CN108558799B - 从发酵液中提取2,5-呋喃二甲酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了从发酵液中提取2,5‑呋喃二甲酸的方法，是将发酵法制备2,5‑呋喃二甲酸的发酵液，经过滤、活性炭脱色、有机溶剂萃取、碱水反萃取和组合有机溶剂重结晶而获得2,5‑呋喃二甲酸。本发明的从发酵液中提取2,5‑呋喃二甲酸的方法简明、质量高、成本低廉，在2,5‑呋喃二甲酸的微生物法制备中发挥重要的作用，具有很好的应用前景。

Description

从发酵液中提取2,5-呋喃二甲酸的方法
技术领域：本发明属于微生物发酵技术领域，涉及从发酵液中提取2,5-呋喃二甲酸的方法。
背景技术
2,5-呋喃二甲酸( FDCA) 是重要的有机合成中间体，可用来制备各种烷基取代或酯类呋喃衍生物。烷基取代类衍生物广泛应用于合成手性催化剂、分子识别受体和高分子材料中; 酯类衍生物是重要香料，主要用在食品、化妆品香精中。此 外，2,5-呋喃二甲酸可取代对苯二甲酸制造聚酯类的塑胶材料。在药理学方面，2,5-呋喃二甲酸二乙酯具有与可卡因类似的麻醉作用，2,5-呋喃二甲酸钙盐具有抑制巨大芽孢杆菌生长的功能。
在多种2,5-呋喃二甲酸的制备方法中，采用重组基因工程菌法具有工艺路线简捷、节能环保、产品质量高和成本低的特点。是将梭菌属甘油脱水酶基因，整合进土生克雷伯杆菌基因,形成重组DNA基因，通过PCR扩增，并经修饰后插入大肠杆菌表达载体pTE28aT7，构建2,5-呋喃二甲酸工程菌pTE28aT7-gldha。在异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）诱导下，在含有果糖的限制培养基中，经深度发酵合成2,5-呋喃二甲酸。本发明是将该发酵液，经过滤、活性炭脱色、有机溶剂萃取、碱水反萃取和组合有机溶剂重结晶而获得2,5-呋喃二甲酸。
发明内容
本发明的目的在于提供从发酵液中提取2,5-呋喃二甲酸的方法。
本发明是通过下述方法实现的：
（1）将重组基因工程菌法制备2,5-呋喃二甲酸的发酵液，经过滤和活性炭脱色，去除发酵菌丝、胶状体和色素等杂质，所使用的活性炭为200目型号为767医用活性炭，在20-40℃温度下，搅拌30-60分钟，经热压滤，获得脱色后的发酵液。
（2）通过加入有机溶剂萃取，去除大部分的无机和易溶于水的杂质，获得2,5-呋喃二甲酸的萃取液，所使用的萃取剂为甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、1,2-二氯乙烷和氯苯，萃取在常压和10-50℃下进行；
（3）在萃取液中，加入碱水反萃取，去除大部分的有机杂质，获得水相反萃取液，所使用的碱水为10%-30%的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液，反萃取在常压和10-50℃下进行；
（4）在水相反萃取液中，使用酸调节，逐步析出2,5-呋喃二甲酸，直至不再析出为止，经静置后过滤，获得2,5-呋喃二甲酸粗品，所使用的酸为10%-20%的盐酸或硫酸，在常压和常温下进行；
（5）将2,5-呋喃二甲酸粗品使用组合溶剂重结晶，经过滤和干燥获得2,5-呋喃二甲酸，所使用的组合溶剂为乙酸丁酯与石油醚按体积比1：3-4的组合，或1,2-二氯乙烷与石油醚按体积比1:2-4的组合，在常压和20-50℃下进行。
本发明的从发酵液中提取2,5-呋喃二甲酸的方法简明、质量高、成本低廉。基于上述优点，本发明的从发酵液中提取2,5-呋喃二甲酸的方法，在生物法制备中发挥重要的作用，应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，对本发明作进一步的阐述，但不限于这些具体的实施例，而所有的实施例均按上述的操作步骤操作。
实施例1
取上述重组基因工程菌法制备2,5-呋喃二甲酸的发酵液4000ml，先经离心分离,去除发酵菌丝和胶状杂质。后在离心的母液中加入200目型号767医用活性炭3g，在常压和40℃下，搅拌脱色30分钟，热压滤，获得脱色后的发酵液。
取脱色后的发酵液4000ml，调pH为6.1,加入乙酸丁酯150ml，在常压和45℃下，搅拌45分钟。静置分层，获得有机相130ml。在常压和35℃下，边搅拌边加入20%氢氧化钾溶液，使混合溶液pH达到11，分离出去有机相。再在水相加入20%的盐酸30ml,溶液pH为3.0，离心分离，烘干固体，获得粗品2,5-呋喃二甲酸112.1g。
将2,5-呋喃二甲酸粗品112.1g,在常压和40℃下，溶解在100ml乙酸丁酯中，边搅拌边缓慢加入300ml石油醚，加完后继续搅拌20分钟，离心分离，再烘干得2,5-呋喃二甲酸105.3g(熔点308.7～309.1℃，含量99.53%)。
实施例2
取上述重组基因工程菌法制备2,5-呋喃二甲酸的发酵液5000ml，先经离心分离,去除发酵菌丝和胶状杂质。后在离心的母液中加入200目型号767医用活性炭5g，在常压和35℃下，搅拌脱色40分钟，热压滤，获得脱色后的发酵液。
取脱色后的发酵液4000ml，调pH为6.2,加入乙酸丁酯200ml，在常压和40℃下，搅拌40分钟。静置分层，获得有机相170ml。在常压和30℃下，边搅拌边加入20%氢氧化钾溶液，使有机相pH达到10，分离出去有机相。再在水相加入20%的硫酸30ml,溶液pH为3.5，离心分离，烘干固体，获得粗品2,5-呋喃二甲酸109.9g。
将2,5-呋喃二甲酸粗品109.9g,在常压和40℃下，溶解在150ml 1,2-二氯乙烷中，边搅拌边缓慢加入400ml石油醚，加完后继续搅拌20分钟，离心分离，再烘干得2,5-呋喃二甲酸103.2g(熔点308.8～309.0℃，含量99.45%)。

Claims (5)

1.一种从发酵液中提取2,5-呋喃二甲酸的方法，包括：
(1)将发酵法制备2,5-呋喃二甲酸的发酵液，经过滤和活性炭脱色，去除发酵菌丝、胶状体和色素等杂质，获得脱色后的发酵液；
(2)取脱色后的发酵液，调pH为6.1或6.2，加入有机溶剂萃取，去除大部分的无机和易溶于水的杂质，获得2,5-呋喃二甲酸的萃取液；
(3)在萃取液中，加入碱水至pH为10或11，反萃取，去除大部分有机杂质，获得水相反萃取液；
(4)在水相反萃取液中，使用酸调节pH为3.5，逐步析出2,5-呋喃二甲酸，直至不在析出为止，经静止后过滤，获得2,5-呋喃二甲酸粗品；
(5)将2,5-呋喃二甲酸粗品使用组合溶剂重结晶，经过滤和干燥获得2,5-呋喃二甲酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述萃取剂为甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、1,2-二氯乙烷和氯苯，所述萃取在常压和10-50℃下进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱水为10％-30％的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液，所述反萃取在常压和10-50℃下进行。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用的酸为10％-20％的盐酸或硫酸，所述酸调节在常压和常温下进行。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组合溶剂为乙酸丁酯与石油醚按体积比1：3-4的组合，或1,2-二氯乙烷与石油醚按体积比1:2-4的组合。
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