CN1875109A - 制备有机酸盐的方法 - Google Patents

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Abstract

通过如下方法制备不含糖的高纯度的有机酸盐：加热有机酸盐和糖的混合物，将经加热的混合物与醇接触，然后将经加热的糖与有机酸盐分离。

Description

制备有机酸盐的方法
技术领域
本发明涉及一种高熔点有机酸如二羧酸、三羧酸或氨基酸的盐的制备方法。本发明更具体地涉及一种由包含有机酸盐和糖的混合物制备有机酸盐的方法，所述混合物由生物原料如葡萄糖或纤维素通过微生物介导的转化而获得。此外，本发明还涉及一种从有机酸盐和糖的混合物中提纯有机酸盐的方法。
背景技术
具有高熔点的有机酸如二羧酸、三羧酸和氨基酸被广泛用作聚合物、食品、药品等的原料。例如，二羧酸中的丁二酸及其衍生物被广泛用作聚合物如聚酯和聚酰胺的原料，尤其用作可生物降解的聚酯的原料或食品、药品、化妆品等的原料。此外，三羧酸中的柠檬酸也被广泛用作食品添加剂等。
目前，这些有机酸已经能工业化生产。例如，将源自石油的原料马来酸氢化可工业化生产丁二酸。但是，也已经研究出了通过微生物发酵由源自植物的原料制备有机酸如丁二酸、苹果酸、酒石酸和柠檬酸的方法。
在通过发酵制备有机酸的方法中，通常用糖作原料，其例子包括葡萄糖和纤维素。但是，糖可能含有多糖杂质，而麦芽糖是多糖中的典型成分。多糖通常不能通过微生物消耗掉，并且会污染所制备的有机酸。此外，作为原料的糖通常不能完全被微生物消耗掉，会残留而污染有机酸。因此，应该将制备好的有机酸和糖彼此分离。但是，该糖具有高沸点，几乎不能通过气液平衡分离与有机酸相分离。
作为通过发酵制备的有机酸的提纯方法，已经公知的有使用离子交换树脂的方法(专利文献1)和使用电渗析的方法(专利文献2)。但是，那些方法中没有进行关于分离糖的研究。例如，在使用阳离子交换树脂的情况中，有机酸和糖不能彼此分离。此外，在使用电渗析的方法中，不允许有机酸通过，而允许作为阳离子的氢离子及作为阴离子的碱金属和氨通过，因而也不能分离糖和有机酸。此外，在用阳离子树脂处理之后或电渗析之后用水或直接用强酸进行结晶的方法中，依附有或伴随有晶体的母液含有糖，因此需要一定程度的洗涤来分离糖。但是，为获得高纯度有机酸而进行的再结晶或洗涤会降低有机酸的回收率。同时，为提高其回收率而循环使用有机酸存在微量糖逐渐累积的问题。
在使用阴离子交换树脂的方法(专利文献1)中，有机酸被特异性吸收，因而从糖中分离出有机酸。但是，该方法的问题是树脂的吸附、回收等的操作复杂，并且重复回收操作导致树脂劣化(非专利文献1)。
使用特殊装置的分离方法也是公知的。其例子包括考虑到分子分级而使用反渗透膜组件(专利文献3)。此外，在柠檬酸的情形中，有使用纳米过滤的方法(专利文献4)。但是，那些方法需要特殊设计的膜。特别地，前者(专利文献3)的目标是粗分离，因而不适合用于分离糖类杂质以提纯有机酸。其另一个例子包括采用模拟移动床等使用色谱分离的方法(专利文献5)。但是，该方法需要额外的溶剂并且有机酸被稀释了数倍。因此，为除去溶剂要花费很多精力，并且为分离少量糖类杂质的成本也过于高昂。
同时，已经尝试了使用结晶的葡萄糖或提纯的葡萄糖来防止引入不能被细菌细胞或真菌消耗的物质的方法，和延长发酵时间使糖完全消耗的方法。此外，在氨基酸的提纯步骤中，或在使用无机酸等的常规提纯方法中，使用的方法是在一次通过中回收尽可能多的有机酸，而不进行循环。但是，高纯度的原料是昂贵的，并且完全的微生物介导的转化需要很长的停留时间，即需要大型装置。因此，该方法的问题在于成本和生产效率。
在有机酸盐为产品的情形中，同样会出现上述因糖而影响产品质量的问题。例如，在通过结晶获得作为产品的有机酸盐的情形中，晶体含有一些母液，因而糖不可避免地会污染有机酸盐。常规方法为用水清洗，即漂洗，但是有机酸盐具有很高的水溶性，因而回收率很低。这会出现恶性循环的问题，即如果为了保持回收率而循环使用部分漂洗液，则微量的糖将通过循环而累积，这导致进一步增加漂洗液的量。
[专利文献1]US 6284904
[专利文献2]JP-A-02-283289
[专利文献3]JP-A-06-343500
[专利文献4]JP-A-10-505840
[专利文献5]JP-A-2001-518003
[非专利文献1]Mitsubishi Chemical Corporation Technical ServiceSeries，Diaion，Ion-exchange resin/synthetic adsorbent manual II
发明内容
本发明的一个目的是提供一种通过使用微生物的发酵法高效且低成本地制备不含糖的高纯度有机酸盐的方法。本发明的另一目的是提供一种从有机酸盐和糖的混合物中提纯有机酸盐的方法。
本发明的发明人为解决上述问题进行了大量的研究。作为结果，本发明的发明人发现一般不溶于醇的糖类在加热而热变性之后，转化为可溶于甲醇的物质，虽然糖在热变性之前在甲醇中的溶解度很低。基于这一发现和另一发现——有机酸的铵盐在醇中的溶解度很低并且即便在水的存在下加热也很稳定，本发明的发明人还发现，将糖和有机酸铵盐的混合物加热之后与醇接触能将糖和有机酸铵盐彼此分离。此外，本发明的发明人还发现采用类似的方法能将有机酸的其它盐与糖分离。因此，完成了本发明。
即本发明如下。
(1)一种制备有机酸盐的方法，其包括加热有机酸盐和糖的混合物，将经加热的混合物与醇接触，然后将经加热的糖与有机酸盐分离。
(2)根据(1)的制备有机酸盐的方法，其中所述有机酸盐和糖的混合物是使用具有有机酸生产能力的微生物进行糖的微生物介导转化而获得的混合物。
(3)根据(1)或(2)的制备有机酸盐的方法，其中所述有机酸盐和糖的混合物的加热温度不低于60℃。
(4)根据(1)至(3)的任一制备有机酸盐的方法，其中所述有机酸是选自二羧酸、三羧酸和氨基酸中的一种或多种有机酸。
(5)根据(1)至(3)的任一制备有机酸盐的方法，其中所述有机酸是丁二酸。
(6)根据(1)至(5)的任一制备有机酸盐的方法，其中所述糖是选自葡萄糖、麦芽糖和蔗糖的一种或多种糖。
(7)根据(1)至(6)的任一制备有机酸盐的方法，其中所述醇是甲醇，且甲醇以5～60重量％的最终浓度加入而与所述混合物接触。
(8)根据(1)至(6)的任一制备有机酸盐的方法，所述醇是乙醇或丙醇，且乙醇或丙醇以5重量％～60重量％的最终浓度加入，在最终浓度为5重量％～50重量％的水的存在下与所述混合物接触。
(9)一种从有机酸盐和糖的混合物中提纯有机酸盐的方法，其包括加热有机酸盐和糖的混合物，将经加热的混合物与醇接触，然后将经加热的糖与有机酸盐分离。
(10)一种制备有机酸盐的方法，其包括对有机酸盐和糖的混合物进行糖的增溶处理，然后将所述混合物与对有机酸盐而言是不良溶剂但是能溶解经过增溶处理的糖的溶剂接触，并分离有机酸盐。
(11)一种提纯有机酸盐的方法，其中包括对有机酸盐和糖的混合物进行糖的增溶处理，然后将所述混合物与对有机酸盐而言是不良溶剂但是能溶解经过增溶处理的糖的溶剂接触，并分离有机酸盐。
具体实施方式
下文中，将详细描述本发明。
本发明的制备方法包括加热有机酸盐和糖的混合物，将经加热的混合物与醇接触，然后将经加热的糖与有机酸盐分离。
构成本发明所要制备的有机酸盐的有机酸优选为使用微生物发酵制备的有机酸，其例子包括二羧酸、三羧酸和氨基酸。二羧酸的例子包括丁二酸、富马酸、马来酸、苹果酸、酒石酸、天冬氨酸、戊二酸、谷氨酸、己二酸、辛二酸、衣康酸和对苯二甲酸。三羧酸的例子包括柠檬酸。氨基酸的例子包括苯基丙氨酸、色氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、组氨酸、蛋氨酸和酪氨酸。其中，丁二酸、苹果酸、酒石酸、己二酸、辛二酸、衣康酸、谷氨酸和柠檬酸是优选的，并且丁二酸是特别优选的。
盐包括钠盐、钾盐、铵盐、镁盐和钙盐，其中铵盐是优选的。
包含在混合物中的糖没有限制，其例子包括碳水化合物如半乳糖、乳糖、葡萄糖、麦芽糖、果糖、甘油、蔗糖、saccharose(任一种包含二糖和三糖的混合物)、淀粉和纤维素，和可发酵的糖如多元醇，包括甘油、甘露醇、木糖醇、核糖醇等。
本发明中所用的术语“有机酸盐和糖的混合物”没有特别的限制，但优选表示通过使用具有有机酸生产能力的微生物进行糖的微生物介导转化而获得的有机酸盐和糖的混合物。有机酸盐和糖的混合物可包含其它物质如培养基成分。
下文中，描述通过在含糖培养基中培养具行有机酸生产能力的微生物而获得有机酸盐和糖的混合物的方法。
所用的微生物是“具有有机酸生产能力的微生物”。术语“具有有机酸生产能力的微生物”的意思是当微生物在如下所述含糖的培养基中培养时，微生物具有在培养基中生成和累积有机酸的能力。这样的微生物的例子包括兼性厌氧细菌如厌氧螺菌属(Anaerobiospirillum)细菌(US5143833)、放线杆菌属(Actinobacillus)细菌(US5504004)和埃希氏菌属(Escherichia)细菌(US5770435)，和需氧细菌如属于短杆菌属(Brevibacterium)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、节杆菌属(Arthrobacter)等的棒状杆菌(JP-A-11-113588)。更优选的例子包括属于谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)、黄色短杆菌(Brevibacterium flavum)、产氨短杆菌(Brevibacterium ammoniagenes)或谷氨酸棒杆菌(Brevibacterium lactofermentum)的微生物。
所要使用的微生物可以是改性微生物，以提高有机酸生产能力。该微生物的例子包括：增强了丙酮酸盐羧化酶基因表达的微生物(JP-A-11-196888)，和破坏了乳酸盐脱氢酶基因的微生物(JP-A-11-206385)。
具有丁二酸生产能力的棒状杆菌的具体例子包括：降低了乳酸盐脱氢酶活性的黄色短杆菌MJ233Δldh菌株(JP-A-11-206385)、提高了丙酮酸盐羧化酶活性或磷酸烯醇丙酮酸盐羧化酶活性的黄色短杆菌MJ233/pPCPYC菌株(WO 01/27258)、黄色短杆菌MJ-233(FERMBP-1497)、黄色短杆菌MJ-233AB-41(FERM BP-1498)、产氨短杆菌ATCC6872、谷氨酸棒杆菌ATCC31831和谷氨酸棒杆菌ATCC13869。
本发明中所使用的具有有机酸生产能力的微生物不限于上述那些。还可以使用其它能生产丁二酸的微生物、能通过常规方法获得的能生产苹果酸的微生物、能生产富马酸的微生物、能生产柠檬酸的微生物、能生产异柠檬酸的微生物、能生产氨基酸的微生物等。
还可以使用具有生产两种或两种以上有机酸的能力的微生物。
包含在培养液中的糖没有限制，只要它能被微生物吸收即可。糖的例子包括碳水化合物如半乳糖、乳糖、葡萄糖、麦芽糖、果糖、甘油、蔗糖、saccharose、淀粉和纤维素，和可发酵的糖如多元醇，包括甘油、甘露醇、木糖醇、核糖醇等。其中，优选使用葡萄糖、麦芽糖和蔗糖，且特别优选使用葡萄糖。此外，作为广义上的得自植物的原料，还优选使用纸的主要成分纤维素。此外，还可以使用各种包含上述可发酵糖的淀粉糖化液、糖浆等。那些碳源可以单独使用，也可以其中的两种或两种以上结合使用。
所用的糖的浓度没有特别限制，但有利的是尽可能地增高其浓度，只要糖不抑制有机酸的生成即可。所用糖的浓度范围通常可以是5～30％(重量/体积)，且优选为10～20％(重量/体积)。当反应进行时，可以随着糖的减少而补加糖。
除糖之外，培养液优选还含有氮源、无机盐等。氮源没有特别限制，只要它能被本发明的微生物吸收生成非氨基有机酸即可。其具体例子包括各种有机氮化合物和无机氮化合物，如铵盐、硝酸盐、脲、大豆水解产物、酪蛋白分解产物、蛋白胨、酵母提取物、肉汁和玉米浆。磷酸盐、硫酸盐、如镁盐、钾盐、锰盐、铁盐和锌盐等金属盐都能用作无机盐。此外，为了促进微生物的生长，如果需要可以加入因子如维生素(例如维生素H、泛酸、肌醇和烟酸)、核苷酸和氨基酸。此外，优选预先向反应溶液中加入适宜量的市售的消泡剂，以抑制反应过程中的起泡。
随着发酵反应的进行，有机酸生成并且培养液的pH值降低。pH值降低引起微生物的代谢活性降低或者微生物的活性终止，导致产率下降或微生物的细胞死亡。因此，优选使用中和剂。一般地，用pH传感器测量反应体系中的pH值，通过加入中和剂调节pH值在预定范围内。在本发明中，加入中和剂的方式没有特别限制，可连续或间歇地加入。
中和剂的例子包括氨、碳酸铵、脲、碱金属的氢氧化物、碱土金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐和碱土金属的碳酸盐。其中，氨、碳酸铵和脲是优选的。
碱(土)金属的氢氧化物的例子包括NaOH、KOH、Ca(OH)2和Mg(OH)2，碱(土)金属的碳酸盐的例子包括Na2CO3、K2CO3、CaCO3、MgCO3和NaKCO3。其中，含Mg的中和剂是优选的，因为该中和剂能增加丁二酸的产量。可以使用两种或两种以上中和剂。
根据所用微生物的种类，用中和剂将培养液的pH值调节在使微生物活性最有效的范围内。通常调节pH值在4至10的范围内，优选约6至9。
为了使用上述微生物制备有机酸盐和糖的混合物，可以直接使用在固体培养基如琼脂培养基上斜面培养获得的微生物细胞，但优选使用预先在液体培养基中培养(种子培养)上述细菌而获得的细菌细胞。在该情形中，反应中所用的细菌细胞的量没有特别限制，但通常为1～700g/L，优选10～500g/L，且更优选20～400g/L。
培养条件如发酵步骤中的温度和压力随所用的微生物而变化，在各种情形中可以选择适合获得有机酸的条件。例如，培养温度通常为25℃至40℃，且优选30℃至37℃。反应时间优选1小时至168小时，且更优选3小时至72小时。
培养之后，含有机酸或其盐和糖的混合物在培养液中累积。例如，在通过微生物介导的转化制备有机酸的过程中，当使用氨或脲进行中和时，获得有机酸的铵盐，因而含有机酸铵盐和糖的混合物在培养基中累积。而当采用含碱金属或碱土金属的中和剂进行中和时，获得有机酸的碱金属盐或碱土金属盐，因而含有机酸的碱金属盐或碱土金属盐和糖的混合物在培养基中累积。在该情形中，金属盐可转化为铵盐，由此制备含有机酸铵盐和糖的混合物。该混合物可用作有机酸盐和糖的混合物。
在有机酸铵盐和糖的混合物的情形中，可以向混合物加入醋酸，以沉淀有机酸，具体如下所述。在该情形中，从沉淀的有机酸中分离获得的含有醋酸铵、未反应的有机酸铵盐、未反应的醋酸和糖的混合物可用作“有机酸盐和糖的混合物”。获得“含有有机酸铵盐、醋酸、醋酸铵和糖的混合物”的程序的具体例子如下述参考例所示。
在用离心分离等从已经完成培养的培养液中除去微生物细胞等之后，可以用常规方法从培养液中分离出发酵获得的混合物。或者，混合物也可以是从培养液中除去微生物细胞等而制备的培养滤液。在用培养滤液作为混合物的情形中，在除去细胞之后优选进行浓缩操作。浓缩操作可以用常规方法进行，例如可以使用锅形再沸器或蒸发器。当进行大规模生产能量消耗很重要时可以使用多效蒸发器。
在本发明中，加热上述“有机酸盐和糖的混合物”，并将将加热的混合物与醇接触，然后将经加热的糖与有机酸盐分离。
加热优选在60～180℃下进行，且更优选60～160℃。加热时间根据混合物的容量、热源等而变化，加热时间优选为0.1至5小时，且更优选0.5至3小时。当加热含混合物的液体如培养滤液时，优选在加热混合物的同时在减压条件浓缩液体组分。
优选使用一元至三元的醇作为与加热的混合物接触的醇，其具体例子包括甲醇、乙醇、1-丙醇和2-丙醇。此处，醇仅仅是用于将经加热的糖与有机酸盐分离而与经加热的混合物接触的溶剂的例子，还可以使用对有机酸盐而言是不良溶剂但能溶解经过增溶处理的糖的溶剂。作为醇之一的甲醇优选加入的量应使最终浓度不低于5重量％且不多于60重量％。
乙醇或丙醇优选加入的量应使这些醇的最终浓度不低于5重量％且不多于60重量％。在该情形中，优选在反应体系中还加入水，并且其加入量使得水的最终浓度不低于5重量％且不多于50重量％。在该情形中，乙醇或丙醇可作为含水醇加入，即作为包含优选4重量％～50重量％、更优选4重量％～20重量％水的醇。
优选在搅拌下进行与醇接触的步骤。该步骤的反应温度没有特别限制，但优选为0～60℃，且更优选为10～40℃。优选在进行加热步骤并通过静置将混合物冷却至该温度之后，将混合物与醇接触。反应时间根据混合物的数量、组成等变化，优选为0.2至4小时。
通过将混合物与醇接触，混合物中的有机酸因为在醇中的低溶解度而沉淀下来，但是糖因为经过加热而热变性在醇中溶解度增大，因而糖溶解在醇中。因此，可以通过过滤等分离而获得有机酸盐。在本发明中，经过热变性的糖称为“经加热的糖”，而通过加热而热变性称为“增溶处理”。
所获得的有机酸盐可用来获得有机酸。为此，可以使用：采用电渗析的方法(JP-A-02-283289)；采用离子交换树脂的方法(US 6284904或WO 01/66508)；用硫酸分解有机酸钙盐的方法，所述机酸钙盐通过发酵并用氢氧化钙中和而得到(JP-A-03-030685)；通过采用硫酸的盐交换反应来进行反应结晶的方法(JP-A-2001-514900或US 5958744)；反应提取的方法(WO 98/01413)；和采用醋酸的方法(WO 03/95409)。
此外，本发明涉及一种从有机酸盐和糖的混合物中提纯有机酸盐的方法。本发明提供的方法包括：加热混合物；将经加热的混合物与醇接触；从混合物中分离和回收有机酸盐。提纯方法可以以与上述制备有机酸盐方法中的相应步骤相同的方式实施。
下文中，“使用有机酸铵盐和糖的混合物制备有机酸铵的方法”将作为本发明制备方法的一个实施方式的例示。但是，本发明的方法不限于该实施方式。在本发明中，除非另有说明，术语“有机酸铵盐”表示有机酸单铵盐、有机酸二铵盐和/或有机酸三铵盐。
首先，阐述通过微生物转化获得“有机酸铵盐和糖的混合物”的方法。
通过使用一种或多种选自氨、碳酸铵和脲的中和剂在含糖的培养基中培养微生物，由此获得含有有机酸铵盐和糖的混合物的发酵溶液。
完成培养之后，通过离心分离将细菌细胞分离。获得的发酵溶液通常是稀释的水性溶液。发酵溶液的直接结晶是困难的，因此优选将该反应溶液浓缩。浓缩的方法没有特别限制，其例子包括蒸发、利用反渗透压的膜分离和采用离子交换膜的电渗析。其中，电渗析不具有规模优势，并且存在设备成本和操作成本高的问题。考虑到成本等，优选加热蒸发等，且更优选用多效蒸发器进行浓缩。
接着，向浓缩溶液加入醋酸，由此根据下示反应式(I)由有机酸铵盐(R-COONH4)沉淀有机酸(RCOOH)。然后，通过过滤从母液中分离出有机酸。在该情形中，浓缩溶液中的少量糖溶解入醋酸并残留在母液中(下述参考例)。因此，母液中包含未反应的有机酸铵盐、过量的醋酸、糖和生成的醋酸铵。该母液用作“含有机酸或其盐和糖的混合物”。
    (I)
上述母液包含大量的溶剂，因而在进行浓缩时将其加热。在120℃或更低温度、且优选100℃或更低温度下加热和在减压条件下进行浓缩操作。
接着，向经加热的母液中加入甲醇以沉淀有机酸铵盐。然后，将可溶于甲醇的糖、醋酸和醋酸铵与沉淀的有机酸铵盐分离。该沉淀操作可以按照下述两种方式中的任一种进行。
在第一种方法中，在加热步骤之后，以上述比率向经加热的母液中立即加入甲醇以沉淀有机酸铵。所获得的晶体为基本上不含糖的有机酸铵盐。但是，在该方法中，虽然所沉淀和回收的有机酸铵不经历加热，但是回收率低于下述第二种方法，这是因为存在过量的溶剂。
第二种方法如下所示。在加热步骤之后，通过使用薄膜蒸发器等进行短期的高温处理(120℃或更高，且优选140℃或更高)，以醋酸和氨的形式除去尽可能多的醋酸铵盐。然后，加入甲醇以分离糖，并通过沉淀获得有机酸铵盐。在该方法中，过量溶剂的量非常少，因此有机酸铵盐的回收率高于上述第一种方法。但是，母液中的所有有机酸铵要经历加热，因此如果在薄膜蒸发器等中停留的时间过长，可能会因铵盐中铵离子的酰胺化而有所损失。因此，需要控制停留时间。
实施例
下文中，将参照实施例更加详细地描述本发明。
实验例1：热变性糖溶于甲醇的实验
将10.01克D-葡萄糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)和10.02克D-麦芽糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)加入到200cc(厘米3)的圆底烧瓶中并溶解在100.04克水中。将烧瓶安装到旋转式蒸发器上并在油浴中于100℃下加热1小时。加热1小时之后，没有观察到特别的变化。然后，降低压力，在340mmHg时获得第一馏分。进一步减压至30mmHg蒸馏。结果获得92.84克馏分，且烧瓶中残留有糊状物质。然后，向圆底烧瓶中加入80.02克甲醇(和光纯药社)并搅拌，由此完全溶解糊状物质。这证实了葡萄糖和麦芽糖在加热之后溶解于甲醇中。
实验例2：热变性糖溶于甲醇的实验(氨的影响)
将10.01克D-葡萄糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)和10.02克D-麦芽糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)加入到200cc的圆底烧瓶中并溶解在30.32克28％的氨水(和光纯药社)和70.03克水中。将烧瓶安装到旋转式蒸发器上并在油浴中于100℃下加热1小时。加热1小时之后，混合物变了颜色。然后，降低压力，在460mmHg时获得第一馏分。进一步减压至30mmHg蒸馏。结果获得83.52克馏分，且烧瓶中残留有褐色糊状物质。然后，向圆底烧瓶中加入100.16克甲醇(和光纯药社)并搅拌，由此溶解糊状物质。糖在氨存在下通过加热转化为有颜色的物质，并且在该情形中，它也证实了糖在加热之后溶解于甲醇中。
实验例3：热变性糖溶于甲醇的实验(在80℃加热)
将10.03克D-葡萄糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)和10.08克D-麦芽糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)加入到200cc的圆底烧瓶中并溶解在100.01克水中。将烧瓶安装到旋转式蒸发器上并在油浴中于80℃下加热1小时。加热1小时之后，降低压力，在150mmHg时获得第一馏分。进一步减压至10mmHg蒸馏。结果获得33.25克馏分，且烧瓶中残留有27.18克糊状物质。不存在物料平衡，因为在10mmHg下水不被冷凝，而是作为气体排出了。然后，向圆底烧瓶中加入100.16克甲醇(和光纯药社)并搅拌，由此完全溶解糊状物质。
实验例4：热变性糖溶于甲醇的实验(在60℃加热)
将10.00克D-葡萄糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)和10.04克D-麦芽糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)加入到200cc的圆底烧瓶中并溶解在100.09克水中。将烧瓶安装到旋转式蒸发器上并在油浴中于60℃下加热1小时。加热1小时之后，降低压力，同时将烧瓶浸入60℃油浴中。进一步减压至10mmHg蒸馏。结果获得9.95克馏分，且烧瓶中残留有53.87克糊状物质。不存在物料平衡，因为在10mmHg下水不被冷凝，而是作为气体排出了。然后，向圆底烧瓶中加入100.16克甲醇(和光纯药社)并搅拌，由此完全溶解糊状物质。
从实验例1至4显示出糖(葡萄糖和麦芽糖)在加热之后完全溶解在甲醇中。
实验例5：从糖中分离丁二酸铵盐
将50.02克丁二酸铵(和光纯药社)、10.50克D-葡萄糖(KishidaChemical Co.，Ltd.)和10.01克D-麦芽糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)加入到500cc的圆底烧瓶中并溶解在150.21克水中。将烧瓶安装到旋转式蒸发器上并在油浴中于100℃下加热1小时。加热1小时之后，混合物变了颜色。然后，降低压力，在420mmHg时获得第一馏分。进一步减压至30mmHg蒸馏。结果获得142.34克馏分，且烧瓶中残留有干燥物质和糊状物质。然后，向圆底烧瓶中加入100.07克甲醇(和光纯药社)并搅拌，由此使该物质成为浆液。过滤浆液，并由此获得94.8克滤液和47.95克晶体。分析这两种物质，发现滤液包含7.5重量％丁二酸和1.4重量％氨，而晶体中包含63.9重量％丁二酸和14.7重量％氨。
50.02克×118/152＝38.83(加入的丁二酸)
47.95克×63.9/100＝30.64(回收的丁二酸)
回收率30.64/38.83＝78.9％
在实验例5中，通过在与实验例1至4相似的条件下加入醇回收了79％的有机酸盐(丁二酸铵)。结果显示，加热之后糖和有机酸盐在甲醇中的溶解度有令人惊讶的巨大差别，因而可以通过该方法从糖和有机酸盐的混合物中获得有机酸盐。
实验例6：热变性糖溶于乙醇的实验
将10.01克D-葡萄糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)和10.02克D-麦芽糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)加入到300cc的圆底烧瓶中并溶解在101.06克水中。将烧瓶安装到旋转式蒸发器上并在油浴中于100℃下加热1小时。
加热1小时之后，没有观察到特别的变化。然后，降低压力，在380mmHg时获得第一馏分。进一步减压至25mmHg蒸馏。结果获得78.12克馏分，且烧瓶中残留有糊状物质。然后，向圆底烧瓶中加入100.79克乙醇(和光纯药社)并搅拌，但是糊状物质并没有溶解。然后，以每次5克的量向其中加入水，通过加入总量80克的水使糊状物质溶解。
实验例7：热变性糖溶于2-丙醇的实验
将10.01克D-葡萄糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)和10.02克D-麦芽糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)加入到300cc的圆底烧瓶中并溶解在101.06克水中。将烧瓶安装到旋转式蒸发器上并在油浴中于100℃下加热1小时。
加热1小时之后，没有观察到特别的变化。然后，降低压力，在380mmHg时获得第一馏分。进一步减压至10mmHg蒸馏。结果获得78.12克馏分，且烧瓶中残留有糊状物质。然后，向圆底烧瓶中加入100.12克2-丙醇(和光纯药社)并搅拌，但是糊状物质并没有溶解。然后，以每次5克的量向其中加入水，通过加入总量60克的水使糊状物质溶解。
实验例8：使用2-丙醇将糖与柠檬酸钠分离
将10.04克D-葡萄糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)和10.01克D-麦芽糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)和50.08克柠檬酸钠加入到300cc的圆底烧瓶中并溶解在100.10克水中。将烧瓶安装到旋转式蒸发器上并在油浴中于100℃下加热1小时。加热1小时之后，混合物变成淡黄色。然后，降低压力，在380mmHg时获得第一馏分。进一步减压至10mmHg蒸馏。结果获得75.63克馏分。向圆底烧瓶中加入60.01克水并搅拌，并由此在一段时间之后逐渐溶解馏分。然后，加入100.0克2-丙醇(和光纯药社)，由此沉淀出白色晶体。过滤沉淀物，得到57.33克白色晶体。分析白色晶体，发现包含38.1重量％柠檬酸和17.2重量％钠。
由实验例6和7显示出糖(葡萄糖和麦芽糖)在加热之后完全溶解在含水乙醇或含水2-内醇中。在实验例8中，通过在与实验例6和7相似的条件下加入醇回收有机酸盐(柠檬酸钠)。结果显示，通过从混合物中分离糖可以从糖和有机酸盐的混合物中获得有机酸盐。
实验例9：热变性糖溶于乙醇的实验
将5.05克D-葡萄糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)、5.01克D-麦芽糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)、100.0克水和30.02克醋酸铵加入到带有500cc的***简易蒸馏装置中，并溶解。在常压下100℃油浴中加热烧瓶1小时。烧瓶内的温度为90℃。加热1小时之后，混合物变为褐色。减压至10mmHg，蒸馏掉气相。获得52.84克馏分。通过减去皮重计算出烧瓶中残留物质的量，结果为净重19.43克。烧瓶中的物质为糊状。因为真空度高，据认为多数馏分没有被冷凝器冷凝，而是作为气体排出。
向烧瓶中加入100.1克乙醇(和光纯药社)。混合物没有完全匀化，向其中再加入16克水并搅拌，由此使糊状物质完全溶解。这证实了葡萄糖和麦芽糖在加热之后溶于含15％水的乙醇中。
实验例10：用乙醇将糖和丁二酸铵分离
将5.22克D-葡萄糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)、5.19克D-麦芽糖(Kishida Chemical Co.，Ltd.)、100.03克水和30.03克丁二酸铵加入到带有500cc的***简易蒸馏装置中，并溶解。在常压下100℃油浴中加热烧瓶1小时。烧瓶内的温度为90℃。加热1小时之后，混合物变为褐色。减压至16mmHg，蒸馏掉气相。获得33克馏分。通过减去称皮重计算出烧瓶中残留物质的量，结果净重为50.48克。烧瓶中的物质为糊状。然后，向烧瓶中加入100.1克乙醇(和光纯药社)和20克水。混合物没有完全匀化。充分搅拌混合物，然后过滤。
结果获得18.68克固体内容物和120.55克滤液。静置滤液不少于1小时，观察到滤液分离成两层：浅褐色溶液和暗褐色溶液。
另一方面，固体内容物的组成为68.6重量％丁二酸和17.6％的氨，这证实丁二酸盐与糖分离开了。
由实验例9显示出糖(葡萄糖和麦芽糖)在加热之后完全溶于含水乙醇中。在实验例10中，通过在与实验例9相似的条件下加入含水乙醇回收有机酸盐(丁二酸铵)。结果显示，通过从混合物中分离糖可以从糖和有机酸盐的混合物中获得有机酸盐。
表1集中显示了实验例1至10的条件和结果。
表1
  实验1   实验3   实验4   实验5   实验6   实验9   实验10   实验7   实验8
  标准条件   参考   最小加热温度   与丁二酸盐分离   乙醇   乙醇(氨)   与丁二酸盐分离   2-丙醇   与柠檬酸盐分离
  加入量
  葡萄糖   g   10.06   10.03   10.00   10.50   10.01   5.05   5.22   10.02   10.04
  麦芽糖   g   10.03   10.08   10.04   10.01   10.02   5.01   5.19   10.01   10.01
  水   g   100.04   100.01   100.09   150.21   101.06   100   100.03   100.03   100.1
  氨水(28％)   g
  醋酸铵   g   30.02
  丁二酸铵   g   50.02   30.03
  柠檬酸盐3Na/2水合物 g 50.08
  总计   g   120.13   120.12   120.13   220.74   121.09   140.08   140.47   120.06   170.23
  加热过程
  加热温度   ℃   100   80   60   100   100   100   100   100   100
  加热时间   小时   1   1   1   1   1   1   1   1   1
  备注   无色   无色   无色   变色   无色   变色   变色   无色   变色
  蒸馏的量   G   92.84   92.94   66.26   142.34   78.12   52.84   33   73.71   75.63
  蒸馏的最终压力   mmHg   30   10   10   30   10   16   10   10
  烧瓶中残余物的量 g 27.29 27.18 53.87 78.4 42.97 19.43 50.48 21.41 89.3
  蒸馏后烧瓶中的状态 液态 液态 液态 部分沉淀 糊状 部分糊状沉淀
  加入醇(含水)
  甲醇   g   80.02   100.16   100.16   100.07
  乙醇   g   100.79   100.1   100.1
  2-丙醇   g   100.12   100
  水   g   80   16   20   60   60.01
  醇的重量％   重量％   74.6％   78.7％   65.0％   56.1％   45.0％   73.9％   58.7％   55.2％   40.1％
分离晶体的操作 溶解 溶解 溶解 浆液 溶解 溶解   有沉淀，且分离成二相：液-液-固 溶解   通过加水溶解，通过加丙醇沉淀
  收集的晶体   g   0   0   0   47.95   0   0   18.68   0   57.33
  滤液   g   94.8   120.55   170.2
  晶体中的有机酸   重量％   63.9   68.6   38.1
  丁二酸盐   丁二酸盐   柠檬酸盐
  丁二酸回收率   78.90％   54.97％   66.74％
评论   溶于甲醇   溶于甲醇   溶于甲醇   丁二酸盐沉淀，且通过Mailard反应确认了颜色   当使用乙醇时需要水   在氨存在卜溶解度提高   丁二酸盐沉淀，且认为因反应而着色   当使用丙醇时需要水   柠檬酸盐沉淀，且认为因反应而着色
参考例
丁二酸铵与醋酸一起结晶
将180.28克丁二酸二铵、119.75克醋酸、139.10克离子交换水、20.12克醋酸铵和5.0克葡萄糖加入到结晶装置中，在100℃下溶解，然后冷却至30℃结晶。将作为晶种的1.02克丁二酸加入混合物中。加入晶种5分钟后，开始沉淀。搅拌混合物40分钟后，开始吸滤。过滤1小时15分钟之后，取出固相物质。结果获得302.44克滤液和145.5克固体物质。分析所获得的固体物质，结果为59.0重量％的丁二酸和14.6重量％的醋酸，没有葡萄糖。分析所获得的母液，结果为18.1重量％的丁二酸、36.3重量％的醋酸和1.3重量％葡萄糖。
根据参考例，反应性结晶之后葡萄糖溶解在单羧酸中，并且浓缩于母液中。因此，含丁二酸铵和糖的母液可以用作实施本发明制备方法的“含有机酸盐和糖的混合物”。
工业实用性
本发明的方法使得可以通过使用微生物的发酵法，高效且低成本地制备不含糖混合物的高纯度的有机酸。此外，本发明的方法使得可以从有机酸盐和糖的混合物中提纯出有机酸盐。

Claims (11)

1.一种制备有机酸盐的方法，所述方法包括加热有机酸盐和糖的混合物，将经加热的混合物与醇接触，然后将经加热的糖与有机酸盐分离。
2.如权利要求1所述的制备有机酸盐的方法，其中，所述有机酸盐和糖的混合物是使用具有有机酸生产能力的微生物进行糖的微生物介导转化而获得的混合物。
3.如权利要求1或2所述的制备有机酸盐的方法，其中，在不低于60℃的温度加热所述有机酸盐和糖的混合物。
4.如权利要求1至3任一项所述的制备有机酸盐的方法，其中，所述行机酸是选自二羧酸、三羧酸和氨基酸中的一种或多种有机酸。
5.如权利要求1至3任一项所述的制备有机酸盐的方法，其中，所述行机酸是丁二酸。
6.如权利要求1至5任一项所述的制备有机酸盐的方法，其中，所述糖是选自葡萄糖、麦芽糖和蔗糖中的一种或多种糖。
7.如权利要求1至6任一项所述的制备有机酸盐的方法，其中，所述醇是甲醇，且所述甲醇以5重量％～60重量％的最终浓度加入，以与所述混合物接触。
8.如权利要求1至6任一项所述的制备有机酸盐的方法，其中，所述醇是乙醇或丙醇，且所述乙醇或丙醇以5重量％～60重量％的最终浓度加入，以在最终浓度为5重量％～50重量％的水的存在下与所述混合物接触。
9.一种从有机酸盐和糖的混合物中提纯有机酸盐的方法，所述方法包括加热有机酸和糖的混合物，将经加热的混合物与醇接触，然后将经加热的糖与有机酸盐分离。
10.一种制备有机酸盐的方法，所述方法包括对有机酸盐和糖的混合物进行糖的增溶处理，然后将所述混合物与对有机酸盐而言是不良溶剂但是能溶解经过增溶处理的糖的溶剂接触，并分离行机酸盐。
11.一种提纯有机酸盐的方法，其中包括对有机酸盐和糖的混合物进行糖的增溶处理，然后将所述混合物与对有机酸盐而言是不良溶剂但是能溶解经过增溶处理的糖的溶剂接触，并分离有机酸盐。
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