换 膜进入左边酸室，形成D-(-)_酒石酸；而在盐室中的阳离子（Na+)与双极膜产生的OH形成 碱。这种电渗析法可制得纯D-(_)-酒石酸和盐与碱的混合物。
[0029] 在本发明的酸/盐/碱三室式膜池中，两张双极膜间用阴离子交换膜和阳离子交 换膜分隔组成酸室、盐室和碱室。转化液进入中间的盐室后，在直流电场作用下，阳离子 (Na+)通过阳离子交换膜进入碱室，与双极膜产生的OH形成碱；而阴离子D-(-)-酒石酸根 则通过阴离子交换膜进入酸室，与双极膜产生的H+形成D-(-)-酒石酸。
[0030] 优选地，本发明中所使用的电渗析器中的模组单位可采取并联或串联的方式进 行。
[0031] 优选地，本发明中的电渗析器的操作参数为：生产时，将D-(-)_酒石酸钠转化 液输送入盐室，将D-(-)-酒石酸溶液输送入酸室(二室式和三室式),将NaOH溶液输送入 碱室(三室式)，物料在蠕动泵的作用下循环流动，电流密度为80-140mA/cm2,操作温度为 25-40°C，反应时间为4-6h。
[0032] 以下结合实施例对本发明进行描述。
[0033] 实施例
[0034] 以下实施例1中，底物顺式环氧琥珀酸钠的合成方法为：将300mL去离子水加 入1000 mL烧瓶中，在搅拌下加入顺丁烯二酸酐120g，待其溶解后，缓慢加入由50g片碱、 180mL纯水配制的NaOH溶液，反应温度逐渐升至55°C。然后将7g钨酸钠加入烧瓶中，再将 162mL27. 5%H2O2滴入烧瓶中，过程中保持温度为60°C。H2O2滴加完后，保温反应2h。反应 结束后，用NaOH调节pH至8. 5左右，待用。
[0035] 用于底物合成所使用的其它试剂(如顺丁烯二酸酐、NaOH、钨酸钠、H2O2等）均为国 产分析纯。
[0036] 以下实施例2-4中，所使用的双极膜电渗析器的型号为CJ-BMED-A，由合肥科佳高 分子材料科技有限公司生产，外型尺寸为650 X 650 X 950mm，膜堆尺寸为170mmX 110mm，离 子交换膜为耐酸碱型。实施例ID-型顺式环氧琥珀酸水解酶的制备及其酶促水解
[0037] 将SEQIDNO:1的基因片段连接至pBV220质粒载体上，然后将重组质粒导入 E.coliDH5a感受态细胞中，得到重组D-型顺式环氧琥珀酸水解酶工程菌。工程菌的培 养条件为：在500mL三角瓶中装入IOOmLLB培养基，挑取工程菌单菌落接入培养基，置于 37°C，200rpm条件下振荡培养，当0D600=0. 6-0. 8时，将温度升至42°C诱导培养5h后结束， 8000g离心收集菌体细胞，待用。
[0038] 在500mLl. 2M的顺式环氧琥珀酸钠溶液（pH8. 0)中加入上述0? 4gE.coli菌体细 胞，于200rpm，37°C条件下进行催化反应，约IOh后停止反应，得到转化液，顺式环氧琥珀酸 钠的转化率可达到98%以上。
[0039] 实施例2盐/酸二室式电渗析装置制备D-(-)-酒石酸
[0040] 将2L由实施例1中得到的转化液以60L/h的速度泵入盐/酸二室式电渗析器的 盐室（图2)，同时以40L/h的速度将0. 5L0. 2M的D-(-)-酒石酸溶液泵入酸室以增加其导电 性。控制电压使电流密度维持在140mA/cm2,操作温度为40°C，循环反应6h，D-(-)_酒石酸 根的转化率达到86%，能耗为2. 09kW?h/kg，电流效率为88%左右，D-(-)-酒石酸回收率达 到 95%。
[0041] 实施例3酸/盐/碱三室式电渗析装置制备D-㈠-酒石酸
[0042] 将2L由实施例1中得到的转化液以80L/h的速度泵入酸/盐/碱三室式电渗析器 的盐室（图3)，同时以60L/h的速度将1L0. 2M的D-(-)_酒石酸溶液泵入酸室，以60L/h的 速度将1L0.IM的NaOH溶液泵入碱室，以增加其导电性。控制电压使电流密度维持在80mA/ cm2,操作温度为40°C，循环反应6h，D-(-)-酒石酸根的转化率达到90%，能耗为2. 64kW*h/ kg，电流效率为90%左右，D-(-)-酒石酸回收率达到98%。
[0043] 实施例4二室式模组单位串联型电渗析装置制备D-(-)_酒石酸
[0044] 在电渗析器的一对电极之间串联3组图2所示的模组单位，形式阳极室-酸室-盐 室-酸室-盐室-酸室-盐室-阴极室多个隔室。酸室均灌注〇. 2M的D-(-)-酒石酸溶 液，流速为80L/h，以增加酸室的导电性。盐室均灌注含I. 2MD-(-)-酒石酸根离子的转化 液（由实施例1中得到)，流速为l〇〇L/h。控制电压使得电流密度维持在140mA/cm2,操作温 度为30°C，反应4h，D-(-)-酒石酸根的转化率达到92%，能耗为3. 23kW?h/kg，电流效率为 92%左右，D-(-)-酒石酸回收率达到98%。
【主权项】
1. 一种D-(-)-酒石酸生产方法，包括如下步骤： (1) 使用D-型顺式环氧琥珀酸水解酶催化水解顺式环氧琥珀酸钠，生成D-(-)-酒石酸 钠转化液； (2) 通过双极膜电渗析器将所述D-(-)-酒石酸钠转化液中所含的D-(-)-酒石酸钠转 化为D-(-)_酒石酸。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2)中使用的电渗析器的膜池构型 为用阴离子交换膜分隔成的盐/酸二室式。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2)中使用的电渗析器的膜池构型 为用阴离子交换膜、阳离子交换膜分隔成的酸/盐/碱三室式。4. 如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述电渗析器中具有多个膜池，所述多 个膜池采取并联或串联的排列方式。5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，在生产时，将所述D-(-)-酒石酸钠转化液输 送入盐室，将D-(-)_酒石酸溶液输送入酸室，物料在蠕动泵的作用下循环流动，并采用下 列生产条件中的一种或多种： 电流密度为 80-140mA/cm2,优选 140mA/cm2 ; 操作温度为25-40°C，优选40°C ;以及 反应时间为4_6h，优选6h。6. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，在生产时，将所述D-(-)-酒石酸钠转化液输 送入盐室，将D-(-)-酒石酸溶液输送入酸室，将NaOH溶液输送入碱室，物料在蠕动泵的作 用下循环流动，并采用下列生产条件中的一种或多种： 电流密度为 80-140mA/cm2,优选 80mA/cm2 ; 操作温度为25-40°C，优选40°C ;以及 反应时间为4_6h，优选6h。7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，将碱室中产生的氢氧化钠溶液重新用于顺 式环氧琥珀酸钠的生产。8. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电渗析器具有三组串联的二室式膜池， 在生产时，将所述D-(-)-酒石酸钠转化液输送入各个膜池的盐室，将D-(-)-酒石酸溶液输 送入酸室，物料在蠕动泵的作用下循环流动，并采用下列生产条件中的一种或多种： 电流密度为 80-140mA/cm2,优选 140mA/cm2 ; 操作温度为25-40°C，优选30°C ;以及 反应时间为4_6h，优选4h。9. 如权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤（1)之前，所述方法 还包括下述步骤：用具有序列SEQ ID NO :1的基因进行编码，得到所述D-型顺式环氧琥珀 酸水解酶。
【专利摘要】本发明的目的是提供一种基于双极膜电渗析技术的D-(-)-酒石酸清洁生产工艺。该工艺包括如下步骤：顺式环氧琥珀酸钠盐经D-型顺式环氧琥珀酸水解酶（D-ESH）水解后，得到D-(-)-酒石酸钠转化液，通过双极膜电渗析器将所述D-(-)-酒石酸钠转化液所含的D-(-)-酒石酸钠转化为D-(-)-酒石酸。本发明可取代目前的D-(-)-酒石酸钙酸化工艺，D-(-)-酒石酸的收率达到了95%以上，且无需外加酸来提供H+；同时，生成的NaOH溶液可用来合成前体顺式环氧琥珀酸钠，整个生产过程中不产生任何酸碱盐废液。该生产工艺能够减少环境污染，降低原料消耗，具有显著的工业应用价值和环境效益。
【IPC分类】C07C51/02, C07C59/255, C12P7/46
【公开号】CN105087677
【申请号】CN201410160275
【发明人】周铁成, 王云山, 王自强, 周煜昊, 冯晓东, 龚树
【申请人】怀来县长城生物化学工程有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年4月21日