CN112125907B - 一种维生素b2提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种维生素B₂提取方法，该方法采用氨水两级碱化溶解和碟片式离心机离心分离的方式从枯草芽孢杆菌发酵液提取维生素B₂，缩短碱化时间，降低碱性条件下VB₂分解速率，提高碱化过滤收率和质量，同时本发明采用低浓度次氯酸作氧化剂，对还原态VB₂氧化作用强，同时，次氯酸还具有漂白作用，提高VB₂质量。

Description

一种维生素B2提取方法

技术领域

本发明属于生物发酵提取技术领域，特别是涉及一种维生素B₂提取方法。

背景技术

维生素B₂（VB₂），又叫核黄素，化学名：7，8-二甲基-10-(1^，-D-核糖基)-异咯嗪。VB₂为人体和动物体内黄酶类辅基的组成部分（黄酶在生物氧化还原中发挥递氢作用），是生物生命活动中不可缺少的维生素之一，与碳水化合物、脂肪及氨基酸代谢有着密切的关系，对生物生长发育起着重要作用。人和动物体内不能合成VB₂，必须由食物供给。当缺乏VB₂时，就影响机体的生物氧化，使代谢发生障碍。其病变多表现为口、眼和外生殖器部位的炎症，如口角炎、唇炎、舌炎、眼结膜炎和阴囊炎等，故VB₂可用于上述疾病的防治。

近年来，国内外用于抗衰老和保健的多维制剂中都含有 VB₂，这类药物不仅限于治病也用于保健，具有提高机体的抗病能力和延年益寿。VB₂还可作饲料添加剂及化妆品等。

VB₂化学式：C₁₇H₂₀N₄O₆，分子量：376.37，其结构式（氧化态）为：

VB₂，黄色针状晶体，味苦，微溶于水，在酸性条件下，溶解度较低；微溶于戊醇、环己醇、苯甲醇、乙酸戊酯和酚中, 不溶于乙醇、乙醚、氯仿、丙酮、苯中；易溶于稀碱液中，但不稳定。VB₂热稳定性好，在中性或酸性溶液中加热，性质稳定，但在碱性溶液中易分解。VB₂在碱性和光照条件下，易分解。VB₂对空气和普通氧化剂，例如溴素和硝酸 (铬酸、KMnO₄和过硫酸钾等除外)是稳定的。VB₂可以与金属形成盐, 也可以与Fe(Ⅱ/Ⅲ)、Mn(Ⅴ/Ⅵ)、Cu(Ⅰ/Ⅱ)和Ag(Ⅰ/Ⅱ)等形成金属复合物。VB₂有氧化型和还原型两种形式。研究表明，VB₂在加热干燥过程中，VB₂处于氧化状态的热稳定性要远高于还原状态，并且对后期的VB₂收率也有一定的影响。VB₂的水溶液呈黄色并有绿色荧光，在特定波长处有最大吸收峰。

根据VB₂碱性下易溶特点，现有技术中，采用碱溶法从VB₂发酵液中提取VB₂，即将VB₂发酵液加入稀液碱，调pH至碱性，过滤（加絮凝剂板框过滤法，离心法，或膜过滤法）,得到VB_２滤液，再酸化氧化（氧化剂如高锰酸盐、硝酸钠、双氧水、空气）,结晶,得到VB₂产品。其中VB₂氧化反应式（氧化剂包括高锰酸盐、硝酸盐、双氧水）为：

以上碱溶法生产工艺中，存在的问题主要有以下几点：

1、枯草芽孢杆菌发酵液进行碱溶法工艺过程中，在碱性条件下，VB₂易分解，如停留时间长，VB₂受破坏严重，影响收率和质量。

2、高锰酸盐、硝酸钠、双氧水、空气等氧化剂，进行还原态VB₂氧化，会出现很多问题，如高锰酸钾氧化分解产物多，产生MnO₂、K₂MnO₄，且高锰酸钾本身为带色物质，易影响产品的质量；硝酸钠、空气氧化性差，对还原态VB₂氧化反应时间较长；双氧水安全性差，与许多无机化合物或杂质接触后会迅速分解而导致爆炸，且易腐蚀金属容器，损坏设备，影响产品质量。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种维生素B₂提取方法。

为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种维生素B₂提取方法，其特征在于其工艺过程为：首先将枯草芽孢杆菌发酵液与氨水进行混合，调节pH8.5～10.5，后在转速2000～3000rpm条件下离心分离，离心轻液收集，渣液加水稀释后与氨水混合，调节pH11.0～12.5，在转速5500～6500rpm条件下用碟片式离心机离心分离，离心轻液收集；合并两次轻液，用盐酸调节pH2.6～5.5，后加入次氯酸，在温度65～80℃条件下，搅拌回流反应得到氧化态维生素B₂溶液；将氧化态维生素B₂溶液趁热过滤，过滤液加水、降温结晶，得到维生素B₂产品。

所述氨水浓质量浓度为5～8%；所述盐酸质量浓度为3～6%。

所述氨水与枯草芽孢杆菌发酵液、渣液的混合是在加药管道混合器中完成。

所述渣液加水稀释至固含量达到8～12%为止。

所述次氯酸质量浓度为8～12%（w/w），用量按W_VB2：W_10%次氯酸=1：1.4～1.6加入。

所述过滤液加水、降温结晶是指在过滤液中加入3～5倍水，降温至室温，维生素B₂结晶析出。

所述离心分离是采用碟片式离心机实现。

本发明是针对现有技术的碱溶法提取枯草芽孢杆菌发酵液VB₂工艺进行的改进，较传统VB₂碱溶提取工艺，本发明的技术优势体现在：

1、本发明将VB₂发酵液用稀氨水进行两级碱化，并用两级碟片式离心机离心分离，碱化时间短，菌丝中VB₂能够得到快速溶解、过滤，并进入下道工序，快速酸化回调pH，确保了碱化溶解释放过程，缩短碱化时间，VB₂不受碱性破坏，降低了在碱性条件下VB₂分解速率，从而提高碱化收率。

2、本发明中，根据不同离心目的，两级碟片式离心机转速各有不同，其中一级碟片式离心机在较低转速下，进行固液分离，得到的是渣液，渣叶中的渣疏松，便于快速加水稀释分散和二级碱化溶解，二级碟片式离心机在较高转速下，进行固液分离，溶出的VB₂全进入离心轻液中，因而，离心得到的渣较干，便于提高碱化离心收率。

3、本发明中，采用两级碱化，枯草芽孢杆菌发酵液中的蛋白，分段絮凝析出，碟片式离心机碟片不易污染，从而提高了VB₂碱化提取进度，确保VB₂碱化提取收率和质量。

4、本发明对VB₂酸化氧化工艺进行改进，采用低浓度次氯酸作氧化剂，其氧化性较强，有利于还原态VB₂氧化，同时，次氯酸具有漂白作用，可提高料液质量。

综上所述，本发明可有效提高提取收率和产品质量，且缩短提取时间。

具体实施方式

下面用实例予以说明本发明，应该理解的是，实例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。本发明的范围与核心内容依据权利要求书加以确定。

取枯草芽孢杆菌发酵液100m³（菌体浓度16%（w/v)，发酵效价31200μg/ml），分别进行以下实验。

实施例1

分别取枯草芽孢杆菌发酵液20m³及5%（w/w)氨水，经泵输送、流量计计量，同时进一级加药管道混合器进行混合，检测、调节pH8.5，进一级碟片式离心机，调节碟片式离心机转速2000rpm，一级碟片式离心机轻液进轻液收集罐，一级渣液返稀释罐；一级渣液加水稀释，得到含固量8%（w/w)稀释液，与5%（w/w)氨水，经泵输送、流量计计量，经二级加药管道混合器进行混合，调节pH11.0，进二级碟片式离心机，调节二级碟片式离心机转速5500rpm，收集一、二级离心轻液，混合得到VB₂离心轻液。过滤收率96.6%。

将以上VB₂离心轻液，加入3%（w/w)盐酸调pH2.6，温度控制65℃，将浓度12%（W/W）次氯酸，加量按W_VB2：W_10%次氯酸=1：1.4，加入到VB₂离心轻液中，搅拌回流90分钟，得到氧化态VB₂溶液。

将以上氧化态VB₂溶液，趁热过滤，过滤液加入3倍水，降温至室温，VB₂结晶析出，抽滤、水洗，真空干燥，得到VB₂产品。经测算，结晶收率93.2%，总收率90.0%，纯度97.8%。

实施例2

分别取枯草芽孢杆菌发酵液20m³及6%（w/w)氨水，经泵输送、流量计计量，同时进一级加药管道混合器进行混合，检测、调节pH9.0，进一级碟片式离心机，调节碟片式离心机转速2500rpm，一级碟片式离心机轻液进轻液收集罐，一级渣液返稀释罐；一级渣液加水稀释，得到含固量10%（w/w)稀释液，与6%（w/w)氨水，经泵输送、流量计计量，经二级加药管道混合器进行混合，调节pH12.0，进二级碟片式离心机，调节二级碟片式离心机转速6000rpm，收集一、二级离心轻液，混合得到VB₂离心轻液。过滤收率97.5%。

将以上VB₂离心轻液，加入4%（w/w)盐酸调pH3.0，温度控制70℃，将浓度11%（W/W）次氯酸，加量按W_VB2：W_10%次氯酸=1：1.5，加入到VB₂离心轻液中，搅拌回流100分钟，得到氧化态VB₂溶液。

将以上氧化态VB₂溶液，趁热过滤，过滤液加入4倍水，降温至室温，VB₂结晶析出，抽滤、水洗，真空干燥，得到VB₂产品。经测算，结晶收率92.8%，总收率90.5%，纯度97.6%。

实施例3

分别取枯草芽孢杆菌发酵液20m³及7%（w/w)氨水，经泵输送、流量计计量，同时进一级加药管道混合器进行混合，检测、调节pH9.5，进一级碟片式离心机，调节碟片式离心机转速3000rpm，一级碟片式离心机轻液进轻液收集罐，一级渣液返稀释罐；一级渣液加水稀释，得到含固量12%（w/w)稀释液，与7%（w/w)氨水，经泵输送、流量计计量，经二级加药管道混合器进行混合，调节pH11.8，进二级碟片式离心机，调节二级碟片式离心机转速6500rpm，收集一、二级离心轻液，混合得到VB₂离心轻液。过滤收率98.2%。

将以上VB₂离心轻液，加入5%（w/w)盐酸调pH4.0，温度控制75℃，将浓度10%（W/W）次氯酸，加量按W_VB2：W_10%次氯酸=1：1.6，加入到VB₂离心轻液中，搅拌回流120分钟，得到氧化态VB₂溶液。

将以上氧化态VB₂溶液，趁热过滤，过滤液加入5倍水，降温至室温，VB₂结晶析出，抽滤、水洗，真空干燥，得到VB₂产品。经测算，结晶收率92.5%，总收率90.8%，纯度98.1%。

实施例4

分别取枯草芽孢杆菌发酵液20m³及8%（w/w)氨水，经泵输送、流量计计量，同时进一级加药管道混合器进行混合，检测、调节pH10.5，进一级碟片式离心机，调节碟片式离心机转速2000rpm，一级碟片式离心机轻液进轻液收集罐，一级渣液返稀释罐；一级渣液加水稀释，得到含固量10%（w/w)稀释液，与8%（w/w)氨水，经泵输送、流量计计量，经二级加药管道混合器进行混合，调节pH12.5，进二级碟片式离心机，调节二级碟片式离心机转速6500rpm，收集一、二级离心轻液，混合得到VB₂离心轻液。过滤收率97.9%。

将以上VB₂离心轻液，加入6%（w/w)盐酸调pH5.5，温度控制80℃，将浓度9%（W/W）次氯酸，加量按W_VB2：W_10%次氯酸=1：1.5，加入到VB₂离心轻液中，搅拌回流100分钟，得到氧化态VB₂溶液。

将以上氧化态VB₂溶液，趁热过滤，过滤液加入4倍水，降温至室温，VB₂结晶析出，抽滤、水洗，真空干燥，得到VB₂产品。经测算，结晶收率93.4%，总收率91.4%，纯度97.8%。

实施例5

分别取枯草芽孢杆菌发酵液20m³及6.5%（w/w)氨水，经泵输送、流量计计量，同时进一级加药管道混合器进行混合，检测、调节pH9.5，进一级碟片式离心机，调节碟片式离心机转速3000rpm，一级碟片式离心机轻液进轻液收集罐，一级渣液返稀释罐；一级渣液加水稀释，得到含固量10%（w/w)稀释液，与6.5%（w/w)氨水，经泵输送、流量计计量，经二级加药管道混合器进行混合，调节pH12.5，进二级碟片式离心机，调节二级碟片式离心机转速5500rpm，收集一、二级离心轻液，混合得到VB₂离心轻液。过滤收率97.3%。

将以上VB₂离心轻液，加入4.5%（w/w)盐酸调pH4.2，温度控制75℃，将浓度8%（W/W）次氯酸，加量按W_VB2：W_10%次氯酸=1：1.6，加入到VB₂离心轻液中，搅拌回流120分钟，得到氧化态VB₂溶液。

将以上氧化态VB₂溶液，趁热过滤，过滤液加入4倍水，降温至室温，VB₂结晶析出，抽滤、水洗，真空干燥，得到VB₂产品。经测算，结晶收率92.9%，总收率90.4%，纯度97.2%。

对比案例1

取枯草芽孢杆菌发酵液20m³，搅拌下，加入0.3%（w/w）液碱，调节pH12，进离心机过滤，得到VB₂离心轻液。过滤收率92.6%。

将以上VB₂离心轻液，加入4.5%（w/w)盐酸调pH3，温度控制80℃左右，加入一定量NaNO₃，搅拌回流120分钟，得到氧化态VB2溶液。

将以上氧化态VB₂溶液，趁热过滤，过滤液加入4倍水，降温至室温，VB₂结晶析出，抽滤、水洗，真空干燥，得到VB₂产品。经测算，结晶收率92.9%，总收率86.0%，纯度95.6%。

对比案例2

取枯草芽孢杆菌发酵液20m³，搅拌下，加入0.3%（w/w）液碱，调节pH12，进板框过滤，得到VB₂滤液。过滤收率92.9%。

将以上VB₂滤液，加入4.5%（w/w)盐酸调pH3，温度控制80℃左右，加入一定量H₂O₂，搅拌回流120分钟，得到氧化态VB₂溶液。

将以上氧化态VB₂溶液，趁热过滤，过滤液加入4倍水，降温至室温，VB₂结晶析出，抽滤、水洗，真空干燥，得到VB₂产品。经测算，结晶收率93.8%，总收率87.1%，纯度96.8%。

效果对比：

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Claims (5)

1.一种维生素B₂提取方法，其特征在于其工艺过程为：首先将枯草芽孢杆菌发酵液与氨水进行混合，调节pH8.5～10.5，后在转速2000～3000rpm条件下离心分离，离心轻液收集，渣液加水稀释后与氨水混合，调节pH11.0～12.5，在转速5500～6500rpm条件下用碟片式离心机离心分离，离心轻液收集；合并两次轻液，用盐酸调节pH2.6～5.5，后加入次氯酸，在温度65～80℃条件下，搅拌回流反应得到氧化态维生素B₂溶液；将氧化态维生素B₂溶液趁热过滤，过滤液加水、降温结晶，得到维生素B2产品，其中：

所述氨水质量浓度为5～8％，所述盐酸质量浓度为3～6％；

所述次氯酸质量浓度为8～12％，用量按W_VB2：W_{10％次氯酸}＝1：1.4～1.6加入。

2.按照权利要求1所述的维生素B₂提取方法，其特征在于所述氨水与枯草芽孢杆菌发酵液、渣液的混合是在加药管道混合器中完成。

3.按照权利要求1所述的维生素B₂提取方法，其特征在于所述渣液加水稀释至固含量达到8～12％为止。

4.按照权利要求1所述的维生素B₂提取方法，其特征在于所述过滤液加水、降温结晶是指在过滤液中加入3～5倍水，降温至室温，维生素B₂结晶析出。

5.按照权利要求1所述的维生素B₂提取方法，其特征在于所述离心分离是采用碟片式离心机实现。