專利名稱：硫酸銨鹽析法從微生物發(fā)酵液中提取分離1,3－丙二醇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及到微生物發(fā)酵液的分離技術(shù)，特別涉及到從微生物發(fā)酵液中分離1，3-丙二醇的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，1，3-丙二醇是一種重要的化工原料，與乙二醇、1，2-丙二醇和1，4-丁二醇有著同樣的用途，但它與對苯二甲酸合成的新型聚酯材料聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)具有許多聚酯材料所不具備的優(yōu)良特性，如尼龍樣的彈性恢復(fù)、抗紫外、臭氧及氮氧化物的著色性、低靜電、低水吸附、全色范圍內(nèi)無需添加任何特殊化學(xué)品而呈現(xiàn)出的良好的連續(xù)印染性及可生物降解性等。這些都表現(xiàn)出了1，3-丙二醇美好的應(yīng)用前景，但其昂貴的價格卻阻礙了其應(yīng)用。自從發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇成為可能以來，科研工作者一直努力探索一條既省事又可降低成本的分離方法。
目前從微生物發(fā)酵液中提取分離1，3-丙二醇，多采用帶菌發(fā)酵液經(jīng)高速離心或經(jīng)膜(如纖維膜)過濾分離細(xì)胞，然后通過萃取劑萃取如DE863632397和US5008473、分子篩如WO0125178、或減壓蒸餾方法提純1，3-丙二醇。上述工藝中，高速離心不僅能耗較高，而且分離能力有限，對于大宗化工原料的生產(chǎn)，存在分離能力較小，分離時間長等問題。在發(fā)酵液中直接添加助濾劑/絮凝劑，有助于沉淀部分菌體、核酸和蛋白，但發(fā)酵液中的鹽不會結(jié)晶而析出，在減壓蒸餾過程中仍會形成粘性物質(zhì)，阻礙1，3-丙二醇的蒸發(fā)。Baltycka等人Biotechnology Progress(2000，1676-79)公開報導(dǎo)采用反應(yīng)萃取，其一般步驟是，在發(fā)酵液中加入醛，使1，3-丙二醇與醛縮合，脫去有機相中水后，用鄰二甲苯或甲苯或乙苯萃取，然后通過水解得到1，3-丙二醇?？梢?，反應(yīng)萃取工藝需要多步操作，由此造成分離效率較低，操作工藝復(fù)雜，操作條件難控制等問題使工業(yè)推廣有一定難度，目前此方面的研究仍處在實驗室階段。Malinowski等人在Biotechnology Progress(1999，13(2)127-30)報道采用液-液萃取方法，但目前離工業(yè)化還有一定距離，存在的問題是萃取效率較低，專一性強的萃取劑選擇較為困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇后續(xù)分離純化產(chǎn)品的工藝中存在的一些問題，如成本高，分離能力小，以及減壓蒸餾后期出現(xiàn)鹽結(jié)晶和粘性物質(zhì)阻礙餾分蒸發(fā)等問題，而提出一種從發(fā)酵液中分離1，3-丙二醇的有效方法，使微生物發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇在技術(shù)上、經(jīng)濟上可行。
本發(fā)明技術(shù)方案是首先用超濾或離心或絮凝的方法將發(fā)酵液中的菌體除掉，將上清液蒸餾濃縮到原體積的30％～10％，按1∶0.5～1∶0.1的體積比加入硫酸銨(飽和度為30％-100％)，通過沉降或過濾分離沉淀，取得上清液；將所得上清液繼續(xù)蒸餾，除掉上清液中的水，通過沉降或過濾分離沉淀或1000-5000轉(zhuǎn)/分低速離心除去殘留的沉淀物，然后將上清液通過常壓或減壓蒸餾然后精餾的方法獲得1，3-丙二醇產(chǎn)品。本發(fā)明解決目前發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇分離工藝中存在的難以分離、成本高問題，本發(fā)明的優(yōu)點是工藝簡單，分離成本低，分離時間短，產(chǎn)品純度高，可廣泛用于從微生物發(fā)酵液中提取分離1，3-丙二醇。
本發(fā)明的效果和益處是克服了目前從微生物發(fā)酵液中提取分離1，3-丙二醇工藝存在的諸多弊端，使工藝得以簡化，成本降低，經(jīng)濟可行。具體表現(xiàn)在首先用超濾的方法將發(fā)酵液中的菌體100％除掉，并可以將發(fā)酵液中大量的核酸、蛋白、多糖除掉，解決了絮凝沉降不完全，大量沉降濃液還須離心等問題。蒸餾出來的水收集用來配制培養(yǎng)基和堿液，不僅節(jié)約水資源，而且將蒸發(fā)夾帶的1，3-丙二醇得以回收，減少了產(chǎn)品的損失；加硫酸銨的作用是增加了溶液的離子強度，形成的硫酸銨溶液使鹽析效應(yīng)加強，并進一步將濃縮液中核酸、蛋白、多糖和部分有機鹽和無機鹽沉淀析出；同時也解決了減壓蒸餾后期出現(xiàn)的鹽結(jié)晶和粘性物質(zhì)影響1，3-丙二醇蒸發(fā)等問題。
具體實施例方式
以下詳細(xì)敘述本發(fā)明技術(shù)方案和具體實施例。
步驟1首先用超濾或離心或絮凝的方法將發(fā)酵液中的菌體除掉，然后將過膜液蒸餾濃縮到原體積的30％～10％。
步驟2將步驟1)得到的濃縮液，按1∶0.5～1∶0.1的體積比加入硫酸銨(飽和度為30％～100％)，然后通過沉降或過濾分離沉淀物，得上清液。
步驟3將步驟2)上清液繼續(xù)蒸餾，除掉上清液中的水，然后通過沉降、過濾、低速離心(1000～5000轉(zhuǎn)/分)分離殘留的沉淀物，取上清液。
步驟4將步驟3)上清液通過常壓或減壓蒸餾得到1，3-丙二醇粗產(chǎn)品。
步驟5將步驟4)所得1，3-丙二醇粗產(chǎn)品通過精餾的方法得到1，3-丙二醇產(chǎn)品。
實施例本實施例中所用發(fā)酵液是采用克雷伯氏桿菌(Klebsiella pneumoniae)批式流加甘油發(fā)酵生產(chǎn)1，3-丙二醇所得到的，其中1，3-丙二醇的濃度為63g/L。
克雷伯氏桿菌(K.pneumoniae)是購自中國普通微生物菌種保藏中心(CGMCC)，菌種保藏號1.1736。
分離過程分五步
1)取1000mL發(fā)酵液，采用的超濾膜為日本NIPRO公司的產(chǎn)品，型號FB-150AGA，有效面積1.5m2，切割分子量5,000道爾頓，膜材料為二乙酸纖維素，可以將發(fā)酵液中的菌體100％除掉，然后在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進行減壓蒸餾，真空度為0.095MPa，溫度控制≤60℃，得到的濃縮液的體積為300mL。
2)靜置冷卻到室溫后，加100mL 40％硫酸銨，攪拌后抽濾，得到沉淀物和上清液1。
3)將上清液1繼續(xù)蒸餾，除掉上清液中的水，然后通過沉降或過濾或1000～5000轉(zhuǎn)/分低速離心分離殘留的沉淀物，得上清液2。
4)將上清液2通過減壓蒸餾，真空度為0.095MPa，在油浴中加熱，收集130～150℃的富含1，3-丙二醇的餾分，得1，3-丙二醇粗產(chǎn)品。
5)將1，3-丙二醇粗產(chǎn)品通過精餾得到純度為95％以上的1，3-丙二醇產(chǎn)品，回收率為85％。
權(quán)利要求
1.硫酸銨鹽析法從微生物發(fā)酵液中提取分離1，3-丙二醇，其特征是1)首先用超濾或離心或絮凝的方法將發(fā)酵液中的菌體除掉；2)將上清液蒸餾濃縮到原體積的30％～10％，按1∶0.5～1∶0.1的體積比加入硫酸銨(飽和度為30％-100％)，然后通過自然沉降、過濾或低速離心(1000-5000轉(zhuǎn)/分)除去沉淀物，得上清液；3)將2)所得上清液繼續(xù)蒸餾，除掉上清液中的水，然后通過自然沉降、過濾或低速離心(1000-5000轉(zhuǎn)/分)除去殘留的沉淀物，得上清液；4)將3)所得上清液通過減壓或常壓蒸餾得到1，3-丙二醇粗產(chǎn)品；5)將4)所得粗產(chǎn)品通過精餾的方法得到1，3-丙二醇產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及從發(fā)酵液中提取分離1，3－丙二醇的技術(shù)和方法。本發(fā)明的特征在于首先用超濾或離心或絮凝的方法將發(fā)酵液中的菌體除掉，然后將上清液蒸餾濃縮，按一定比例加入不同飽和度的硫酸銨，通過沉降或過濾分離沉淀物，取得上清液；將上清液繼續(xù)濃縮，進一步除掉上清液中的水分，再通過沉降或過濾或低速離心分離殘留的沉淀物，最后將上清液通過減壓或常壓蒸餾然后精餾的方法獲得1，3－丙二醇產(chǎn)品。本發(fā)明的效果和益處是解決了目前發(fā)酵法生產(chǎn)1，3－丙二醇分離工藝中存在的難以分離、成本高等問題。本方法工藝簡單，分離成本低，分離時間短，產(chǎn)品純度高，可廣泛用于從微生物發(fā)酵液中提取分離1，3－丙二醇。
文檔編號C07C31/20GK1974513SQ20061013469
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者修志龍, 張代佳, 李曉暉 申請人:大連理工大學(xué)