發(fā)酵液中γ-氨基丁酸提取工藝的研究.pdf

1、γ-氨基丁酸(GABA)是一種重要的中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制劑，具有鎮(zhèn)靜安神、促進(jìn)睡眠、增強(qiáng)記憶力、治療癲癇、降低血壓、控制哮喘、調(diào)節(jié)激素分泌、促進(jìn)生殖、腎肝功能活化等多種生理活性。 本論文系統(tǒng)研究了從乳酸菌發(fā)酵液中提取純化GABA的工藝，提出了一個(gè)簡單有效的提取和精制流程，即“絮凝預(yù)處理→脫色→離子交換→結(jié)晶和重結(jié)晶”，并詳細(xì)討論了該流程的各個(gè)步驟和操作條件。整個(gè)工藝GABA回收率為50％左右，最終產(chǎn)品純度可達(dá)98％以上。 以

2、殼聚糖為絮凝劑進(jìn)行了單因素絮凝實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明pH值和絮凝劑用量對絮凝效果影響很大，而溫度的影響較小。殼聚糖絮凝處理GABA發(fā)酵液的最適pH在4～5左右，最適用量在100～200ppm之間，最適溫度在30℃左右，但在10～50℃的范圍內(nèi)絮凝效果并無顯著差異。隨后進(jìn)行了3因素3水平的正交實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)pH值對絮凝效果影響最大，其次是絮凝劑用量，而溫度的影響最小。采用極差分析法得到絮凝的最佳工藝參數(shù)組合為pH 5.0，絮凝劑用量100ppm，溫度

3、20℃。在此條件下，絮凝率高達(dá)97.3％，而GABA損失僅為1.2％。對絮凝前后的過濾效果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，絮凝預(yù)處理能有效改善發(fā)酵液的流變特性，提高發(fā)酵液過濾速度。 對3種大孔脫色樹脂進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)大孔吸附樹脂SD300對GABA發(fā)酵液具有較高的脫色率和GABA得率。以SD300為脫色介質(zhì)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，脫色率隨pH值降低而增大，但當(dāng)pH降到5以下時(shí)，GABA損失較多。綜合考慮脫色率、GABA得率以及操作上的方便，選擇脫色處理時(shí)

4、保持預(yù)處理后的pH5.0不變。溫度升高能在一定程度上提高脫色率，但效果并不十分明顯，而且溫度升高將導(dǎo)致GABA得率下降，因此脫色時(shí)溫度保持室溫即可。通過動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步考察了流速對脫色的影響，結(jié)果表明SD300處理GABA發(fā)酵液的最佳流速為2BV(Bed Volume)/h，處理體積為6BV，此時(shí)總的脫色率可達(dá)93.2％，GABA回收率為86％。 對9種離子交換樹脂進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)大孔強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂D001具有交換容量大

5、、交換速度快等優(yōu)點(diǎn)，是一種從發(fā)酵液中分離提取GABA的理想介質(zhì)。以氫型D001樹脂為離子交換介質(zhì)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，在pH為3～6.2的范圍內(nèi)，樹脂都能保持相當(dāng)高的交換容量，并且交換容量在這個(gè)范圍內(nèi)幾乎保持不變，pH低于3或高于6.2，交換容量都將顯著下降。通過靜態(tài)實(shí)驗(yàn)作出了室溫下D001樹脂對GABA的吸附等溫線，發(fā)現(xiàn)即使料液中的GABA濃度相當(dāng)?shù)?，D001樹脂仍能達(dá)到較高的靜態(tài)交換容量，這進(jìn)一步說明了D001樹脂具有較強(qiáng)的交換GABA的

6、能力。對離子交換柱動(dòng)態(tài)上樣的條件進(jìn)行了考察，結(jié)果表明上樣的最佳流速為10BV/h，并且在上樣前一般不需對料液進(jìn)行稀釋。進(jìn)一步考察了離子交換柱的動(dòng)態(tài)洗脫條件，發(fā)現(xiàn)上樣量對洗脫分離的效果影響很大，洗脫前需先對上樣量進(jìn)行優(yōu)化。在發(fā)酵液中GABA濃度為0.42mol/L、流速采用1 0BV/h時(shí)，最佳上樣量為3BV左右。洗脫劑氨水的濃度不宜太高或太低，2mol/L是一個(gè)比較合適的量值。在離子交換步驟中，GABA回收率達(dá)到了92％。 初步