[發(fā)明專利]用于純化和回收葡萄糖酸衍生物的電滲析方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 99806483.1
• 申請(qǐng)日: 1999-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN1302336A
• 公開（公告）日: 2001-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·戴維·金德斯;蘭姆·葛佩爾;丹·M·哈特索;彼得·M·肯戴爾;威廉姆·I·隆;杜安·J·馬祖爾;顧勒爾莫·D·扎皮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電合成有限公司
• 主分類號(hào): C12P7/60
• 分類號(hào): C12P7/60
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王維玉,王達(dá)佐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及用于優(yōu)選的最終產(chǎn)品的分離和純化的電滲析方法，特別是涉及用于純化和回收葡萄糖酸衍生物的電滲析方法，這樣的葡萄糖酸衍生物例如，是源自發(fā)酵反應(yīng)器和活體外反應(yīng)器去除的溶液的2-酮-L-古洛糖酸。

本發(fā)明的背景技術(shù)

葡萄糖酸衍生物，即2-酮-L-古洛糖酸(以下簡(jiǎn)寫為KLG)，是包括抗壞血酸(維生素C)在內(nèi)的重要化合物生產(chǎn)中的關(guān)鍵中間體。然而，在KLG至抗壞血酸的轉(zhuǎn)化過程中，為了獲得高產(chǎn)量，KLG必須進(jìn)行只含有有限量雜質(zhì)的高度純化。

生產(chǎn)KLG簡(jiǎn)便的方法是通過發(fā)酵方法進(jìn)行。然而，由于多數(shù)發(fā)酵肉湯通過添加堿性物質(zhì)，保持在中性或接近中性的pH值，生產(chǎn)出KLG鹽而不是KLG。而且，發(fā)酵肉湯也含有細(xì)胞、中性物質(zhì)和其它無(wú)用的物質(zhì)。這些附加的成分會(huì)阻礙后續(xù)的用于將KLG轉(zhuǎn)化為抗壞血酸的化學(xué)過程，因此，KLG必須從肉湯分離。因此，應(yīng)該理解，任何用于KLG的發(fā)酵方法必須與有效的回收和純化方法結(jié)合。

US5747306公開了一種采用電滲析的分離方法。該活性發(fā)酵肉湯通過添加堿性物質(zhì)，例如氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水保持在5至9之間的接近中性或堿性pH值范圍內(nèi)。該肉湯接著通過含有多重陽(yáng)離子和陰離子交換膜的電滲析槽，其中KLG鹽從肉湯中去除。含中性物質(zhì)，例如確保微生物生存的營(yíng)養(yǎng)素的活性發(fā)酵肉湯接著再循環(huán)進(jìn)發(fā)酵系統(tǒng)用于再使用。然而，該電滲析方法產(chǎn)生的純化KLG鹽流，在轉(zhuǎn)化至抗壞血酸過程中產(chǎn)量較低。

另外，通過采用活的和代謝的活性微生物將有機(jī)糖轉(zhuǎn)換至KLG鹽的現(xiàn)有技術(shù)方法是復(fù)雜的，且需要一直小心以保持用于微生物生長(zhǎng)和/或代謝的發(fā)酵肉湯有活力和活性，以確保基質(zhì)至KLG鹽的滿意轉(zhuǎn)化。

為了克服在從發(fā)酵培養(yǎng)基回收KLG期間與KLG鹽的高濃度有關(guān)的問題，US4990441公開了一種用硫酸酸化發(fā)酵培養(yǎng)基，從而導(dǎo)致該鹽陽(yáng)離子與硫酸根陰離子和質(zhì)子化的KLG陰離子沉淀的方法。然而，應(yīng)該注意到該培養(yǎng)基含有KLG鹽也含有無(wú)機(jī)雜質(zhì)，例如磷酸根和氯化物陰離子，在加入硫酸的情況下它們會(huì)轉(zhuǎn)化成其對(duì)應(yīng)的酸。結(jié)果，這些無(wú)機(jī)酸在例如蒸發(fā)結(jié)晶或直接干燥的KLG回收方法中被濃縮，且可以導(dǎo)致酸催化KLG降解。為了解決這個(gè)問題，現(xiàn)有技術(shù)將含KLG和其它雜質(zhì)的培養(yǎng)基與陽(yáng)離子和陰離子交換樹脂接觸以去除任何離子化雜質(zhì)。但是，存在于發(fā)酵肉湯中的中性有機(jī)物包括簡(jiǎn)單和復(fù)雜的糖可以在該溶液pH值下未被電離，且由此該培養(yǎng)基通過陽(yáng)離子和陰離子交換樹脂而未被去除。同樣地。純化的KLG的回收由于培養(yǎng)基中的這些中性物質(zhì)的存在而被限制。在KLG蒸發(fā)結(jié)晶期間中性糖被濃縮，導(dǎo)致母液粘度的增加。結(jié)果，多程結(jié)晶變得困難，且限制了KLG回收。另外，中性物質(zhì)阻礙了作為回收的優(yōu)選方法的直接干燥，該方法具有較低的資金投入和較高的KLG產(chǎn)量。

由此，需要用于葡萄糖酸衍生物，例如KLG濃縮和純化的方法，該方法提供較高的KLG產(chǎn)量而無(wú)其鹽，沒有無(wú)機(jī)雜質(zhì)和中性有機(jī)物的污染和/或不需要保持發(fā)酵培養(yǎng)基用于活的和活性的微生物培養(yǎng)基的生長(zhǎng)和/或代謝。

本發(fā)明概要

對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)在說(shuō)明書和權(quán)利要求書中的下述術(shù)語(yǔ)和措辭被定義為下述意思：

“葡萄糖酸衍生物”被定義為衍生于葡萄糖酸的有機(jī)酸，包括，但不僅限于2,4，酮-D-葡萄糖酸、2,5，二酮-D-葡萄糖酸、艾杜糖酸、2-酮-L-古洛糖酸(KLG)、香草酸和抗壞血酸。

“發(fā)酵反應(yīng)器”被定義為標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)酵反應(yīng)器，其中有活的和活性的微生物或細(xì)胞，例如用于碳水化合物代謝的細(xì)菌。

“發(fā)酵培養(yǎng)基”是來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵反應(yīng)器的培養(yǎng)基或肉湯。

“活體外反應(yīng)器”是這樣一種反應(yīng)器，其中酶是基本上無(wú)非生命、非活性和非代謝的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，酶附著于非生命、非活性和非代謝的細(xì)胞結(jié)構(gòu)或酶固定在具有化學(xué)氧化能力的基質(zhì)和/或化學(xué)還原基質(zhì)或合成葡萄糖酸衍生物路徑上的中間體上。

“活體外反應(yīng)器培養(yǎng)基”是來(lái)源于活體外反應(yīng)器的培養(yǎng)基或溶液，包括至少一種葡萄糖酸衍生物鹽和輔酶。

“輔酶”是對(duì)酶起催化作用所需要的有機(jī)分子，例如煙酰胺、腺嘌呤二核甙酸、煙酰胺腺嘌呤二核甙酸磷酸酯和其混合物。

“中性物質(zhì)”被定義為在溶液pH環(huán)境中基本上未電離的糖和/或化合物。

“非活性發(fā)酵培養(yǎng)基”指的是在發(fā)酵肉湯或培養(yǎng)基中的條件，例如pH，使得用于發(fā)酵方法的微生物不能在其中存活，且培養(yǎng)基或肉湯在無(wú)預(yù)處理的情況下，不能被再循環(huán)回發(fā)酵槽中再使用。