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【中图分类号】R922【文献标识码】A【文章编号】1550-1868（2015）04
【摘要】随着生物工程的发展，发酵技术的不断创新，提升和研发氨基酸发酵工业中的提取、精制技术是很有必要的。本文主要阐述了氨基酸发酵液主要成分和提取、精制方法和技术。
【关键词】氨基酸；发酵工业；提取和精制
0 引言
随着科技的进步，时代的发展，氨基酸作为生物有机体的主要组成成分，对生物的生理功能起到重要的调节作用。在发酵工业中提升和研发氨基酸提取、精制技术，更好的推进氨基酸工业的发展。
1 氨基酸发酵液的成分以及提取、精制方法
在发酵工业中从发酵液中提取、精制的氨基酸应该要达到标准的纯度，对于纯度的要求比较低的饲料用的氨基酸应该保持在97.2%，而对于在医药领域运用的氨基酸就需要满足在99.7%以上，在实际的运用过程中更多的要求纯度在100%。根据纯氨基酸来对比，可以发现氨基酸发酵液中除了包含特定的氨基酸之外，还包含了培养基和微生物菌体在内。
主要的培养基成分，大多数是以无机盐存在的。微生物菌体中主要是氮源和没有被利用的糖分和氨基酸反应相关的色素。这些微生物在新陈代谢所产生的产物有核酸、有机酸、氨基酸、肽、蛋白质等。通过利用这些不纯物和特定的氨基酸在化学、物理性质的差异对氨基酸进行提取、精制。如对一些菌体，他们有着不溶不纯的特点，在选用压力或重力的情况下进行过滤或离心进行分离。这种分离过程主要是根据不纯物分子的溶解度、分子大小、气态和液态之间的平衡情况的不同，进行精制、提取的操作，最后精制成产品。
2 选用膜技术
在发酵工业中，对于氨基酸的提取、精制可以选用膜分离技术。通过反渗透、微滤、超滤电渗析法，来进行实际的操作。微滤膜和超滤膜由于细孔比较小，溶剂和溶质比较容易通过，一些大的高分子物质、大的悬浮物就不能通过而被浓缩，工作原理采用筛孔机械装置来实现以上操作。对于微滤膜过滤菌体需要使用性能比较高的半透膜。透过通量的因子系数取决于膜的性能指标。透过的驱动力主要是由透过膜时的透过阻力和压力共同作用。其中透过阻力可以分成膜表面的污染阻力和膜的阻力。在氨基酸发酵液中膜阻力主要是在纯水中自身透过膜的阻力。随着膜阻力的减小，那么污染阻力就会随之增加。为了能够保证高透过通量，对污染阻力的处理是很有必要的。污染阻力产生主要的因素是菌体粘结时所产生的阻力，为了能够减小菌体粘结时阻力，可以采用降低附着菌体每单位量的透过阻力和防止菌体附着的方式。具体防止菌体附着的措施有以下几种：一、膜的运转方式的革新来避免菌体附着；二、挑选难发生菌体附着的孔径和膜材料；三、为了降低每单位量的附着菌体的透过阻力，在提取、精制的过程中，加大附着菌体的清洗工作，通过对发酵液进行特殊的前置处理能够防治菌体附着。
3 选用新的膜分离技术
在发酵工业中，菌体的粘结阻力是促进膜菌体分离的主要因素。如果将膜设备和运转方法进行去除，那么在提取、精制过程的会产生菌体阻力。菌体阻力主要是根据菌体孔隙间透过过滤液时所产生的阻力。 如果在发酵工业中，氨基酸菌体饼为球形状态下粒子，那么阻力的大小与粒子的半径有关[1]。当粒子的半径增大时，那么流路也开始增大，菌体饼的阻力就会随之减小。当发酵液的菌体饼为凝聚体状态时，通过对菌体饼形成的粒子进行观察，可以看出粒子的半径比菌体本身要大。对此，为了能够减小发酵液的粘结阻力，应该将菌体凝聚为较大粒子半径的凝集体，使用将菌体凝聚为较大粒子半径的凝集体方法，根据离子解离和亲水性的特性，可以将没有疏水性的粒子相互作用在上面。但是由于电荷之间的排斥现象就不能构成凝聚体，因此采用高分子凝聚法主要是将带有阴离子性的菌体表面进行添加入水溶性的阳离子聚合物，对负电荷进行中和，从而提升菌体凝聚成外观粒径[2]。另外，还可以采用加热凝聚法，通过将菌体高温处理操作，破坏菌体表面的细胞膜结构，使得菌体表面能够因为疏水化作用从而构成凝聚体。
4 选用离子交换分离技术
对于氨基酸的提取、精制，为了提高氨基酸的生产性能，可以采用离子交换技术。具体通过吸附氨基酸从而获得最大的交换容量，使用水洗、溶离等循环系统，来保证离子交换分离正常进行[3]。要求系统运行标准化，将各步骤使用树脂等的数量、切换时间、流速、柱的长度等多种数据标准化是有必要的，根据实验测试结果，分析氨基酸的离子交换数据，更好的确保氨基酸离子在酵母液中的扩散。通过导入氨基酸来建立相关的模型，氨基酸被溶液吸附而中断，出现相关的测量点，能够很好的把握氨基酸提取、精制的精度和规格。
5 选用结晶技术
在发酵工业中氨基酸的提取、精制，可以采用结晶技术。高纯度的粉体是氨基酸最终的产品形式。为了能够获取结晶，可以进行晶析操作。将发酵液中的氨基酸分离完成开始的粗制过程，然后通过结晶的操作，对氨基酸进行提取、精制。对于较大的晶体分离操作中，需要经过结晶生长和晶核生成两个流程。通过调节控制结晶生长和晶核生成来获得的晶体的粒度分布、大小。过饱和度是结晶的主要控制因素。如果过饱和度偏高的话，那么就会产生大量的晶核，成品中颗粒会比较细，分离的性能也会随之下降。当过饱和度比较低时，那么生产能力不能得到有效的提升。在工业结晶的设计过程中，根据生长速度的不同，来确定不同的结晶外形，对于生长比较快的面，可以根据时间的减少，进行控制抑制生长速度，确保晶核的有效性，如果晶核中存在特定的不纯物时，那么结晶生长就会不均匀，导致结晶的外形发生变化，这种可以看成结晶习性变化。
6 结语
综上所述，在发酵工业中加强对氨基酸提取、精制技术的研发和运用是很有必要的。通过选用膜技术、新的膜分离技术、选用离子交换分离技术、选用结晶技术能够有效对氨基酸进行提取、精制，提升氨基酸提取、精制技术，促进氨基酸工业的可持续发展。
参考文献
[1]张克旭.氨基酸发酵工艺学[J].北京中国轻工业出版社，2013，15（09）：18-23.
[2]永井秀忠.赖氨酸精制中塔数在离子交换树脂多塔体系中的影响[J].化学工学论文集，2013，25（10）：85-94.
[3]刘凌，薛毅.冷冻浓缩技术的应用与研究简介[J].化学工业与工程，2014，09（13）：151-156.
【摘要】随着生物工程的发展，发酵技术的不断创新，提升和研发氨基酸发酵工业中的提取、精制技术是很有必要的。本文主要阐述了氨基酸发酵液主要成分和提取、精制方法和技术。
【关键词】氨基酸；发酵工业；提取和精制
0 引言
随着科技的进步，时代的发展，氨基酸作为生物有机体的主要组成成分，对生物的生理功能起到重要的调节作用。在发酵工业中提升和研发氨基酸提取、精制技术，更好的推进氨基酸工业的发展。
1 氨基酸发酵液的成分以及提取、精制方法
在发酵工业中从发酵液中提取、精制的氨基酸应该要达到标准的纯度，对于纯度的要求比较低的饲料用的氨基酸应该保持在97.2%，而对于在医药领域运用的氨基酸就需要满足在99.7%以上，在实际的运用过程中更多的要求纯度在100%。根据纯氨基酸来对比，可以发现氨基酸发酵液中除了包含特定的氨基酸之外，还包含了培养基和微生物菌体在内。
主要的培养基成分，大多数是以无机盐存在的。微生物菌体中主要是氮源和没有被利用的糖分和氨基酸反应相关的色素。这些微生物在新陈代谢所产生的产物有核酸、有机酸、氨基酸、肽、蛋白质等。通过利用这些不纯物和特定的氨基酸在化学、物理性质的差异对氨基酸进行提取、精制。如对一些菌体，他们有着不溶不纯的特点，在选用压力或重力的情况下进行过滤或离心进行分离。这种分离过程主要是根据不纯物分子的溶解度、分子大小、气态和液态之间的平衡情况的不同，进行精制、提取的操作，最后精制成产品。
2 选用膜技术
在发酵工业中，对于氨基酸的提取、精制可以选用膜分离技术。通过反渗透、微滤、超滤电渗析法，来进行实际的操作。微滤膜和超滤膜由于细孔比较小，溶剂和溶质比较容易通过，一些大的高分子物质、大的悬浮物就不能通过而被浓缩，工作原理采用筛孔机械装置来实现以上操作。对于微滤膜过滤菌体需要使用性能比较高的半透膜。透过通量的因子系数取决于膜的性能指标。透过的驱动力主要是由透过膜时的透过阻力和压力共同作用。其中透过阻力可以分成膜表面的污染阻力和膜的阻力。在氨基酸发酵液中膜阻力主要是在纯水中自身透过膜的阻力。随着膜阻力的减小，那么污染阻力就会随之增加。为了能够保证高透过通量，对污染阻力的处理是很有必要的。污染阻力产生主要的因素是菌体粘结时所产生的阻力，为了能够减小菌体粘结时阻力，可以采用降低附着菌体每单位量的透过阻力和防止菌体附着的方式。具体防止菌体附着的措施有以下几种：一、膜的运转方式的革新来避免菌体附着；二、挑选难发生菌体附着的孔径和膜材料；三、为了降低每单位量的附着菌体的透过阻力，在提取、精制的过程中，加大附着菌体的清洗工作，通过对发酵液进行特殊的前置处理能够防治菌体附着。
3 选用新的膜分离技术
在发酵工业中，菌体的粘结阻力是促进膜菌体分离的主要因素。如果将膜设备和运转方法进行去除，那么在提取、精制过程的会产生菌体阻力。菌体阻力主要是根据菌体孔隙间透过过滤液时所产生的阻力。 如果在发酵工业中，氨基酸菌体饼为球形状态下粒子，那么阻力的大小与粒子的半径有关[1]。当粒子的半径增大时，那么流路也开始增大，菌体饼的阻力就会随之减小。当发酵液的菌体饼为凝聚体状态时，通过对菌体饼形成的粒子进行观察，可以看出粒子的半径比菌体本身要大。对此，为了能够减小发酵液的粘结阻力，应该将菌体凝聚为较大粒子半径的凝集体，使用将菌体凝聚为较大粒子半径的凝集体方法，根据离子解离和亲水性的特性，可以将没有疏水性的粒子相互作用在上面。但是由于电荷之间的排斥现象就不能构成凝聚体，因此采用高分子凝聚法主要是将带有阴离子性的菌体表面进行添加入水溶性的阳离子聚合物，对负电荷进行中和，从而提升菌体凝聚成外观粒径[2]。另外，还可以采用加热凝聚法，通过将菌体高温处理操作，破坏菌体表面的细胞膜结构，使得菌体表面能够因为疏水化作用从而构成凝聚体。
4 选用离子交换分离技术
对于氨基酸的提取、精制，为了提高氨基酸的生产性能，可以采用离子交换技术。具体通过吸附氨基酸从而获得最大的交换容量，使用水洗、溶离等循环系统，来保证离子交换分离正常进行[3]。要求系统运行标准化，将各步骤使用树脂等的数量、切换时间、流速、柱的长度等多种数据标准化是有必要的，根据实验测试结果，分析氨基酸的离子交换数据，更好的确保氨基酸离子在酵母液中的扩散。通过导入氨基酸来建立相关的模型，氨基酸被溶液吸附而中断，出现相关的测量点，能够很好的把握氨基酸提取、精制的精度和规格。
5 选用结晶技术
在发酵工业中氨基酸的提取、精制，可以采用结晶技术。高纯度的粉体是氨基酸最终的产品形式。为了能够获取结晶，可以进行晶析操作。将发酵液中的氨基酸分离完成开始的粗制过程，然后通过结晶的操作，对氨基酸进行提取、精制。对于较大的晶体分离操作中，需要经过结晶生长和晶核生成两个流程。通过调节控制结晶生长和晶核生成来获得的晶体的粒度分布、大小。过饱和度是结晶的主要控制因素。如果过饱和度偏高的话，那么就会产生大量的晶核，成品中颗粒会比较细，分离的性能也会随之下降。当过饱和度比较低时，那么生产能力不能得到有效的提升。在工业结晶的设计过程中，根据生长速度的不同，来确定不同的结晶外形，对于生长比较快的面，可以根据时间的减少，进行控制抑制生长速度，确保晶核的有效性，如果晶核中存在特定的不纯物时，那么结晶生长就会不均匀，导致结晶的外形发生变化，这种可以看成结晶习性变化。
6 结语
综上所述，在发酵工业中加强对氨基酸提取、精制技术的研发和运用是很有必要的。通过选用膜技术、新的膜分离技术、选用离子交换分离技术、选用结晶技术能够有效对氨基酸进行提取、精制，提升氨基酸提取、精制技术，促进氨基酸工业的可持续发展。
参考文献
[1]张克旭.氨基酸发酵工艺学[J].北京中国轻工业出版社，2013，15（09）：18-23.
[2]永井秀忠.赖氨酸精制中塔数在离子交换树脂多塔体系中的影响[J].化学工学论文集，2013，25（10）：85-94.
[3]刘凌，薛毅.冷冻浓缩技术的应用与研究简介[J].化学工业与工程，2014，09（13）：151-156.