γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,简称GABA),又名氨酪酸,是一种天然存在的,非蛋白组成氨基酸,具有降低血压、改善脑功能、增强长期记忆及提高肝、肾机能等诸多生理活性。GABA广泛存在于自然界,但含量都很低,早期的化学合成方法成本较高,得率较低,并且因在生产中使用了危险溶剂而无法应用于食品工业。利用生物合成法生产GABA,具有成本低,含量高,使用*等优点,在食品工业中的应用日益广泛。GABA发酵液的分离纯化是实现GABA工业化生产的关键环节。膜分离具有无相变、低耗能、操作条件温和、分离选择性好等优点,是*的分离技术。 本研究是利用膜分离技术中的超滤和电渗析设备组合工艺,对GABA发酵液进行分离纯化,以期获得高纯度和高回收率的GABA产品。本研究主要包括三个方面的内容: 1.在高速离心的基础上,采用截留相对分子质量45000的超滤膜对GABA发酵液进行超滤分离。研究超滤压差和循环流速对超滤过程的影响,得出了*佳超滤条件。在压差0.10MPa,循环流速1.15m/s的*佳超滤条件下,考察了浓缩比对超滤通量及GABA回收率的影响,依据超滤膜电镜观察的结果及超滤过程曲线,结合回收率的要求,得出*佳浓缩比为10。实验结果表明,高速离心和超滤可以截留60%以上的蛋白质,经高速离心和超滤后,GABA的纯度可由*初的3.19%增至6.20%,回收率达88.60%。 2.配置不同浓度的NaCl盐溶液,研究了料液浓度和流速对电渗析设备极限电流密度的影响。浓度越高,流速越高,极限电流密度越大。考察了处于等电点状态的氨基酸的加入对NaCl盐溶液极限电流密度的影响,氨基酸的加入增加了主体溶液的浓度,从而增大了极限电流密度,但总的来说,氨基酸没有直接参与电流的传递,因此极限电流密度虽有所增加,但增加幅度不大。以修正的Wilson经验式为基础,拟合得到了加入氨基酸前后极限电流密度的变化及料液浓度、流速对极限电流密度影响的经验方程式。 3.综合考察诸多电渗析设备性能参数,为了获得较好的电渗析设备分离效果,应该在低于极限电流的前提下,尽可能提高操作电流。并且进入电渗析设备器的主体相物料的浓度越低、流速越高,电渗析设备分离效果越好。研究结果同时也表明,电渗析设备在脱盐的基础上,对发酵液中存在的除葡萄糖以外的各种物质都有程度不同的分离作用,从而提高了产品中GABA的纯度。在实验选定的操作条件下,在高速离心和超滤的基础上,电渗析设备能够去除91%的灰分、85.13%的乳酸以及79.95%的谷氨酸,使发酵液中GABA的纯度由13.74%上升至15.43%,回收率87.21%。