一種從轉(zhuǎn)化液中分離α-酮戊二酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及α -酮戊二酸的制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] α -酮戊二酸是一種重要的有機酸，在微生物細胞的代謝中起著重要的作用，是三 羥酸循環(huán)的重要中間代謝產(chǎn)物之一，參與氨基酸、糖類、蛋白質(zhì)以及脂肪代謝等重要生理過 程，是合成多種氨基酸和蛋白質(zhì)的重要前體物質(zhì)，因此在食品、醫(yī)藥、化工和化妝品行業(yè)有 廣泛的應(yīng)用，市場需求量巨大。目前α-酮戊二酸的生產(chǎn)制備方法主要有化學(xué)合成法、微生 物發(fā)酵合成法和酶催化轉(zhuǎn)化法，其中化學(xué)合成方法由于存在化學(xué)合成路線長、收率低、合成 過程中有毒化學(xué)試劑的使用等問題，發(fā)展受到制約；微生物發(fā)酵合成法和酶催化轉(zhuǎn)化法相 似，生產(chǎn)過程主要為：（1)菌株的選育或構(gòu)建；（2)菌株的培養(yǎng)；（3)向反應(yīng)容器中加入底料 和培養(yǎng)的菌株，生產(chǎn)α-酮戊二酸；（4)轉(zhuǎn)化液中α-酮戊二酸的分離純化。具有如下優(yōu)點： 1、由于酶催化反應(yīng)條件比較溫和，通常在常溫、常壓、PH接近中性的條件下進行，可減少或 避免強酸強堿或有毒物質(zhì)的使用，從而減輕對環(huán)境的污染；2、轉(zhuǎn)化率高，通過對某一轉(zhuǎn)化的 微生物進行菌種選育和轉(zhuǎn)化條件的優(yōu)化，可以得到極高的轉(zhuǎn)化率；3、微生物生物量累計快， 產(chǎn)生的酶量也相應(yīng)多，轉(zhuǎn)化時間短，能夠提高生產(chǎn)效率。同時酶催化轉(zhuǎn)化法還具有：集團專 一性強，不需要對集團進行保護，所形成的副產(chǎn)物少，手性和旋光性好的特點。
[0003] 但是，發(fā)酵法的缺陷在于發(fā)酵副產(chǎn)物較多，后續(xù)的分離純化工作困難，收率低，純 化成本過高。酶催化轉(zhuǎn)化法雖然副產(chǎn)物較發(fā)酵法少，但是也存在后續(xù)的分離純化工作困難， 收率低,純化成本過高的問題。
[0004] 目前轉(zhuǎn)化液中α-酮戊二酸的分離純化方法主要為：首先要對轉(zhuǎn)化液進行預(yù)處 理，向轉(zhuǎn)化液中添加使用包括硫酸鋁、聚丙烯酰胺、殼聚糖或者其他無機鋁鹽、鐵鹽、高分子 絮凝劑等，然后再進行過濾；過濾完后的轉(zhuǎn)化液再過陽離子樹脂和陰離子樹脂吸附、洗脫， 其中洗脫劑多半采用硫酸或者氨水等堿液，從而引入了其他雜質(zhì)，影響后續(xù)提純，造成產(chǎn)品 質(zhì)量差并且收率低，結(jié)晶產(chǎn)品為黃白色或黃色粉末；而且傳統(tǒng)工藝往往先結(jié)晶不合格粗品， 再進行二次結(jié)晶以使產(chǎn)品達到合格標(biāo)準(zhǔn)，兩次結(jié)晶成本高，過程復(fù)雜，且由于溶劑是水，蒸 發(fā)溫度高，能源浪費嚴重，物料不能實現(xiàn)多次循環(huán)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種從轉(zhuǎn)化液中分離α-酮戊二酸的方法，采用 膜過濾技術(shù)，避免大量蒸水，具有節(jié)約能源，生產(chǎn)收率高，產(chǎn)品純度高、晶型好、晶粒顏色淺， 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和易于實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)點。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種從轉(zhuǎn)化液中分離α-酮 戊二酸的方法，包括以下步驟： (1) 將轉(zhuǎn)化液通過膜孔徑為〇. 01?〇. 1 μ m的陶濾膜過濾，收集陶濾透過液； (2) 將步驟（1)收集的陶濾透過液通過能夠截留分子量大于3000的超濾膜過濾，收集 超濾透過液； (3) 將步驟（2)收集的超濾透過液通過反滲透膜濃縮過濾，收集提取濃縮液； (4) 將步驟（3)收集提取的濃縮液升溫到30°C?40°C，攪拌條件下向反應(yīng)液中加入氯 化鈣，母液中的α-酮戊二酸與氯化鈣反應(yīng)生成不溶于水的α-酮戊二酸鹽，檢測液相中酮 戊二酸殘留，殘留大于或等于〇. 05%，繼續(xù)補加氯化鈣攪拌反應(yīng)，直至殘留小于0. 05%，降溫 到15°C?20°C，過濾得到α -酮戊二酸鹽； (5) 向反應(yīng)釜中加入乙醇，攪拌條件下再加入步驟（4)得到的α-酮戊二酸鹽，攪拌控 制溫度25?30°C ; (6) 向反應(yīng)釜中緩慢滴加硫酸，控制溫度25?30°C，滴加過程中檢測乙醇溶液的PH值， PH值在1. 3?1. 5停止加酸，攪拌反應(yīng)，生成硫酸鈣沉淀，過濾，收集濾液為酮戊二酸的乙醇 溶液； (7) 將步驟（6)所得硫酸鈣用乙醇洗脫殘留的酮戊二酸，再將硫酸鈣用離心機高速甩干 lh，得到洗液為酮戊二酸的乙醇溶液； (8) 將步驟（6)和步驟（7)得到的酮戊二酸的乙醇溶液混合，減壓加熱濃縮，控制溫度 在45?60°C，當(dāng)濃縮液中酮戊二酸的質(zhì)量分數(shù)達到80%后，降溫到35?40°C，加入酮戊 二酸晶種養(yǎng)晶，再繼續(xù)緩慢降溫，當(dāng)溫度降到20°C時，大量晶體析出后再養(yǎng)晶，過濾得到酮 戊二酸晶體；過濾后得到的母液中α -酮戊二酸的質(zhì)量分數(shù)大于或等于95%，將所述母液加 入到下一批α-酮戊二酸的提純步驟（8)的酮戊二酸的乙醇溶液中；過濾后得到的母液中 α -酮戊二酸的質(zhì)量分數(shù)小于95%，將所述母液加入到下一批α -酮戊二酸的提純步驟（3) 所得濃縮液中。
[0007] 所述步驟（1)的操作壓力為5. 5?9. 3Mpa，操作溫度為10?40°C，PH為6. 5? 7. 5 ;所述步驟（2)的操作壓力5. 5?9. 3Mpa，操作溫度為10?40°C，PH為6. 5?7. 5 ;所 述步驟（3)的操作壓力為10?15Mpa，操作溫度為10?30°C，PH為6. 5?7. 5。
[0008] 所述超濾膜的材質(zhì)為聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚砜酰胺中的一種。
[0009] 所述反滲透膜的材質(zhì)為醋酸纖維素、聚酰胺或醋酸纖維素和聚酰胺的復(fù)合膜。
[0010] 所述步驟（5)中加入乙醇的質(zhì)量與所述α -酮戊二酸鹽的質(zhì)量比范圍為1. 5:1? 4:1〇
[0011] 所述步驟（8)中每次養(yǎng)晶時間均為1小時。
[0012] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明采用膜過濾技術(shù)，除去大部分 雜質(zhì)，實現(xiàn)了物料多次循環(huán)利用，晶型好顏色淺，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；采用乙醇代替水作為溶劑， 降低了濃縮結(jié)晶溫度，避免了大量蒸水，節(jié)約能源；采用氯化鈣的提純工藝，顯著提高了 α -酮戊二酸的純度，提升了收率，同時能夠得到副產(chǎn)品硫酸鈣，收益高，綜合成本低；一次 結(jié)晶工藝簡單高效，母液實現(xiàn)循環(huán)利用，進一步提升收率，易于實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，具 有極1?的經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明實施例1中的α -酮戊二酸產(chǎn)品的高效液相色譜圖； 圖2是本發(fā)明實施例2中的α-酮戊二酸產(chǎn)品的高效液相色譜圖； 圖3、圖4分別是傳統(tǒng)分離方法的α -酮戊二酸產(chǎn)品的高效液相色譜圖； 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
【具體實施方式】
[0014] 實施例1 (1) 取5L含有酮戊二酸質(zhì)量分數(shù)為8