[发明专利]从发酵液分离有机酸及氨基酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过固体床吸附分离从含有有机酸和/或氨基酸的发酵液分离有机酸和/或氨基酸。

背景技术

有机酸被用作食品酸化剂和增香剂并被用在药物、塑料、纺织品以及其他工业制剂中。按配方用有机酸制造的食品和药品的日益增加的应用是全球有机酸年产量超过3亿磅的主要缘由，预计这个产量未来会持续。

传统上，有机酸用深层培养发酵法生产，采用糖蜜、土豆或淀粉作为进料以及一种微生物，例如德氏乳杆菌(Lactobacillus del brueckii)、德氏乳杆菌保加利亚亚种、德氏乳杆菌莱库南亚种(L.leichnanii)。发酵产物含有碳水化合物、氨基酸、蛋白质和盐以及有机酸，这些物质必须从发酵液分离出来。

在有机酸的分离过程中，通常沉淀钙盐。所得羧酸钙进行过滤以除去重金属和某些有机杂质。再生的有机酸例如通过过滤与沉淀的硫酸钙分离，而所得的粗制有机酸随后通过碳处理及亚铁氰化钠进行纯化以分别除去其它的有机杂质及重金属。在过滤之后，使有机酸与离子交换树脂接触以除去微量离子。提纯过程复杂而且往往难以获得高纯度。

美国专利5068418揭示了一种采用选择性地吸附乳酸的非沸石型高分子吸附剂从发酵液分离乳酸的方法。非沸石型高分子吸附剂包括一种拥有叔胺或吡啶官能团的弱碱性的阴离子交换树脂，或者一种拥有季胺官能团的强碱性的阴离子交换树脂，或者是二者的混合物。US5068418的分离工艺的问题在于其使用了无机酸。无机酸构成对乳酸的污染。因而纯度受到洗脱液的影响。US5,068,418所披露的无机酸硫酸影响到树脂的操作容量，这进而直接影响运营成本。一旦被无机酸所饱和，则树脂必须进行再生处理。对于高浓度的溶液，树脂必须经常性地进行再生处理，因此直接提高了工艺成本。因而所需要的是一种会提升效率由此降低成本的方法。

本发明通过提供一种用于在无需无机酸溶液的情况下从发酵液分离有机酸及氨基酸的方法来解决这个问题。

附图简述

图1示出使用强酸性阳离子交换树脂对乳酸及其盐进行层析分离。

图2示出使用弱碱性阴离子交换树脂对乳酸及其盐进行层析分离。

发明内容

本发明涉及一种从发酵液分离有机酸的方法，包括：

i)提供一种包含发酵产物并且还包含有机酸的进料；

ii)提供一种离子交换吸附剂介质；以及

iii)通过用流动相经过离子交换吸附剂介质洗脱该进料，从进料分离有机酸；其中

流动相选自稀有机酸或水。

此外，本发明涉及一种从发酵液分离氨基酸的方法，包括：

i)提供包含发酵产物的进料；

ii)提供一种离子交换吸附剂介质；以及

iii)通过用流动相经过离子交换吸附剂介质洗脱该进料，从进料分离氨基酸；其中

流动相选自稀氨基酸或水。

具体实施方式

在本发明中，“有机酸”是指在其分子式中含有碳、氢和氧的酸，且其中的碳和氧构成羧基。有机酸的非限制性示例包括乳酸、乙酸、甲酸、草酸和柠檬酸。依本发明的定义，有机酸还包括氨基酸类。在本发明中，“有机酸”可以呈酸的形式或者呈相应的盐的形式。

在本发明中，“氨基酸”是指在其分子式中含有氨基的有机酸。氨基酸的非限制性示例包括谷氨酸和天冬氨酸。“氨基酸”可以呈酸的形式或者呈相应盐的形式。

本发明所设想的进料是发酵产物。

可用于本发明的普通非限制性发酵产物从糖类(例如葡萄糖)、糖蜜、土豆、尤其是淀粉用以下微生物中的一种进行的深层培养发酵获得：德氏乳杆菌(Lactobacillus del brueckii)、德氏乳杆菌保加利亚亚种、德氏乳杆菌莱库南亚种(L.leichnanii)。非离子化的有机酸使用在此描述的树脂吸附剂与发酵液中的其它离子种类(包括有机阴离子)分离开来。

有机酸的分离通过将进料的pH值调节到低于有机酸的电离常数而显著增强。有机酸的电离常数(pKa)是3.86(参见Handbook of Chemistry & Physics，第53版，1972-3，CRC Press出版)，因此，有机酸进料以及吸附区的pH值应当低于3.86。