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