一种从N-乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法

摘要

本发明涉及一种从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法，其工艺步骤为：将N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液经酸喷射器酸化水解，然后加水稀释、离心分离、减压浓缩得到氨基葡萄糖浓缩液，再经絮凝沉淀、静置分离、过滤、阴离子大孔树脂脱色得到氨基葡萄糖脱色液，将该氨基葡萄糖脱色液用阳离子大孔树脂提取、盐酸解析、结晶、离心分离即可得到氨基葡萄糖盐酸盐粗品。本发明整个工艺操作更为简捷，生产进度易保障，有利于提高产品质量、提高收率。

权利要求

1.一种从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法，其特征在于其工艺步骤为：将N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液经酸喷射器酸化水解，然后加水稀释、离心分离、减压浓缩得到氨基葡萄糖浓缩液，再经絮凝沉淀、静置分离、过滤、阴离子大孔树脂脱色得到氨基葡萄糖脱色液，将该氨基葡萄糖脱色液用阳离子大孔树脂提取、盐酸解析、结晶、离心分离即可得到氨基葡萄糖盐酸盐粗品，其中：所述酸化水解时，控制进料比V发酵液：V硫酸＝1：0.15～0.18，水解温度45～65℃，喷射器孔径Φ2～5mm；

所述絮凝沉淀过程中，所用絮凝剂为聚丙烯酰胺，用量为氨基葡萄糖浓缩液质量的0.6～0.9％，絮凝温度35～45℃，絮凝时间15～20分钟，在此期间，每隔5分钟搅拌一次；

所述阴离子大孔树脂脱色时，所用的阴离子大孔树脂系D900柱，脱色进料温度40～45℃；

所述用阳离子大孔树脂提取、盐酸解析是指将氨基葡萄糖脱色液调至30～35℃，然后入阳离子大孔树脂，控制进料速度1～2BV/h，料液进完后，用0.3～0.5mol/L盐酸解析，解析速度1～1.5BV/h，其中所述阳离子大孔树脂为D62柱。

2.按照权利要求1所述的从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法，其特征在于所述加水稀释时，加水量按照V酸化水解液：V水＝1：0.6～1.5加入。

3.按照权利要求1所述的从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法，其特征在于所述离心分离后所得的离心渣加入其重量1.5～3倍水，搅拌20～30分钟后离心分离，所得离心液汇集到前次离心液中再进行减压浓缩。

4.按照权利要求1或3所述的从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法，其特征在于所述减压浓缩倍数以3.0～5.0为宜。

5.按照权利要求1所述的从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法，其特征在于所述静置分离时间为15～30min。

6.按照权利要求1所述的从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法，其特征在于所述结晶是指在所得解析液中加入3～5倍乙醇，使氨基葡萄糖盐酸盐析出。

7.按照权利要求1所述的从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法，其特征在于，将所得氨基葡萄糖盐酸盐粗品用纯化水溶解，然后加入活性碳脱色，活性碳加量为粗品质量0.6～0.8％，脱色温度40～45℃，板框过滤，所得过滤液降温至10～15℃，加入过滤液体积3～5倍乙醇，使氨基葡萄糖盐酸盐析出，离心分离，真空干燥即可得到盐酸氨基葡萄糖成品。

说明书

一种从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法

技术领域

[0001] 本发明属于生物发酵提取技术领域，特别是涉及一种从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法。

背景技术

[0002] 氨基葡萄糖是天然的氨基单糖,为人体关节软骨基质中合成蛋白聚糖所必需的物质，其分子式C6H13O5N，结构式如下：

[0003] 。

[0004] 氨基葡萄糖系葡萄糖的一个羟基被一个氨基取代的化合物，俗称氨基糖，易溶于水及亲水性溶剂。通常以N‑乙酰基衍生物（如甲壳素）或以N‑硫酸酯和N‑乙酰‑3‑O‑乳酸醚（胞壁酸）形式存在于微生物、动物来源的多糖和结合多糖中。

[0005] 氨基葡萄糖具有免疫调节、治疗骨关节炎、抗氧化、抗衰老以及防腐抗菌等作用，被广泛应用在医疗、食品、化妆品、农业上。

[0006] 在医疗上，氨基葡萄糖能减缓关节和软骨部位病变，缓解关节疼痛，有利于再生软骨组织；也可以用于治疗胃溃疡；若在服用氨基葡萄糖的同时服用抗生素，可以促进血液对抗生素的吸收，增加疗效并降低一些副反应；另外，氨基葡萄糖在预防颈椎病、参与肝肾解毒、抗癌等方面也有显著疗效。

[0007] 在食品上，氨基葡萄糖对人体无毒，并且有抗衰老、刺激婴儿肠道内双歧杆菌的生长、调节内分泌等作用，因此可以作为食品配料使用。如日本、美国的一些生产商在蛋糕、面包、饮料等产品中添加氨基葡萄糖。

[0008] 在化妆品、农业上，可以添加到高档化妆品、植物生长调节剂、饲料添加剂中。

[0009] 由于氨基葡萄糖单体不稳定，在空气中极易潮解，故而作为医药产品的氨基葡萄糖多以盐酸盐、硫酸盐或复盐的形式存在。

[0010] 目前，氨基葡萄糖主要采用生物提取法和微生物发酵法生产，其中

[0011] 生物提取法系从虾蟹壳中提取甲壳素或壳聚糖,再经盐酸水解而成氨基葡萄糖盐酸盐，该工艺需要虾蟹壳资源，产品有鱼腥味，对过敏反应的患者不适用，而且产品中重金属含量容易超标，影响市场推广。

[0012] 微生物发酵法一般采用转基因工程技术，将氨基葡萄糖合酶和氨基葡萄糖乙酰化酶的基因在大肠杆菌中共表达，获得转基因工程菌，以葡萄糖为发酵原料，经发酵得到含N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液，加入 0.1 mol/L 的盐酸，100℃下煮3h，把90%以上的 N‑乙酰氨基葡萄糖转化为氨基葡萄糖，再经提取、纯化浓缩、结晶、干燥等工艺，生产氨基葡萄糖系列产品(盐酸盐、硫酸盐)。微生物发酵法所得产品质量好，无鱼腥味，无过敏反应，深受市场欢迎。伴随发酵技术水平提高，产量提升空间较大，微生物发酵法具有工业化大生产的潜力，成为行业发展方向。

[0013] 上述从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液制备氨基葡萄糖的过程中，通常是先将发酵液过滤，再用强酸性阳离子树脂提取纯化，将N‑乙酰氨基葡萄糖转化为氨基葡萄糖，或者加入 0.1 mol/L 的盐酸，100℃下煮3h，把N‑乙酰氨基葡萄糖转化为氨基葡萄糖，再经浓缩，结晶等工艺，生产氨基葡萄糖系列产品(盐酸盐、硫酸盐)。以上生产工艺中，存在的问题主要有以下几点：

[0014] 1.N‑乙酰氨基葡萄糖具有不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱和有机溶剂的特性，因此，N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液未经酸水解直接进行过滤，提取氨基葡萄糖收率较低，而N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液直接在酸化罐用强酸酸化水解，水解效率较低，易腐蚀设备。

[0015] 2.N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液除含有N‑乙酰氨基葡萄糖外，还含有氨基葡萄糖，以及大量蛋白类物质，蛋白是两性化合物，进行阳离子交换吸附N‑乙酰氨基葡萄糖时，也会吸附部分蛋白，影响阳离子树脂吸附收率，得到的氨基葡萄糖解析液未除蛋白，直接结晶，质量较差。

发明内容

[0016] 本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种有效提高产品质量，提高收率，工艺操作便捷，产生废水量少，有利于环保处理的从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法。

[0017] 为实现上述目的所采取的技术方案为：

[0018] 一种从N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液中提取氨基葡萄糖的方法，其特征在于其工艺步骤为：将N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液经酸喷射器酸化水解，然后加水稀释、离心分离、减压浓缩得到氨基葡萄糖浓缩液，再经絮凝沉淀、静置分离、过滤、阴离子大孔树脂脱色得到氨基葡萄糖脱色液，将该氨基葡萄糖脱色液用阳离子大孔树脂提取、盐酸解析、结晶、离心分离即可得到氨基葡萄糖盐酸盐粗品。

[0019] 所述酸化水解时，控制进料比V发酵液：V硫酸=1:0.15～0.18，水解温度45～65℃，喷射器孔径Φ2～5mm。

[0020] 所述加水稀释时，加水量按照V酸化水解液: V水=1:0.6～1.5加入。

[0021] 所述离心分离后所得的离心渣加入其重量1.5～3倍水，搅拌20～30分钟后离心分离，所得离心液汇集到前次离心液中再进行减压浓缩。

[0022] 所述减压浓缩倍数以3.0～5.0为宜。

[0023] 所述絮凝沉淀过程中，所用絮凝剂为聚丙烯酰胺，用量为氨基葡萄糖浓缩液质量的0.6～0.9%，絮凝温度35～45℃，絮凝时间15～20分钟，在此期间，每隔5分钟搅拌一次。

[0024] 所述静置分离时间为15～30min。

[0025] 所述阴离子大孔树脂脱色时，所用的阴离子大孔树脂系D900柱，脱色进料温度40～45℃。

[0026] 所述用阳离子大孔树脂提取、盐酸解析是指将氨基葡萄糖脱色液调至30～35℃，然后入阳离子大孔树脂，控制进料速度1～2BV/h，料液进完后，用0.3～0.5mol/L盐酸解析，解析速度1～1.5BV/h，其中所述阳离子大孔树脂为D62柱。

[0027] 所述结晶是指在所得解析液中加入3～5倍乙醇，使氨基葡萄糖盐酸盐析出。

[0028] 将所得氨基葡萄糖盐酸盐粗品用纯化水溶解，然后加入活性碳脱色，活性碳加量为粗品质量0.6～0.8%，脱色温度40～45℃，板框过滤，所得过滤液降温至10～15℃，加入过滤液体积3～5倍乙醇，使氨基葡萄糖盐酸盐析出，离心分离，真空干燥即可得到盐酸氨基葡萄糖成品。

[0029] 同传统发酵液中提取氨基葡萄糖工艺相比，本发明的技术优势体现在：

[0030] 1 N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液，经酸化喷射器酸化水解N‑乙酰氨基葡萄糖，使N‑乙酰氨基葡萄糖充分水解反应得到氨基葡萄糖，避免N‑乙酰氨基葡萄糖水溶性差，过滤分离时进入菌渣，影响氨基葡萄糖收率，整个工艺操作更为简捷，生产进度易保障，有利于提高产品质量、提高收率。

[0031] 2本发明先采用阴离子絮凝剂、阴离子树脂除蛋白、色素，再用阳离子大孔树脂提取氨基葡萄糖工艺，提高氨基葡萄糖提取收率和质量。

具体实施方式

[0032] 下面用实例予以说明本发明，应该理解的是，实例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。本发明的范围与核心内容依据权利要求书加以确定。

[0033] 取N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液800L（发酵效价78g/L，固含量0.22w/w），分别进行以下实验，其中：

[0034] 实施例1

[0035] 取N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液100L，加热至45℃，调整发酵液、硫酸流量，使其按投料比（发酵液（V）：硫酸（V）=1：0.15），硫酸经喷射器雾化（喷射器孔径Φ2mm）与发酵液混合，进入酸化液罐中，加入0.6倍酸化水解液体积的水，搅拌15分钟后，离心分离，分别收集滤渣、离心液，在滤渣洗涤罐中，以离心渣重量1.5倍加入水，搅拌20分钟，用水透洗离心渣，离心分离，合并两次离心液，用薄膜蒸发器减压浓缩，将离心液浓缩3倍，得到氨基葡萄糖浓缩液。

[0036] 将以上氨基葡萄糖浓缩液，加热至35℃，加入0.6%（w/v)聚丙烯酰胺，絮凝沉淀15分钟，期间每隔5分钟搅拌一次，每次搅拌2min，静置15分钟，经板框过滤，得到滤液，再升温至40℃，进阴离子脱色树脂（D900柱）过滤，得到氨基葡萄糖脱色液。

[0037] 将以上氨基葡萄糖脱色液温度调至30℃，进阳离子大孔树脂（D62柱），进料速度以2BV/h，料液进完后，用0.3mol/L盐酸进行解析，解析速度1BV/h，收集解析液，得到氨基葡萄糖解析液。

[0038] 将以上氨基葡萄糖解析液入结晶器中，缓慢搅拌下，加入3倍体积乙醇，使氨基葡萄糖盐酸盐析出，离心分离，得到氨基葡萄糖盐酸盐粗品。

[0039] 将以上氨基葡萄糖盐酸盐粗品，搅拌下，加入纯化水溶解，升温至40℃，按粗品质量0.6%（W/W)加入活性碳脱色，脱色15分钟，板框过滤，收集脱色液，降温至10℃，缓慢搅拌下，加入3倍体积乙醇，析出得氨基葡萄糖盐酸盐，离心分离，真空干燥，得到盐酸氨基葡萄糖成品5778g。总收率74.08%。

[0040] 实施例2

[0041] 取N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液100L，加热至50℃，调整发酵液、硫酸流量，使其按投料比（发酵液（V）：硫酸（V）=1：0.16），硫酸经喷射器雾化（喷射器孔径Φ2mm）与发酵液混合，进入酸化液罐中，加入0.8倍酸化水解液体积水，搅拌15分钟后，离心分离，分别收集滤渣、离心液，在滤渣洗涤罐中，以离心渣重量3倍加水量稀释，搅拌20分钟，用水透洗离心渣，离心，合并两次离心液，用薄膜蒸发器减压浓缩，将离心液浓缩4倍，得到氨基葡萄糖浓缩液。

[0042] 将以上氨基葡萄糖浓缩液，加热至40℃，加入0.7%（w/v)聚丙烯酰胺，絮凝沉淀18分钟，期间每隔5分钟搅拌一次，每次搅拌2min，静置15分钟，经板框过滤，得到滤液，再升温至42℃，进阴离子脱色树脂（D900柱）过滤，得到氨基葡萄糖脱色液。

[0043] 将以上氨基葡萄糖脱色液温度调至32℃，进阳离子大孔树脂（D62柱），进料速度以1BV/h，料液进完后，用0.5mol/L盐酸进行解析，解析速度1.2BV/h，收集解析液，得到氨基葡萄糖解析液。

[0044] 将以上氨基葡萄糖解析液加入结晶器中，缓慢搅拌下，加入4倍体积乙醇，使氨基葡萄糖盐酸盐析出，离心分离，得到氨基葡萄糖盐酸盐粗品。

[0045] 将以上氨基葡萄糖盐酸盐粗品，搅拌下，加入纯化水溶解，升温至42℃，按粗品重量0.7%（W/W)，加入活性碳脱色，脱色15分钟，板框过滤，收集脱色液，降温至12℃，缓慢搅拌下，加入4倍体积乙醇，析出氨基葡萄糖盐酸盐，离心，得到氨基葡萄糖盐酸盐纯品，真空干燥，得到盐酸氨基葡萄糖成品5775g。总收率74.04%。

[0046] 实施例3

[0047] 取N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液100L，加热至55℃，调整发酵液、硫酸流量，使其按投料比（发酵液（V）：硫酸（V）=1：0.16），硫酸经喷射器雾化（喷射器孔径Φ3mm）与发酵液混合，进入酸化液罐中，加入1倍酸化水解液体积水，搅拌15分钟后，离心分离，分别收集滤渣、离心液，在滤渣洗涤罐中，以离心渣重量3.0倍加水量，搅拌20分钟，用水透洗离心渣，离心，合并两次离心液，用薄膜蒸发器减压浓缩，将离心液浓缩5倍，得到氨基葡萄糖浓缩液。

[0048] 将以上氨基葡萄糖浓缩液，加热至45℃，加入0.8%（w/v)聚丙烯酰胺，絮凝沉淀15分钟，期间每隔5分钟搅拌一次，每次搅拌2min，静置15分钟，经板框过滤，得到滤液，再升温至44℃，进阴离子脱色树脂（D900柱）过滤，得到氨基葡萄糖脱色液。

[0049] 将以上氨基葡萄糖脱色液温度调至34℃，进阳离子大孔树脂（D62柱），进料速度以2BV/h，料液进完后，用0.5mol/L盐酸进行解析，解析速度1.5BV/h，收集解析液，得到氨基葡萄糖解析液。

[0050] 将以上氨基葡萄糖解析液加入结晶器中，缓慢搅拌下，加入5倍体积乙醇，使氨基葡萄糖盐酸盐析出，离心分离，得到氨基葡萄糖盐酸盐粗品。

[0051] 将以上氨基葡萄糖盐酸盐粗品，搅拌下，加入纯化水溶解，升温至45℃，按粗品重量0.8%（W/W)，加入活性碳脱色，脱色15分钟，板框过滤，收集脱色液，降温至15℃，缓慢搅拌下，加入5倍体积乙醇，析出使氨基葡萄糖盐酸盐，离心分离，得到氨基葡萄糖盐酸盐纯品，真空干燥，得到盐酸氨基葡萄糖成品5821g总收率74.63%。

[0052] 实施例4

[0053] 取N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液100L，加热至60℃，调整发酵液、硫酸流量，使其按投料比（发酵液（V）：硫酸（V）=1：0.18），硫酸经喷射器雾化（喷射器孔径Φ5mm）与发酵液混合，进入酸化液罐中，加入1.2倍酸化水解液体积水，搅拌15分钟后，离心分离，分别收集滤渣、离心液，在滤渣洗涤罐中，以离心渣重量2.0倍加水量，搅拌20分钟，用水透洗离心渣，离心，合并两次离心液，用薄膜蒸发器减压浓缩，将离心液浓缩4倍，得到氨基葡萄糖浓缩液。

[0054] 将以上氨基葡萄糖浓缩液，加热至40℃，加入0.9%（w/v)聚丙烯酰胺0.63g，絮凝18分钟，期间每隔5分钟搅拌一次，每次搅拌2min，静置15分钟，经板框过滤，得到滤液，再升温至45℃，进阴离子脱色树脂（D900柱）过滤，得到氨基葡萄糖脱色液。

[0055] 将以上氨基葡萄糖脱色液温度调至35℃，进阳离子大孔树脂（D62柱），进料速度以2BV/h，料液进完后，用0.4mol/L盐酸进行解析，解析速度1.2BV/h，收集解析液，得到氨基葡萄糖解析液。

[0056] 将以上氨基葡萄糖解析液加入结晶器中，缓慢搅拌下，加入4倍体积乙醇，使氨基葡萄糖盐酸盐析出，离心分离，得到氨基葡萄糖盐酸盐粗品；

[0057] 将以上氨基葡萄糖盐酸盐粗品，搅拌下，加入纯化水溶解，升温至42℃，按粗品重量0.7%（W/W)，加入活性碳脱色，脱色15分钟，板框过滤，收集脱色液，降温至12℃，缓慢搅拌下，加入4倍体积乙醇，析出使氨基葡萄糖盐酸盐，离心分离，真空干燥，得到盐酸氨基葡萄糖成品5856g。总收率75.08%。

[0058] 实施例5

[0059] 取N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液100L，加热至65℃，调整发酵液、硫酸流量，使其按投料比（发酵液（V）：硫酸（V）=1：0.17），硫酸经喷射器雾化（喷射器孔径Φ5mm）与发酵液混合，进入酸化液罐中，加入1.5倍酸化水解液体积水，搅拌15分钟后，离心分离，分别收集滤渣、离心液，在滤渣洗涤罐中，以离心渣重量1.5倍加水量，搅拌15分钟，用水透洗离心渣，离心分离，合并两次离心液，用薄膜蒸发器减压浓缩，将离心液浓缩3倍，得到氨基葡萄糖浓缩液。

[0060] 将以上氨基葡萄糖浓缩液，加热至40℃，加入0.8%（w/v)聚丙烯酰胺，絮凝沉淀20分钟，期间每隔5分钟搅拌一次，每次搅拌2min，静置15分钟，经板框过滤，得到滤液，再升温至42℃，进阴离子脱色树脂（D900柱）过滤，得到氨基葡萄糖脱色液。

[0061] 将以上氨基葡萄糖脱色液温度调至32℃，进阳离子大孔树脂（D62柱），进料速度以2BV/h，料液进完后，用0.4mol/L盐酸进行解析，解析速度1.2BV/h，收集解析液，得到氨基葡萄糖解析液。

[0062] 将以上氨基葡萄糖解析液加入结晶器中，缓慢搅拌下，加入4倍体积乙醇，使氨基葡萄糖盐酸盐析出，离心分离，得到氨基葡萄糖盐酸盐粗品。

[0063] 将以上氨基葡萄糖盐酸盐粗品，搅拌下，加入纯化水溶解，升温至42℃，按粗品重量0.7%（W/W)，加入活性碳脱色，脱色15分钟，板框过滤，收集脱色液，降温至12℃，缓慢搅拌下，加入4倍体积乙醇，析出使氨基葡萄糖盐酸盐，离心分离，真空干燥，得到盐酸氨基葡萄糖成品5911g。总收率75.78%。

[0064] 对比案例1

[0065] 取N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液100L，加入 0.1 mol/L 的盐酸，100℃下煮3h，得到氨基葡萄糖水解液，经陶瓷膜过滤，得到氨基葡萄糖清液，减压浓缩，得到氨基葡萄糖浓缩液。

[0066] 将以上氨基葡萄糖浓缩液加入结晶器中，缓慢搅拌下，加入4倍体积乙醇，析出结晶，离心，得到氨基葡萄糖盐酸盐粗品。

[0067] 将以上氨基葡萄糖盐酸盐粗品，搅拌下，加入纯化水溶解，升温至42℃，按粗品重量0.7%（W/W)，加入活性碳脱色，脱色15分钟，板框过滤，收集脱色液，降温至12℃，缓慢搅拌下，加入4倍体积乙醇，析出使氨基葡萄糖盐酸盐，离心，得到氨基葡萄糖盐酸盐纯品，真空干燥，得到盐酸氨基葡萄糖成品5458g。总收率69.97%。

[0068] 对比案例2

[0069] 取N‑乙酰氨基葡萄糖发酵液100L，加入磷酸氢二钠‑柠檬酸缓冲液，调pH 2.2，控制温度30℃左右，进入强酸性阳离子交换树脂001×8吸附氨基葡萄糖，再用0.7%硫酸铵溶液洗脱，得到氨基葡萄糖解析液，减压浓缩，得到氨基葡萄糖浓缩液。

[0070] 将以上氨基葡萄糖浓缩液加入结晶器中，缓慢搅拌下，加入4倍体积乙醇，析出结晶，离心，得到氨基葡萄糖盐酸盐粗品。

[0071] 将以上氨基葡萄糖盐酸盐粗品，搅拌下，加入纯化水溶解，升温至42℃，按粗品重量0.7%（W/W)，加入活性碳脱色，脱色15分钟，板框过滤，收集脱色液，降温至12℃，缓慢搅拌下，加入4倍体积乙醇，析出使氨基葡萄糖盐酸盐，离心，得到氨基葡萄糖盐酸盐纯品，真空干燥，得到盐酸氨基葡萄糖成品5510g。总收率70.64%。