[發明專利]一種從發酵液中提取琥珀酸的方法

有效

• 申請號: 201110314084.2
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN102358716A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 王新建;李斌;張全景;付吉明;王喬隆
• 申請（專利權）人: 山東天力藥業有限公司
• 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權代理有限公司 11250
• 代理人: 彭秀麗

技術領域

本發明屬于生物分離工程領域，具體涉及一種從發酵液中提取琥珀酸的方法。

背景技術

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，其結構式如下：

琥珀酸是一種二元有機酸，也是工業上一種重要的C₄平臺化合物，是微生物三羧酸循環及厭氧發酵的重要代謝產物。作為基本有機化工原材料廣泛應用于食品、醫藥、表面活性劑、清潔劑、綠色溶劑、生物可降解塑料等領域。

目前琥珀酸的生產方法可分為以石油基化學品為原料的化學合成法和以可再生糖為原料的生物發酵法。隨著石油儲存量的下降與價格不斷攀升，以及石油基化學工業對環境的影響，生物發酵法生產琥珀酸是一種趨勢。發酵法生產琥珀酸，發酵液中成分復雜，需要將菌體、蛋白等除去，再進一步分離純化精制琥珀酸，目前從發酵液中提取琥珀酸的方法可分為以下四種：

（1）有機溶劑萃取法

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

（2）電滲析法

Berglund等（美國專利NO：5034105）發明了一種電滲析法提取發酵液中琥珀酸，發酵液過濾除菌后，進入兩級電滲析單元，將鹽和不帶電荷的糖、蛋白等分離開，琥珀酸鹽轉變為琥珀酸，而鹽離子，如Na⁺，則通過陽離子膜和氫氧根結合形成相應的堿。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，濃縮結晶得到琥珀酸晶體。雖然膜過濾提取，條件溫和，不需要有機溶劑，但膜過濾難以除去甲酸和乙酸等雜質，此外成本也較高，不適用于大規模工業制備。

（4）鈣鹽沉淀法

鈣鹽沉淀法是通過向發酵液中加入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，易于在規模化生產中使用，但提取過程中會產生大量的工業上無法使用的廢渣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，其技術路線是首先在發酵過程中添加氫氧化鈣調節pH值，在發酵液中結晶出琥珀酸鈣。發酵液經過濾得到菌體、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；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，琥珀酸溶液經過離子交換樹脂去除陰陽離子，然后獲得琥珀酸，產品中琥珀酸的純度可達到80-99%。但該方法對發酵菌種要求較高，只適合于發酵過程中添加鈣鹽調節pH值的發酵工藝，目前已知的琥珀酸產生菌株在此方面性能不佳，不適合工業化生產。

中國專利CN101643400A公開了一種從發酵液中提取琥珀酸的方法，該方法將琥珀酸發酵液除菌除雜后得到琥珀酸鹽溶液，并加入氯化鈣反應后生成琥珀酸鈣沉淀，反應液固液分離后得到琥珀酸鈣固體，加入鹽酸反應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到90%以上，產品純度可達99.5%，同時副產物氯化鈣可重復利用。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，很難分離，同時添加的鹽酸也不能夠重復利用。

目前琥珀酸的發酵水平可達到100?g/L以上，轉化率達到80%，達到工業化水平。然而受限于目前提取工藝技術還不成熟、工業化成本較高，工業化放大比較困難，導致目前生物發酵法生產琥珀酸還處于實驗室階段。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于現有技術中從發酵液中提取琥珀酸的溶劑消耗高、產物分離困難的問題，進而提供了一種提取效率高、收率高、提取原料可循環利用的從發酵液中提取琥珀酸的方法。

為解決上述技術問題，本發明所述的從發酵液中提取琥珀酸的方法，包括如下步驟：

（1）向琥珀酸發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，生成硫化鋅沉淀和琥珀酸溶液；