CN100532342C - 一种从克雷伯氏杆菌发酵液中提取分离1,3-丙二醇的方法 - Google Patents
一种从克雷伯氏杆菌发酵液中提取分离1,3-丙二醇的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于生物工程技术领域，特别涉及从发酵液提取分离1，3-丙二醇的技术和方法。本发明的特征在于首先用超滤或离心或絮凝的方法将发酵液中的菌体除掉，然后将上清液蒸馏浓缩，按一定比例加入硫酸(磷酸、盐酸、乙酸)，通过沉降或过滤分离沉淀物，取得上清液，将上清液继续蒸馏，进一步除掉上清液中的水分，再通过沉降或过滤或低速离心分离沉淀物，最后将上清液通过减压或常压蒸馏然后精馏的方法获得1，3-丙二醇产品。本发明解决目前发酵法生产1，3-丙二醇分离工艺中存在的难以分离、成本高等问题。本发明的优点是工艺简单，分离成本低，分离时间短，产品纯度高，可广泛用于从微生物发酵液中提取分离1，3-丙二醇。
Description
技术领域
本发明属于生物工程技术领域，涉及到微生物发酵液的分离技术，特别涉及到一种从微生物发酵液中分离1，3-丙二醇的方法。
背景技术
众所周知，1，3-丙二醇是一种重要的化工原料，与乙二醇、1，2-丙二醇和1，4-丁二醇有着同样的用途，但它与对苯二甲酸合成的新型聚酯材料聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)具有许多聚酯材料所不具备的优良特性，如尼龙样的弹性恢复、抗紫外、臭氧及氮氧化物的着色性、低静电、低水吸附、全色范围内无需添加任何特殊化学品而呈现出的良好的连续印染性及可生物降解性等。这些都表现出了1，3-丙二醇美好的应用前景，但其昂贵的价格却阻碍了其应用。自从发酵法生产1，3-丙二醇成为可能以来，科研工作者一直努力探索一条既省事又可降低成本的分离方法。
目前从微生物发酵液中提取分离1，3-丙二醇，多采用带菌发酵液经高速离心或经膜(如纤维膜)过滤分离细胞，然后通过萃取剂萃取如DE863632397和US5008473、分子筛如WO0125178、或减压蒸馏方法提纯1，3-丙二醇。上述工艺中，高速离心不仅能耗较高，而且分离能力有限，对于大宗化工原料的生产，存在分离能力较小，分离时间长等问题。在发酵液中直接添加助滤剂/絮凝剂，有助于沉淀部分菌体、核酸和蛋白，但发酵液中的盐不会结晶而析出，在减压蒸馏过程中仍会形成粘性物质，阻碍1，3-丙二醇的蒸发。Baltycka等人BiotechnologyProgress(2000，16：76-79)公开报导采用反应萃取，其一般步骤是，在发酵液中加入醛，使1，3-丙二醇与醛缩合，脱去有机相中水后，用邻二甲苯或甲苯或乙苯萃取，然后通过水解得到1，3-丙二醇。可见，反应萃取工艺需要多步操作，由此造成分离效率较低，操作工艺复杂，操作条件难控制等问题使工业推广有一定难度，目前此方面的研究仍处在实验室阶段。Malinowski等人在BiotechnologyProgress(1999，13(2)：127-30)报道采用液-液萃取方法，但目前离工业化还有一定距离，存在的问题是萃取效率较低，专一性强的萃取剂选择较为困难。
发明内容
本发明的目的是针对目前发酵法生产1，3-丙二醇后续分离纯化产品的工艺中存在的一些问题，如成本高，分离能力小，以及减压蒸馏后期出现盐结晶和粘性物质阻碍馏分蒸发等问题，而提出一种从发酵液中分离1，3-丙二醇的有效方法，使微生物发酵法生产1，3-丙二醇在技术上、经济上可行。
本发明技术方案是：
首先用超滤或离心或絮凝的方法将发酵液中的菌体除掉，然后将上清液蒸馏浓缩到原体积的1/2～1/20；冷却后，按1:0.01～0.1的体积百分比加入浓度为50-100％硫酸、浓度为50-100％磷酸、盐酸或乙酸，然后通过沉自然降或过滤分离沉淀，取得上清液；将所得上清液继续蒸馏，除掉上清液中的水，然后通过自然沉降、过滤或1000-5000转/分低速离心分离沉淀，然后将上清液通过常压或减压蒸馏然后精馏的方法获得1，3-丙二醇产品。
本发明的效果和益处是：
克服了目前从微生物发酵液中提取分离1，3-丙二醇工艺存在的诸多弊端，使工艺得以简化，成本降低，经济可行。具体表现在：首先用超滤的方法将发酵液中的菌体100％除掉，并可以将发酵液中大量的核酸、蛋白、多糖除掉，解决了絮凝沉降不完全，大量沉降浓液还须离心等问题。蒸馏出来的水收集用来配制培养基和碱液，不仅节约水资源，而且将蒸发夹带的1，3-丙二醇得以回收，减少了产品的损失；加硫酸的作用是增加了溶液的离子强度，形成的硫酸钠溶液使盐析效应加强，并进一步将浓缩液中核酸、蛋白、多糖和部分有机盐和无机盐沉淀析出；同时也解决了减压蒸馏后期出现的盐结晶和粘性物质影响1，3-丙二醇蒸发等问题。
具体实施方式
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。
实施例：
本实施例中所用发酵液是采用克雷伯氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)批式流加甘油发酵生产1，3-丙二醇所得到的，其中1，3-丙二醇的浓度为63g/L。
克雷伯氏杆菌(K.pneumoniae)是购自中国普通微生物菌种保藏中心(CGMCC)，菌种保藏号：1.1736。
分离过程分五步：
1)取1000mL发酵液，，采用的超滤膜为日本NIPRO公司的产品，型号FB-150AGA，有效面积1.5m2，切割分子量5,000道尔顿，膜材料为二乙酸纤维素，可以将发酵液中的菌体100％除掉，然后在旋转蒸发仪进行减压蒸馏，真空度为0.095MPa，温度控制≤60℃，得到的浓缩液的体积为200～300mL。
2)静置冷却到室温后，加8-12mL硫酸，搅拌后抽滤，得到沉淀物和上清液1。
3)将上清液1继续蒸馏，除掉上清液中30％左右的水，然后通过沉降、过滤或1000-5000转/分低速离心分离沉淀物，得上清液2。
4)将上清液2通过减压蒸馏，真空度为0.095MPa，在油浴中收集130～150℃的富含1，3-丙二醇的馏分，得1，3-丙二醇粗产品。
5)将1，3-丙二醇粗产品通过精馏塔得到纯度为95％以上的1，3-丙二醇产品，回收率为85％。
Claims (1)
1.一种从克雷伯氏杆菌发酵液中提取分离1，3-丙二醇的方法，其特征是：
(1)用超滤的方法将发酵液中的菌体除掉；
(2)将上清液蒸馏浓缩到原体积的1/2～1/20，冷却后，按1:0.01～0.1的体积比加入浓度为50-100％硫酸，然后通过自然沉降或过滤除去沉淀物，得上清液；
(3)将上清液蒸馏，除掉上清液中的水，然后通过自然沉降、过滤或1000-5000转/分低速离心除去沉淀物；
(4)将前述(3)所得的上清液通过减压或常压蒸馏得到1，3-丙二醇粗产品；
(5)精馏得到1，3-丙二醇产品。
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