γ-氨基丁酸(GABA)是一种重要的中枢神经系统抑制剂,具有镇静安神、促进睡眠、增强记忆力、治疗癫痫、降低血压、控制哮喘、调节激素分泌、促进生殖、肾肝功能活化等多种生理活性。 本论文系统研究了从乳酸菌发酵液中提取纯化GABA的工艺,提出了一个简单有效的提取和精制流程,即“絮凝预处理→脱色→离子交换→结晶和重结晶”,并详细讨论了该流程的各个步骤和操作条件。整个工艺GABA回收率为50%左右,最终产品纯度可达98%以上。 以壳聚糖为絮凝剂进行了单因素絮凝实验,结果表明pH值和絮凝剂用量对絮凝效果影响很大,而温度的影响较小。壳聚糖絮凝处理GABA发酵液的最适pH在4～5左右,最适用量在100～200ppm之间,最适温度在30℃左右,但在10～50℃的范围内絮凝效果并无显著差异。随后进行了3因素3水平的正交实验,发现pH值对絮凝效果影响最大,其次是絮凝剂用量,而温度的影响最小。采用极差分析法得到絮凝的最佳工艺参数组合为pH5.0,絮凝剂用量100ppm,温度20℃。在此条件下,絮凝率高达97.3%,而GABA损失仅为1.2%。对絮凝前后的过滤效果进行比较发现,絮凝预处理能有效改善发酵液的流变特性,提高发酵液过滤速度。 对3种大孔脱色树脂进行了筛选,发现大孔吸附树脂SD300对GABA发酵液具有较高的脱色率和GABA得率。以SD300为脱色介质进行的实验表明,脱色率随pH值降低而增大,但当pH降到5以下时,GABA损失较多。综合考虑脱色率、GABA得率以及操作上的方便,选择脱色处理时保持预处理后的pH5.0不变。温度升高能在一定程度上提高脱色率,但效果并不十分明显,而且温度升高将导致GABA得率下降,因此脱色时温度保持室温即可。通过动态吸附实验进一步考察了流速对脱色的影响,结果表明SD300处理GABA发酵液的最佳流速为2BV(Bed Volume)/h,处理体积为6BV,此时总的脱色率可达93.2%,GABA回收率为86%。 对9种离子交换树脂进行了筛选,发现大孔强酸型阳离子交换树脂D001具有交换容量大、交换速度快等优点,是一种从发酵液中分离提取GABA的理想介质。以氢型D001树脂为离子交换介质进行的实验表明,在pH为3～6.2的范围内,树脂都能保持相当高的交换容量,并且交换容量在这个范围内几乎保持不