[發明專利]從發酵液中提取富馬酸的方法

有效

• 申請號: 200910068108.3
• 申請日: 2009-03-12
• 公開（公告）號: CN101492366A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 萬屹東;顧松林;華文松;陸瑾連;芮新生
• 申請（專利權）人: 常茂生物化學工程股份有限公司
• 主分類號: C07C57/15
• 分類號: C07C57/15;C07C51/42;B01D61/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 陸 藝

技術領域

本發明屬于生物化工技術領域，涉及一種從發酵液中提取富馬酸的方法。

背景技術

富馬酸又名延胡索酸，化學名稱為反丁烯二酸或反-1，2-乙烯二羧酸，富馬酸是一種重 要的有機基本化工原料和精細化工產品。在食品領域，富馬酸可作為食品酸味劑并起著防 腐劑和抗氧化劑的作用，工業級富馬酸主要用于生產不飽和聚酯樹脂和醇酸樹脂，以及用 作生產電泳漆的原料。富馬酸的衍生物應用廣泛。例如富馬酸二辛酯和富馬酸二異辛酯為 內增塑劑。富馬酸作為一種重要的四碳平臺化合物，可采用酶催化轉化、酯化、加氫等工 藝生產L-天冬氨酸、蘋果酸、琥珀酸、馬來酸、1，4-丁二醇、丁內酯、和四氫呋喃等四 碳化合物。富馬酸在藥物生產中的應用更加廣泛，它可用于生產解毒藥二巰基丁二酸鈉； 治療人體小紅血球貧血病的富馬酸亞鐵；臨床使用的止痛藥物富馬酸異呱丙毗侖；新型的 抗變態反應藥物富馬酸酮替芬等。

富馬酸的合成方法主要有化學法和發酵法。目前工業上主要采用順酐異構化和糠醛氧 化等以化學法合成富馬酸為主，由于順酐的原料主要是苯和丁烷等不可再生的石油資源， 原料受到了限制，并且對環境的污染較大，由于原料的特性使得通過這種方法制備的富馬 酸品質達不到食品級或飼料級的要求。使得富馬酸的廣泛應用也受到限制。雖然糠醛可由 植物原料水解得到，但是工藝副反應多，后處理困難，成本高。

微生物發酵生產富馬酸的原料為可再生資源，如玉米漿、甘蔗、葡萄糖、木質纖維等， 發酵法操作條件溫和，環境污染小，可持續發展性強，此外，發酵工程中吸收CO₂，發酵法 生產的富馬酸純度高且副產物無毒無害，符合食品級的要求。因此從環保和資源的利用上 來看，發酵法生產富馬酸是一種新興、很有發展潛力的綠色工藝。微生物發酵法制備富馬 酸的常用菌種為根霉菌，如米根霉、少根霉、無根根霉以及黑根霉等。美國專利US4877731 公開了一種通過分階段溶氧控制策略發酵R.arrhizus利用葡萄糖生產富馬酸的方法，Tsao 教授等利用米根霉發酵產富馬酸的方法(Bioprocess?Biosyst?Eng，2002，25：179-181)，中 國專利CN101240259A公開了一種工程菌Escherichia?coli?JM125生產富馬酸的方法；中 國專利CN101100645A公開了一種用米根霉(Rhizopus?Oryzae)ME-F11生產富馬酸的方法。 目前，微生物發酵法生產富馬酸的方法中，糖酸的轉化率最高的只有85％。富馬酸的產量 只占總酸產量的90％左右，發酵液中同時含有琥珀酸、蘋果酸、α-酮戊二酸等多種有機酸。 因此將微生物發酵液中的富馬酸進行后處理和提純的研究具有重要意義。

從發酵液中提取富馬酸最傳統的方法有活性炭過濾法、溶劑萃取法和電滲析法。但是 由于活性炭對于含雙鍵物質的強烈吸收，造成了富馬酸的極大損失，對活性炭的處理也會 造成較大的環境污染。溶劑萃取法在提取的過程中需消耗大量昂貴的有機溶劑烷基化三膦， 導致提純成本較高，殘留溶劑的毒性也會對食品級及醫藥級產品的質量有不良影響，同時 該法還不適合高強離子強度的發酵液體系。。電滲析法在操作過程中產生的水電離易和發酵 液中鈣鎂等金屬離子結合在膜上形成垢，降低電滲析膜的使用效果和壽命，，同時較強的反 向對流使該過程不能達到高收率。以上方法均具有一定的局限性，難以實現產業化應用。

George?T.Tsao等人于1996年在Applide?and?Environmental?Microbiology發表了 利用R.oryzae具有自我固定的特性，設計了一種旋轉生物膜接觸器偶聯吸附柱的裝置從 米根霉的發酵液中吸附收集富馬酸的方法。但是該方法的發酵液中富馬酸濃度較低，樹脂 的吸附能力未能得到有效利用，從而使得發酵工程中樹脂的使用量相對增加，能耗和物耗 較大，樹脂的再生需會產生大量的廢水，同樣不適合工業生產。

中國專利CN101235394A公開了一種中空纖維膜過濾、納濾濃縮和離子交換吸附耦合技 術分離提取富馬酸的方法。該方法在分離過程中需要精確控制溶液的酸度；雖然提高了樹 脂的利用率，但從大孔樹脂洗脫富馬酸時需要大量的堿溶液，樹脂的再生也會產生大量的 廢水，對環境不友好；由于樹脂對于琥珀酸和蘋果酸同樣具有吸附能力，因此無法有效分 離琥珀酸和蘋果酸等雜質有機酸。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供了一種從發酵液中提取富馬酸的方法。

本發明的技術方案概述如下：