CN103360355B - 从发酵液中提取赤霉素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了从发酵液中提取赤霉素的方法，先采用板框压滤赤霉素的发酵液，再通过超滤膜除杂，接着用连续移动床对超滤膜透析液中的赤霉素进行树脂吸附和解吸。本发明路线简单，能耗低，避免了常规生产工艺中纳滤浓缩或高温蒸发浓缩除杂效果不明显、产品纯度不高的缺点，同时常温操作也避免了赤霉素中热敏性有效成分GA3的降解。本发明结晶得到的赤霉素粉剂效价高，在900r/mg以上，其中GA3含量可高达92.9%，明显比常规生产工艺产品（GA3含量83%左右）含量高得多，所得产品无需再次精制。

Description

从发酵液中提取赤霉素的方法

技术领域

本发明涉及化工领域，具体地涉及一种从发酵液中提取赤霉素的方法。

背景技术

赤霉素，是广泛存在的一类植物激素。其化学结构属于二萜类酸，由四环骨架衍生而得。可刺激叶和芽的生长。已知的赤霉素类至少有38种。赤霉素应用于农业生产，在某些方面有较好效果。例如提高无籽葡萄产量，打破马铃薯休眠；在酿造啤酒时，用GA3来促进制备麦芽糖用的大麦种子的萌发；当晚稻遇阴雨低温而抽穗迟缓时，用赤霉素处理能促进抽穗；或在杂交水稻制种中调节花期以使父母本花期相遇等。

目前赤霉素主要通过发酵方法制取。发酵主要原料为淀粉、花生饼、玉米浆、葡萄糖等。赤霉素菌种先经斜面菌种培养（27℃，4～5d)，再经种子菌种培养（27℃，4～5d)。在种子罐发酵的工艺条件为27℃，72h。发酵罐合成的工艺条件为27℃，160h，生物合成后经过滤浓缩却得赤霉素成品（浓缩水剂）。

常见的浓缩方法为高温蒸汽浓缩和纳滤膜浓缩，生产路线例如：赤霉素发酵液——板框过滤——超滤——纳滤浓缩——高温蒸发浓缩——乙酸乙酯萃取——减压浓缩——结晶。原工艺存在杂质去除不明显，产品纯度不高的缺点；另外，高温浓缩还存在对赤霉素中的热敏性有效成分GA3具有极大的破坏作用。

发明内容

本发明的目的在于提供从发酵液中提取赤霉素的方法，以解决现有技术中存在的上述问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种从发酵液中提取赤霉素的方法，包括如下步骤：

（1）赤霉素发酵液，板框过滤；

（2）卷式超滤膜对板框滤液除杂；

（3）超滤透析液用连续离交进行吸附、解吸。

在本发明的较佳实施例中，步骤（1）的板框过滤为为200目-400目。

在本发明的较佳实施例中，步骤（2）的超滤孔径为1-10万截留分子量。

在本发明的较佳实施例中，步骤（3）的树脂选用Amberlite XAD-16非离子型大孔树脂。

在本发明的较佳实施例中，树脂吸附步骤中，料液pH值调至2-4。上柱液的性质是影响树脂吸附性能的关键因素之一，本发明发现树脂对赤霉素的吸附主要是靠物理吸附作用，酸性条件利于赤霉素分子上的羧基以酸性形式存在，利于赤霉素的吸附，且酸性条件也是赤霉素保持生物活性的必备条件，所以料液pH值适于调至2-4。

其中，步骤（4）解吸采用70%甲醇，其成本最低，性价比最高。

其中，步骤（3）在连续移动床上进行。

其中，移动床有20根树脂，包括

1)吸附区：3#-14#。12柱分3级吸附，两两并联后再串联。3-6#为未稀释的吸附区；

进料为赤霉素超滤液，正进，3-6#出料和2＃出水并在一起，作为7-10#和11-14#的进料，为稀释的吸附区，正进，滤液流速为95ml/min；

2)吸附水洗区：2#。洗水为pH2~3的硫酸水，正进,稀酸流速12ml/min；

3)顶水区：1#。进料为解吸液，正进，用产品将柱子中的大部分洗水置换出，降低后续水对解吸液的稀释，提高产品浓度；1#出水几乎全部为水相，可适当处理后返回料液中,流速4ml/min；

4)解吸区：17#-20#，4柱分2级解吸，两两并联后再串联，17-18#为未稀释的解吸区，解吸剂为70%甲醇，正进；17-18#出来的解吸液作为19-20#的解吸剂，为稀释的解吸区，70%甲醇流速10ml/min；

5)解吸水洗区：16#，反进，流速30ml/min；

6)水洗区：15#，正进，流速30ml/min.

赤霉素发酵液流经树脂柱时，赤霉素被吸附，发酵液中的蛋白、多糖、盐、色素等大量杂质流出，再用解吸剂将赤霉素解吸下来，因此本发明可同时达到纯化、浓缩富集的作用。

同现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用树脂吸附解吸代替原工艺中高温蒸发和纳滤浓缩，路线简单，能耗低,浓缩倍数高，收率高达98%。

2、目前生产上生产的赤霉素粉剂GA3最高只能达到83%左右，而本发明最高可达到92.9%，比现有技术高得多，所得产品无需再次精制。

3、结晶得到的赤霉素产品效价高，在900r/mg以上。

附图说明

图1为本发明离子交换分离流程图。

具体实施方式

实施例1

1）板框过滤

某厂家的赤霉素发酵液经过200目的板框过滤，浓缩液经过水洗再次压滤，将板框滤液和水洗后的压滤液合并，作为超滤膜的进料液。

2）超滤除杂

板框滤液经过分子截留量为8万的卷式超滤膜浓缩，浓缩约60倍，超滤浓缩液回板框再次压滤，而超滤透析液作为连续离交的进料。

3）连续离交吸附解析

超滤膜滤液为黄色澄清液体,pH5.0,效价1809mg/ml,用硫酸调节pH至3后进连续移动床***进行吸附解析，移动床采用20-4型设备（20-4指柱子根数为20，设备阀口内径为4mm），旋转周期15H，装填树脂4.5L，树脂为Amberlite XAD-16非离子型大孔树脂。移动床分为进料区、吸附水洗区、解析液顶水区、解析区、水反顶杂质区和水压树脂区。

其中，稀酸采用pH2~3的硫酸水，解析剂采用70%的甲醇；操作条件为进料95ml/min，稀酸顶料12ml/min，解析液顶水4ml/min，解析10ml/min，水顶杂质30ml/min，水压树脂30ml/min；连续离交的收率在98.2%。

检测得到的解吸液中赤霉素的含量为28138μg/ml，而纳滤浓缩只能达到10000μg/ml左右的含量，所以可大大减少后续蒸发结晶的生产负荷。

4）产品纯度

解吸液回收甲醇后，转至水相，乙酸乙酯萃取，萃取液浓缩结晶得到赤霉素粉剂，所得粉剂效价912r/mg以上，其中GA3含量91.4%。

实施例2

1）板框过滤

某厂家的赤霉素发酵液经过300目的板框过滤，浓缩液经过水洗再次压滤，将板框滤液和水洗后的压滤液合并，作为超滤膜的进料液。

2）超滤除杂

板框滤液经过分子截留量为6万的卷式超滤膜浓缩，浓缩约50倍，超滤浓缩液回板框再次压滤，而超滤透析液作为连续离交的进料。

3）连续离交吸附解析

超滤膜滤液为黄色澄清液体,pH4.5,效价2018mg/ml,用硫酸调节pH至3.5后进超滤膜滤液进连续移动床***进行吸附解析，移动床采用20-4型设备（20-4指柱子根数为20，设备阀口内径为4mm），旋转周期15H，装填树脂4.5L，树脂为Amberlite XAD-16非离子型大孔树脂。移动床分为进料区、吸附水洗区、解析液顶水区、解析区、水反顶杂质区和水压树脂区。

其中，稀酸采用pH2~3的硫酸水，解析剂采用70%的甲醇；操作条件为进料95ml/min，稀酸顶料12ml/min，解析液顶水5ml/min，解析12ml/min，水顶杂质30ml/min，水压树脂33ml/min；连续离交的收率在98.5%。

检测得到的解吸液中赤霉素的含量为26956μg/ml。

4）产品纯度

解吸液回收甲醇后，转至水相，乙酸乙酯萃取，萃取液浓缩结晶得到赤霉素粉剂，所得粉剂效价906r/mg以上，其中GA3含量92.1%。

Claims (2)

1.一种从发酵液中提取赤霉素的方法，包括如下步骤：

(1)赤霉素发酵液，板框过滤；

(2)卷式超滤膜对板框滤液除杂，超滤孔径为1-10万截留分子量：

(3)超滤透析液用连续离交进行吸附、解吸，树脂选用Amberlite XAD-16非离子型大孔树脂；树脂吸附时，料液pH值调至2-4；

(4)乙酸乙酯萃取，萃取液浓缩结晶；

其中，步骤(3)采用连续移动床进行，该连续移动床有20根树脂，包括：

1)吸附区：3#-14#；12柱分3级吸附，两两并联后再串联，3-6#为未稀释的吸附区；进料为赤霉素超滤液，正进，3-6#出料和2#出水并在一起，作为7-10#和11-14#的进料，为稀释的吸附区，正进，滤液流速为95ml/min；

2)吸附水洗区：2#，洗水为pH 2-3的硫酸水，正进,稀酸流速12ml/min；

3)顶水区：1#，进料为解吸液，正进，用产品将柱子中的大部分洗水置换出，降低后续水对解吸液的稀释，提高产品浓度；1#出水几乎全部为水相，可适当处理后返回料液中,流速4ml/min；

4)解吸区：17#-20#，4柱分2级解吸，两两并联后再串联，17-18#为未稀释的解吸区，解吸剂为70％甲醇，正进；17-18#出来的解吸液作为19-20#的解吸剂，为稀释的解吸区，70％甲醇流速10ml/min；

5)解吸水洗区：16#，反进，流速30ml/min；

6)水洗区：15#，正进，流速30ml/min。

2.如权利要求1所述的从发酵液中提取赤霉素的方法，其特征在于：步骤(1)的板框过滤为200目-400目。