CN108467346B

CN108467346B - 一种从布氏乳杆菌转化液中分离苯乳酸的方法

Info

Publication number: CN108467346B
Application number: CN201810144237.5A
Authority: CN
Inventors: 贠军贤; 方艺璇; 关今韬; 张颂红
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2021-06-25
Anticipated expiration: 2038-02-12
Also published as: CN108467346A

Abstract

本发明公开了一种从布氏乳杆菌转化液中分离苯乳酸的方法，属于生物化工技术领域。所述方法是以布氏乳杆菌催化苯丙酮酸后的转化液为原料液，以具有超大孔隙的阴离子交换晶胶为分离介质，通过晶胶层析，经床柱平衡、上样吸附、缓冲溶液冲洗、含盐洗脱液洗脱，经后续常规处理，获得纯度可达98%的苯乳酸，收率可达93%。本发明采用阴离子交换晶胶，对转化液中的苯乳酸有很好的选择性，所述方法步骤少，操作简单，分离迅速，成本低，工艺放大容易，所得苯乳酸纯度和收率高，在高值有机酸分离方面具有广阔的应用前景。

Description

一种从布氏乳杆菌转化液中分离苯乳酸的方法

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种从布氏乳杆菌转化液中分离苯乳酸的方法。

背景技术

苯乳酸是一种革兰氏阳性菌、阴性菌及真菌具有广谱抗菌性的新型抑菌剂，也是微生物代谢合成或转化合成的高值有机酸。苯乳酸不仅可以作为抑菌剂，而且可以作为合成心血管治疗新药的关键前体，也可作为聚苯乳酸新型高分子聚合物的合成单体，在化工、制药、食品工业、功能材料等许多领域有重要的应用前景。

化学法合成苯乳酸路线复杂，废物多，分离纯化难度大；利用微生物发酵、全细胞催化或酶法生物合成制备苯乳酸，其条件温和，具有很好的可持续性，成为当前国内外苯乳酸合成制备的重要发展方向。但是，微生物发酵液或全细胞转化液中不仅含有大量的微生物细胞，而且含有未反应的底物，采用常规萃取、毛细管电泳、薄层层析与离子交换树脂吸附等分离方法，通常需要一系列复杂的预处理过程，处理量较小，工序繁琐而损耗较大，且主要针对的是小规模的分析分离，不适于规模化应用，而且难以得到高纯度的苯乳酸。因此，需要研究和探索苯乳酸高效分离的新方法。

布氏乳杆菌是生物法合成苯乳酸的重要菌株，其转化合成苯乳酸的转化率高，生物安全性好。但是，布氏乳杆菌转化液中含有大量的微生物细胞和一定浓度的未反应底物，采用常规分离方法成本高，步骤多，分离过程时间长，获得高纯度的苯乳酸比较困难。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明目的是提供一种从布氏乳杆菌转化液中分离苯乳酸的方法。

本发明采用的技术方案是：

一种从布氏乳杆菌转化液中分离苯乳酸的方法，其特征在于以具有超大孔隙的阴离子交换晶胶为分离介质，通过晶胶层析从转化液中分离苯乳酸。

进一步，本发明所述的从布氏乳杆菌转化液中分离苯乳酸的方法，其特征在于所述的晶胶层析包括以下步骤：

1）用缓冲溶液对阴离子交换晶胶床柱进行平衡；

2）以布氏乳杆菌转化液为上样液，以一定流速通过阴离子交换晶胶床柱，使苯乳酸吸附于晶胶介质，而其它杂质和未吸附的物质顺利穿过晶胶床层；

3）用缓冲溶液为冲洗液，对床柱进行冲洗，除去晶胶孔隙内未被吸附的杂质；

4）用洗脱液进行洗脱，收集含苯乳酸的洗脱峰，得到苯乳酸。

进一步，本发明所述方法的步骤，其特征在于平衡床柱所用的缓冲溶液为pH 4～8。

进一步，本发明所述方法的步骤，其特征在于层析过程的流速为0.5～5 cm/min。

更进一步，本发明所述方法的步骤，其特征在于所述的洗脱液为NaCl溶液，浓度0.01～2 M。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1）本发明提供的从布氏乳杆菌转化液中分离苯乳酸的方法，其操作简单，成本低，层析流速高，分离过程迅速，可以实现快速分离，规模化分离容易实现，具有广阔的应用前景；

2）本发明提供的分离方法，无需固液分离、离心等常规预处理步骤，直接以含微生物细胞的转化液为上样液，步骤少，分离过程简便，具有很好的工业化前景；

3）本发明提供的分离方法采用阴离子交换晶胶介质，对苯乳酸有很好的选择性，所得苯乳酸的纯度可达98%，分离收率可达93%，分离所得苯乳酸的纯度和收率都很高，有利于制备高质量的苯乳酸产品。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1

取直径10 mm、高55 mm的阴离子交换晶胶介质床柱，其孔径10～300 μm、孔隙率92%。用45 mL pH 6的缓冲溶液对床柱进行平衡；取含微生物细胞10 g/L、苯乳酸1.1 g/L、苯丙酮酸0.1 g/L的布氏乳杆菌转化液20 mL，以0.5 cm/min流速上样，使其通过晶胶床柱，进行吸附；然后，用50 mL缓冲溶液进行冲洗，除去未吸附的底物和其它杂质；用0.3~2 M的NaCl洗脱液进行洗脱，收集目标洗脱峰，得到苯乳酸。经高效液相色谱检测纯度约98%，回收率93%。

实施例2

取直径10 mm、高52 mm的阴离子交换晶胶介质床柱，其孔径10～300 μm、孔隙率91%。用30 mL pH 7.2的缓冲溶液对床柱进行平衡；取含微生物细胞50 g/L、苯乳酸5.7 g/L、苯丙酮酸0.3 g/L的布氏乳杆菌转化液8 mL，以5 cm/min流速上样，使其通过晶胶床柱，进行吸附；然后，用50 mL缓冲溶液进行冲洗，除去未吸附的底物和其它杂质；用0.01~2 M的NaCl洗脱液进行洗脱，收集目标洗脱峰，得到苯乳酸。经高效液相色谱检测纯度约98%，回收率46%。

实施例3

取实施例2所用阴离子交换晶胶柱，用20 mL pH 4的缓冲溶液对床柱进行平衡；取含微生物细胞100 g/L、苯乳酸11.1 g/L、苯丙酮酸0.8 g/L的布氏乳杆菌转化液3.5 mL，以1 cm/min流速上样，使其通过晶胶床柱，进行吸附；然后，用50 mL缓冲溶液进行冲洗，除去未吸附的底物和其它杂质；用0.08~2 M的NaCl洗脱液进行洗脱，收集目标洗脱峰，得到苯乳酸。经高效液相色谱检测纯度约94%，回收率87%。

实施例4

取实施例2所用阴离子交换晶胶柱，用35 mL pH 8的缓冲溶液对床柱进行平衡；取含微生物细胞33 g/L、含苯乳酸3.8 g/L、含苯丙酮酸0.2 g/L的布氏乳杆菌转化液5.4 mL，以1 cm/min流速上样，使其通过晶胶床柱，进行吸附；然后，用50 mL缓冲溶液进行冲洗，除去未吸附的底物和其它杂质；用0.05~2 M的NaCl洗脱液进行洗脱，收集目标洗脱峰，得到苯乳酸。经高效液相色谱检测纯度约91%，回收率90%。

Claims

1.一种从布氏乳杆菌转化液中分离苯乳酸的方法，以布氏乳杆菌催化苯丙酮酸后的转化液原料液，以缓冲溶液为平衡液，以具有超大孔隙的阴离子交换晶胶为分离介质，通过晶胶层析从转化液中分离苯乳酸，其特征在于所述的晶胶层析包括以下步骤：

1）以缓冲溶液为平衡液，对阴离子交换晶胶床柱进行平衡；

2）以布氏乳杆菌转化液为上样液，以0.5～5 cm/min的流速通过步骤1）平衡后的阴离子交换晶胶床柱，使苯乳酸吸附于晶胶介质，而其它杂质和未吸附的物质顺利穿过晶胶床层；

3）以缓冲溶液为冲洗液，对步骤2）的床柱进行冲洗，除去晶胶孔隙内未被吸附的杂质；

4）用洗脱液对步骤3）中冲洗后的床柱进行洗脱，收集含苯乳酸的洗脱峰，得到苯乳酸，所述洗脱液为NaCl溶液，其浓度0.01～2 M。

2.如权利要求1所述的从布氏乳杆菌转化液中分离苯乳酸的方法，其特征在于缓冲溶液pH为4～8。