CN115181020A - 一种长链二元酸的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长链二元酸的提取方法，包括以下步骤：S1、终止发酵液经预处理，获得含有长链二元酸的滤液；S2、将阳离子季铵盐和有机溶剂混合得到提取体系；S3、将含有长链二元酸的滤液加入提取体系内，搅拌混合，分层得到第一有机相和第一水相；S4、以洗脱剂对第一有机相进行洗脱处理，分层得到第二有机相和第二水相；S5、向第二水相中加酸酸化，使长链二元酸完全结晶析出，过滤得到长链二元酸粗品；S6、将所得长链二元酸粗品溶解于氢氧化钠溶液内，加入吸附剂，吸附脱水，过滤，得到滤液；S7、向滤液中加酸酸化，使长链二元酸完全结晶析出，过滤，烘干，即得长链十二元酸。本发明步骤短、工艺简单，所得产品收率高、纯度高、晶型好、颜色浅。
Description
技术领域
本发明涉及长链二元酸提取方法技术领域，具体涉及一种长链二元酸的提取方法。
背景技术
长链二元酸是指碳链中含有10个以上碳原子的直碳链芳香族饱和二元羧酸。长链二元酸在自然界中并不存在，一般通过化学合成法和生物发酵法制备而得。化学合成方法合成路线长，反应条件严格，且以化学法合成的长链二元酸品种较少，只有十二碳二元酸等少数品种。目前，最为常规的长链二元酸制备方法是通过长碳链的烷烃、脂肪酸、脂肪酸酯或脂肪酸盐在特定菌种下经生物发酵获得。现有技术中，长链二元酸发酵液的提取方法有水中沉淀结晶法、盐析法、溶剂中沉淀结晶法等，一般先过滤去除发酵液中的菌体、未利用的培养基、代谢产物以及微生物分泌物等杂质，然后加酸或加碱调整滤液pH值，再进一步使用相应的溶剂或强酸强碱提取。现有技术中，长链二元酸的提取方法主要存在以下问题：所得产品收率低、纯度低、杂质多、颜色深、晶型差，同时生产过程中产生的三废较多，操作步骤多，危险性高，环保和安全性能差。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足，提供了一种长链二元酸的提取方法，步骤短、工艺简单，所得产品收率高、纯度高、晶型好、颜色浅，步骤S4中洗脱后所得第二有机相可作为提取溶剂再利用，降低了提取成本，减少了三废的产生，环保、安全性能高,适合于工业化生产。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种长链二元酸的提取方法，包括以下步骤：
S1、微生物发酵生产长链二元酸的终止发酵液经预处理，获得含有长链二元酸的滤液；
S2、将阳离子季铵盐和有机溶剂混合得到提取体系；
S3、将含有长链二元酸的滤液加入提取体系内，搅拌混合25～40min，分层得到第一有机相和第一水相；
S4、以洗脱剂对第一有机相进行洗脱处理，分层得到第二有机相和第二水相；
S5、向第二水相中加酸酸化，使长链二元酸完全结晶析出，经过滤得到长链二元酸粗品；
S6、将所得长链二元酸粗品溶解于氢氧化钠溶液内，得到溶解液，加入吸附剂，吸附脱水，过滤，得到滤液；
S7、向步骤S6所得滤液中加酸酸化，使长链二元酸完全结晶析出，过滤，烘干，即得长链十二元酸。
其中，步骤S3中所得第一水相作为废水另行处理，步骤S4中的第二有机相可作为提取体系被重新利用，即步骤S4中的洗脱过程为提取体系的再生过程，节约了提取成本，减少了三废的产生，环保、安全性能高。
优选地，步骤S1中，终止发酵液的预处理包括以下步骤：使用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节终止发酵液pH值为9～10，然后再用陶瓷膜过滤，即获得含有长链二元酸的滤液。
发酵液中含有菌体、未利用的培养基、代谢产物以及微生物分泌物等，尤其是其中含有大量蛋白质、色素等杂质，发酵液通过过滤的方法进行预处理，去除发酵液中的菌体、未利用的培养基、代谢产物以及微生物分泌物等杂质。
进一步地，所述陶瓷膜的孔径为0.1μm。
优选地，步骤S2中，阳离子季铵盐与有机溶剂的质量比为2:8；所述有机溶剂为溶剂油或高碳醇；所述阳离子季铵盐为三甲基十六烷基季铵盐或三甲基十八烷基季铵盐。
进一步地，所述溶剂油为煤油。
优选地，步骤S3中，含有长链二元酸的滤液中的长链二元酸与阳离子季铵盐的摩尔当量比为1:1.5～2。
优选地，步骤S3中，通过萃取离心机进行萃取离心或静置15分钟后，分层得到第一有机相和第一水相。
优选地，步骤S4中，洗脱剂选自质量分数为20％的氢氧化钠溶液。
优选地，步骤S5中，第二水相加酸酸化步骤如下：使用质量分数为20％～50％的稀硫酸调整第二水相的pH值为3～5。
优选地，步骤S5中，吸附剂为活性炭；溶解液与吸附剂的质量比为100:1～3。
优选地，步骤S7中，向滤液中加酸酸化的具体步骤如下：使用质量分数为20％～50％的稀硫酸调整步骤S6所得滤液的pH值为3～5。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明一种长链二元酸的提取方法，步骤短、工艺简单，适合于工业化生产，所得产品收率高、纯度高、晶型好、颜色浅。
2、本发明一种长链二元酸的提取方法中，步骤S4中洗脱后所得第二有机相可作为提取溶剂再利用，降低了提取成本，减少了三废的产生，同时环保、安全性能高。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
实施例1
长链二元酸发酵周期到达终点后，发酵车间即停止发酵，并通过管道泵送至提取车间，此料液即为终止发酵液。
实施例2
本发明中的长链二元酸为十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸中的任一种。
本实施例中的长链二元酸为十二烷二酸。
本实施例提供了一种十二烷二酸的提取方法，包括以下步骤：
S1、十二烷二酸的终止发酵液用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节终止发酵液pH值为9～10，然后再用孔径为0.1μm的陶瓷膜过滤，即获得含有十二烷二酸的滤液；
S2、将三甲基十六烷基季铵盐和有机溶剂混合得到提取体系；其中，有机溶剂为煤油，阳离子季铵盐与有机溶剂的质量比为2:8；
S3、取步骤S2中的提取体系1000mL，置于5L的烧杯中，将含有十二烷二酸的滤液加入提取体系内，搅拌混合30min，分层得到第一有机相和第一水相；其中含有十二烷二酸的滤液的十二烷二酸与提取体系中的阳离子季铵盐的摩尔比为1.5～2:1；第一水相进入废水处理步骤；
S4、以洗脱剂对第一有机相进行洗脱处理，分层得到第二有机相和第二水相；具体地说，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液进行洗脱，搅拌均匀后再持续搅拌10min，倒入分液漏斗内，分层后得到第二有机相和第二水相，将第二有机相和第二水相分离，第二有机相可作为提取溶剂下次再利用；
S5、使用质量分数为20％～50％的稀硫酸调整第二水相的pH值为3～5，，使长链二元酸完全结晶析出，用滤纸抽滤得到长链二元酸粗品；
S6、将所得长链二元酸粗品溶解于质量分数为20％的氢氧化钠溶液内，得到溶解液，加入吸附剂，吸附脱水，过滤，得到滤液；其中，吸附剂为活性炭，活性炭与溶解液的质量比为100：1～3；
S7、使用质量分数为20～50％的稀硫酸调整步骤S6所得滤液的pH值为3～5，，使长链二元酸完全结晶析出，过滤，烘干，即得长链十二元酸。
取上述步骤S7所得长链二元酸作为样品1，再重复上述提取方法两次，分别得到样品2、样品3。
试验例：
对样品1、样品2、样品3的产品质量指标进行检测。
其中产品质量指标包括产品外观、总酸、单酸、透光率。
以上指标检测方法如下：
外观——目测，白色微晶粉末、不溶于水、易溶于乙醇、正丁醇。
总酸——利用长链二元酸不溶于水，而易溶于乙醇的特性，将其溶解在乙醇溶液中，再用NaOH溶液滴定，用酚酞做指示剂，来测定总酸，具体步骤如下：
准确称取1g十二烷二酸样品(精确至0.0001g)，放入250ml锥形瓶中，加入100ml乙醇，待样品完全溶解后，用0.1mol/L的NaOH标准溶液滴定至微红色，并保持30秒不褪色即可；其中，平行测定的相对标准误差不超过0.2％，取平行测定结果的平均值为最终测定结果。
单酸——利用气相色谱仪检测，面积法计算含量，具体步骤如下：
准确称取0.1g十二烷二酸样品(精确至0.0001g)，放入10ml比色管中，加入0.5ml25％的四甲基氢氧化铵，用水定容，取样入气相色谱仪检测，用面积法计算各组分含量；其中，平行测定的相对标准误差不超过0.5％。
透光率——所用仪器为分光光度仪，具体步骤如下：
a、准确称取10g十二烷二酸样品(精确至0.0001g)，放入250ml锥形瓶中，加入NaOH溶液溶解，并用水定容至100ml，摇匀，作试液待用；
b、用试液冲洗并注入10ml的比色皿中，调节仪器零点，于波长440nm处，测定其透光率；
其中，平行测定的结果，绝对值误差不超过1％。
测试结果如表1所示。
表1样品1、样品3、样品3质量指标检测结果
由表1可知，通过本发明中的提取方法提取所得长链二元酸，纯度高、晶型好、颜色浅。
综上所述，本发明一种长链二元酸的提取方法，步骤短、工艺简单，适合于工业化生产，安全、环保性能高，所得产品收率高、纯度高、晶型好、颜色浅。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种长链二元酸的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、微生物发酵生产长链二元酸的终止发酵液经预处理，获得含有长链二元酸的滤液；
S2、将阳离子季铵盐和有机溶剂混合得到提取体系；
S3、将含有长链二元酸的滤液加入提取体系内，搅拌混合25～40min，分层得到第一有机相和第一水相；
S4、以洗脱剂对第一有机相进行洗脱处理，分层得到第二有机相和第二水相；
S5、向第二水相中加酸酸化，使长链二元酸完全结晶析出，经过滤得到长链二元酸粗品；
S6、将所得长链二元酸粗品溶解于氢氧化钠溶液内，得到溶解液，加入吸附剂，吸附脱水，过滤，得到滤液；
S7、向步骤S6所得滤液中加酸酸化，使长链二元酸完全结晶析出，过滤，烘干，即得长链十二元酸。
2.如权利要求1所述的一种长链二元酸的提取方法，其特征在于，步骤S1中，终止发酵液的预处理包括以下步骤：使用质量分数20％的氢氧化钠溶液调节终止发酵液pH值为9～10，然后再用陶瓷膜过滤，即获得含有长链二元酸的滤液。
3.如权利要求2所述的一种长链二元酸的提取方法，其特征在于，所述陶瓷膜的孔径为0.1μm。
4.如权利要求1所述的一种长链二元酸的提取方法，其特征在于，步骤S2中，阳离子季铵盐与有机溶剂的质量比为2:8；所述有机溶剂为溶剂油或高碳醇；所述阳离子季铵盐为三甲基十六烷基季铵盐或三甲基十八烷基季铵盐。
5.如权利要求1所述的一种长链二元酸的提取方法，其特征在于，步骤S3中，含有长链二元酸的滤液中的长链二元酸与阳离子季铵盐的摩尔当量比为1.5～2:1。
6.如权利要求1所述的一种长链二元酸的提取方法，其特征在于，步骤S3中，通过萃取离心机进行萃取离心或静置15分钟后，分层得到第一有机相和第一水相。
7.如权利要求1所述的一种长链二元酸的提取方法，其特征在于，步骤S4中，洗脱剂选自质量分数为20％的氢氧化钠溶液。
8.如权利要求1所述的一种长链二元酸的提取方法，其特征在于，步骤S5中，第二水相加酸酸化的具体步骤如下：使用质量分数为20％～50％的稀硫酸调整第二水相的pH值为3～5。
9.如权利要求1所述的一种长链二元酸的提取方法，其特征在于，步骤S6中，吸附剂为活性炭；溶解液与吸附剂的质量比为100:1～3。
10.如权利要求1所述的一种长链二元酸的提取方法，其特征在于，步骤S7中，向步骤S6所得滤液中加酸酸化的具体步骤如下：使用质量分数为20％～50％的稀硫酸调整步骤S6所得滤液的pH值为3～5。
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2021
- 2021-04-02 CN CN202110364880.0A patent/CN115181020A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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| CN1255483A (zh) * | 1998-12-03 | 2000-06-07 | 中国石油化工集团公司 | 精制长链二元酸的方法 |
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