CN102924253B - 一种从发酵液中提取乙偶姻的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从发酵液中提取乙偶姻的方法，将经过预处理的乙偶姻发酵液通过装有吸附剂的吸附柱，经吸附、洗杂和洗脱过程，收集洗脱液得到乙偶姻溶液；其中，所述的吸附剂为超高交联树脂HD-02，该树脂的骨架为聚苯乙烯，通过Friedel-Crafts后交联反应制得，其具有中等极性，孔隙率为40～50%，颗粒大小为0.42～0.55mm，湿密度为1.05～2.02g/cm3，平均比表面积为1450～1800m2/g，平均孔径为1.62～2.70nm，孔体积为0.73～0.86cm3/g，含水量为42～45%。该方法简便快捷，能耗低，提供了一种有效分离发酵液中乙偶姻的方法。
Description
技术领域
本发明生物分离技术领域，具体涉及一种从发酵液中提取乙偶姻的方法。
背景技术
乙偶姻（又名：3-羟基-2-丁酮）是一种应用广泛、令人喜爱的食用香料，此外在制药工业、化学工业、涂料工业、IT行业亦有重要的应用。全球乙偶姻的需求量约1000t,国际市场天然乙偶姻的价格约为30万元/吨。目前，国际市场上的乙偶姻香料产品主要由美国，德国和日本的几家大公司生产，并且主要为合成产品。然合成法存在产品收率和得率较低,且环境污染较严重等缺点,而且产品质量很难达到目前乙偶姻的最大消费领域——食用香料的要求；更为严重的是合成工艺的原料来源（丁二酮、丁酮、2,3-丁二醇）紧缺限制了其大规模的发展。近年来，由于环保需求以及未来社会绿色化工的需要，生物合成法已成为主要的研究方向，其中微生物发酵制备乙偶姻已初步实现工业化生产，据报道其最高发酵单位达到80g/L。
在大多数菌株代谢过程中，乙偶姻是作为2,3-丁二醇和丁二酮代谢的副产物而存在的，积累浓度较低。例如产丁醇的丙酮丁醇梭杆菌（Clostridium acetobutylicum），其发酵主产物为丙酮、丁醇和乙醇（ABE），乙偶姻作为发酵副产物，含量仅为0.2%。在传统工艺中，只从发酵液中提取ABE三种组分，使得工业化生产中采用发酵法获得丁醇的成本远高于化学合成法，这可能是生物法生产丁醇未实现工业化生产的主要原因。但若能本着“吃干炸净”的原则同时从发酵液中分离出高附加值的乙偶姻，这在某种程度上既可缓解发酵法生产丁醇的经济压力，同时也能提高利用发酵法生产丁醇的价值。而如何从发酵液中分离得到乙偶姻仍是亟待解决的问题。
Yan-Yang Wu等人利用液液萃取法，分别用1-丁醇（Y.Wu,K.Chen,D.Pan,J.Zhu,B.Wu,Y.Shen,Liquid-liquid equilibria of water+3-hydroxy-2-butanone+1-butanol,J.Chem.Eng.Data.56(2011)2641-2646），乙酸乙酯（Y.Wu,K.Chen,D.Pan,J.Zhu,B.Wu,Y.Shen,Liquid-liquid equilibria of water+3-hydroxy-2-butanone+ethyl ethanoate,FluidPhase Equilib.305(2011)101-105），乙酸丁酯（Y.Wu,K.Chen,D.Pan,J.Zhu,B.Wu,Y.Shen,Liquid-liquid equilibria of water+3-hydroxy-2-butanone+butyl ethanoate at severaltemperatures,J.Chem.Eng.Data.56(2011)910-914）作为萃取剂，分离发酵液中的乙偶姻。但因其所用的萃取剂均为有毒的有机溶剂，从而限制了乙偶姻在食品工业的发展。
Speckman and Collins（R.A.Speckman,E.B.Collins,Separation of diacetyl,acetoin,and 2,3-butylene glycol by salting-out chromatography，Anal.Biochem.1(1968)154-160）早在1968年就用了Dowex 1x 8离子交换树脂来吸附乙偶姻，并用0.5M的Na2SO4溶液将其洗脱，由此提供了一个用树脂分离乙偶姻的先例。但文献中所提及的操作中，每次仅向吸附柱中加入25-100μg的乙偶姻，这显然不能作为工业生产上分离乙偶姻的参考。
Jian-an Sun等人（J.A.Sun,B.Rao,L.Y.Zhang,Y.L.Shen,D.Z.Wei,extraction ofacetoin from fermentation broth using an acetone/phosphate aqueous two-phase system,Chem.Eng.Commun.199(2012)1492-1503）利用双水相萃取法来分离发酵液中的乙偶姻，文献中提及的双水相系统包含30%（w/w）的丙酮和35%（w/w）的磷酸氢二钾，该系统可直接应用于未经过滤的乙偶姻发酵液，乙偶姻的回收率可达到94.3%。但此法具有分离时间长，需要反萃以回收高聚物等缺点。
另一方面，采用蒸馏的方法从发酵液中分离乙偶姻能耗较高，约占乙偶姻生产能耗的40%。因此，发酵产量不高及分离能耗高是微生物发酵法生产乙偶姻工艺成本居高不下的主要原因。
本发明所研究的发酵液，其发酵过程为：先将菌种划线于固体平板上，培养后平板上长出白色不规则菌落；再挑取平板上的菌泥，接种于种子培养基中静止培养；最后取种子液接种到发酵培养基中,静止培养一段时间后即可得所需的发酵液。所得的初始发酵液经粗过滤后，在离心机中以12000rpm,离心2min去除菌体。将去除菌体的发酵液经一套连续离交装置去除发酵液中的杂蛋白以及丙酮、丁醇、丁酸等组分。本发明所用的发酵液中含有乙醇、乙偶姻、乙酸三种组分，其百分含量比为2:2:1。乙醇、乙偶姻、乙酸的沸点分别为78.4°C、148°C、117.9°C，采用蒸馏的方法可将它们分离，但分离能耗较大且所得产品纯度不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种从主要含有乙醇、乙偶姻和乙酸的发酵液中提取乙偶姻的方法，以解决发酵液中乙偶姻的下游分离困难问题，并减小乙偶姻分离过程的能耗。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种从发酵液中提取乙偶姻的方法，将经过预处理的乙偶姻发酵液通过装有吸附剂的吸附柱，经吸附、洗杂和洗脱过程，收集洗脱液得到乙偶姻溶液；
其中，所述的吸附剂为超高交联树脂HD-02，该树脂的骨架为聚苯乙烯，通过Friedel-Crafts后交联反应制得，其具有中等极性，孔隙率为40～50%，最佳为46%；颗粒大小为0.42～0.55mm，最佳为0.52mm；湿密度为1.05～2.02g/cm3，最佳为1.09g/cm3平均比表面积为1450～1800m2/g，最佳为1645.5m2/g；平均孔径为1.62～2.70nm，最佳为1.9nm；孔体积为0.73～0.86cm3/g，最佳为0.796cm3/g；含水量为42～45%，最佳为43%。
其中，所述的吸附剂按如下方法制备得到：
将氯甲基化聚苯乙烯树脂在5~7倍重量的邻硝基乙苯中充分溶胀，加入三氯化铁作催化剂，催化剂的加入量为氯甲基化聚苯乙烯树脂重量的10~30%，以1°C/min~1°C/10min的升温速率逐步升温至100~180°C，进行Friedel-Crafts反应，当树脂残余氯含量为1~2wt%时，停止反应制得超高交联树脂HD-02，用乙醇洗涤，真空干燥，即得。
其中，所述的氯甲基化聚苯乙烯树脂，简称氯球，比表面积为200~400m2/g，含氯量1~10%（最佳控制在2%以下），孔容1.2～1.4cm3/g、孔径为1.46~2.69nm、平均粒径为0.64mm。上述氯甲基化聚苯乙烯树脂可以从市场上购买，或者请树脂加工厂商制备得到。
本发明树脂的结构单元为：
其中，所述的吸附，条件为：吸附流速0.5～9BV/h。
其中，所述的洗杂，条件为：去离子水洗杂。
其中，所述的洗脱，条件为：洗脱剂为乙醇、甲醇、乙醇水溶液和甲醇水溶液中的任意一种，洗脱流速为0.5～5BV/h。所述的乙醇水溶液浓度范围为40～100wt%，甲醇水溶液浓度范围为40～100wt%。
其中，经过吸附、洗杂和洗脱过程的吸附剂可通过再生操作，然后重新进行吸附、洗杂和洗脱；再生条件为：再生剂为去离子水，再生流速为0.5～5BV/h。
其中，所述的乙偶姻发酵液由克雷伯氏菌属、肠杆菌属、芽孢杆菌属、沙雷氏菌属或乳球菌属发酵获得，发酵原料为淀粉质、纸浆废液、糖蜜或野生植物。
其中，所述的乙偶姻发酵液预处理的方法：先将发酵液进行粗过滤后，然后在离心机中以12000rpm，离心2min，再用截留分子量为2000~10000道尔顿的超滤膜进行超滤以去除菌体和杂蛋白，再经连续离交系统去除杂质组分，得到含有乙醇、乙偶姻和乙酸的发酵液。
其中，经过预处理的乙偶姻发酵液，乙偶姻的含量为0.2～8wt%。
本发明是采用吸附柱吸附浓缩发酵液中的乙偶姻，阐释了一种分离乙偶姻的行之有效的方法，并降低乙偶姻分离过程的能耗。发酵液经过离心或过滤去除菌体后，进入本发明的吸附浓缩装置。在吸附柱中，装有对乙偶姻具有选择性吸附的吸附剂。此吸附剂为超高交联吸附树脂，具有交联聚苯乙烯的骨架结构，属于极性树脂，为球状颗粒，因而操作过程阻力较小。在吸附操作过程中，发酵液中的乙偶姻被选择性的吸附，不含乙偶姻的流出液从吸附柱的另一端流出，当吸附剂吸附饱和后，停止进料，并将吸附柱内的液体排干，转向洗杂操作，用去离子水作为洗杂剂除去吸附剂中残留的其它杂质。将柱排干后用乙醇或甲醇作为洗脱剂洗脱柱上的乙偶姻，从柱顶端倒入乙醇溶液，浸泡约10min后，开始以0.5～5BV/h的流速流加乙醇溶液并收集流出液直至脱附完成，从而得到高浓度的乙偶姻溶液。向脱附后的吸附柱中加入水，维持5～20min，再以0.5～5BV/h的流速通入水，对吸附剂上的及吸附剂间隙的乙醇进行解吸再生，10～60min后吸附剂即可获得完全的再生而用于下一次的吸附操作。
在完成本发明的实验中，发明者通过分析吸附质乙偶姻分子的结构和极性，发酵液的组成以及吸附剂的骨架结构、孔径、比表面积和极性等各方面的因素，筛选出一种性能优良的超高交联吸附树脂，该树脂对发酵液中的乙偶姻具有较高的吸附容量和吸附选择性，且脱附较易进行，使用乙醇作为脱附剂，脱附10～60min基本能够将吸附的乙偶姻脱附下来，乙偶姻收率达95%以上，并能将乙偶姻提浓1～3倍。脱附下来的高浓度的乙偶姻用于下一步的提纯。脱附后的树脂用水即可将乙醇和杂质洗掉，再生便捷。
有益效果：本发明提供了一种分离发酵液中乙偶姻的新方法，其优势是：
1）采用吸附柱分离发酵液中的乙偶姻并且所有操作均可在常温下进料，这大大降低了分离过程的能耗。
2）用乙醇洗脱吸附饱和的树脂，所得洗脱液中含有乙醇和乙偶姻，通过简单的蒸馏（乙醇和乙偶姻的沸点分别为78.4℃，148℃）即可浓缩得到高浓度的纯乙偶姻溶液。
3）所选用的吸附介质具有对乙偶姻吸附容量大、物化稳定性高、吸附选择性好、解吸条件温和、再生容易、使用周期长、适合工业化生产等优点。乙偶姻通常作为食品添加剂使用，用乙醇作为洗脱剂，安全无毒，可放心地将所分离出的乙偶姻纯品应用于食品工业中。
4）该吸附装置既能分离乙偶姻作为主产物的发酵液，又能分离乙偶姻作为副产物的发酵液。当发酵液中乙偶姻作为副产物，含量很低时，即可实现“变废为宝”，分离出发酵液中极易被忽略却具有高价值的低浓度乙偶姻。
附图说明
图1本发明合成的树脂扫描电镜图（SEM图）。
图2本发明合成的树脂BET图(a)和孔径分布图(b)。
图3是用Langmuir和Freundlich模型模拟乙偶姻的吸附等温线。从图中可知，温度越高，树脂对乙偶姻的吸附容量越小，说明该吸附介质对乙偶姻的吸附过程可能为放热过程。在T=293.15K，其对乙偶姻的最大吸附容量可达到192.02mg/g。
图4显示的是吸附剂对乙偶姻的吸附选择性。由丙酮丁醇梭杆菌发酵的ABE发酵液中，当分离出丁醇和丙酮后，发酵液中仍存在乙醇，乙偶姻和乙酸三种组分，且浓度分别约为2g/L，2g/L，1g/L。图2安排的三组试验是按发酵液中三组分的浓度比例复配出理想溶液，其中乙偶姻的浓度分别为2g/L，15g/L和30g/L。从所得的实验结果来看，该吸附介质对乙偶姻具有良好的吸附选择性。
图5是饱和吸附剂的解吸曲线。实验所用料液中乙偶姻的浓度为5g/L，通过五次吸附、解吸和再生循环后，该超高交联树脂的吸附能力几乎保持不变，且对乙偶姻的回收率均保持在95%以上。由此证明了该吸附介质对乙偶姻的分离适用性很强。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1：
由丙酮丁醇梭杆菌B3(CGMCC 5234)发酵所得的发酵液中，乙偶姻的百分含量为0.2%(w/w)，其发酵过程如下：(1)配制平板培养基：葡萄糖10g/L，酵母膏5g/L，蛋白胨3g/L，七水合硫酸镁3g/L，乙酸铵2g/L，磷酸二氢钾1g/L，磷酸氢二钾1g/L，琼脂15g/L，于121℃灭菌15min。然后将菌种划线于固体平板上，于Bugbox厌氧箱（英国Ruskinn）37℃培养24h，平板长出白色不规则菌落。(2)配制种子培养基：同平板培养基配方，但不加琼脂。然后挑取一个平板上的菌泥，接种于150ml种子培养基中，37℃静止培养12h。(3)配制发酵培养基：葡萄糖60g/L，乙酸铵2.5g/L，七水合硫酸镁0.5g/L，磷酸二氢钾0.5g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，七水合硫酸亚铁0.01g/L，氯化钠0.01g/L，121℃灭菌30min。然后取5ml种子液接种到50ml发酵培养基中,37℃静止培养72h，发酵完毕。所得发酵液中各组分含量为：丁醇10.5～12.5g/L，丙酮3.8～5.2g/L，乙醇1～1.5g/L，乙偶姻1.8～2.5g/L，乙酸0.5～1g/L，丁酸0.2～0.8g/L以及残留葡萄糖0～3g/L。
将上述丙酮丁醇梭杆菌B3(CGMCC 5234)替换为其它常用发酵菌株，即可实现由不同的菌株发酵制备得到含乙偶姻的发酵液。
实施例2：
将实施例1中所得的发酵液先进行粗过滤后，然后在离心机中以12000rpm，离心2min，再用截留分子量为2000~10000道尔顿的超滤膜进行超滤以去除菌体和一些杂蛋白，此时发酵液中含丙酮，乙醇，丁醇，乙偶姻，乙酸，丁酸等主要组分。将所得的发酵液通过装有AX-1大孔吸附树脂的连续离交柱装置，该装置是一种四区模拟移动床分离装置，四区包括吸附区即将发酵液以3~20mL/min流速泵入进行吸附；洗杂区即用去离子水以3~20mL/min流速泵入进行洗杂；洗脱区即采用40%~100%(w/w)的甲醇溶液作为洗脱剂以5~25ml/min流速泵入进行洗脱；再生区即用去离子水作为再生剂以5~25ml/min的流速泵入对树脂进行再生。通过切换该连续装置各功能区的进口和出口位置以及调节各功能区的流速最终达到丁醇、丙酮，丁酸的分离纯化。经连续离交柱装置后所得的发酵液中仅含有乙醇，乙偶姻，乙酸三种组分，即为本发明的发酵液组分。
实施例3：
2000mL三口烧瓶中，加入200g干燥氯甲基化聚苯乙烯树脂，加入1200g邻硝基乙苯，搅拌混匀，室温下充分溶胀3h以上，再加入30g三氯化铁搅拌2h，逐步升温至130~160°C，进行Friedel-Crafts后交联反应，控制残余氯含量在1~2wt%，停止反应。冷却后吸出母液,用工业乙醇反复抽提树脂至提取流出液无色清亮为止。真空干燥得到中等极性的超高交联树脂HD-02。
所得产物为棕红色圆颗粒形状，平均粒径为0.52mm，含水量为43%，平均孔径为1.9nm，比表面积为1645.5m2/g，平均孔容为0.796cm3/g。合成的树脂扫描电镜图见图1，BET图(a)和孔径分布图(b)见图2。
实施例4：
实施例2所得到的发酵液，乙偶姻的含量约为0.2%，乙醇与乙酸含量分别约为0.2%和0.1%。将此发酵离心液以5BV/h的流速由上向下通过吸附柱（装填有超高交联树脂HD-02），乙偶姻被选择性的吸附，吸附150min停止进料，并将柱内的液体排干。用去离子水以2.5BV/h的流速对吸附后的树脂进行洗杂，5min后洗杂液中不含任何杂质，将柱子排干后向吸附柱中加入0.5BV的乙醇，维持10min后，从柱子顶端以1BV/h的流速流加乙醇，脱附35min后，流出液中基本不含乙偶姻，脱附完毕。经洗脱后乙偶姻收率达97%，乙偶姻提浓2.3倍，洗脱液中不含乙酸。再向脱附后的吸附柱中加入0.5BV的去离子水，维持10min,再以5BV/h的流速通入去离子水，25min后树脂上的杂质基本被洗净，树脂再生完成即可用于下一次的吸附操作。最后蒸馏所得的洗脱液，即可获得纯乙偶姻。
实施例5：
实施例2所得到的发酵液，乙偶姻的含量约为0.2%，乙醇与乙酸含量分别约为0.2%和0.1%。将此发酵离心液以1BV/h的流速由上向下通过吸附柱（装填有超高交联树脂HD-02），乙偶姻被选择性的吸附，吸附480min停止进料，并将柱内的液体排干。用去离子水以1BV/h的流速对吸附后的树脂进行洗杂，10min后洗杂液中不含任何杂质，将柱子排干后向吸附柱中加入0.5BV 80wt%的乙醇溶液，维持10min后，从柱子顶端以2.5BV/h的流速流加80wt%的乙醇溶液，脱附25min后，流出液中不含乙偶姻，脱附完毕。经洗脱后乙偶姻收率达96.8%，乙偶姻提浓2倍，洗脱液中不含乙酸。再向脱附后的吸附柱中加入0.5BV的去离子水，维持10min,再以2.5BV/h的流速通入去离子水，35min后树脂上的杂质基本被洗净，树脂再生完成即可用于下一次的吸附操作。最后蒸馏所得的洗脱液，即可获得纯乙偶姻。
实施例6：
实施例2所得到的发酵液，乙偶姻的含量约为0.2%，乙醇与乙酸含量分别约为0.2%和0.1%。将此发酵离心液以3BV/h的流速由上向下通过吸附柱（装填有超高交联树脂HD-02），乙偶姻被选择性的吸附，吸附300min停止进料，并将柱内的液体排干。用去离子水以2.5BV/h的流速对吸附后的树脂进行洗杂，5min后洗杂液中不含任何杂质，将柱子排干后向吸附柱中加入0.5BV的70wt%乙醇溶液，维持10min后，从柱子顶端以1BV/h的流速流加70wt%乙醇溶液，脱附50min后，流出液中不含乙偶姻，脱附完毕。经洗脱后乙偶姻收率达95.2%，乙偶姻提浓1.6倍，洗脱液中基本不含乙酸。再向脱附后的吸附柱中加入0.5BV的去离子水，维持10min，再以5BV/h的流速通入去离子水，25min后树脂上的杂质基本被洗净，树脂再生完成即可用于下一次的吸附操作。最后蒸馏所得的洗脱液，即可获得纯乙偶姻。
实施例7：
实施例2所得到的发酵液，乙偶姻的含量约为0.2%，乙醇与乙酸含量分别约为0.2%和0.1%。将此发酵离心液以9BV/h的流速由上向下通过吸附柱（装填有超高交联树脂HD-02），乙偶姻被选择性的吸附，吸附60min停止进料，并将柱内的液体排干。用去离子水以2.5BV/h的流速对吸附后的树脂进行洗杂，5min后洗杂液中不含任何杂质，将柱子排干后向吸附柱中加入0.5BV的40wt%乙醇溶液，维持10min后，从柱子顶端以5BV/h的流速流加40wt%乙醇溶液，脱附55min后，流出液中不含乙偶姻，脱附完毕。经洗脱后乙偶姻收率达96.3%，乙偶姻未被提浓，洗脱液中基本不含乙酸。再向脱附后的吸附柱中加入0.5BV的去离子水，维持10min,再以2.5BV/h的流速通入去离子水，35min后树脂上的杂质基本被洗净，树脂再生完成即可用于下一次的吸附操作。最后蒸馏所得的洗脱液，即可获得纯乙偶姻。
实施例8：
图3是用Langmuir和Freundlich模型模拟乙偶姻的吸附等温线，其实验过程为：配制浓度梯度为0~20g/L的乙偶姻溶液，用移液管分别移取50mL料液于100mL的三角瓶中，再在每个三角瓶中加入1g的树脂。封口后，放置在转速为120rpm，温度分别为293.15K，313.15K，333.15K的三个恒温摇床中8h以上，以保证吸附达到平衡。不加树脂的空白样也同时放置在摇床上作为对照。
所得实验结果为：Langmuir模型对乙偶姻吸附等温线模拟结果较好，并且随着温度的升高，树脂对乙偶姻的吸附容量有所下降，说明树脂对乙偶姻的吸附过程可能为放热过程。在293.15K，313.15K，333.15K其对乙偶姻的最高吸附容量分别达到了192.02mg/g，164.91mg/g和102.29mg/g。
实施例9：
图4是吸附剂对乙偶姻的吸附选择性实验，其实验过程为：按照丙酮丁醇梭杆菌发酵液中乙醇、乙偶姻和乙酸的浓度比复配出乙醇、乙偶姻和乙酸浓度分别为2，2，1g/L的理想溶液200mL，取100mL溶液于250mL的三角瓶中，同时在三角瓶中加入5g HD-02树脂，封口后，放置在转速为120rpm，温度为293.15K的恒温摇床中8h以上，以保证吸附达到平衡。不加树脂的空白样也同时放置在摇床上作为对照。再分别复配出乙醇、乙偶姻和乙酸浓度为15，15，7.5g/L和30，30，15g/L的理想溶液重复以上实验操作。
所得实验结果为：第一组实验中树脂对乙醇、乙偶姻和乙酸的吸附量分别为8.54，19.67，4.92mg/g；第二组实验中树脂对乙醇、乙偶姻和乙酸的吸附量分别为33.11，65.33，20.74mg/g；第三组实验中树脂对乙醇、乙偶姻和乙酸的吸附量分别为56.07，100.62，45.99mg/g；由这三组实验结果可以看出该HD-02树脂对乙偶姻有较好的吸附选择性。
实施例10：
图5是饱和吸附剂的解吸曲线，其实验过程为：在室温下，将浓度为5g/L的乙偶姻理想溶液以3mL/min的流速泵入装有30g HD-02树脂的吸附柱，当流出液的浓度与上柱液的初始浓度一样时，树脂吸附饱和，吸附过程完成。将吸附柱空隙间的溶液排干，向柱中以1.5mL/min的流速泵入纯乙醇溶液对树脂进行洗脱，直至检测到流出液中不含乙偶姻，洗脱操作完成。再将柱空隙间的乙醇排干，以1.5mL/min的流速泵入去离子水对树脂进行再生，当流出液中不含乙醇，树脂再生完成。重复五次以上所述吸附-洗脱-再生实验操作。
所得实验结果为：对浓度为5g/L的乙偶姻理想溶液，30g树脂初次吸附饱和后，其饱和吸附容量为39.3mg/g，用纯乙醇溶液作为洗脱剂，洗脱收率可达到95.8%。将树脂用去离子水再生后可进入下一个吸附、洗脱、再生循环。本实验进行的五次循环，树脂的吸附能力几乎保持不变，对乙偶姻的回收率均达到了95%以上，由此说明了该超高交联树脂适用于分离乙偶姻。
Claims (9)
1.一种从发酵液中提取乙偶姻的方法，其特征在于，将经过预处理的乙偶姻发酵液通过装有吸附剂的吸附柱，经吸附、洗杂和洗脱过程，收集洗脱液得到乙偶姻溶液；
其中，所述的吸附剂为超高交联树脂HD-02，该树脂的骨架为聚苯乙烯，通过Friedel-Crafts后交联反应制得，其具有中等极性，孔隙率为40～50%，颗粒大小为0.42～0.55mm，湿密度为1.05～2.02g/cm3，平均比表面积为1450～1800m2/g，平均孔径为1.62～2.70nm，孔体积为0.73～0.86cm3/g，含水量为42～45%；
其中，所述的经过预处理的乙偶姻发酵液为含有乙醇、乙偶姻和乙酸的发酵液；
其中，所述的洗杂，条件为：去离子水洗杂；
其中，所述的洗脱，条件为：洗脱剂为乙醇、甲醇、乙醇水溶液和甲醇水溶液中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的从发酵液中提取乙偶姻的方法，其特征在于，所述的吸附剂按如下方法制备得到：将氯甲基化聚苯乙烯树脂在5～7倍重量的邻硝基乙苯中充分溶胀，加入三氯化铁作催化剂，催化剂的加入量为氯甲基化聚苯乙烯树脂重量的10～30%，以1℃/min～1℃/10min的升温速率逐步升温至100～180℃，进行Friedel-Crafts反应，当树脂残余氯含量为1～2wt%时，停止反应制得超高交联树脂HD-02，用乙醇洗涤，真空干燥，即得。
3.根据权利要求1所述的从发酵液中提取乙偶姻的方法，其特征在于，所述的吸附，条件为：吸附流速0.5～9BV/h。
4.根据权利要求1所述的从发酵液中提取乙偶姻的方法，其特征在于，所述的洗脱，条件为：洗脱流速为0.5～5BV/h。
5.根据权利要求1所述的从发酵液中提取乙偶姻的方法，其特征在于，所述的乙醇水溶液浓度范围为40～100wt%，甲醇水溶液浓度范围为40～100wt%。
6.根据权利要求1所述的从发酵液中提取乙偶姻的方法，其特征在于，经过吸附、洗杂和洗脱过程的吸附剂可通过再生操作，然后重新进行吸附、洗杂和洗脱；再生条件为：再生剂为去离子水，再生流速为0.5～5BV/h。
7.根据权利要求1所述的从发酵液中提取乙偶姻的方法，其特征在于，所述的乙偶姻发酵液由克雷伯氏菌属、肠杆菌属、芽孢杆菌属、沙雷氏菌属或乳球菌属发酵获得，发酵原料为淀粉质、纸浆废液、糖蜜或野生植物。
8.根据权利要求1所述的从发酵液中提取乙偶姻的方法，其特征在于，所述的乙偶姻发酵液预处理的方法：先将发酵液进行粗过滤后，然后在离心机中以12000rpm，离心2min，再用截留分子量为2000～10000道尔顿的超滤膜进行超滤以去除菌体和杂蛋白，再经连续离交系统去除杂质组分，得到含有乙醇、乙偶姻和乙酸的发酵液。
9.根据权利要求1所述的从发酵液中提取乙偶姻的方法，其特征在于，经过预处理的乙偶姻发酵液，乙偶姻的含量为0.2～8wt%。
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| 杜军等.离子排斥色谱法同时测定2 3-丁二醇发酵液中的葡萄糖和木糖及各种代谢产物.《分析化学(FENXI HUAXUE)研究报告》.2009 |
| 离子排斥色谱法同时测定2,3-丁二醇发酵液中的葡萄糖和木糖及各种代谢产物;杜军等;《分析化学(FENXI HUAXUE)研究报告》;20090531;第37卷(第5期);681-684 * |
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