[發(fā)明專利]一種從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110314084.2
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN102358716A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王新建;李斌;張全景;付吉明;王喬隆
• 申請（專利權(quán)）人: 山東天力藥業(yè)有限公司
• 主分類號: C07C55/10
• 分類號: C07C55/10;C07C51/487
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 彭秀麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物分離工程領(lǐng)域，具體涉及一種從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法。

背景技術(shù)

琥珀酸，又稱1,4-丁二酸，因存在于琥珀中而得名。分子式為C₄H₆0₄，分子量為118.09，其結(jié)構(gòu)式如下：

琥珀酸是一種二元有機(jī)酸，也是工業(yè)上一種重要的C₄平臺化合物，是微生物三羧酸循環(huán)及厭氧發(fā)酵的重要代謝產(chǎn)物。作為基本有機(jī)化工原材料廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、表面活性劑、清潔劑、綠色溶劑、生物可降解塑料等領(lǐng)域。

目前琥珀酸的生產(chǎn)方法可分為以石油基化學(xué)品為原料的化學(xué)合成法和以可再生糖為原料的生物發(fā)酵法。隨著石油儲存量的下降與價格不斷攀升，以及石油基化學(xué)工業(yè)對環(huán)境的影響，生物發(fā)酵法生產(chǎn)琥珀酸是一種趨勢。發(fā)酵法生產(chǎn)琥珀酸，發(fā)酵液中成分復(fù)雜，需要將菌體、蛋白等除去，再進(jìn)一步分離純化精制琥珀酸，目前從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法可分為以下四種：

（1）有機(jī)溶劑萃取法

通過添加一種有機(jī)溶劑，有選擇的分離萃取琥珀酸，這也是有機(jī)酸提取常用的方法。但該提取方法，過程中會消耗大量有機(jī)溶劑。

（2）電滲析法

Berglund等（美國專利NO：5034105）發(fā)明了一種電滲析法提取發(fā)酵液中琥珀酸，發(fā)酵液過濾除菌后，進(jìn)入兩級電滲析單元，將鹽和不帶電荷的糖、蛋白等分離開，琥珀酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁幔}離子，如Na⁺，則通過陽離子膜和氫氧根結(jié)合形成相應(yīng)的堿。然而電滲析法電耗較高，裝置和膜價格也較貴。

（3）膜提取法

吳昊等（中國專利NO：200610086003.7）發(fā)明了一種膜過濾提取琥珀酸的方法，首先采用微濾除菌，然后采用超濾膜過濾，再用活性炭脫色除雜，得到琥珀酸溶液，濃縮結(jié)晶得到琥珀酸晶體。雖然膜過濾提取，條件溫和，不需要有機(jī)溶劑，但膜過濾難以除去甲酸和乙酸等雜質(zhì)，此外成本也較高，不適用于大規(guī)模工業(yè)制備。

（4）鈣鹽沉淀法

鈣鹽沉淀法是通過向發(fā)酵液中加入Ca(OH)₂或CaCO₃來中和pH和生成琥珀酸鹽沉淀，之后加入硫酸酸化，沉淀酸解得到琥珀酸。盡管此方法操作簡便，易于在規(guī)模化生產(chǎn)中使用，但提取過程中會產(chǎn)生大量的工業(yè)上無法使用的廢渣CaSO₄。

美國專利US5168055公開了一種采用鈣鹽法分離提取琥珀酸的方法，其技術(shù)路線是首先在發(fā)酵過程中添加氫氧化鈣調(diào)節(jié)pH值，在發(fā)酵液中結(jié)晶出琥珀酸鈣。發(fā)酵液經(jīng)過濾得到菌體、蛋白、琥珀酸鈣的混合沉淀，然后通過洗滌出去其中的菌體、蛋白等雜質(zhì)；洗滌后的琥珀酸鈣加入濃硫酸酸化成可溶的琥珀酸和不溶的硫酸鈣；過濾去除硫酸鈣后，琥珀酸溶液經(jīng)過離子交換樹脂去除陰陽離子，然后獲得琥珀酸，產(chǎn)品中琥珀酸的純度可達(dá)到80-99%。但該方法對發(fā)酵菌種要求較高，只適合于發(fā)酵過程中添加鈣鹽調(diào)節(jié)pH值的發(fā)酵工藝，目前已知的琥珀酸產(chǎn)生菌株在此方面性能不佳，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。

中國專利CN101643400A公開了一種從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，該方法將琥珀酸發(fā)酵液除菌除雜后得到琥珀酸鹽溶液，并加入氯化鈣反應(yīng)后生成琥珀酸鈣沉淀，反應(yīng)液固液分離后得到琥珀酸鈣固體，加入鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣和琥珀酸后，降溫至5-55℃析出琥珀酸固體，固液分離后得到琥珀酸和氯化鈣溶液。該方法提取收率可達(dá)到90%以上，產(chǎn)品純度可達(dá)99.5%，同時副產(chǎn)物氯化鈣可重復(fù)利用。但該方法中通入鹽酸還原后得到的琥珀酸和氯化鈣均屬于水可溶性物質(zhì)，很難分離，同時添加的鹽酸也不能夠重復(fù)利用。

目前琥珀酸的發(fā)酵水平可達(dá)到100?g/L以上，轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%，達(dá)到工業(yè)化水平。然而受限于目前提取工藝技術(shù)還不成熟、工業(yè)化成本較高，工業(yè)化放大比較困難，導(dǎo)致目前生物發(fā)酵法生產(chǎn)琥珀酸還處于實驗室階段。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中從發(fā)酵液中提取琥珀酸的溶劑消耗高、產(chǎn)物分離困難的問題，進(jìn)而提供了一種提取效率高、收率高、提取原料可循環(huán)利用的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，包括如下步驟：

（1）向琥珀酸發(fā)酵液過濾液中加入氧化鋅，控制溫度70-85℃、生成琥珀酸鋅沉淀；

（2）過濾得到琥珀酸鋅沉淀，并將所述琥珀酸鋅沉淀加水制成懸浮液后通入H₂S反應(yīng)，生成硫化鋅沉淀和琥珀酸溶液；