專利名稱：微生物發(fā)酵液中提取分離1,3－丙二醇的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生物工程技術領域，涉及到微生物發(fā)酵液的分離技術，特別涉及到從微生物發(fā)酵液中分離1，3-丙二醇的方法。
背景技術：
眾所周知，1，3-丙二醇是一種重要的化工原料，與乙二醇、1，2-丙二醇和1，4-丁二醇有著同樣的用途，但它與對苯二甲酸合成的新型聚酯材料聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)具有許多聚酯材料所不具備的優(yōu)良特性，如尼龍樣的彈性恢復、抗紫外、臭氧及氮氧化物的著色性、低靜電、低水吸附、全色范圍內無需添加任何特殊化學品而呈現(xiàn)出的良好的連續(xù)印染性及可生物降解性等。這些都表現(xiàn)出了1，3-丙二醇美好的應用前景，但其昂貴的價格卻阻礙了其應用。自從發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇成為可能以來，科研工作者一直努力探索一條既省事又可降低成本的分離方法。
目前從微生物發(fā)酵液中提取分離1，3-丙二醇，多采用帶菌發(fā)酵液經(jīng)高速離心或經(jīng)膜(如纖維膜)過濾分離細胞，然后通過萃取劑萃取如DE863632397和US5008473、分子篩如WO0125178、或減壓蒸餾方法提純1，3-丙二醇。上述工藝中，高速離心不僅能耗較高，而且分離能力有限。對于大宗化工原料的生產(chǎn)，膜過濾分離存在的缺點是成本較高，分離能力較小，分離時間長，操作壓力較高，而且易出現(xiàn)膜污染膜堵塞等問題。在發(fā)酵液中直接添加助濾劑/絮凝劑，有助于沉淀部分菌體、核酸和蛋白，但發(fā)酵液中的鹽不會結晶而析出，在減壓蒸餾過程中仍會形成粘性物質，阻礙1，3-丙二醇的蒸發(fā)。Baltycka等人Biotechnology Progress(2000，1676-79)公開報導采用反應萃取，其一般步驟是，在發(fā)酵液中加入醛，使1，3-丙二醇與醛縮合，脫去有機相中水后，用鄰二甲苯或甲苯或乙苯萃取，然后通過水解得到1，3-丙二醇?？梢?，反應萃取工藝需要多步操作，由此造成分離效率較低，操作工藝復雜，操作條件難控制等問題使工業(yè)推廣有一定難度，目前此方面的研究仍處在實驗室階段。Malinowski等人在Biotechnology Progress(1999，13(2)127-30)報道采用液-液萃取方法，但目前離工業(yè)化還有一定距離，存在的問題是萃取效率較低，專一性強的萃取劑選擇較為困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對目前發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇后續(xù)分離純化產(chǎn)品的工藝中存在的一些問題，如成本高，分離能力小，以及減壓蒸餾后期出現(xiàn)鹽結晶和粘性物質阻礙餾分蒸發(fā)等問題，而提出一種從發(fā)酵液中分離1，3-丙二醇的有效方法，使微生物發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇在技術上、經(jīng)濟上可行。
本發(fā)明技術方案是1)將帶菌的發(fā)酵液直接蒸發(fā)濃縮到原發(fā)酵液體積的1/2～1/20，同時收集蒸汽，冷凝，用來配制培養(yǎng)基或堿液；2)將步驟1)得到的濃縮液冷卻后，按1∶0.3～1∶5的體積比加入乙醇或甲醇、正丙醇、異丙醇、丙酮、丁酮等，然后通過自然沉降或過濾或小于1000～4500轉每分鐘離心分離沉淀物，取上清液；3)將步驟2)得到的沉淀，按1∶1～1∶10的體積比加入上述同樣的醇或酮，攪拌，洗滌沉淀。然后通過自然沉降或過濾或1000～4500轉每分鐘離心分離沉淀物，取上清液；4)將步驟2)和步驟3)所得上清液混合，通過蒸餾或精餾回收醇或酮；5)將步驟4)所得的溶液通過減壓蒸餾收集富含1，3-丙二醇的餾分；步驟4)和步驟5)可以在同一裝置中進行。
本發(fā)明的效果和益處是克服了目前從微生物發(fā)酵液中提取分離1，3-丙二醇工藝存在的諸多弊端，使工藝得以簡化，成本降低，經(jīng)濟可行。具體表現(xiàn)在帶菌發(fā)酵液直接濃縮解決了目前高速離心和膜分離能耗高，分離能力低和工藝復雜等缺點；將蒸出水收集用來配制培養(yǎng)基和堿液，不僅節(jié)約水資源，而且將蒸發(fā)夾帶的1，3-丙二醇得以回收，減少了產(chǎn)品的損失；加醇(或酮)不僅將菌體與發(fā)酵液得以分離，而且將發(fā)酵液中核酸、蛋白和部分鹽得以沉淀，同時也解決了減壓蒸餾后期出現(xiàn)的鹽結晶和粘性物質影響1，3-丙二醇蒸發(fā)等問題。
具體實施例方式
以下詳細敘述本發(fā)明技術方案和具體實施例。
步驟1將帶菌的發(fā)酵液直接蒸發(fā)濃縮到原發(fā)酵液體積的1/2～1/20，同時收集蒸汽，冷凝，用來配制培養(yǎng)基或堿液，蒸發(fā)操作可以是單效的也可以是多效；步驟2將步驟1)得到的濃縮液經(jīng)自然或強制冷卻到室溫后，按1∶0.3～1∶5的體積比加入乙醇或甲醇、丙醇、異丙醇、丙酮、丁酮等，攪拌10～30分鐘，靜置3～12小時，然后通過自然沉降或過濾或小于1000～4500轉每分鐘離心分離沉淀物，取上清液；步驟3將步驟2)得到的沉淀，按1∶1～1∶10的體積比加入上述同樣的醇或酮，攪拌10～30分鐘，洗滌沉淀，然后通過自然沉降或過濾或1000～4500轉每分鐘離心分離沉淀物，取上清液；步驟4將步驟2)和步驟3)所得上清液混合，通過蒸餾或精餾回收醇或酮，蒸餾或精餾可以在常壓或減壓下操作；步驟5將步驟4)所得的溶液通過減壓蒸餾收集富含1，3-丙二醇的餾分；步驟4)和步驟5)可以在同一裝置中進行。
實施例本實施例中所用發(fā)酵液是采用克雷伯氏桿菌(Klebsiella pneumoniae)批式流加甘油發(fā)酵生產(chǎn)1，3-丙二醇所得到的，其中1，3-丙二醇的濃度為63g/l。
克雷伯氏桿菌(K.pneumoniae)是購自中國普通微生物菌種保藏中心(CGMCC)，菌種保藏號1.1736。
分離過程分五步1)取350ml的發(fā)酵液在旋轉蒸發(fā)儀進行減壓蒸餾，真空度為0.088MPa，溫度控制≤75℃，濃縮到60～80ml；2)靜置冷卻到室溫后，加140ml 95％工業(yè)乙醇，攪拌15分鐘后靜置5小時，再在3000rpm離心10分鐘，取上清液；3)將沉淀物加70ml 95％工業(yè)乙醇，攪拌15分鐘后，在3000rpm離心10分鐘，取上清液；4)將前兩步所得上清液混合，在水浴中經(jīng)減壓蒸餾，真空度為0.088MPa，溫度控制≤75℃，回收乙醇；5)通過減壓蒸餾，真空度為0.088MPa，在油浴中收集160～185℃的富含1，3-丙二醇的餾分。所得產(chǎn)品的純度為99％，回收率為85％。
權利要求
1.微生物發(fā)酵液中提取分離1，3-丙二醇的方法，是針對目前發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇后續(xù)分離純化1，3-丙二醇的方法中存在的問題如成本高，分離能力小，以及減壓蒸餾后期出現(xiàn)鹽結晶和粘性物質阻礙蒸發(fā)等，而提出一種從發(fā)酵液中分離1，3-丙二醇的方法，使微生物發(fā)酵生產(chǎn)1，3-丙二醇在技術上、經(jīng)濟上可行，其特征是1)將帶菌的發(fā)酵液直接蒸發(fā)濃縮到原發(fā)酵液體積的1/2～1/20；2)將步驟1)得到的濃縮液冷卻后，按1∶0.3～1∶5的體積比加入乙醇或甲醇、正丙醇、異丙醇、丙酮、丁酮等，然后通過自然沉降或過濾或1000～4500轉每分鐘離心分離沉淀物，取上清液；3)將步驟2)得到的沉淀，按1∶1～1∶10的體積比加入上述同樣的醇或酮，攪拌，洗滌沉淀，然后通過自然沉降或過濾或1000～4500轉每分鐘離心分離沉淀物，取上清液；4)將步驟2)和步驟3)所得上清液混合，通過蒸餾或精餾回收醇或酮。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物工程技術領域，涉及發(fā)酵液中提取分離產(chǎn)品技術，特別涉及從發(fā)酵液提取分離1，3－丙二醇的方法。本發(fā)明的特征在于帶菌的發(fā)酵液直接蒸餾濃縮到原體積的1/2～1/20；冷卻后，按1∶0.3～1∶5的體積比加入乙醇或甲醇、正丙醇、異丙醇、丙酮、丁酮等，然后通過沉降或過濾或1000～4500rpm離心分離沉淀，取上清液；再用1∶1～1∶10的體積比的同樣的醇或酮洗滌沉淀，然后通過沉降或過濾或1000～4500rpm離心分離沉淀，取上清液；將所得上清液通過蒸餾或精餾回收醇或酮。本發(fā)明解決目前發(fā)酵法生產(chǎn)1，3－丙二醇分離工藝中存在的問題，如分離能力小，減壓蒸餾后期出現(xiàn)鹽結晶和粘性物質阻礙蒸發(fā)等問題。本發(fā)明的優(yōu)點是工藝簡單，分離成本低，分離時間短，產(chǎn)品純度高,可廣泛用于發(fā)酵法生產(chǎn)1，3－丙二醇產(chǎn)品分離。
文檔編號C07C31/00GK1460671SQ0313358
公開日2003年12月10日 申請日期2003年6月2日 優(yōu)先權日2003年6月2日
發(fā)明者修志龍, 張代佳, 高素軍, 陳曦 申請人:大連理工大學