CN109134236A - 一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法将长链二元酸发酵液进行脱细胞处理，得到无细胞发酵液；将得到的无细胞发酵液在15～50℃下经过超滤膜组件，得到超滤透过液；将得到的超滤透过液经吸附剂处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。所述方法脱色率、产物回收率和蛋白脱除率可分别达到90％以上，有效提高了后续水相结晶生产长链二元酸的回收率及产品品质。

Description

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法

技术领域

本发明属于发酵工程技术领域，涉及一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法。

背景技术

长链二元酸是合成香料、工程塑料、热熔胶、涂料、润滑油、树脂和医药等的重要原料。目前，长链二元酸主要利用微生物双端氧化的特殊功能来发酵正烷烃制取。由于发酵液是一种复杂的多相体系，它除了含有发酵菌体外，还含有各种代谢产物、乳化液滴、残留的烷烃及培养基等，致使水相处理方法存在产品纯度不高、产品回收率低或处理过程复杂等问题。

CN 102329224 A公开了一种十二碳二元酸的提纯方法，所述方法将二元酸终止发酵液调加热至80±1℃进行破乳，经陶瓷膜、超滤膜过滤去除颗粒和大分子蛋白，超滤清液加纯水稀释至盐度4-6％，然后在稀释后的超滤透过液中添加清液质量0.3％的活性炭进行脱色，过滤得脱色清液，并加热至90±2℃。虽然在提取过程中加入了脱色过程，但是二元酸发酵液需要加热破乳化，浪费能源且降低脱色过程产品的回收率。

CN 103497100 A公开了一种长链二元酸水相双阶段提纯方法，所述方法将长链二元酸终止发酵液加热破乳化或未经加热破乳化，采用陶瓷膜过滤去除未反应的烷烃、酵母菌、色素大分子，获得微滤膜清液层。采用微滤去除菌体，微滤清液稀释后在弱碱性或弱酸性条件下，加热并加氧化剂反应；或微滤膜清液再经超滤膜过滤、稀释、经加热并加氧化剂反应后获得清液，清液进一步结晶制备长链二元酸产品。所述方法加氧化剂的目的是屏蔽二元酸羧基与还原性杂质(色素)的反应，进而提高提取长链二元酸的色泽。若经过预处理，有效脱除发酵液中的色素，添加氧化剂阻隔步骤便可去除，降低生产成本。在生产过程虽然都提及应用超滤技术，但是其不能有效去除色素，否则添加氧化剂步骤便可简化或去除。

因此，在本领域，需要开发一种能够有效地脱除长链二元酸发酵液中色素和蛋白质的方法，进而提高结晶制备长链二元酸的品质。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法脱色率、产物回收率和蛋白脱除率可分别达到90％以上，有效提高了后续水相结晶生产长链二元酸的回收率及产品品质。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将长链二元酸发酵液进行脱细胞处理，得到无细胞发酵液；

(2)将步骤(1)得到的无细胞发酵液在15～50℃下经过超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经吸附剂处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

其中，所述超滤的温度可以是15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃或50℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述长链二元酸的碳原子数为11～18，如11、12、13、14、15、16、17或18等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述脱细胞处理的方法包括膜过滤或离心。

其中，所述离心的离心力为3000～8000×g，如3000×g、4000×g、5000×g、6000×g、7000×g或8000×g等；所述离心的时间为10～20min，如10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min或20min等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中超滤前调节所述无细胞发酵液的pH为5.0～9.0，如5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5或9等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中超滤前调节所述无细胞发酵液中长链二元酸的浓度为4～12％，如4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％或12％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述超滤膜组件中超滤膜的截留分子量为1～50KDa，如1KDa、2KDa、5KDa、8KDa、10KDa、15KDa、20KDa、25KDa、30KDa、35KDa、40KDa、45KDa或50KDa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1～20KDa。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述超滤膜组件中超滤膜包括聚砜膜、聚醚砜膜、聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜、聚丙烯腈有机膜，氧化铝质膜、氧化钴质膜、氧化硅质膜、硅酸铝质膜、碳化硅质陶瓷膜、Ag膜、Ni膜、Ti膜、不锈钢膜或金属与陶瓷复合型无机膜中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：聚砜膜和聚醚砜膜的组合、聚偏氟乙烯膜和聚四氟乙烯膜的组合、聚四氟乙烯膜和聚丙烯腈有机膜的组合、氧化铝质膜和氧化钴质膜的组合、氧化硅质膜和硅酸铝质膜的组合、硅酸铝质膜和碳化硅质陶瓷膜的组合、Ag膜和Ni膜的组合或Ti膜和不锈钢膜的组合等。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述超滤膜组件包括平板式组件、外压中空纤维式组件、卷式组件或管式组件中任意一种。

其中，步骤(1)得到的无细胞发酵液经超滤后会浓缩，采用纯水洗涤超滤后得到的浓缩液，且洗涤水可以重复使用对浓缩液进行洗涤。

所述无细胞发酵液浓缩的倍数为3～10倍，如3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍等。所述洗涤用水的体积为所述浓缩液体积的2～5倍，如2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍或5倍等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述吸附剂包括活性炭、活性白土、硅胶、硅藻土、大孔非极性吸附树脂或大孔弱极性吸附树脂中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：活性炭和活性白土的组合、活性白土和硅胶的组合、硅胶和硅藻土的组合、大孔非极性吸附树脂和大孔弱极性吸附树脂的组合或活性炭、活性白土和硅胶的组合等。

作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)将长链二元酸发酵液采取膜过滤或离心的方式进行脱细胞处理，得到无细胞发酵液；

(2)将步骤(1)得到的pH在5.0～9.0、长链二元酸浓度为4～12％的无细胞发酵液在15～50℃下经过超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经吸附剂处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明提供一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法无细胞长链二元酸发酵液无需加热破乳化，即可有效去除色素及蛋白质，节约了能源；

(2)本发明提供一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法脱色及脱蛋白的条件温和，脱色率、产物回收率和蛋白脱除率可分别达到90％以上。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将十二碳二元酸发酵液在5000×g下离心15min脱除细胞，得到无细胞发酵液；

(2)调节步骤(1)得到的无细胞发酵液的pH为8.0、长链二元酸浓度为10％，在30℃下经过1KDa的超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经超滤透过液质量0.1％的活性炭处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

实施例2

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将十二碳二元酸发酵液在5000×g下离心15min脱除细胞，得到无细胞发酵液；

(2)调节步骤(1)得到的无细胞发酵液的pH为8.0、长链二元酸浓度为10％，在30℃下经过20KDa的超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经超滤透过液质量1％的活性炭处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

实施例3

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将十二碳二元酸发酵液在5000×g下离心15min脱除细胞，得到无细胞发酵液；

(2)调节步骤(1)得到的无细胞发酵液的pH为8.0、长链二元酸浓度为10％，在50℃下经过1KDa的超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经超滤透过液质量0.1％的活性炭处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

实施例4

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将十二碳二元酸发酵液在5000×g下离心15min脱除细胞，得到无细胞发酵液；

(2)调节步骤(1)得到的无细胞发酵液的pH为8.0、长链二元酸浓度为10％，在50℃下经过20KDa的超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经超滤透过液质量1％的活性炭处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

实施例5

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将十二碳二元酸发酵液在5000×g下离心15min脱除细胞，得到无细胞发酵液；

(2)调节步骤(1)得到的无细胞发酵液的pH为8.0、长链二元酸浓度为10％，在50℃下经过50KDa的超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经超滤透过液质量1％的活性炭处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

实施例6

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将十二碳二元酸发酵液在5000×g下离心15min脱除细胞，得到无细胞发酵液；

(2)调节步骤(1)得到的无细胞发酵液的pH为8.0、长链二元酸浓度为10％，在30℃下经过5KDa的超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经超滤透过液质量1％的活性炭处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

实施例7

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将十一碳二元酸发酵液在3000×g下离心20min脱除细胞，得到无细胞发酵液；

(2)调节步骤(1)得到的无细胞发酵液的pH为9.0、长链二元酸浓度为12％，在15℃下经过50KDa的超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经超滤透过液质量5％的活性白土处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

实施例8

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将十四碳二元酸发酵液在8000×g下离心10min脱除细胞，得到无细胞发酵液；

(2)调节步骤(1)得到的无细胞发酵液的pH为5.0、长链二元酸浓度为8％，在50℃下经过10KDa的超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经超滤透过液质量2％的硅藻土处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

实施例9

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将十六碳二元酸发酵液在6000×g下离心12min脱除细胞，得到无细胞发酵液；

(2)调节步骤(1)得到的无细胞发酵液的pH为7.0、长链二元酸浓度为12％，在40℃下经过8KDa的超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经超滤透过液质量3％的大孔非极性吸附树脂处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

实施例10

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将十八碳二元酸发酵液在5000×g下离心15min脱除细胞，得到无细胞发酵液；

(2)调节步骤(1)得到的无细胞发酵液的pH为8.0、长链二元酸浓度为10％，在30℃下经过10KDa的超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经超滤透过液质量1％的大孔弱极性吸附树脂处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

对比例1

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法将十二碳二元酸发酵液在5000×g下离心15min去除细胞，调整长链二元酸浓度为10％，pH8.0，采用活性炭脱色脱蛋白。

对比例2

一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，所述方法将十二碳二元酸发酵液在5000×g下离心15min去除细胞，调整长链二元酸浓度为10％，pH8.0，采用大孔树脂脱色脱蛋白。

对实施例1-10所述方法的脱色率、脱蛋白率和回收率进行测试，结果如表1所示。

对选用活性炭使用量为脱细胞液质量的2％、4％、5％、6％、7％、8％、10％、12％以及14％进行脱色脱蛋白的对比例1的脱色率、脱蛋白率和回收率进行测试，结果如表2所示。

对活性炭使用量为脱细胞液质量的4％，在30℃、40℃、50℃、55℃、60℃、65℃以及70℃下进行脱色脱蛋白处理的对比例1进行脱色率、脱蛋白率和回收率进行测试，结果如表3所示。

对大孔树脂使用量为脱细胞液质量的4％，选用AB-8、NKA-9、D3520、XAD761以及D4020大孔树脂进行脱色脱蛋白的对比例2的脱色率、脱蛋白率和回收率进行测试，结果如表4所示。

对选用D4020大孔树脂，大孔树脂使用量为脱细胞液质量2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、10％、12％进行脱色脱蛋白的对比例2的脱色率、脱蛋白率和回收率进行测试，结果如表5所示。

表1

表2

活性炭浓度(％)	2	4	5	6	7	8	10	12	14
										脱色率(％)	68	77.6	78.8	80.5	79.6	78.6	76.5	77.0	77.3
脱蛋白率(％)	6.9	6.1	6.1	5.7	8.8	10.2	14.6	12.0	13.3
										回收率(％)	98.1	96.8	94.5	92.6	90.7	88.5	87.1	84.2	82.5

表3

温度(℃)	30	40	50	55	60	65	70
								脱色率(％)	75.6	77.7	78.5	77.2	78.9	82.6	82.7
脱蛋白率(％)	12.7	13.2	11.6	10.5	12.0	11.8	10.0
								回收率(％)	93.6	79.2	78.2	74.6	75.7	74.6	74.1

表4

树脂类型	AB-8	NKA-9	D3520	XAD761	D4020
						脱色率(％)	53.9	54.4	36.7	43.1	57.9
脱蛋白率(％)	4.1	3.8	3.6	17.1	4.4
						回收率(％)	84	87.6	85.2	94.7	84.3

表5

根据表1可以看出实施例1-10所述方法的脱色率，蛋白脱除率和产物回收率可达90％以上，活性炭用量小于1％即可达到理想的效果。由表2可知随着活性炭浓度增加，十二碳二元酸回收率降低，蛋白脱除率提高，但色素在活性炭添加6％时达到最大80.5％。由表3可知，随着温度的升高，十二碳二元酸回收率在70℃时较30℃下降低20％，脱色率仅提高7％，蛋白除出率降低2.7％。由表4可知几种树脂均不能有效去除色素及蛋白。由表5可知，随着树脂添加量的提高，十二碳二元酸回收率在12％添加量下较2％下降低28％。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种长链二元酸发酵液脱色及脱蛋白的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将长链二元酸发酵液进行脱细胞处理，得到无细胞发酵液；

(2)将步骤(1)得到的无细胞发酵液在15～50℃下经过超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经吸附剂处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述长链二元酸的碳原子数为11～18。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述脱细胞处理的方法包括膜过滤或离心。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中超滤前调节所述无细胞发酵液的pH为5.0～9.0。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中超滤前调节所述无细胞发酵液中长链二元酸的浓度为4～12％。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述超滤膜组件中超滤膜的截留分子量为1～50KDa，优选为1～20KDa。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述超滤膜组件中超滤膜包括聚砜膜、聚醚砜膜、聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜、聚丙烯腈有机膜，氧化铝质膜、氧化钴质膜、氧化硅质膜、硅酸铝质膜、碳化硅质陶瓷膜、Ag膜、Ni膜、Ti膜、不锈钢膜或金属与陶瓷复合型无机膜中任意一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述超滤膜组件包括平板式组件、外压中空纤维式组件、卷式组件或管式组件中任意一种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述吸附剂包括活性炭、活性白土、硅胶、硅藻土、大孔非极性吸附树脂或大孔弱极性吸附树脂中任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述吸附剂的使用量为超滤透过液质量的0.1～5％，进一步优选为0.5～1％。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将长链二元酸发酵液采取膜过滤或离心的方式进行脱细胞处理，得到无细胞发酵液；

(2)将步骤(1)得到的pH在5.0～9.0、长链二元酸浓度为4～12％的无细胞发酵液在15～50℃下经过超滤膜组件，得到超滤透过液；

(3)将步骤(2)得到的超滤透过液经吸附剂处理，得到脱色及脱蛋白的二元酸发酵液。