提高离子交换法提取肌苷的收得率

摘要 饲料酵母为肌苷发酵主要原料，放罐发酵液产肌苷23～24g/L。通过控制发酵液质量、提高离子交换洗脱流速至130L/min、用碳柱并联的方法使其嗳附流速哗低至43L／mm 肌苷提取收得率从月平均73％提高到了79％，最高批次可达85.82％。
关键词：肌苷，发酵液，离子交换，提取
肌苷(inosine)又名次黄嘌呤核苷，具有重要的医疗价值，可用于治疗肝脏、心脏疾病、白血病、血小板减少症等疾病。同时，肌苷作为食品助鲜剂肌苷酸的化学合成前体，在国内已形成规模生产，并广泛应用于食品工业。
日本肌苷提取率已达93％。目前，我国从发酵液提取肌苷主要采用001×7型强酸性阳离子交换树脂分离发酵液中的目的产物，再用活性炭进行脱色，并浓缩、结晶分离，由于各生产厂采用的发酵原材料、生产工艺、设备条件和管理水平等的差异，肌苷提取收率在70％～82％之间参差不齐，与国外最先进水平相比，差距大。我们在原有生产设备条件下，对离子交换树脂洗脱流速和炭柱吸附的速度进行了比较深入的研究，使肌苷提取收率有了一定的提高，并及时在生产中推广应用，效果良好。
1 材料与方法
1．1 原材料及设备(该工艺改革在有关生产厂进行)
肌苷发酵液：以饲料酵母为主要原材料，放罐发酵液肌苷含量23～24g／L；树脂：001×7型阳离子交换树脂，漂莱特(中国)有限公司生产；活性炭：769型活性炭，江苏省溧阳市活性炭厂；离子交换柱：D：H=1800：5400；炭柱：D：H=1800：5400；
1．2 离子交换工艺
2条离子交换柱串联。
1．2．1 离子交换柱的再生
首先2条柱用水分别反冲洗菌体，洗至水清为止；再用1mol／l NaOH溶液串联流洗至pH13～14，使树脂充分转化为Na型；又用水串联正向洗至pH11后，再反向洗至pH接近中性；最后，用2mol／L HC1串联洗至流曲液约pH2.0。
1．2．2 吸附
肌苷在001×7型离子交换树脂上的反应机理：
RSO3H+HxR·H+≒R SO33HxR+·H+H+
用工业盐酸调节发酵液pH 3.0，使肌苷质子化，正向吸附，流速为100 L／min，当第1条柱吸附至有泄漏时与第2条柱串联，吸附至第2条柱流出液有肌苷泄漏为止。
1．2．3 洗菌体
用水串联洗茁体，洗至第2条柱有肌苷泄漏为止。此时，流出液较清，否则发酵液中的菌体等杂质易影响粗品肌苷的质量。
1．2．4 洗脱
用pH 3.0工业盐酸为洗脱剂，分别以80、110、130 L／min，的流速正向洗脱。洗脱过程每4h测定一次流出液肌苷含量，直至肌苷含量≤0.25g／L或OD260回升为止。
1．3 炭柱吸附工艺
在离子交换洗脱流速为130 L／min的条件下，分别以1条、2条和3条炭柱(2条和3条嵌柱吸附均为并联吸附)分别吸附离子交换洗脱液。
1．4 测定方法
纸层析法：发酵液和粗品中肌苷含量测定；直测法：751型紫外分光光度计，测定OD260，用于离子交换洗脱过程含量监测。
2 结果与讨论
2．1 离子交换洗脱流速对洗脱周期和洗脱液肌苷含量的影响离子交换柱洗脱流速分别为80、110、130L/min。
由洗脱曲线可见：在本试验条件下．随着洗脱流速的提高，高峰液较为集中，尾流肌苷含量较低，且随着洗脱流速的提高，洗脱周期分别缩短了8h和24h，有利于提高肌苷收得率。
2．2 单、双、三炭柱吸附，对提取率的影响
采用离子交换速度130L／min，若用单条炭柱吸附，吸附流速过大，使炭柱由于吸附层迅速下降而过早泄漏。导致炭柱吸附量降低，为适应离子交换洗脱的高流速和炭柱吸附低流速的要求，我们分别进行了单柱、双柱和3条柱(双柱和3柱采用并联)吸附的试验。
可见，采用三条炭柱并联吸附的方法可有效地提高其吸附量，从而有利于提高提取收率。
2．3 发酵液质量控制
由丁肌苷发酵主要原材料酵母粉有药甩酵母和饲料酵母之分，药用酵母在蛋白质、核酸含量上较饲料酵母高，且杂质含量低．有利于肌苷的后提取，由于生产条件所限，我们选用了饲料酵母粉为试验原材料。发酵液质量直接影响离子交换柱的吸附，发酵液阳离子杂质含量高，使树脂上的H+被大量置换下来，导致离子交换柱对目的产物吸附量的降低；若发酵液色素深，对炭柱的吸附脱色也不利。另一方面，在发酵液染杂菌或溶菌的情况下，使吸附流速减慢，甚至需反冲才能继续吸附．这样易造成肌苷流失，且产物层与杂质层分离不清．高峰液不集中，使离子交换柱的吸附量降低，严重影响肌苷提取收得率。因此，减少发酵污染、控制菌体浓度、降低发酵液粘度．是提高离子交换收得率的重要手段之一。
发酵液的离子交换过程是一个复杂的物理、化学反应过程．它受到诸如发酵液组成成分、树脂再生程度、吸附温度、流速、pH及洗脱液pH、流速等诸多因素的影响。如果树脂再生不彻底，则吸附量下降；树脂柱中若存在气泡，则易造成“短路”．而使肌苷流失；在离子交换过程中，随着酸度的升高，肌苷损失增大；在酸性条件下．温度升高也会明显增加肌苷的降解速度。浓缩、结晶和精制设备条件对肌苷提取收率的高低也有较大影响。