[發明專利]兩步鹽析萃取分離發酵液中1,3-丙二醇、乙酸和丁酸的方法

有效

• 申請號: 201711342422.7
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108017514B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 修志龍;李震;鄢凌;孫亞琴;牟英
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C07C29/74
• 分類號: C07C29/74;C07C31/20;C07C51/42;C07C51/48;C07C53/08;C07C53/124
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李銀姬;李馨

本發明屬于生物工程技術領域，提供了一種兩步鹽析萃取分離發酵液中1,3?丙二醇、乙酸和丁酸的方法。該方法為：將可溶性酸性無機鹽溶解于1,3?丙二醇發酵液中，加入疏水性有機溶劑，振蕩混合，室溫下靜置分相，進行第一步鹽析萃取，上相為富含丁酸的有機相，下相為富含1,3?丙二醇和乙酸的鹽相；用堿溶液或堿性無機鹽溶液反萃取上相中的丁酸；向下相加入親水性有機溶劑，進行第二步鹽析萃取，萃取1,3?丙二醇和乙酸。本發明解決了目前發酵法生產1,3?丙二醇分離工藝中存在的1,3?丙二醇與副產物難以分離、成本高等問題。該方法工藝簡單，分離時間短，回收率高，分離成本低，是一種很有工業應用前景的分離方法。

技術領域

本發明屬于生物工程技術領域，涉及微生物發酵液的分離技術，特別涉及一種利用鹽析萃取技術分離發酵液中1,3-丙二醇、乙酸和丁酸的方法。

背景技術

1,3-丙二醇、乙酸和丁酸作為生產前景廣闊的化工原料和中間體，在很多領域都有廣闊的應用。1,3-丙二醇可用作溶劑、粘合劑、化妝品、保鮮劑以及合成聚酯、聚氨酯的單體，其中與對苯二甲酸合成的聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，由于不易產生靜電、抗紫外、良好的回彈性、耐污性以及生物可降解性等優點，在地毯、紡織和工程塑料等行業有巨大的應用前景。乙酸主要用于生產醋酸乙烯、醋酸酯、醋酐、雙乙烯酮、氯乙酸、醋酸纖維等，或作為對苯二甲酸、農藥、醫藥和燃料等工業生產過程中的溶劑或原料。丁酸可用于制造丁酸酯類、丁酸纖維素酯，也用作乳化劑、殺菌劑和萃取劑，丁酸及其衍生物還可以應用在食品、醫藥和飼料等領域。

傳統上，1,3-丙二醇主要由化學法生產，隨著化石能源的逐漸枯竭以及由此帶來的環境和安全問題引起人們越來越多的擔憂，因此生物轉化法發酵生產1,3-丙二醇成為了研究的熱點。目前國內多采用克雷伯肺炎桿菌將甘油轉化為1,3-丙二醇的方法，該法所用的細菌是條件致病菌，且副產物有2,3-丁二醇、乙酸、乙醇、乳酸、琥珀酸、檸檬酸、甲酸等，產物分離比較困難。自然界中丁酸梭菌也能將甘油轉化為1,3-丙二醇，該菌是益生菌，且副產物只有乙酸和丁酸。如果將發酵液中1,3-丙二醇分離的同時回收有機酸，那么將有利于降低分離成本，提高經濟效益。

目前，從發酵液中分離1,3-丙二醇的方法主要是發酵液經過離心、絮凝處理或者膜過濾去除菌體和部分生物大分子，然后經過有機溶劑沉淀、有機溶劑萃取、反應萃取或者電滲析除鹽等進行粗分離，除去部分雜質，最后通過精餾得到1,3-丙二醇。向濃縮的發酵液中加入乙醇能夠析出大量沉淀，洗滌沉淀，洗滌液和上清液精餾可以得到1,3-丙二醇，但是此步驟需要消耗大量有機溶劑，且溶劑容易揮發損耗。用乙酸乙酯可以萃取1,3-丙二醇，其分配系數為0.22，加入少量乙醇作助溶劑可將分配系數提高到0.33，但是回收率依然很低。原因是1,3-丙二醇的親水性太強，很難找到合適的溶劑將其高效萃取出來。反應萃取能將1,3-丙二醇轉化成疏水性產物，從而被有機溶劑萃取，但是發酵液中成分復雜，多種副反應伴隨進行，同時催化劑也容易失活，降低催化效率。若先將發酵液超濾去除部分雜質，然后利用電滲析去除小分子鹽類，則有助于反應萃取，但電滲析能耗大，膜易污染，成本較高。由親水性有機溶劑和無機鹽組成的鹽析萃取體系能夠從發酵液中一步將1,3-丙二醇高效萃取出來，但有機酸(如乙酸、乳酸)同時也被萃取進入上相，使后續分離仍有困難。