[發明專利]一種加鹽萃取蒸餾分離發酵液中3-羥基丁酮的方法

有效

• 申請號: 201310426868.3
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103524315A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 劉建軍;田延軍;趙祥穎;張家祥;徐慧;范宜曉
• 申請（專利權）人: 山東省食品發酵工業研究設計院
• 主分類號: C07C49/17
• 分類號: C07C49/17;C07C45/78;C07C45/86
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

（一）????????技術領域

????本發明屬于生物工程技術領域，特別涉及一種加鹽萃取蒸餾分離發酵液中3-羥基丁酮的方法。

（二）????????背景技術

3-羥基丁酮（acetoin），俗名乙偶姻，又稱甲基乙酰甲醇，單體為無色或淡黃色液體，長期放置生成二聚體，二聚體為白色結晶性粉末，具有特殊的奶油香氣，作為一種重要的平臺化合物，廣泛應用于食品、化工、醫藥、煙草等領域中。國外市場上的3-羥基丁酮香料產品主要由美國JM公司、德國BASF公司以及日本信達公司這三家企業生產，國內已有江蘇潘南香料廠、上海泰禾化工有限公司、河南省濮盟集團、山東滕州悟通香料有限公司等企業采用化學合成工藝生產3-羥基丁酮，但其產量較低，不能滿足國內和國際市場的需求。微生物發酵法生產3-羥基丁酮，產品純度高，更適合于食品、醫藥行業應用，生物法3-羥基丁酮香料產品具有非常廣闊的國內外市場前景。

當前，3-羥基丁酮的生產主要是以丁二酮或2,3-丁二醇為原料通過化學方法合成，但是丁二酮和2,3-丁二醇并非大宗化工產品，它們均來源于石油等不可再生石化資源，因此原料來源受限、環境污染嚴重、工藝復雜、產品應用范圍相對較小等限制了化學合成法的大規模發展。相比之下，微生物發酵法生產3-羥基丁酮具有原料來源豐富、條件溫和、環境友好、產品純度高等優勢，能從根本上解決3-羥基丁酮生產過程中面臨的資源、環境壓力以及產品質量要求等問題，其發展前景和市場潛力將是巨大的。

現階段，對微生物發酵法生產3-羥基丁酮的研究已取得了很好的發展，但限制其工業化生產的一個很重要的原因就是分離問題。在3-羥基丁酮的分離純化過程中，水是作為主要雜質存在于發酵液中的，但是由于3-羥基丁酮與水的相對揮發度接近于1，可形成共沸物，普通的分離手段如減壓蒸餾、溶劑萃取等都不能對其進行有效分離，但是針對共沸物分離的共沸精餾和萃取精餾需要夾帶劑和共沸劑的輔助，存在操作較為困難，能源消耗大等缺點，對于膜蒸餾、滲透蒸餾、氣體分離等新型分離技術，由于其對技術的要求比較高，再加上生產成本高，現階段還不適用于工業化生產中。因此開發一種從發酵液中分離3-羥基丁酮的方法并且達到工藝簡單，能量消耗小，成本低的要求，對于3-羥基丁酮的工業化生產具有非常重要的意義。

（三）????????發明內容

????本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種操作簡單、能耗低的加鹽萃取蒸餾分離發酵液中3-羥基丁酮的方法。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種加鹽萃取蒸餾分離發酵液中3-羥基丁酮的方法，以3-羥基丁酮的發酵清液為原料，其特征為，包括如下步驟：（1）向發酵清液中添加可溶性無機鹽，待溶解后在加入疏水性有機溶劑，混合后間歇震蕩，抽提后收集無機鹽下相，往無機鹽下相中加入同樣體積的有機溶劑進行二次抽提，重復操作若干次，將收集的有機溶劑上相合并；（2）往有機溶劑上相中加入適量的無水硫酸鈉，干燥有機溶劑相至無水，通過常壓蒸餾即可回收有機溶劑，并得到黃色粘稠狀的3-羥基丁酮樣品。

本發明的更優技術特征為：

步驟（1）中，無機鹽為無水硫酸鎂、無水硫酸鈉、無水硫酸銅和無水氯化鈣中的一種或多種，其添加量為發酵清液重量的10-50%。

步驟（1）中，有機溶劑為乙醚、二氯甲烷、乙酸乙酯和氯仿中的一種或多種，其加入體積量為發酵清液的0.8-6倍。

步驟（1）中，所述抽提重復操作4次。

所述無機鹽優選無水硫酸鈉，其添加量為發酵清液重量的10-30%。

所述有機溶劑優選乙醚，其加入體積量為發酵清液的0.8-1.2倍。

本發明操作簡單，能耗低，適合工業化生產和應用，在操作過程中的有機溶劑和無機鹽均可以回收再利用，不但可以節省成本，提高資源利用效率，也符合當今綠色環保的要求；同時利用加鹽萃取和普通蒸餾相結合的方法，對發酵液中3-羥基丁酮的分離效果較好，具有工業化生產的潛力。

（四）????????具體實施方式

以下結合技術方案詳細敘述本發明的具體實施例。

本實施例中所用Bacillus?subtilis?SF4-3為本實驗室篩選獲得，培養基中必須具備微生物生長所需的葡萄糖等碳源，酵母膏、玉米漿、尿素等氮源，硫酸鎂、硫酸錳等無機鹽，發酵液是利用菌株SF4-3在5L發酵罐中發酵葡萄糖制備得到，發酵結束經測定發酵液中3-羥基丁酮含量為58.5?g/L。

實施例1：