CN115417822A - 一种四氢嘧啶的提取纯化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微生物发酵生产四氢嘧啶技术领域，具体涉及一种四氢嘧啶的提取纯化工艺，包括如下步骤：S1、取含四氢嘧啶发酵液，离心除菌，获得清液；S2、调清液pH值，将清液首先经过大孔吸附树脂吸附脱色，再经过离子交换树脂吸附，采用碱液对离子交换树脂洗脱，收集洗脱液；S3、将洗脱液浓缩，调洗脱液pH值，浓缩后的洗脱液通过大孔吸附树脂吸附二次脱色，收集脱色液；S4、将脱色液浓缩、结晶、离心、干燥即得四氢嘧啶成品。本发明在提取中不产生危险废物，绿色环保，同时提高了成品的收率，且成品纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及微生物发酵生产四氢嘧啶技术领域，具体涉及一种四氢嘧啶的提取纯化工艺。
背景技术
四氢嘧啶是耐盐微生物为维持渗透压平衡而在细胞内产生的一种相容性溶质，因其特殊的嘧啶环状结构具有较强的电负性，也具有较强的亲水性，一个四氢嘧啶分子可携带多个水分子，并与水结合，形成“四氢嘧啶水电复合物”。因其特殊的理化特性，四氢嘧啶被广泛用于化妆品、医药、农业、食品等领域。
四氢嘧啶其合成途径仅存在于一些中度嗜盐微生物中，目前，人们主要通过发酵工艺从中度嗜盐微生物细胞内中提取获得四氢嘧啶，胞内提取需要收集细胞，再破壁提取。CN105669560A公开了一种从发酵液中分离提取四氢嘧啶的方法，首先利用双膜系统即微滤膜、超滤膜分离系统过滤去除发酵液中的菌体、大部分蛋白和部分色素，然后利用阳离子交换树脂吸附四氢嘧啶，再用氨水将四氢嘧啶洗脱后，经过活性炭脱色、浓缩醇沉、重结晶、干燥成品等操作步骤得到四氢嘧啶晶体。然而，该专利技术缺陷在于：
(1)发酵滤液需用活性炭脱色，活性炭虽然被作为常规色素吸附剂，但吸附后的活性炭属于危险废物，会造成环保压力；
(2)采用氨水对离子交换树脂洗脱，长期接触氨水不仅对人体有害，污水处理需要投入较大成本；
(3)在浓缩结晶后，需要重结晶，操作复杂，在收率的提高上会受到一定的限制。
发明内容
针对现有技术的环保压力大、产品收率低等问题，本发明提供一种四氢嘧啶的提取纯化工艺，提取中不产生危险废物，绿色环保，同时提高了成品的收率，且成品纯度高。
本发明提供一种四氢嘧啶的提取纯化工艺，包括如下步骤：
S1、取含四氢嘧啶发酵液，离心除菌，获得清液；
S2、调清液pH值，将清液首先经过大孔吸附树脂吸附脱色，再经过离子交换树脂吸附，采用碱液对离子交换树脂洗脱，收集洗脱液；
S3、将洗脱液浓缩，调洗脱液pH值，浓缩后的洗脱液通过大孔吸附树脂吸附二次脱色，收集脱色液；
S4、将脱色液浓缩、结晶、离心、干燥即得四氢嘧啶成品。
进一步的，步骤S1中，四氢嘧啶发酵液经灭活处理，离心转速为5500～6000r/min。
进一步的，步骤S2中，调清液pH值为5.0，清液依次泵入大孔吸附树脂柱与离子交换树脂柱的串联系统，清液的进样速度为2BV/h。
进一步的，步骤S2中，碱液为质量浓度为1％～3％的氢氧化钠溶液，洗脱进样流速为1BV/h，当洗脱液中四氢嘧啶含量＜1g/L时停止收集。
进一步的，大孔吸附树脂为XDA-1、XDA-7、D101B大孔吸附树脂的一种或两种，离子交换树脂型号为001×7、001×14.5中的一种。
进一步的，步骤S3中，将洗脱液浓缩至四氢嘧啶浓度为100g/L，调洗脱液pH值为6～7，浓缩后的洗脱液的进样流速为1BV/h，当脱色液中四氢嘧啶含量＜1g/L时停止收集。
进一步的，步骤S4中，脱色液浓缩的工艺条件为浓缩温度为70～80℃，真空度为0.07～0.095MPa，将脱色液浓缩至四氢嘧啶浓度为650～750g/L。
进一步的，步骤S4中，结晶的工艺为，从75～80℃降温至常温，降温速率为2～5℃/h。
进一步的，步骤S4中，离心的工艺为，离心机转速为1500～2000r/min。
进一步的，步骤S4中，干燥的温度为60～65℃。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明采用两步大孔吸附树脂吸附脱色处理，代替了常规的色素吸附剂活性炭，安全环保，大孔吸附树脂可再生使用，节约成本；
(2)本发明采用低浓度稀碱液作为离子交换树脂的洗脱液，减少含氨洗脱液对人体的危害，同时降低了后序污水处理成本，减小环保压力；
(3)本发明对浓缩脱色液采用一步结晶得到高纯度四氢嘧啶成品，简化生产工艺，提高收率，提高产品品质，产品纯度≥99％，收率75％～80％。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种四氢嘧啶的提取纯化工艺，包括如下步骤：
(1)取灭活后的富含四氢嘧啶的发酵液50L(四氢嘧啶含量为52g/L)，经高速离心机离心20min，离心转速5500r/min，除发酵液菌体，收集清液；
(2)将清液pH调至5.0，泵入预处理好的大孔吸附树脂XDA-1柱与离子交换树脂001×7柱的串联系统，清液进样流速为2BV/h，吸附饱和后采用洗脱液对离子交换树脂洗脱，洗脱液为质量浓度为1％氢氧化钠溶液，洗脱进样流速为1BV/h，收集洗脱液，当洗脱液中四氢嘧啶含量小于1g/L时停止收集；
(3)将洗脱液浓缩至四氢嘧啶浓度为100g/L，调pH至6，将浓缩后的洗脱液泵入预处理好的大孔吸附树脂XDA-7，二次吸附脱色获得脱色液，洗脱液进样流速为2BV/h，收集脱色液，当脱色液中四氢嘧啶含量小于1g/L时停止收集；
(4)将脱色液浓缩至四氢嘧啶浓度为650g/L，浓缩温度为75℃，真空度为0.08MPa，然后将浓缩液泵入结晶设备降温结晶，降温速率为2℃/h，得含结晶晶体的结晶料液；
(5)将结晶料液用离心机离心15min，转速为1500r/min，离心除去结晶上清，收集湿晶体；
(6)将湿晶体放入真空干燥箱中干燥，温度为65℃，真空度为0.08MPa，干燥后得到成品1976g，采用HPLC检测成品纯度为99％，收率为76％。
实施例2
一种四氢嘧啶的提取纯化工艺，包括如下步骤：
(1)取灭活后的富含四氢嘧啶的发酵液100L(四氢嘧啶含量为55g/L)，经高速离心机离心30min，离心转速6000r/min，除发酵液菌体，收集清液；
(2)将清液pH调至5.0，泵入预处理好的大孔吸附树脂D101B柱与离子交换树脂001×14.5柱的串联系统，清液进样流速为2BV/h，吸附饱和后采用洗脱液对离子交换树脂洗脱，洗脱液为质量浓度为1.5％氢氧化钠溶液，洗脱进样流速为1BV/h，收集洗脱液，当洗脱液中四氢嘧啶含量小于1g/L时停止收集；
(3)将洗脱液浓缩至四氢嘧啶浓度为100g/L，调pH至7，将浓缩后的洗脱液泵入预处理好的大孔吸附树脂XDA-7，二次吸附脱色获得脱色液，洗脱液进样流速为2BV/h，收集脱色液，当脱色液中四氢嘧啶含量小于1g/L时停止收集；
(4)将脱色液浓缩至四氢嘧啶浓度为680g/L，浓缩温度为70℃，真空度为0.09MPa，然后将浓缩液泵入结晶设备降温结晶，降温速率为5℃/h，得含结晶晶体的结晶料液；
(5)将结晶料液用离心机离心30min，转速为1600r/min，离心除去结晶上清，收集湿晶体；
(6)将湿晶体放入真空干燥箱中干燥，温度为70℃，真空度为0.085MPa，干燥后得到成品4345g，采用HPLC检测成品纯度为99.2％，收率为79％。
实施例3
一种四氢嘧啶的提取纯化工艺，包括如下步骤：
(1)取灭活后的富含四氢嘧啶的发酵液1吨(四氢嘧啶含量为54g/L)，经高速离心机离心50min，离心转速6000r/min，除发酵液菌体，收集清液；
(2)将清液pH调至5.0，泵入预处理好的大孔吸附树脂XDA-1柱与离子交换树脂001×14.5柱的串联系统，清液进样流速为2BV/h，吸附饱和后采用洗脱液对离子交换树脂洗脱，洗脱液为质量浓度为2.0％氢氧化钠溶液，洗脱进样流速为1BV/h，收集洗脱液，当洗脱液中四氢嘧啶含量小于1g/L时停止收集；
(3)将洗脱液浓缩至四氢嘧啶浓度为100g/L，调pH至6.6，将浓缩后的洗脱液泵入预处理好的大孔吸附树脂XDA-7，二次吸附脱色获得脱色液，洗脱液进样流速为2BV/h，收集脱色液，当脱色液中四氢嘧啶含量小于1g/L时停止收集；
(4)将脱色液浓缩至四氢嘧啶浓度为750g/L，浓缩温度为80℃，真空度为0.08MPa，然后将浓缩液泵入结晶设备降温结晶，降温速率为5℃/h，得含结晶晶体的结晶料液；
(5)将结晶料液用离心机离心30min，转速为2000r/min，离心除去结晶上清，收集湿晶体；
(6)将湿晶体放入真空干燥箱中干燥，温度为65℃，真空度为0.085MPa，干燥后得到成品40.5kg，采用HPLC检测成品纯度为99.5％，收率为75％。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种四氢嘧啶的提取纯化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、取含四氢嘧啶发酵液，离心除菌，获得清液；
S2、调清液pH值，将清液首先经过大孔吸附树脂吸附脱色，再经过离子交换树脂吸附，采用碱液对离子交换树脂洗脱，收集洗脱液；
S3、将洗脱液浓缩，调洗脱液pH值，浓缩后的洗脱液通过大孔吸附树脂吸附二次脱色，收集脱色液；
S4、将脱色液浓缩、结晶、离心、干燥即得四氢嘧啶成品。
2.如权利要求1所述的四氢嘧啶的提取纯化工艺，其特征在于，步骤S1中，四氢嘧啶发酵液经灭活处理，离心转速为5500～6000r/min。
3.如权利要求1所述的四氢嘧啶的提取纯化工艺，其特征在于，步骤S2中，调清液pH值为5.0，清液依次泵入大孔吸附树脂柱与离子交换树脂柱的串联系统，清液的进样速度为2BV/h。
4.如权利要求1所述的四氢嘧啶的提取纯化工艺，其特征在于，步骤S2中，碱液为质量浓度为1％～3％的氢氧化钠溶液，洗脱进样流速为1BV/h，当洗脱液中四氢嘧啶含量＜1g/L时停止收集。
5.如权利要求1所述的四氢嘧啶的提取纯化工艺，其特征在于，大孔吸附树脂为XDA-1、XDA-7、D101B大孔吸附树脂的一种或两种，离子交换树脂型号为001×7、001×14.5中的一种。
6.如权利要求1所述的四氢嘧啶的提取纯化工艺，其特征在于，步骤S3中，将洗脱液浓缩至四氢嘧啶浓度为100g/L，调洗脱液pH值为6～7，浓缩后的洗脱液的进样流速为1BV/h，当脱色液中四氢嘧啶含量＜1g/L时停止收集。
7.如权利要求1所述的四氢嘧啶的提取纯化工艺，其特征在于，步骤S4中，脱色液浓缩的工艺条件为浓缩温度为70～80℃，真空度为0.07～0.095MPa，将脱色液浓缩至四氢嘧啶浓度为650～750g/L。
8.如权利要求1所述的四氢嘧啶的提取纯化工艺，其特征在于，步骤S4中，结晶的工艺为，从75～80℃降温至常温，降温速率为2～5℃/h。
9.如权利要求1所述的四氢嘧啶的提取纯化工艺，其特征在于，步骤S4中，离心的工艺为，离心机转速为1500～2000r/min。
10.如权利要求1所述的四氢嘧啶的提取纯化工艺，其特征在于，步骤S4中，干燥的温度为60～65℃。
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