Способ выделения глутаминовой кислоты из культуральной жидкости

 

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для выделения глутаминовой кислоты (Глу) из культуральной жидкости ионным обменом на катионите. Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта за счет предотвращения 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.

CO/03 СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (s>)s С 12 P 13/14

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21)4623572/13 (22) 22.12,88 (46) 07,10,91. Бюл. И 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт и рикладной биохимии (72) Э.M.Тер-Саркисян, Л.Н.Макаренко, Н.Н.Петухова, P.Î,ÀëèåBà, Е.В.Кочетова, С.Т.Олийничук и Л.В.Левандовский (53) 663.18:577,112.384.4:543.544(088,8) (56) Патент США N 3029280, кл. С 12 P

13/14, 1966.

Патент CLLIA N 3325539, кл. С 12 P

13/14, 1967. (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ГЛУТАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ ИЗ КУЛЬТУРАЛЬНОЙ

ЖИДКОСТИ

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 осуществл я ют следу|ощим образом.

Культуральную жидкость продуцента глутаминовой кислоты подкисляют и пропускают через колонку сильнокислотного катионита, обеспечивая сорбцию глутаминовой кислоты. Колонку промывают водой для удаления примесей. Глутаминовую кислоту элюируют раствором, содержащим гидроксид щелочного металла в количестве, равном половине обменной ем„„Я „„1682393 А1 (57) Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для выделения глутаминовой кислоты (Глу) из культуральной жидкости ионным обменом на катионите, Цель изобретения — увеличение выхода целевого продукта за счет предотвращения 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 емко- ® сти катионита. Выход 83% от массы сорбированной Глу. Степень чистоты 99,5 . 1 табл. кости 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 КУ2х8. Этой смолой катионы глутаминовой кислоты связываются в большей степени, чем недиссоцированные

1682393

40

55 молекулы. Лучшие результаты получаются при использовании кэтионитэ в натриевой форме.

Сорбцию глутаминовой кислоты проводят из подкисленной культурэльной 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 злюента (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 гидроксида 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 обьемэ жидкости на объем смолы в час.

После пропускания 2500 мл жидкости в . фильтрате с колонны появляется глутаминовая кислота, Фильтрат собирают для следующего цикла сорбции. Собрано 2,31 л фильтрата с концентрацией глутаминовой кислоты 17 r/ë, Количество сорбированной глутаминовой кислоты 128,7 л.

Для злюации используют 2 л раствора, содержащего 40 г/л гидроксида натрия и 34 г/л гидроксидэ аммония, Полная обменная статическая емкость катионита составляет 4 моль. Доля гидроксида натрия (2 моль) равна половине емкости катионита, доля гидроксида аммония (4 моль) — полной емкости, Элюент пропускаютчерез колоннуснизу со скоростью 1400 мл/ч и вытесняют в том же направлении и с той же скоростью водой. Сбор злюата начинают при значении коэффициента преломления 1,334 и заканчивают при 1,335. Всего собрано 2250 мл злюата с содержанием глутаминовой кислоты 55,5 г/л (124,9 г). Выход нэ стадии ионного обмена в пересчете на сорбционный продукт составляет 97 %.

Элюат освобождают от аммиака путем вакуумной выпарки до объема раствора

1200 мл, после чего раствор подкисляют до рН 5,5 соляной кислотой и пропускают через колонну, загруженную 400 мл ионосорбента ИА — 1 в хлор-форме. Первую фракцию фильтрата с колонны (воду) отбрасывают, затем при значении коэффициента преломления 1,334 собирают раствор аминокислоты вплоть до окончания вытеснения раствора с колонны водой, Заканчивают сбор при падении коэффициента преломления до значения 1,335. Собрано 1530 мл раствора с концентрацией глутаминовой кислоты 80 г/л (153 г). Осветленный раствор упаривают под вакуумом до обьема 800 мл и концентрации 153 г/л. Раствор постепенно 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 вещество с содержанием основного продукта 99,5%. 710 мл маточного раствора, содержащего 15,4 r глутаминовой кислоты, направляют на колонну в последующем цикле сорбции.

Выход глутаминовой кислоты от исходного сорбированного количества составляет 83%.

Формула изобретения

Способ выделения глутаминовой кислоты из культуральной жидкости, включающий подкисление культуральной жидкости, сорбцию глутаминовой кислоты на сильнокислотный катионит, промывание катионита для отделения примесей. элюирование глутаминовой кислоты щелочным раствором и извлечение ее из элюата, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта за счет предотвращения кристаллизации глутаминовой кислоты на катионите, для элюирования глутаминовой

1682393 соответственно половине обменной емкости катионита и полной обменной емкости катионита.

Примечание

Состав элюента

Степень десорбции глутаминовой кислоты, Выпадение кристаллов в смоле

90-95

97 — 100

97 — 100

85- 90

Выпадение кристаллов в смоле

97- 100

ll р и м е ч а н и е. Сорбцию глутаминовой кислоты. осуществляют из, подкисленного фильтрата культуральной жидкости с содержанием глутамино вой кислоты 42, 5 г/л на катионите Ку 2х12.

Составитель Г,Голева

Редактор М.Стрельникова Техред М.Моргентал

Корректор M.Êó÷åðÿâàÿ

Заказ 3383 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 кислоты используют щелочной раствор, содержащий смесь гидроксидов щелочного металла и аммония в количествах, равных

Гидроксид щелочного металла (1/4 обменной емкости катионита)+ гидроксид 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 катио нита) 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 обменная емкость катионита

Загрязнение кристаллов целевого продукта хлористым натрием

Увеличение продолжительности от гонки аммиака от элюата