乳酸链球菌素的浓缩工艺探讨

行业背景

乳酸链球菌素(Nisin)亦称乳酸链球菌肽或音译为尼辛，是乳酸链球菌产生的一种多肽物质，由34个氨基酸残基组成，分子量约为3500Da。由于乳酸链球菌素可抑制大多数革兰氏阳性细菌，并对芽孢杆菌的孢子有强烈的抑制作用，因此被作为食品防腐剂广泛应用于食品行业，是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂。

应用于肉制品、乳制品、罐头、海产品、饮料、果汁饮料、液体蛋及蛋制品、调味品、酿酒工艺、烘焙食品、方便食品、香基香料、化妆品等领域中。

生产工艺简要

采用乳酸链球菌发酵生产Nisin，是唯一获得Nisin的途径。对于发酵液的澄清处理，主要的策略都是以陶瓷膜或离心的处理工艺进行，离心效率高但存在处理精度不高的状况，因此，陶瓷膜的澄清纯化工艺，在生产过程中越来越多的被使用。经澄清后的溶液进入后续浓缩干燥环节，为了降低单位能耗，提升企业经济效益，通常在蒸发干燥之前，加入一个预浓缩过程，采用膜法浓缩工艺。通常可将物料浓缩到15万IU/mL以上。

膜法技术优势

膜法浓缩主要以超滤膜浓缩为主，膜元件截留分子量约2000-3000为宜。可选的形式为：卷式膜元件、陶瓷膜元件。使用卷式膜元件处理低浓物料可以达到一个很好的效果，但随着浓缩过程的不断进行，膜系统的通量会有非常大的一个衰减，同时伴随着清洗周期的不断增加，膜元件通量恢复的效果越来越差，在使用的3-6个月后，膜元件的产水通量可能出现50%以上的衰减，并且很难恢复。

使用陶瓷超滤膜元件对物料进行浓缩，在实现物料浓缩的大前提下，浓缩过程稳定，通量与卷式膜元件接近，3个月运行与清洗后，膜元件稳定通量衰减<20%，浓缩至15万IU/mL，膜通量>6L/m2/h。原因是陶瓷膜的流道宽，污染物不易在表面附着从而提升膜的抗污染性能;其次在清洗过程中，陶瓷膜的特性使得可以对酸碱有更好的耐受性，从而实现了更好的清洗效果。

运行数据

运行收率75%，原液效价2-2.5万，浓液效价7-8万，混合产液效价400-700，运行通量20-22L/m2/h。

高浓度物料浓缩，以收率50%计，进料效价：114819IU/mL，浓料效价：178897IU/mL，稳定通量约6L/m2/h。