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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(jiǎn)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(duì)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(wú)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(duì)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(duì)絮凝前后的過(guò)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(guò)濾速度。 對(duì)3種大孔脫色樹(shù)脂進(jìn)行了篩選,發(fā)現(xiàn)大孔吸附樹(shù)脂SD300對(duì)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(guò)動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步考察了流速對(duì)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(duì)9種離子交換樹(shù)脂進(jìn)行了篩選,發(fā)現(xiàn)大孔強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)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(shù)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(shù)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(guò)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)作出了室溫下D001樹(shù)脂對(duì)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(shù)脂仍能達(dá)到較高的靜態(tài)交換容量,這進(jìn)一步說(shuō)明了D001樹(shù)脂具有較強(qiáng)的交換GABA的
6、能力。對(duì)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(duì)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(duì)洗脫分離的效果影響很大,洗脫前需先對(duì)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
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