CN103524315B - 一种加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法 - Google Patents

一种加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103524315B
CN103524315B CN201310426868.3A CN201310426868A CN103524315B CN 103524315 B CN103524315 B CN 103524315B CN 201310426868 A CN201310426868 A CN 201310426868A CN 103524315 B CN103524315 B CN 103524315B
Authority
CN
China
Prior art keywords
organic solvent
hydroxybutanone
fermentation
extracting
inorganic salt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310426868.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103524315A (zh
Inventor
刘建军
田延军
赵祥颖
张家祥
徐慧
范宜晓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANDONG FOOD FERMENTATIVE INDUSTRY RESEARCH AND DESIGN INST
Original Assignee
SHANDONG FOOD FERMENTATIVE INDUSTRY RESEARCH AND DESIGN INST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANDONG FOOD FERMENTATIVE INDUSTRY RESEARCH AND DESIGN INST filed Critical SHANDONG FOOD FERMENTATIVE INDUSTRY RESEARCH AND DESIGN INST
Priority to CN201310426868.3A priority Critical patent/CN103524315B/zh
Publication of CN103524315A publication Critical patent/CN103524315A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103524315B publication Critical patent/CN103524315B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/78—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/78—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C45/80—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by liquid-liquid treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/78—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C45/81—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation
    • C07C45/82—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation by distillation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明属于生物工程技术领域，特别公开了一种加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法。该加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法，向3-羟基丁酮的发酵清液中添加可溶性无机盐，待溶解后在加入疏水性有机溶剂，混合后间歇震荡，抽提后收集无机盐下相，往无机盐下相中再次加入有机溶剂进行二次抽提，重复操作，将收集的有机溶剂上相合并后，加入适量的无水硫酸钠，干燥有机溶剂相至无水，通过常压蒸馏即可回收有机溶剂，并得到黄色粘稠状的3-羟基丁酮样品。本发明操作简单，能耗低，适合工业化生产和应用，在操作过程中的有机溶剂和无机盐均可以回收再利用，不但可以节省成本，提高资源利用效率，也符合当今绿色环保的要求。

Description

一种加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法
（一）        技术领域
    本发明属于生物工程技术领域，特别涉及一种加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法。
（二）        背景技术
3-羟基丁酮（acetoin），俗名乙偶姻，又称甲基乙酰甲醇，单体为无色或淡黄色液体，长期放置生成二聚体，二聚体为白色结晶性粉末，具有特殊的奶油香气，作为一种重要的平台化合物，广泛应用于食品、化工、医药、烟草等领域中。国外市场上的3-羟基丁酮香料产品主要由美国JM公司、德国BASF公司以及日本信达公司这三家企业生产，国内已有江苏潘南香料厂、上海泰禾化工有限公司、河南省濮盟集团、山东滕州悟通香料有限公司等企业采用化学合成工艺生产3-羟基丁酮，但其产量较低，不能满足国内和国际市场的需求。微生物发酵法生产3-羟基丁酮，产品纯度高，更适合于食品、医药行业应用，生物法3-羟基丁酮香料产品具有非常广阔的国内外市场前景。
当前，3-羟基丁酮的生产主要是以丁二酮或2,3-丁二醇为原料通过化学方法合成，但是丁二酮和2,3-丁二醇并非大宗化工产品，它们均来源于石油等不可再生石化资源，因此原料来源受限、环境污染严重、工艺复杂、产品应用范围相对较小等限制了化学合成法的大规模发展。相比之下，微生物发酵法生产3-羟基丁酮具有原料来源丰富、条件温和、环境友好、产品纯度高等优势，能从根本上解决3-羟基丁酮生产过程中面临的资源、环境压力以及产品质量要求等问题，其发展前景和市场潜力将是巨大的。
现阶段，对微生物发酵法生产3-羟基丁酮的研究已取得了很好的发展，但限制其工业化生产的一个很重要的原因就是分离问题。在3-羟基丁酮的分离纯化过程中，水是作为主要杂质存在于发酵液中的，但是由于3-羟基丁酮与水的相对挥发度接近于1，可形成共沸物，普通的分离手段如减压蒸馏、溶剂萃取等都不能对其进行有效分离，但是针对共沸物分离的共沸精馏和萃取精馏需要夹带剂和共沸剂的辅助，存在操作较为困难，能源消耗大等缺点，对于膜蒸馏、渗透蒸馏、气体分离等新型分离技术，由于其对技术的要求比较高，再加上生产成本高，现阶段还不适用于工业化生产中。因此开发一种从发酵液中分离3-羟基丁酮的方法并且达到工艺简单，能量消耗小，成本低的要求，对于3-羟基丁酮的工业化生产具有非常重要的意义。
（三）        发明内容
    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种操作简单、能耗低的加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法，以3-羟基丁酮的发酵清液为原料，其特征为，包括如下步骤：（1）向发酵清液中添加可溶性无机盐，待溶解后在加入疏水性有机溶剂，混合后间歇震荡，抽提后收集无机盐下相，往无机盐下相中加入同样体积的有机溶剂进行二次抽提，重复操作若干次，将收集的有机溶剂上相合并；（2）往有机溶剂上相中加入适量的无水硫酸钠，干燥有机溶剂相至无水，通过常压蒸馏即可回收有机溶剂，并得到黄色粘稠状的3-羟基丁酮样品。
本发明的更优技术特征为：
步骤（1）中，无机盐为无水硫酸镁、无水硫酸钠、无水硫酸铜和无水氯化钙中的一种或多种，其添加量为发酵清液重量的10-50%。
步骤（1）中，有机溶剂为乙醚、二氯甲烷、乙酸乙酯和氯仿中的一种或多种，其加入体积量为发酵清液的0.8-6倍。
步骤（1）中，所述抽提重复操作4次。
所述无机盐优选无水硫酸钠，其添加量为发酵清液重量的10-30%。
所述有机溶剂优选乙醚，其加入体积量为发酵清液的0.8-1.2倍。
本发明操作简单，能耗低，适合工业化生产和应用，在操作过程中的有机溶剂和无机盐均可以回收再利用，不但可以节省成本，提高资源利用效率，也符合当今绿色环保的要求；同时利用加盐萃取和普通蒸馏相结合的方法，对发酵液中3-羟基丁酮的分离效果较好，具有工业化生产的潜力。
（四）        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。
本实施例中所用Bacillus subtilis SF4-3为本实验室筛选获得，培养基中必须具备微生物生长所需的葡萄糖等碳源，酵母膏、玉米浆、尿素等氮源，硫酸镁、硫酸锰等无机盐，发酵液是利用菌株SF4-3在5L发酵罐中发酵葡萄糖制备得到，发酵结束经测定发酵液中3-羟基丁酮含量为58.5 g/L。
实施例1：
将发酵液以4000r/min离心20min，得到澄清的发酵液，量取100mL的发酵清液，加入30g无水硫酸钠，待无水硫酸钠溶解后，加入100ml的乙醚在抽屉漏斗内间歇震荡，抽提4h，待分相完全后，上相为乙醚萃取液，下相为萃余水相，分离水相加入100mL乙醚进行二次抽提，重复操作4次，合并所有乙醚萃取液，加入30g无水硫酸钠，干燥乙醚相至无水，利用普通蒸馏除去乙醚，得到黄色粘稠状的液体样品5.8mL，对发酵清液3-羟基丁酮乙醚总抽提率为91.4%，用气相色谱分析样品组成，样品中3-羟基丁酮含量为92.2%。
实施例2：
将发酵液以4000r/min离心20min，得到澄清的发酵液，量取100mL的发酵清液，加入10g无水硫酸钠，待无水硫酸钠溶解后，加入100ml的乙醚在抽屉漏斗内间歇震荡，抽提4h，待分相完全后，上相为乙醚萃取液，下相为萃余水相，分离水相加入100mL乙醚进行二次抽提，重复操作4次，合并所有乙醚萃取液，加入10g无水硫酸钠，干燥乙醚相至无水，利用普通蒸馏除去乙醚，得到黄色粘稠状的液体样品5.7mL，对发酵清液3-羟基丁酮乙醚总抽提率为88.3%，用气相色谱分析样品组成，样品中3-羟基丁酮含量为90.6%。
实施例3：
将发酵液以4000r/min离心20min，得到澄清的发酵液，量取100mL的发酵清液，加入25g无水硫酸钠，待无水硫酸钠溶解后，加入100ml的乙酸乙酯在抽屉漏斗内间歇震荡，抽提4h，待分相完全后，上相为乙酸乙酯萃取液，下相为萃余水相，分离水相加入100mL乙酸乙酯进行二次抽提，重复操作4次，合并所有乙酸乙酯萃取液，加入25g无水硫酸钠，干燥乙酸乙酯相至无水，利用普通蒸馏除去乙酸乙酯，得到黄色粘稠状的液体样品6.0mL，对发酵清液3-羟基丁酮乙酸乙酯总抽提率为88.4%，用气相色谱分析样品组成，样品中3-羟基丁酮含量为86.2%。
实施例4：
将发酵液以4000r/min离心20min，得到澄清的发酵液，量取100mL的发酵清液，加入15g无水硫酸镁，待无水硫酸钠溶解后，加入80ml的乙酸乙酯在抽屉漏斗内间歇震荡，抽提4h，待分相完全后，上相为乙酸乙酯萃取液，下相为萃余水相，分离水相加入100mL乙酸乙酯进行二次抽提，重复操作4次，合并所有乙酸乙酯萃取液，加入15g无水硫酸镁，干燥乙酸乙酯相至无水，利用普通蒸馏除去乙酸乙酯，得到黄色粘稠状的液体样品5.9mL，对发酵清液3-羟基丁酮乙酸乙酯总抽提率为86.5%，用气相色谱分析样品组成，样品中3-羟基丁酮含量为85.8%。
实施例5：
将发酵液以4000r/min离心20min，得到澄清的发酵液，量取100mL的发酵清液，加入25g无水硫酸钠，待无水硫酸钠溶解后，加入120ml的氯仿在抽屉漏斗内间歇震荡，抽提4h，待分相完全后，上相为氯仿萃取液，下相为萃余水相，分离水相加入120mL氯仿进行二次抽提，重复操作4次，合并所有氯仿萃取液，加入25g无水硫酸钠，干燥氯仿相至无水，利用普通蒸馏除去氯仿，得到黄色粘稠状的液体样品5.7mL，对发酵清液3-羟基丁酮氯仿总抽提率为88.0%，用气相色谱分析样品组成，样品中3-羟基丁酮含量为90.3%。

Claims (5)

1.一种加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法，以3-羟基丁酮的发酵清液为原料，其特征为，包括如下步骤：（1）向发酵清液中添加可溶性无机盐，待溶解后再加入疏水性有机溶剂，混合后间歇震荡，抽提后收集无机盐下相，往无机盐下相中加入同样体积的有机溶剂进行二次抽提，重复操作若干次，将收集的有机溶剂上相合并；无机盐为无水硫酸镁、无水硫酸钠、无水硫酸铜和无水氯化钙中的一种或多种，其添加量为发酵清液重量的10-50%；（2）往有机溶剂上相中加入适量的无水硫酸钠，干燥有机溶剂相至无水，通过常压蒸馏即可回收有机溶剂，并得到黄色粘稠状的3-羟基丁酮样品。
2.根据权利要求1所述的加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法，其特征在于：步骤（1）中，有机溶剂为乙醚、二氯甲烷、乙酸乙酯和氯仿中的一种或多种，其加入体积量为发酵清液的0.8-6倍。
3.根据权利要求1所属的加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述抽提重复操作4次。
4.根据权利要求1所述的加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法，其特征在于：所述无机盐为无水硫酸钠，其添加量为发酵清液重量的10-30%。
5.根据权利要求2所述的加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法，其特征在于：所述有机溶剂为乙醚，其加入体积量为发酵清液的0.8-1.2倍。
CN201310426868.3A 2013-09-18 2013-09-18 一种加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法 Active CN103524315B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310426868.3A CN103524315B (zh) 2013-09-18 2013-09-18 一种加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310426868.3A CN103524315B (zh) 2013-09-18 2013-09-18 一种加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103524315A CN103524315A (zh) 2014-01-22
CN103524315B true CN103524315B (zh) 2014-12-31

Family

ID=49926726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310426868.3A Active CN103524315B (zh) 2013-09-18 2013-09-18 一种加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103524315B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106588617B (zh) * 2016-11-15 2019-06-25 大连理工大学 一种分离提纯发酵液中乙偶姻的方法
CN111607622B (zh) * 2020-05-15 2022-02-22 山东省食品发酵工业研究设计院 一种利用小麦b淀粉生产3-羟基丁酮的工艺方法
CN115124414A (zh) * 2022-05-20 2022-09-30 山东省食品发酵工业研究设计院 一种高光学纯度3-羟基丁酮的制备方法及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101898945A (zh) * 2010-07-27 2010-12-01 大连理工大学 盐析萃取发酵液中丙酮和丁醇的方法
CN102924253A (zh) * 2012-11-20 2013-02-13 南京工业大学 一种从发酵液中提取乙偶姻的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101898945A (zh) * 2010-07-27 2010-12-01 大连理工大学 盐析萃取发酵液中丙酮和丁醇的方法
CN102924253A (zh) * 2012-11-20 2013-02-13 南京工业大学 一种从发酵液中提取乙偶姻的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
乙醇/碳酸钾双水相萃取盾叶薯蓣发酵液中的2,3-丁二醇;刘国兴等;《化工学报》;200911;第60卷(第11期);2798-2804 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103524315A (zh) 2014-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102746147B (zh) 一种分离回收乙酸乙酯与甲醇的方法
CN101643796A (zh) 一种秸秆类生物质的分级利用方法
CN101898945A (zh) 盐析萃取发酵液中丙酮和丁醇的方法
CN101885713B (zh) 一种毒三素链霉菌发酵液中分离提取利普司他汀的工艺
CN101580857A (zh) 微藻一步法制备生物能源
CN104048866B (zh) 一种烟草废料中多酚类物质的提取方法
CN103772148A (zh) 一种共沸精馏与萃取偶合技术分离乙二醇和1,2-丁二醇混合物的新方法
CN103524315B (zh) 一种加盐萃取蒸馏分离发酵液中3-羟基丁酮的方法
CN102241725A (zh) 日化用无患子皂苷的水提制备方法
CN103435445A (zh) 一种分离乙醇-水混合物的方法
CN101863758A (zh) 一种米糠中制备阿魏酸和植酸的技术
CN101735012B (zh) 一种分离提取2,3-丁二醇的方法
CN102093456A (zh) 一种从黄芪中提取黄芪甲苷iv的方法
CN102584544B (zh) 间歇共沸精馏法分离乙二醇单甲醚和水的工艺
CN101823998B (zh) 一种反应器耦合模拟移动床乙氧基喹啉清洁生产工艺
CN101407831A (zh) 一种大孔树脂制备鼠李糖脂的方法
CN101624418B (zh) 那西肽粉的制备方法
CN105985315A (zh) 一种烟草下脚料中烟碱的提取方法
CN110256524A (zh) 海参皂苷的提取方法
CN105273034A (zh) 一种微波辅助酸性离子液体催化制备薯蓣皂苷元的方法
CN204400883U (zh) 戊二胺纯化系统
CN103274914A (zh) 一种丙酮的纯化方法
CN105238565A (zh) 大蒜精油的提取工艺
CN101774903A (zh) 一种从生产环已酮副产物废碱液中提取正丁酸、正戊酸、正己酸的方法
CN104402957B (zh) 一种从玉米须中提取纯化植物甾醇的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant