонны со смолой двукратным объемом воды на объем смолы для десорбции глутаминовой Кислоты через .колонну .пропускают 8-ный раствор аммиака. В этих условиях с аммиачным раствором из смолы элюируется вся глутаминовая кислота, а катионы щелочных и щелочно-земельных металлов практически полностью остаются на катионите. В собранной аммиачной фракции с глутамииовой кислотой растворяют ранее выделенную кристаллическую глутамйновую кислоту, содержащую посторонние примеси, затем раствор подкисляют концентрироваиной соляной кислотой до рН 3,2. Глутаминовая кислота выпадает в виде кристаллов при охлаждении до 5°С в течение 10 час. Кристаллы отфильтровывают и сушат.

Обе колонны с катионитом регенерируют пролуоканием 1,5 н. раствора соляной кислоты последовательно через вторую и первую колонны.

Пример. Среда для микробиологического синтеза глутаминовой кислоты имеет следующий состав, %:

меласса20

сернокислый аммоний0,5

двузамещенный фосфат калия 0,5 сернокислый ма гний0,3

мел1

мочевина1

Штамм-продуцент М. glutamicus 490. После окончания процесса ферментации кольтуральная жидкость содержит 40 г/л глутаминовой кислоты.

Для отделения биомассы и других взвешенных частиц в культур альную жидкость вводят при перемешивании негашеную известь в виде порошка в количестве 20 г/л. Раствор нагревают до кидеиИя, продолжающегося в течении 15 мин. После охлаждения раствора до 70°С осадок гидроокиси кальция и биомассы отфильтровывают на друк-фильтре при давлении 4 кг/см со средней скоростью фильтрации 0,2 мз1м-час при толщине осадка 20 мм.

Осадок промывают БОДОЙ, взятой в количестве 10% от объема пропущенной через фильтр культуральной жидкости. Промывные воды соединяют с основным фильтратом. Полученный фильтрат (рН 12,0-12,5, содержит 43 г/л глутаминовой икслоты) нейтрализуют при перемешивании концентрированной 73%-ной ортофосфорной кислотой (10 мл на 1 л фильтрата) до рН 7. Затем раствор

нагревают до кипения, выдерживают при 95- 10 мин и выпавший осадок фосфатов кальция фильтруют также как и в предыдущем случае после остыванйя раствора до 70°С. Осадок промывают водой, взятой в количестве 10% от объема пролущенной через фильтр жидкости.

Получйиный после второй -фильтрации раствор содержит глутаминовую кислоту в концентрации 50 г/л (концентрация увеличивается за счет частичного упаривания жидкости), содержание сухих веществ 11%, зольность 2,5%, содержащие Са2+ 100 мг-экв/л.

Обработанный раствор культуральной жидкости пропускают через колонку, заполненную

сульфокатионитом КУ-2-20 в Н+-форме. Объем смолы в колонке 200 мл, высота слоя 250 мм, диаметр колонки 30 мм. Скорость пропускания раствора 0,21 мл1см мин (0,5 объема раствора на 1 объем смолы в час). Через

колонку пропускают 600 мл раствора (3 объема на 1 объем смолы). Первые 200 мл раствора, выходящего из колонки и не содержащего глутаминовую кислоту, направляют на слив. Весь остальной раствор собирают в одну емкость. Оставшийся в колонке между зернами катионита раствор вытесняют из колонки 100 мл воды, пропускаемой с той же скоростью, что и первоначальная. Собранный раствор с рН 3,8, содержащий глутаминовую

кислоту, охлаждают до 10°С. Через 12 час выпавшие кристаллы глутаминовой кислоты отфильтровывают, промывают холодной водой, подкисленной до рН 3,2, и сушат при 60-70 С. Выход глутаминовой кислоты на этой стадии

составляет около 30% от общего содержания в исходном растворе, пропускаемом через первую колонку. В нервой колонке остается незначительное количество сор|бированной глутаминовой кислоты, которую в дальнейшем

элюируют раствором аммиака.

Фильтрат после отделения кристаллов глутамиНовой кислоты пропускают через вторую колонку с тем же катионитом, что и первая. Объем смолы во второй колонке (80 мл) примерно в два с половиной меньше, чем в первой. Диаметр колонки 20 мм, высота слоя смолы 250 мм, скорость пропускания раствора 0,47 мл/см -мин (0,5 объема раствора на 1 объем смолы в час). Через колонку пропускают 500 мл раствора, причем глутаминовая кислота в конце операции не обнаруживается на выходе колонки, а выходящий раствор направляют на слив. Глутаминовую кислоту, сор.бированиую во второй колонке, элюируют

ка пропускают последовательно через первую и вторую -колонки. Всего пропускают 240 мл раствора а ьмиака (3 объема на 1 объем смолы во второй колонке) с такой же скоростью, что и При насыщении смолы глутаминовой кислоты во второй колонке. После элюи-рования аммиаком обе колонки последовательно промывают 300 лл воды со скоростью 200 мл1час. Первые 150 мл промывной воды присоединяют к элюату. Собранный элюат содержит глутаминовую кислоту в концентрации 40 г/л, незначительные примеси других аминокислот и неорганических катионов (например, Са2+ - 20 мг-экв1л).

Из элюата при нагревании отходит аммиак, раствор упаривают до объема 80 мл, подкйсляют концентрированной соляной кислотой до рН 3,2 и охлаждают до 5°С. Через 10 час выпавшие кристаллы глутаминовой кислоты отфильтровывают и сушат при температуре не выше 90°С.

Ионообменную смолу регенерируют пропусканием 200 мл 1,5 н. раствора НЫОз последовательно через первую и вторую колонки со скоростью 200 мл/час. Выходящий раствор не содержит глутаминовой кислоты. Перед следуюш,им циклом колонки промывают 600 мл воды.

В результате кристаллизации из раствора после пропускания через первую колонку получают 10 г глутаминовой кислоты (30% от всего содержания в исходном растворе) с содержанием основного вещества 94%. Из аммиачного элюата выделяют 18,5 г глутаминоеой кислоты 99%-ной чистоты, зольность менее 0,3%, точка плавления 199°. Выход из этой стадии около 60%. Суммарный выход глутаминовой кислоты 90%.

Предмет изобретения

1. Способ выделения глутаминовой кислоты из культуральной жидкости путем отделения от нее биомассы, полученной в результате выращивания продуцентов глута-миновой кислоты на питательной среде, содержащей в качестве

источников углерода и азота, необходимых для биосинтеза, мелассу, соли аммония и мочевину, тронускания отделенной культуральной жидкости через две ионообменные колонки с

катионитами, элюирования глутаминовой кислоты с колонок раствором аммиака с последующим выделением кислоты в виде кристаллов и регенерацией ионообменных смол, отличающийся тем, что, с целью получения более очищенной глутаминовой кислоты, раствор, выходящий из нервой ионообменной колонки, собирают и производят выделение из него кристаллов глутаминовой кислоты, например, путем охлаждения раствора и подкисления его,

при этом через вторую ионообменную колонку пропускают раствор после отделения от него кристаллов глутаминовой кислоты с дальнейшей элюцией глутаминовой кислоты раствором аммиака и после упаривания злюата с

последующим выделением из данного раствора аналогичным способом также кристаллов глутаминовой кислоты и смешиванием полученных кристаллов с первой и второй ионообменных колонок.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса регенерации смолы, процесс проводят путем пропуска раствора одной из неорганических кислот последовательно через обе колонки.

3. Способ по ни. 1 и 2, отличающийся тем, что подкисление раствора для выделения кристаллов глутаминовой кислоты проводят до рН 3,2. 4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем,

что элюировавие глутаминовой кислоты проводят путем пропуска раствора аммиака последовательно через обе колонки.

5. Способ по пп. 1-4, отличающийся тем, что выделенную после первой стадии кристаллическую глутаминовую кислоту растворяю г в растворе аммиака, используемого для регенерации ионообменных смол на колонках, при этом перед кристаллизацией данный раствор упаривают и подкисляют до величины рН,

преимущественно равной 3,2.