CN107954949A - 一种赤霉酸的精制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种赤霉酸的精制方法，包括：S1)将赤霉酸发酵液依次经微滤、超滤与纳滤后，得到浓缩液；S2)将所述浓缩液用萃取剂萃取，得到萃取液；S3)将所述萃取液浓缩结晶，得到赤霉酸。与现有技术相比，本发明依次采用微滤、超滤与纳滤进行浓缩，再用萃取液萃取，浓缩结晶得到赤霉酸，生产周期短，减少了能耗，提高了浓缩收率，同时也避免了赤霉酸产品热敏物质有效成分失活的问题，提高了产品品质。

Description

一种赤霉酸的精制方法

技术领域

本发明属于赤霉酸制备技术领域，尤其涉及一种赤霉酸的精制方法。

背景技术

赤霉酸是通过一种赤霉菌发酵培养代谢得到的一类次级代谢产物，被分离、鉴定和命名的一种有116种，其中在农业中应用最广泛的就是GA₃，在我国农业生产中发挥着巨大的作用。

GA₃具有非常高的植物调节活性，对各种农作物的生长和发育都有很明显的调节作用。在北方，GA₃主要应用于葡萄、红枣、山楂、油桃等经济作物上，在花期喷洒一定浓度赤霉酸溶液可以有效提高果树的坐果率，促进果实生长发育，果树产量提高20％～30％左右。在南方，赤霉酸主要应用于杂交水稻制种上，调节水稻父母本在同一时间开花，使母本授粉率大幅提高，进一步提高了杂交水稻种子的产量，降低了种子的生产成本，为农民减轻了负担。

现有赤霉酸的精制方法主要有两种。第一种方法的流程示意图如图1所示，此方法需要在65℃～70℃下浓缩，由于赤霉素是一种热敏物质，当浓缩温度高于50℃时，赤霉素易水解失活，虽然目前部分赤霉素生产企业采用高真空度的薄膜蒸发器进行浓缩结晶，但由于浓缩时间较长，易导致浓缩液局部受热不均，从而不可避免的导致赤霉素的失活，并且水的蒸发潜热较大，同时在浓缩过程中需要维持较高真空度，因此能耗较大，影响了经济效益。并且发酵液中的糖类、色素、有机酸等杂质不能通过萃取完全除去，使得种产品色泽泛黄，纯度较低。

第二种方法是采用树脂吸附技术提取法，即将赤霉素的萃取液进入树脂柱后，解除吸附，再经减压蒸馏结晶，得到产品。但此方法存在提取收率偏低，赤霉酸纯度不高，并且吸附后的溶剂回收困难等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种赤霉酸的精制方法，该方法得到的赤霉酸产品品质较高。

本发明提供了一种赤霉酸的精制方法，包括：

S1)将赤霉酸发酵液依次经微滤、超滤与纳滤后，得到浓缩液；

S2)将所述浓缩液用萃取剂萃取，得到萃取液；

S3)将所述萃取液浓缩结晶，得到赤霉酸。

优选的，所述微滤所用的微滤膜的规格为30～50KD；所述微滤的膜选自金属膜、陶瓷膜、天然高分子膜或合成高分子膜。

优选的，所述超滤所用的膜的截留分子量为4000～6000D；所述超滤的膜选自纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇或改性丙烯酸聚合物。

优选的，所述纳滤所用的膜的规格为50～200D；所述纳滤的膜选自芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜。

优选的，所述步骤S1)具体为：

将赤霉酸发酵液经微滤至清液体积为赤霉酸发酵液体积的0.2～0.6倍，然后连续加入水溶剂至清液体积为发酵液体积的1～2.5倍，得到微滤清液，再将所述微滤清液进行超滤与纳滤后，得到浓缩液。

优选的，所述纳滤具体为：

将超滤清液进行四级连续纳滤得到第一次纳滤浓缩液与四级排出水；第三级排出水与第四级排出水进行第二次纳滤浓缩，得到第二次纳滤浓缩液；将所述第一次纳滤浓缩液与第二次纳滤浓缩液合并，得到浓缩液。

优选的，所述四级连续纳滤所用的纳滤膜的规格为50～200D；材质为芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜；所述第二次纳滤浓缩所用的纳滤膜的规格为50～200D；材质为芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜。

优选的，所述步骤S2)具体为：

将所述浓缩液与萃取剂混合后，用调节pH值至2～3，进行萃取，静置分层，得到萃取液与水相；

将所述水相与有机溶剂进行连续萃取，得到有机相作为浓缩液的萃取剂。

优选的，所述浓缩液与萃取剂的体积比为1：(0.8～1.5)。

优选的，所述步骤S3)具体为：将所述萃取液减压蒸发浓缩，浓缩至原体积的三分之一至三分之二，冷却抽滤后，再进行第二次浓缩，浓缩至有结晶后停止浓缩，冷却结晶，过滤后，得到赤霉酸。

本发明提供了一种赤霉酸的精制方法，包括：S1)将赤霉酸发酵液依次经微滤、超滤与纳滤后，得到浓缩液；S2)将所述浓缩液用萃取剂萃取，得到萃取液；S3)将所述萃取液浓缩结晶，得到赤霉酸。与现有技术相比，本发明依次采用微滤、超滤与纳滤进行浓缩，再用萃取液萃取，浓缩结晶得到赤霉酸，生产周期短，减少了能耗，提高了浓缩收率，同时也避免了赤霉酸产品热敏物质有效成分失活的问题，提高了产品品质。

附图说明

图1为本发明实施例1的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种赤霉酸的精制方法，其特征在于，包括：

S1)将赤霉酸发酵液依次经微滤、超滤与纳滤后，得到浓缩液；

S2)将所述浓缩液用萃取剂萃取，得到萃取液；

S3)将所述萃取液浓缩结晶，得到赤霉酸。

其中，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。

将赤霉酸发酵液经微滤，得到微滤清液与微滤残液；所述赤霉酸发酵液为本领域技术人员熟知的赤霉酸发酵液即可，并没有任何限制；所述微滤为本领域技术人员熟知的微滤方法即可，并无特殊的限制，本发明中优选采用管式膜进行微滤；所述微滤所用的微滤膜的规格优选为30～50KD，更优选为40KD；所述微滤的膜的材质优选为金属膜、陶瓷膜、天然高分子膜或合成高分子膜。按照本发明，该步骤优选具体为：将赤霉酸发酵液经微滤膜过滤至清液体积为发酵液体积的0.2～0.6倍，更优选为0.3～0.5倍，再优选为0.35～0.5倍，最优选为0.375～0.5倍，，然后连续加入水溶剂至清液体积为发酵液体积的1～2.5倍，更优选为1.5～2.2倍，再优选为1.5～1.8倍，最优选为1.5～1.75倍，得到微滤清液与微滤残液；所述水溶剂可为清水也可为再利用的水。

所述微滤残液优选进行板框过滤，得到板框过滤清液与滤渣；所述板框过滤的膜的规格优选600～900B，更优选为700～800B，再优选为750B；材质优选为聚丙烯。所述板框过滤的清液可作为水溶剂用于管式膜过滤；所述滤渣经干燥后可用于生产菌肥。

将所述微滤清液进行超滤，得到超滤清液与超滤残液；所述超滤的膜的截留分子量优选为4000～6000，更优选为4500～5500，再优选为5000；所述超滤的膜的材料优选为有机膜，更优选为纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物的一种；所述超滤的方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，本发明中优选为连续超滤；所述超滤残液优选经搅拌后进行板框过滤，得到板框过滤清液与滤渣。所述板框过滤的清液可作为水溶剂用于管式膜过滤；所述滤渣经干燥后可用于生产菌肥。

将所述超滤清液进行纳滤；所述纳滤的方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，本发明中优选为依次进行第一次纳滤与第二次纳滤；所述第一次纳滤优选为四级连续纳滤浓缩，得到浓缩液与四级排出水；第一级排出水与第二级排出水优选回收利用，第三级排出水与第四级排出水优选进行第二次纳滤浓缩，得到浓缩液与排出水；所述第二次纳滤浓缩优选为高倍纳滤浓缩；将两次纳滤得到的浓缩液合并，第二次纳滤得到的排出水回收利用；所述第一次纳滤的膜的规格优选为50～200D，更优选为80～200D，再优选为100～150D，最优选为100D；材质优选为芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜；所述第二次纳滤的膜的规格优选为50～200D，更优选为80～200D，再优选为100～150D，最优选为100D；材质优选为芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜。

按照本发明，优选将合并的浓缩液用萃取剂萃取，得到萃取液；此步骤优选具体为：将所述浓缩液与萃取剂混合后，用调节pH值至2～3，进行萃取，静置分层，得到萃取液与水相；将所述水相与有机溶剂进行连续萃取，得到有机相作为浓缩液的萃取剂。所述浓缩液与萃取剂的体积比优选为1：(0.8～1.5)，更优选为1：(0.9～1.2)，再优选为1:1；所述调节pH值优选采用硫酸进行调节；所述pH值优选为2.5～3，更优选为2.8～3，再优选为2.8；所述有机溶剂为本领域技术人员熟知的有机溶剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为乙酸乙酯；所述连续萃取的方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，本发明中优选为错流萃取，更优选为六级错流萃取；经过连续萃取将水相中目标产物的含量降至100ppm以下。连续萃取后的水相优选经蒸发回收溶剂后，排入污水处理站处理。

将所述萃取液浓缩结晶，得到赤霉酸；所述浓缩结晶的方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，在本发明中优选经过两次蒸发浓缩的过程进行结晶，即先经萃取液减压蒸发浓缩即预浓缩，浓缩至原体积的三分之一至三分之二，冷却抽滤后，再进行第二次浓缩，浓缩至有结晶后停止浓缩，冷却结晶，过滤后，得到赤霉酸；所述一次结晶的母液优选再进行减压蒸发浓缩，浓缩至有结晶后停止，冷却结晶，过滤后，得到赤霉酸。预浓缩的目的是除去溶剂中的水，不结晶里；所述减压蒸发浓缩的温度优选为40℃～50℃，更优选为45℃；所述第二次浓缩的温度优选为45℃～55℃，更优选为50℃。

按照本发明，优选将结晶得到的赤霉酸经过干燥，粉碎。所述干燥优选采用沸腾干燥；所述粉碎优选采用微粉机进行。

本发明依次采用微滤、超滤与纳滤进行浓缩，再用萃取液萃取，浓缩结晶得到赤霉酸，生产周期短，减少了能耗，提高了浓缩收率，同时也避免了赤霉酸产品热敏物质有效成分失活的问题，提高了产品品质。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种赤霉酸的精制方法进行详细描述。

以下实施例中所用的试剂均为市售。

实施例1

1.1管式膜过滤：

120t发酵液发酵结束后灭菌，然后转入储罐，然后直接开始管式膜过滤(不调整pH)。当过滤出发酵液45T左右的清液后连续加入自来水，当过滤出260T左右的清液停止管式膜过滤。(管式膜的规格：40KD，材质：陶瓷膜)

膜过滤清液进入下一道主工序(超滤)，残液进入下一道附工序(板框过滤)。

1.2板框过滤：

管式膜过滤后55T左右的残液直接进行板框过滤(板框过滤膜的规格为750B，材质聚丙烯)，过滤清液用于下一罐管式膜过滤，滤渣进行干燥后生产菌肥。

1.3超滤：

管式膜后的清液进行超滤，超滤选用的是5千分子量的有机材质膜，膜材质为聚偏氟乙烯、。超滤为连续超滤，超滤清液进入下一道工序，残液进入滤渣搅拌罐，进入板框过滤。

1.4纳滤

超滤后的清液进行纳滤浓缩，纳滤浓缩采取的是2次浓缩，第一次浓缩为4级连续浓缩，浓缩液进入下一道工序，1-2级排出水回收利用，3-4级排出水进行高倍浓缩(浓缩液进入下一道工序，排出水回收利用)。生产时采取的是一次高压纳滤膜。纳滤膜的规格100D及材质芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜

1.5萃取

纳滤浓缩液转移到精制车间后加入等体积的连续萃取溶剂(此溶剂是经过6级连续萃取后的溶剂，含有一定量的目标产物)，然后加入硫酸调节pH值到2.8，进行单批萃取。萃取完成后静置分层。分层后上层溶剂相进入下一道工序。

分层后下层水相与新鲜溶剂(乙酸乙酯)再进行连续6级错流萃取，将水相中目标产物的含量降到100ppm以下。

连续萃取后水相再经过一次薄膜刮板蒸发器回收其中的部分溶剂后排入污水处理站处理。

连续萃取后溶剂相转入储罐暂存，用于下一批次的单批萃取。

1.6 2000L蒸发器浓缩不结晶

单批萃取后的溶剂相进行减压蒸发浓缩，温度为45℃，当浓缩蒸发出2T左右的回收溶剂，放入结晶罐冷却，进行抽滤，进入下一道工序。

1.7 1000L蒸发器浓缩结晶

2000L浓缩后的液体进行减压蒸发浓缩，温度为50℃，浓缩到有结晶后放入结晶罐再次冷却结晶。然后进行抽滤，固体作为产品进入下一道工序。一次母液再次进行减压蒸发浓缩，浓缩到有结晶后放入结晶罐再次冷却结晶。然后进行抽滤，固体作为产品进入下一道工序。液体作为最终母液进入母液储罐，然后配制成乳油制剂。

1.8干燥、粉碎

结晶后产品经过干燥、粉碎(干燥目前采用沸腾干燥机，粉碎目前采用万能微粉机)后分装得到最终产品，其性能检测结果见表1。

表1实施例1中得到的结晶产品的性能检测结果

序号	检验项目	质量标准
			1	含量	≥90％
2	水分	≤0.5％
			3	比旋光度	＞+80°
4	收率	≥70％

实施例1的流程示意图如图1所示。

实施例2

2.1管式膜过滤：

120t发酵液发酵结束后灭菌，然后转入储罐，然后直接开始管式膜过滤(不调整pH)。当过滤出发酵液45T左右的清液后连续加入自来水，当过滤出发酵液260T左右的清液停止管式膜过滤。(管式膜的规格：4KD与材质：金属膜)

膜过滤清液进入下一道主工序(超滤)，残液进入下一道附工序(板框过滤)。

2.2板框过滤：

管式膜过滤后35T左右的残液直接进行板框过滤(板框过滤膜的规格为750B，材质聚丙烯)，过滤清液用于下一罐管式膜过滤，滤渣进行干燥后生产菌肥。

2.3超滤：

管式膜后的清液进行超滤，超滤选用的是4千分子量的有机材质膜，膜材质为、聚碳酸酯。超滤为连续超滤，超滤清液进入下一道工序，残液进入滤渣搅拌罐，进入板框过滤。

2.4纳滤

超滤后的清液进行纳滤浓缩，纳滤浓缩采取的是2次浓缩，第一次浓缩为4级连续浓缩，浓缩液进入下一道工序，1-2级排出水回收利用，3-4级排出水进行高倍浓缩(浓缩液进入下一道工序，排出水回收利用)。生产时采取的是一次高压纳滤膜。(纳滤膜的规格200D，材质为芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜)

2.5萃取

纳滤浓缩液转移到精制车间后加入等体积的连续萃取溶剂(此溶剂是经过6级连续萃取后的溶剂，含有一定量的目标产物)，然后加入硫酸调节pH值到2.8，进行单批萃取。萃取完成后静置分层。分层后上层溶剂相进入下一道工序。

分层后下层水相与新鲜溶剂(乙酸乙酯)再进行连续6级错流萃取，将水相中目标产物的含量降到200ppm以下。

连续萃取后水相再经过一次薄膜刮板蒸发器回收其中的部分溶剂后排入污水处理站处理。

连续萃取后溶剂相转入储罐暂存，用于下一批次的单批萃取。

2.6 2000L蒸发器浓缩不结晶

单批萃取后的溶剂相进行减压蒸发浓缩，温度为45℃，当浓缩蒸发出2T左右的回收溶剂，放入结晶罐冷却，进行抽滤，进入下一道工序。

2.7 1000L蒸发器浓缩结晶

2000L浓缩后的液体进行减压蒸发浓缩，温度为50℃，浓缩到有结晶后放入结晶罐再次冷却结晶。然后进行抽滤，固体作为产品进入下一道工序。一次母液再次进行减压蒸发浓缩，浓缩到有结晶后放入结晶罐再次冷却结晶。然后进行抽滤，固体作为产品进入下一道工序。液体作为最终母液进入母液储罐，然后配制成乳油制剂。

2.8干燥、粉碎

结晶后产品经过干燥、粉碎(干燥目前采用沸腾干燥机，粉碎目前采用万能微粉机)后分装得到最终产品，其性能检测结果见表2。

表2实施例2中得到的结晶产品的性能检测结果

Claims (10)

1.一种赤霉酸的精制方法，其特征在于，包括：

S1)将赤霉酸发酵液依次经微滤、超滤与纳滤后，得到浓缩液；

S2)将所述浓缩液用萃取剂萃取，得到萃取液；

S3)将所述萃取液浓缩结晶，得到赤霉酸。

2.根据权利要求1所述的精制方法，其特征在于，所述微滤所用的微滤膜的规格为30～50KD；所述微滤的膜选自金属膜、陶瓷膜、天然高分子膜或合成高分子膜。

3.根据权利要求1所述的精制方法，其特征在于，所述超滤所用的膜的截留分子量为4000～6000D；所述超滤的膜选自纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇或改性丙烯酸聚合物。

4.根据权利要求1所述的精制方法，其特征在于，所述纳滤所用的膜的规格为50～200D；所述纳滤的膜选自芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜。

5.根据权利要求1所述的精制方法，其特征在于，所述步骤S1)具体为：

将赤霉酸发酵液经微滤至清液体积为赤霉酸发酵液体积的0.2～0.6倍，然后连续加入水溶剂至清液体积为发酵液体积的1～2.5倍，得到微滤清液，再将所述微滤清液进行超滤与纳滤后，得到浓缩液。

6.根据权利要求1所述的精制方法，其特征在于，所述纳滤具体为：

将超滤清液进行四级连续纳滤得到第一次纳滤浓缩液与四级排出水；第三级排出水与第四级排出水进行第二次纳滤浓缩，得到第二次纳滤浓缩液；将所述第一次纳滤浓缩液与第二次纳滤浓缩液合并，得到浓缩液。

7.根据权利要求6所述的精制方法，其特征在于，所述四级连续纳滤所用的纳滤膜的规格为50～200D；材质为芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜；所述第二次纳滤浓缩所用的纳滤膜的规格为50～200D；材质为芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜。

8.根据权利要求1所述的精制方法，其特征在于，所述步骤S2)具体为：

将所述浓缩液与萃取剂混合后，用调节pH值至2～3，进行萃取，静置分层，得到萃取液与水相；

将所述水相与有机溶剂进行连续萃取，得到有机相作为浓缩液的萃取剂。

9.根据权利要求8所述的精制方法，其特征在于，所述浓缩液与萃取剂的体积比为1：(0.8～1.5)。

10.根据权利要求1所述的精制方法，其特征在于，所述步骤S3)具体为：将所述萃取液减压蒸发浓缩，浓缩至原体积的三分之一至三分之二，冷却抽滤后，再进行第二次浓缩，浓缩至有结晶后停止浓缩，冷却结晶，过滤后，得到赤霉酸。