[發明專利]一種從D-乳酸鈉發酵液中分離提取D-乳酸的方法

在審

• 申請號: 201610158674.3
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN107201384A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 方曉江;劉經偉;李澤壯;楊愛武
• 申請（專利權）人: 中國石化揚子石油化工有限公司;中國石油化工股份有限公司
• 主分類號: C12P7/56
• 分類號: C12P7/56;C12R1/01
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 高玲玲

技術領域

本發明屬于生物工程技術領域，涉及一種從D-乳酸鈉發酵液分離提取獲得高品質D-乳酸的方法。

背景技術

乳酸是世界三大有機酸之一，它可以廣泛的用于食品、醫藥、化工和農業等領域。特別的D-乳酸可以廣泛的應用于醫藥、化工和農業領域。以D-乳酸為單體合成的聚乳酸以其良好的生物可降解性能及其他優良的使用特性(如透明性、熱塑性、產物安全性等)已成為21世紀最具發展前景的綠色環保材料。此外以高純的D-乳酸制造的生物農藥“驃馬”和“威霸”等除草劑，作為新型的低毒性農藥，能夠有效的除草殺蟲既經濟又可靠。市場上，同等級的D-乳酸價格比L-乳酸貴5～10倍。因此D-乳酸的生產和純化逐漸受到重視。

乳酸的制備方法有發酵法、化學合成法和酶法。其中，發酵法和化學合成法得到工業上的應用，而我國主要采用發酵法。

中國專利CN201110457464.1公開了一種從發酵液中提取D-乳酸的方法，該方法將經酸化處理的發酵液，通過一步大孔吸附樹脂吸附飽和，接著用60℃以上的熱水洗脫樹脂床層，得到純度高的D-乳酸洗脫液。該方法選用的大孔吸附樹脂能夠有效地分離D-乳酸和雜酸，其中，D-乳酸的純度高于98％，硫酸根去除率大于92％，乳酸的熱水洗脫收率大于98％。

傳統的乳酸提取工藝為乳酸鈣結晶-酸解工藝，該工藝成熟易于控制，但是存在工藝路線長，單元操作多，廢液污染嚴重，能耗較高，整個分離過程自動化程度較低等缺點，乳酸回收率也一般在40％～50％之間，且獲得的產品品質較低。

發明內容

針對現有乳酸分離純化工藝中存在的不足，本發明的目的在于提供一種從D-乳酸鈉發酵液中分離純化D-乳酸的方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種從D-乳酸鈉發酵液中分離純化D-乳酸的方法，包括以下步驟：

(1)將D-乳酸鈉發酵液進行固液分離及部分蛋白和色素的去除，得到澄清的發酵液；

(2)將發酵液濃縮、酸化、冷卻結晶得到的固液混合物進行過濾，將過濾后的發酵液進行離子交換；

(3)離子交換后的發酵液進行納濾脫色，最后濃縮獲得D-乳酸。

D-乳酸鈉發酵液的制備包括以下步驟：

(1)將芽孢桿菌BS1-5接種至平板培養基厭氧培養，培養溫度30～45℃，培養時間20～48h；

(2)將經步驟(1)平板培養的的芽孢桿菌接種至種子培養基厭氧培養，培養溫度30～45℃，培養時間12～24h；

(3)將步驟(2)獲得的種子培養液接種至發酵培養基中進行發酵產酸，接種量為1％～15％，發酵溫度30～45℃，通入氮氣保持其厭氧的環境，采用中和劑將發酵體系的pH控制在4.5～7.0。

所述平板培養基包括以下組分：葡萄糖10～30g/L，酵母膏1～3g/L，無水乙酸鈉1～4g/L，無水硫酸鎂0.1～0.4g/L，磷酸二氫鉀1～3g/L，瓊脂15～25g/L。

所述種子培養基包括以下組分：葡萄糖10～40g/L，酵母膏1～3g/L，蛋白胨1～3g/L，無水硫酸鎂0.1～0.4g/L，碳酸鈣10～30g/L。

所述發酵培養基包括以下組分：葡萄糖150～180g/L，酵母膏4～8g/L，玉米漿干粉4～6g/L，硫酸鎂0.4～0.6g/L，麩皮8～12g/L。

所述步驟1中發酵液的固液分離采用離心或者微濾的方式。

所述步驟1中部分蛋白和色素的去除采用超濾膜去除，所采用超濾膜的截留分子量為2000～5000D。

所述步驟2中酸化采用濃硫酸進行酸化，所述冷卻結晶的溫度控制范圍0～10℃。

所述步驟2中離子交換采用陽離子樹脂和陰離子樹脂相結合的方法進行，發酵液先過陽離子柱再過陰離子柱，陽離子交換樹脂為732陽離子樹脂，陰離子樹脂為717陰離子樹脂。

所述步驟3中脫色步驟采用納濾膜進行脫色，所采用納濾膜的截留分子量為300～500。

本發明所使用的發酵菌種為一株高生長產酸速率的D-乳酸生產菌，已于2012年12月6日保藏于中國典型培養物保藏中心(中國，武漢，武漢大學)，其分類命名為芽孢乳桿菌(Sporolactobacillussp.)BS1-5，保藏登記號為CCTCC NO.M2012516，其更具體分類為菊糖芽孢乳桿菌(Sporolactobacillussp.inulinus)。