一种从转化液中分离α-酮戊二酸的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及α -酮戊二酸的制备技术领域。
【背景技术】
[0002] α -酮戊二酸是一种重要的有机酸，在微生物细胞的代谢中起着重要的作用，是三 羟酸循环的重要中间代谢产物之一，参与氨基酸、糖类、蛋白质以及脂肪代谢等重要生理过 程，是合成多种氨基酸和蛋白质的重要前体物质，因此在食品、医药、化工和化妆品行业有 广泛的应用，市场需求量巨大。目前α-酮戊二酸的生产制备方法主要有化学合成法、微生 物发酵合成法和酶催化转化法，其中化学合成方法由于存在化学合成路线长、收率低、合成 过程中有毒化学试剂的使用等问题，发展受到制约；微生物发酵合成法和酶催化转化法相 似，生产过程主要为：（1)菌株的选育或构建；（2)菌株的培养；（3)向反应容器中加入底料 和培养的菌株，生产α-酮戊二酸；（4)转化液中α-酮戊二酸的分离纯化。具有如下优点： 1、由于酶催化反应条件比较温和，通常在常温、常压、PH接近中性的条件下进行，可减少或 避免强酸强碱或有毒物质的使用，从而减轻对环境的污染；2、转化率高，通过对某一转化的 微生物进行菌种选育和转化条件的优化，可以得到极高的转化率；3、微生物生物量累计快， 产生的酶量也相应多，转化时间短，能够提高生产效率。同时酶催化转化法还具有：集团专 一性强，不需要对集团进行保护，所形成的副产物少，手性和旋光性好的特点。
[0003] 但是，发酵法的缺陷在于发酵副产物较多，后续的分离纯化工作困难，收率低，纯 化成本过高。酶催化转化法虽然副产物较发酵法少，但是也存在后续的分离纯化工作困难， 收率低,纯化成本过高的问题。
[0004] 目前转化液中α-酮戊二酸的分离纯化方法主要为：首先要对转化液进行预处 理，向转化液中添加使用包括硫酸铝、聚丙烯酰胺、壳聚糖或者其他无机铝盐、铁盐、高分子 絮凝剂等，然后再进行过滤；过滤完后的转化液再过阳离子树脂和阴离子树脂吸附、洗脱， 其中洗脱剂多半采用硫酸或者氨水等碱液，从而引入了其他杂质，影响后续提纯，造成产品 质量差并且收率低，结晶产品为黄白色或黄色粉末；而且传统工艺往往先结晶不合格粗品， 再进行二次结晶以使产品达到合格标准，两次结晶成本高，过程复杂，且由于溶剂是水，蒸 发温度高，能源浪费严重，物料不能实现多次循环利用。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种从转化液中分离α-酮戊二酸的方法，采用 膜过滤技术，避免大量蒸水，具有节约能源，生产收率高，产品纯度高、晶型好、晶粒颜色浅， 产品质量稳定和易于实现工业化大规模生产的优点。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种从转化液中分离α-酮 戊二酸的方法，包括以下步骤： (1) 将转化液通过膜孔径为〇. 01?〇. 1 μ m的陶滤膜过滤，收集陶滤透过液； (2) 将步骤（1)收集的陶滤透过液通过能够截留分子量大于3000的超滤膜过滤，收集 超滤透过液； (3) 将步骤（2)收集的超滤透过液通过反渗透膜浓缩过滤，收集提取浓缩液； (4) 将步骤（3)收集提取的浓缩液升温到30°C?40°C，搅拌条件下向反应液中加入氯 化钙，母液中的α-酮戊二酸与氯化钙反应生成不溶于水的α-酮戊二酸盐，检测液相中酮 戊二酸残留，残留大于或等于〇. 05%，继续补加氯化钙搅拌反应，直至残留小于0. 05%，降温 到15°C?20°C，过滤得到α -酮戊二酸盐； (5) 向反应釜中加入乙醇，搅拌条件下再加入步骤（4)得到的α-酮戊二酸盐，搅拌控 制温度25?30°C ; (6) 向反应釜中缓慢滴加硫酸，控制温度25?30°C，滴加过程中检测乙醇溶液的PH值， PH值在1. 3?1. 5停止加酸，搅拌反应，生成硫酸钙沉淀，过滤，收集滤液为酮戊二酸的乙醇 溶液； (7) 将步骤（6)所得硫酸钙用乙醇洗脱残留的酮戊二酸，再将硫酸钙用离心机高速甩干 lh，得到洗液为酮戊二酸的乙醇溶液； (8) 将步骤（6)和步骤（7)得到的酮戊二酸的乙醇溶液混合，减压加热浓缩，控制温度 在45?60°C，当浓缩液中酮戊二酸的质量分数达到80%后，降温到35?40°C，加入酮戊 二酸晶种养晶，再继续缓慢降温，当温度降到20°C时，大量晶体析出后再养晶，过滤得到酮 戊二酸晶体；过滤后得到的母液中α -酮戊二酸的质量分数大于或等于95%，将所述母液加 入到下一批α-酮戊二酸的提纯步骤（8)的酮戊二酸的乙醇溶液中；过滤后得到的母液中 α -酮戊二酸的质量分数小于95%，将所述母液加入到下一批α -酮戊二酸的提纯步骤（3) 所得浓缩液中。
[0007] 所述步骤（1)的操作压力为5. 5?9. 3Mpa，操作温度为10?40°C，PH为6. 5? 7. 5 ;所述步骤（2)的操作压力5. 5?9. 3Mpa，操作温度为10?40°C，PH为6. 5?7. 5 ;所 述步骤（3)的操作压力为10?15Mpa，操作温度为10?30°C，PH为6. 5?7. 5。
[0008] 所述超滤膜的材质为聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚砜酰胺中的一种。
[0009] 所述反渗透膜的材质为醋酸纤维素、聚酰胺或醋酸纤维素和聚酰胺的复合膜。
[0010] 所述步骤（5)中加入乙醇的质量与所述α -酮戊二酸盐的质量比范围为1. 5:1? 4:1〇
[0011] 所述步骤（8)中每次养晶时间均为1小时。
[0012] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用膜过滤技术，除去大部分 杂质，实现了物料多次循环利用，晶型好颜色浅，产品质量稳定；采用乙醇代替水作为溶剂， 降低了浓缩结晶温度，避免了大量蒸水，节约能源；采用氯化钙的提纯工艺，显著提高了 α -酮戊二酸的纯度，提升了收率，同时能够得到副产品硫酸钙，收益高，综合成本低；一次 结晶工艺简单高效，母液实现循环利用，进一步提升收率，易于实现工业化大规模生产，具 有极1?的经济效益。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明实施例1中的α -酮戊二酸产品的高效液相色谱图； 图2是本发明实施例2中的α-酮戊二酸产品的高效液相色谱图； 图3、图4分别是传统分离方法的α -酮戊二酸产品的高效液相色谱图； 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1 (1) 取5L含有酮戊二酸质量分数为8