Спосіб виділення глутамінової кислоти

Способ выделения глута миновой кислоты, включающий выделение биомассы, осветление раство ра на ионосорбенте, упаривание, подкисление и кристаллизацию, отличающийся тем, что куль туральную жидкость подкисляют серной кислотой до рН 1,8–2,0, осадок солей и биомассу продуцента выделяют на полуп роницаемой мембране с размером пор 0,15–0,2 мкм при давлении до и после мембраны 0,15–0,18 и 0,05–0,07 МПа соответственно, фильтрат упаривают, нейтрализуют до изоэлектрической точки и кристаллизуют 70– 80% глутаминовой кислоты от ее содержания в культуральной жидкости с последующим отделением кристаллов от маточного раствора, причем осветлению на ионосорбенте подвергают раствор кристаллов в дистиллированной воде концентрацией 5–7% сухих веществ, а маточный раствор возвращают на ста дию упаривания. Ю (13) 20562 (11) UA кристаллической кислоты и ее чистоты по известному способу, является наличие в культуральной жидкости клеток продуцента и большого количества минеральных солей, препятствующи х кристаллообразованию глутаминовой кислоты. Кроме того, содержание минеральных солей при упаривании культуральной жидкости достигает состояния пересыщенного раствора, в результате чего соли кристаллизируются вместе с глутаминовой кислотой, снижая ее чистоту. Задачей изобретения является усовершенствова ние известного способа выделений глутаминовой кислоты путем создания оптимальных условий для кристаллообразования глутаминовой кислоты за счет предва рительного осаждения минеральных солей и выделения их вместе с микробной биомассой. Техническим результатом использова ния предлагаемого изобретения является более полное извлечение глутаминовой кислоты из культуральной жидкости. Потребительские свойства объекта изобретения, связанные с техническим результатом – повыше ние выхо да глутаминовой кислоты по отношению к ее содержанию в культуральной жидкости, улучшение качества готового продукта и снижение его себестоимости. Достигается технический результат тем, что в известном способе, включающем выделение биомассы, осветление раство ра на ионосорбенте, упаривание, подкисление и кристаллизацию, культуральную жидкость подкисляют серной кислотой (19) Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в технологии L-глутаминовой кислоты, получаемой микробиологическим синте зом. Известен способ выделения L-глутаминовой кислоты, включающей выделение биомассы продуцента путем добавления к культуральной жидкости окиси кальция, кипячения и фильтрации. Фильтрат подкисляют ортофосфорной кислотой до рН-7,0, повторно подогревают до кипения и в горячем виде направляют на фильтрацию. Полученный повторный фильтрат осветляют на ионосорбенте, упаривают, подкисляют до рН 3,2 и кристаллизируют глута миновую кислоту (Авт. сви детельство СССР № 328164. Опубликовано 02.11.1972 г. Бюллетень № 6). Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ выделения L-глута миновой кислоты, в котором введение в культуральную жидкость неорганических кислот и окиси кальция для осаждения биомассы производят одновременно до рН 5,0, нагревают до кипения и в горячем виде жидкость фильтруют на друкфильтре. Фильтрат осветляют на ионосорбенте, концентрируют упариванием, подкисляют до рН 3,2 и кристаллизуют глута миновую кислоту (Авт. свидетельство СССР № 528338. Опубликовано 15.09.1976 г. Бюллетень № 34). Причиной, препятствующей снижению потерь при кристаллизации, повышению выхо да C2 ______________________________ 20562 до рН 1,8–2,0, осадок солей и биомассу продуцента выделяют на полуп роницаемой мембране с размером пор 0,15–0,2 мкм при давлении до и после мембраны 0,15–0,18 и 0,05–0,07 Мпа, соответственно, фильтрат упаривают, нейтрализуют до изоэлектрической точки и кристаллизуют 70– 80% глутаминовой кислоты от ее содержания в культуральной жидкости с последующим отделением кристаллов от маточного раствора, причем осветлению на ионосорбенте подвергают раствор кристаллов в дистиллированной воде концентрацией 5–7% СВ, а маточный раствор возвращают на стадию упаривания. Предложенный в заявляемом техническом реше нии неизвестный в микробиологии прием – глубокое подкисление культуральной жидкости и высаждение за счет этого минеральных солей в сочетании с фильтрацией через полупроницаемую мембрану – обеспечивает уда ление солей жесткости (K, Na, Ca) на 79–85%, полное выделение микробных клеток продуцента глутаминовой кислоты и взвешенных коллоидных ве ществ мелассы. Это позволяет улучшить кристаллообразование и ускорить процесс выделения глутаминовой кислоты. Использование мембраны с размером пор 0,15–0,2 мкм не только обеспечивает удаление указанных компонентов, но и при заявляемых параметрах давления (0,05–0,07 МПа) обеспечивает высокую скорость фильтрации (45– 50 л/м 2 × ч), что уменьшает тре буемое количество фильтрационных установок в производстве. Удаление солей жесткости и взвешенных веществ из культуральной жидкости дает возможность выделить глутаминовую кислоту путем прямой кристаллизации в количестве 70–80% от ее содержания в культуральной жидкости. Осветление раствора глутаминовой кислоты концентрацией 5– 7% СВ существенно снижает нагрузку на ионосорбент, что выражается в увеличении длительности работы ионообменных колонн без регенерации, сокращении расхо да регенерирующи х растворов и получении кристаллов высокой чистоты. Использование предложенных технологических приемов и параметров в сочетании с известными позволяет, наряду с технологическим эффектом, уп ростить технологи ческую схе му производства и улучшить условия труда на стадии выделения глутаминовой кислоты. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Культуральную жидкость, полученную путем культивирова ния Corynebacterium glutamicum на мелассной среде, подкисляют серной кислотой до рН 1,8–2,0, выдерживают при перемеши вании 60 минут и фильтруют че рез полупроницаемую мембрану с размером пор 0,15–0,2 мкм при давлении до мембраны 0,15–0,18 МПа и после мембраны 0,05–0,07 МПа. Полученный фильтрат, освобожденный от взвешенных веществ и солей жесткости, упаривают при температуре 60оС и разрежении 0,08 МПа, до содержания глутаминовой кислоты 90–110 г/л, нейтрализуют 40%ным раствором щелочи до изоэлектрической точки (рН 3,2) и кристаллизируют глутаминовую кислоту в течение 24 часов при температуре 5–7оС. В этих условиях кристаллизуется 27–33 г/л глутаминовой кислоты, что с учетом упаривания составляет 70– 80% от ее содержания в культуральной жидкости. Кристаллы отделяют от маточного раствора фильтрованием на нутч-фильтре, растворяют в дистиллированной воде до концентрации 5–7% СВ и осветляют на ионосорбенте, а маточный раствор возвращают на стадию упаривания. Пример 1. Один литр культуральной жидкости, содержащей 42,5 г/л глута миновой кислоты, 18,0 г/л абсолютно сухой биомассы и сумму катионов 11520 мг-экв., подкисляют серной кислотой до рН 1,9, выдерживают при перемешива нии в течение 60 минут и фильтруют че рез мембрану с размером пор 0,15 мкм при давлении до мембраны 0,16 МПа, после мембраны 0,06 МПа. Концентрат биомассы и осадка солей жесткости промывают водой для снижения потерь глутаминовой кислоты. При этом получают 100 мл концентрата и 1,2 дм 3 фильтрата освобожденного от взвешенных веществ с содержанием глутаминовой кислоты 35,3 г/л и суммы катионов 1728 мг-экв. Фильтрат упаривают в три раза до повышения концентрации глута миновой кислоты 105 г/л, нейтрализуют 40%ным раствором щелочи до рН 3,2 и кристаллизуют глута миновую кислоту в те чение 24 часов при температуре 6оС. Затем кристаллы отделяют от маточного раствора фильтрованием на нутч-фильтре, высуши вают и взвешивают. Выход глутаминовой кислоты в ви де кристаллов составляет 32,8 г или 77% к ее содержанию в одном литре исходной культуральной жидкости. Ма точный раствор объемом 0,3 л с концентрацией глутаминовой кислоты 31,8 г/л возвращают на стадию упаривания. Ха рактеристика растворов и выход глутаминовой кислоты на отдельных ста диях приведены в табл. 1. Из данных, приведенных в табл. 1, видно, что предлагаемый способ выделения L-глутаминовой кислоты позволяет уве личить ее выход на 6,4% по сравнению с известным способом. При этом кристаллы, полученные по предлагаемому способу, со держат 98,9% основного вещества, а по предлагаемому способу за счет присутствия солей жесткости только 82,3% и в свя зи с этим требуется стадия перекристаллизации, что усложняет производство и уве личивает потери глутаминовой кислоты. 2 20562 Показатели По предлагаемому способу Стадия процесса КонценВыход трация глутамиглутаминовой киновой кислоты, слоты, % г/дм3 Раствор и осадок Объем, дм3 Культуральная жидкость Удаление биомассы Фильтрат культуи солей жесткости ральной жидкости По известному способу Объем, дм3 КонценВыход трация глутамиглутаминовой киновой кислоты, слоты, % г/дм3 Ферментация Осветление Упаривание Кристаллизация Осветленный раствор Упаренный фильтрат и осветленный раствор Ма точный раствор Кристаллы глутаминовой кислоты 1,0 42,5 100 1,0 42,5 100 1,2 35,3 99,6 0,97 40,2 91,8 1,2 32,4 91,5 0,4 0,3 105,9 31,8 99,6 22,4 0,4 0,3 97,2 29,1 91,48 20,5 32,8 98,9 77,2 30,1 82,3 70,8 Тираж50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 3