本发明专利技术公开了一种从发酵液中提取高纯度莽草酸的分离纯化方法。本发明专利技术方法包括：1)将莽草酸发酵液中的菌体和大分子蛋白去除后进行陶瓷膜处理，得滤液A；2)去除滤液A中的脱氢莽草酸，得料液B；3)对料液B进行脱色处理，得料液C；4)将料液C进行超滤膜处理，得滤液D；5)对滤液D进行电渗析脱盐处理，得料液E；6)将料液E进行大孔树脂处理，得流穿液F；7)将流穿液F进行强酸性阳离子树脂处理，得流穿液G；8)将流穿液G浓缩和结晶，得到莽草酸。本发明专利技术方法得到的莽草酸产品含量和纯度均≥99.5％，不使用废水量大、难以有效去除杂质的强碱性阴离子交换树脂，在结晶过程中不使用有机溶剂，实现了环境友好、高效高质的生产要求。高效高质的生产要求。
【技术实现步骤摘要】
一种从发酵液中提取高纯度莽草酸的分离纯化方法
[0001]本专利技术涉及从发酵液中提取高纯度莽草酸的分离纯化工艺，具体涉及到电渗析、层析技术以及结晶技术等生物化工领域。
技术介绍
[0002]莽草酸是首次从八角的成熟果实中提取的一种天然物质，主要用于抗病毒药物奥司他韦(达菲，商品名：可威)的合成。其外观为白色针状或者粉末状结晶，极易溶于水，也溶于不同浓度的甲醇、乙醇水溶液。近年来也有从银杏叶中提取莽草酸的报道，产品的纯度和含量也都达到了八角来源产品的品质。不管是从八角还是银杏叶中提取，其原料来源均受到季节和地域的影响；而微生物发酵制备莽草酸的技术发展至今，其技术水平也已经达到了规模化、产业化生产的水平，且发酵法具有原料易得、来源稳定，杂酸较少易于分离纯化的特点，与植物提取产品相比，具有很大的产业化优势。
[0003]而对于发酵制备莽草酸来说，发酵液除莽草酸外，还含有数量不等、种类繁多的杂质存在，比如：发酵培养基中未被完全利用的碳氮源、无机盐等，菌体代谢产生的初级、次级代谢产物，其中，对制备高纯度莽草酸影响最大的影响因素主要为理化性质接近的奎尼酸、脱氢莽草酸等代谢副产物，其次是影响分离纯化效率的有机或无机带电粒子，最后是在分离纯化工艺中难以彻底去除且对结晶料液的黏度有较大影响的糖类(一般为葡萄糖)。而针对含有理化性质接近的有机酸发酵液如氨基酸发酵液，其分离纯化工艺中都难以避免的使用大量的强酸性阳离子交换树脂或强碱性阴离子树脂，树脂使用效率低、废水量大，导致环保成本激增，生产成本较高难以与植提产品进行竞争。/>[0004]CN 111087296 A中公开的方法中发酵液放罐后经过微滤、超滤或纳滤的至少一种处理后加入有机溶剂进行脱盐，体积比为8
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11:1，用量巨大，虽然有机溶剂可以回收使用，但无疑增加使用成本。浓缩液中加入乙酸，然后冷却结晶，一方面再次引入对设备和生产环境产生负面影响的乙酸，会增加设备折旧成本和环保废水处理成本；另一方面，乙酸水溶液中直接冷却结晶，莽草酸极易产生爆发成核结晶，对结晶质量有不利影响，也会给结晶的烘干增加难度。
[0005]CN 109721487 A中公开的方法中使用连续离子交换色谱处理莽草酸发酵液，虽然可以在同样的处理流程中减少阴离子树脂的用量及废水量，但是仅仅利用阴离子交换树脂无法彻底去除脱氢莽草酸，且将阳离子树脂处理放在陶瓷膜和阴离子树脂处理之间，无疑会增加阳离子树脂的用量及其再生难度；使用喷雾干燥获得莽草酸结晶，虽然操作简单，但是公开的方法工艺中无法将发酵液残留的碳源如葡萄糖去除，这也会降低喷雾干燥的结晶含量和纯度，对于发酵残糖较高的生产批次，实施该工艺并不具备稳定性生产的处理能力。
[0006]CN 112250564 A中公开的方法中首先将发酵液直接进行喷雾干燥，使用有机溶剂水溶液进行溶解、脱色，浓缩后再次加入2
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4倍的有机溶剂进行脱盐处理，其中使用的有机溶剂的量较大，溶剂回收的损耗比例虽然不大，但其使用量较大导致损耗的成本也比较大。而公开方法中使用重结晶制备高纯度的莽草酸，无疑也会增加其处理成本，在规模化生产
上并不具备成本优势。
技术实现思路
[0007]本专利技术提供了一种从发酵液中提取高纯度莽草酸的分离纯化方法，该方法解决了莽草酸产品含量低、处理成本高的产业化问题。使用本专利技术方法制备的莽草酸产品含量和纯度均≥99.5％，不使用废水量大、难以有效去除杂质的强碱性阴离子交换树脂，且在结晶过程中不使用有机溶剂，在水溶液结晶中使用有效手段控制晶体成核速度以及晶体成长速度，最终在水溶液结晶中避免了莽草酸的爆发成核，结晶烘干后的结晶不需粉碎，流动性好，易于直接包装运输。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种从发酵液中提取高纯度莽草酸的分离纯化方法，包括如下步骤：1)将莽草酸发酵液中的菌体和大分子蛋白去除后进行陶瓷膜处理，得到滤液A；2)去除所述滤液A中的脱氢莽草酸，得到料液B；3)对所述料液B进行脱色处理，得到料液C；4)将所述料液C进行超滤膜处理，得到滤液D；5)对所述滤液D进行电渗析脱盐处理，得到料液E；6)将所述料液E进行大孔树脂处理，得到流穿液F；7)将所述流穿液F进行强酸性阳离子树脂处理，得到流穿液G；8)将所述流穿液G进行浓缩和结晶，得到莽草酸。
[0009]本专利技术中，所述莽草酸发酵液是指通过微生物发酵的方法制备得到的含有莽草酸的发酵体系。例如，以葡萄糖、酵母粉等为主要碳氮源，使用大肠杆菌发酵制得的莽草酸发酵液，如大肠埃希氏菌(Escherichia coli)HYY1458，其在中国典型培养物保藏中心的登记入册编号为CCTCC NO:M 20222036。可以理解的是，实施例中的莽草酸发酵液仅为示例，本领域技术人员可以采用任何现有的微生物发酵方法获得草莽酸发酵液。
[0010]上述的方法中，去除所述莽草酸发酵液中的菌体和大分子蛋白的步骤可如下：在莽草酸发酵液中加入酸性试剂调节pH至2.0～3.0(如2.86)，然后加入复合絮凝剂进行絮凝沉淀，收集清液；
[0011]所述酸性试剂为硫酸、盐酸、高氯酸和硝酸中的任意一种的水溶液；
[0012]所述酸性试剂中酸的质量浓度可为10％～40％，具体可为30％；
[0013]所述复合絮凝剂由聚丙烯酰胺、第一无机盐和第二无机盐组成；
[0014]所述第一无机盐为磷酸氢二钠或黄血盐；
[0015]所述第二无机盐中的阳离子为钙离子、镁离子、锌离子和锰离子中的至少一种；所述第二无机盐可以其水溶性盐的形式添加，优选地，所述第二无机盐具体可为无水氯化钙、氯化镁、氯化锰和硫酸锌中的至少一种；
[0016]所述聚丙烯酰胺的添加量控制在每1000L的所述发酵液中加入0.1～0.3kg所述聚丙烯酰胺，如每1000L的所述发酵液中加入0.2kg所述聚丙烯酰胺；具体地，所述聚丙烯酰胺以其水溶液的形式添加；
[0017]所述第一无机盐和所述第二无机盐的添加量控制在每1000L的所述发酵液中加入2～5kg所述第一无机盐或所述第二无机盐，如所述第一无机盐的添加量控制在每1000L的所述发酵液中加入5kg所述第一无机盐，如所述第二无机盐的添加量控制在每1000L的所述发酵液中加入2.5kg所述第二无机盐。
[0018]优选地，所述絮凝沉淀的操作如下：a)在50～100rpm(如50rpm)的搅拌速度下向发
酵液中加入所述聚丙烯酰胺，添加完毕后维持搅拌30min～60min(如60min)；b)在50～100rpm(如50rpm)的搅拌速度下向步骤a)得到的溶液中加入所述第一无机盐，添加完毕后维持搅拌30min～60min(如60min)；c)在50～100rpm(如50rpm)的搅拌速度下向步骤b)得到的溶液中加入所述第二无机盐，添加完毕后维持搅拌30min～60min(如60min)；d)将步骤c)得到的溶液静置30min～60min(如60min)；
[0019]所述陶瓷膜处理中陶瓷本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种从发酵液中提取高纯度莽草酸的分离纯化方法，包括如下步骤：1)将莽草酸发酵液中的菌体和大分子蛋白去除后进行陶瓷膜处理，得到滤液A；2)去除所述滤液A中的脱氢莽草酸，得到料液B；3)对所述料液B进行脱色处理，得到料液C；4)将所述料液C进行超滤膜处理，得到滤液D；5)对所述滤液D进行电渗析脱盐处理，得到料液E；6)将所述料液E进行大孔树脂处理，得到流穿液F；7)将所述流穿液F进行强酸性阳离子树脂处理，得到流穿液G；8)将所述流穿液G进行浓缩和结晶，得到莽草酸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：去除所述莽草酸发酵液中的菌体和大分子蛋白的步骤如下：在莽草酸发酵液中加入酸性试剂调节pH至2.0～3.0，然后加入复合絮凝剂进行絮凝沉淀，收集清液；所述酸性试剂为硫酸、盐酸、高氯酸和硝酸中的任意一种的水溶液；所述酸性试剂中酸的质量浓度为10％～40％；所述复合絮凝剂由聚丙烯酰胺、第一无机盐与第二无机盐组成，所述第一无机盐为磷酸氢二钠或黄血盐；所述第二无机盐中的阳离子为钙离子、镁离子、锌离子和锰离子中的至少一种；所述聚丙烯酰胺的添加量控制在每1000L的所述发酵液中加入0.1～0.3kg所述聚丙烯酰胺；所述第一无机盐和所述第二无机盐的添加量控制在每1000L的所述发酵液中加入2～5kg所述第一无机盐或所述第二无机盐；所述陶瓷膜处理中陶瓷膜的孔径为30～100nm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：去除所述滤液A中的脱氢莽草酸的步骤如下：将所述滤液A在90～98℃下加热4～10h至脱氢莽草酸的含量≤0.1g/L。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的方法，其特征在于：所述脱色处理的步骤如下：在所述料液B中加入活性炭进行脱色，脱色完毕后板框除炭；所述活性炭的添加量控制在每1000L的发酵液中添加5～20kg的活性炭；所述脱色的温度为60～90℃；所述脱色的时间为30～90min。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其特征在于：所述超滤膜处理的温度为20～40℃；所述超滤膜处理中的超滤膜为管式膜；所述超滤膜处理中的超滤膜的材质为聚醚砜；所述超滤膜处理中的超滤膜的截留分子量为1000～10000D。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，其特征在于：所述电渗析脱盐的条件如下：操作电压为25～50V，期间流加酸性试剂控制浓液室pH为2.0～3...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄建忠，郭小雷，黄忠平，丁菊凤，
申请(专利权)人：福建亿懿兴华生物技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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