[發明專利]一種從發酵液中提取分離丁二酸的方法

有效

• 申請號: 200910046480.4
• 申請日: 2009-02-23
• 公開（公告）號: CN101811953A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 曹建勇;官天和
• 申請（專利權）人: 凱能高科技工程(上海)有限公司
• 主分類號: C07C55/10
• 分類號: C07C55/10;C07C51/42;C07C51/47;B01D61/14
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本發明涉及丁二酸的提取分離，尤其涉及一種從發酵液中提取分離丁二酸的 方法。

背景技術

丁二酸(Succinic?Acid，Butanedioic?Acid)，又稱琥珀酸，是一種二元有機酸， 它作為4碳中間體被廣泛用作特殊化學產品的原料，如廣泛用于制藥、食品加工、 染料、涂料等行業中。

近年來，琥珀酸作為可生物降解聚合物的原料引起人們的注意。使用琥珀酸 作為生物可降解聚合物和特殊化學品的原料，需要其具有高純度、低成本的特點， 以避免琥珀酸中的雜質抑制由琥珀酸為原料生產最終產品的反應或降低最終產品 的質量，并擁有同其它來源琥珀酸的競爭力。

鑒于石化資源的日益減少，以及微生物發酵生產琥珀酸具有的資源可持續性、 生產效率高、污染少、成本低等優點，采用該法生產琥珀酸的優勢日益突出。

目前，常用的琥珀酸產生菌有從瘤胃中分離出來的，如Ruminocoddus flavefaciens和Fibrobacter?succinogenes、Actinobacillus?succinogenes，這些微生物發 酵制備琥珀酸的共同特征為厭氧發酵，以糖類物質代謝產生琥珀酸；另一種生產方 法為采用黃色短桿菌(Brevibacterium?flavum)，將延胡索酸或其鹽轉化為琥珀酸； 還有其它可以產生琥珀酸的微生物，實例有假絲酵母屬(genes?Candida)、產琥珀酸 厭氧螺菌(Anaerobiospirillum?succiniciproducens)等，但不限于上述所述微生物， 也包括采用基因工程技術獲得的菌種。

采用微生物發酵或轉化生產琥珀酸，共同的特點在于培養基中加入供微生物 增殖的營養物質，包括碳原(如可利用的碳水化合物，如葡萄糖、蔗糖、淀粉等)， 可利用的氮原(如各種來源的蛋白、多肽、氨基酸等有機氮、如硫酸氨、尿素、氨 水等無機氮)，以及各種微量元素、無機鹽、維生素等。

以微生物發酵產生琥珀酸的發酵液中，主要成分包括菌體、不溶性營養成分、 可溶性營養成分、小分子有機物以及有機酸(甲酸、乙酸、丁二酸等)。采用微生 物轉化方式可以在微生物生長的合適階段將反應底物直接加入到發酵液中，或將細 胞經過適當處理，如離心、膜分離、過濾等將菌體細胞與發酵液中的其它成分分離， 再懸浮于水與反應底物進行反應。

在富集琥珀酸的過程中，pH值的控制是非常重要的。為防止琥珀酸積累帶來 的pH值下降，通常在該過程中加入堿性物質加以中和，如氫氧化鈉、氫氧化鉀、 液氨(或氨水)、氫氧化鎂、氫氧化鈣、碳酸鹽等。

因此，從發酵液中獲得高純度的琥珀酸需要采用一系列分離手段以去除發酵 液中的各種雜質。

琥珀酸現有提取工藝中，如文獻1(中國專利《一種從厭氧發酵液中分離提取 丁二酸的方法》，發明人：姚忠、吳昊、劉輝等，專利申請號：200610086003.7) 中描述，采用兩級膜分離步驟去除發酵液中的菌體及大分子可溶性雜質，然后經過 活性炭脫色、濃縮、結晶，獲得琥珀酸結晶。在琥珀酸的發酵過程中，隨著琥珀酸 的積累，發酵液的pH值不斷降低，低pH值將影響菌體的生長及代謝，反過來將 影響琥珀酸的進一步積累，因此在發酵的過程中必須添加一定量的中和劑如液氨 (或氨水)、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化鈣、碳酸鹽等，以中和由于 琥珀酸的產物積累帶來的pH值下降。因此發酵液中存在大量的雜質陽離子。文獻 1所述的方法中膜分離過程僅僅可以截留大分子的雜質，活性炭主要起脫色作用， 由于大量雜質陽離子的存在，在蒸發濃縮過程中，無法獲得高濃度琥珀酸，從而使 結晶收率降低，同時琥珀酸結晶的質量達不到成品要求，需要進一步純化以滿足后 序工藝對琥珀酸質量的苛刻要求。

而文獻2(中國專利《從發酵液中純化琥珀酸的方法》，專利申請號： 200480028494.9)報道了采用H-型強酸性陽離子樹脂脫除發酵液中雜質陽離子的 方法，該方法可以有效去除發酵液中的雜質陽離子。該工藝中，先對發酵液進行了 簡單的預處理，采用常規手段(如離心)去除發酵液中菌體。發酵液中通常除含有 菌體外，還含有大量蛋白、多糖、膠體等，這些雜質會降低離子交換樹脂的交換容 量，減少離子交換樹脂的使用壽命，同時部分大分子雜質會隨著琥珀酸流出，帶到 后續工藝中，影響結晶的純度與收率。此外，采用該工藝得到的琥珀酸結晶中由于 蛋白、多糖的存在，在工業化生產過程中令琥珀酸晶體與母液分離困難。

發明內容