[发明专利]采用絮凝法提取分离发酵液中吩嗪-1-羧酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物农药提取分离技术领域。具体地说，该发明涉及一种利用吩嗪-1-羧酸（PCA）碱溶酸沉的特性，以及大分子絮凝剂能够与大分子有机物结合的性质，采用絮凝法去除杂质从而提取分离目标物的方法。

背景技术

现代农业的农药残留问题已引起人们越来越多的关注。到目前为止，世界上化学农药年产量近200万吨，约有1000多种人工合成化合物被用作农药喷洒到田间，而这些化学农药残留在土壤中后通过植物的根系进入植物体内，由于很难降解，农药进入粮食、蔬菜、水果、鱼虾蛋奶等食品中，造成严重的农药污染问题，成为对人体健康的严重威胁。近年来，很多来源于微生物代谢产物的杀菌剂应运而生，在农业生产的疾病防治中发挥着越来越重要的作用。吩嗪类抗生素是近年来研究的热点。PCA是一种具有广谱抗真菌作用的微生物源抗生素，它从作物根际土壤的自生细菌中分离而成，可以抑制很多种能引起植物根腐、茎腐等病害的真菌病原体对农作物的破坏；田间试验表明，其对小麦根腐病、水稻纹枯病和棉花枯黄萎病具有很强的防治效果。与化学农药相比，PCA具有对动物毒性低、保护生态环境、残留时间短等优点。PCA的广谱抗菌性和安全环保性使得近年来国内外科学家投入大量精力进行研究，目前在吩嗪产品领域的研究报道很多，也成功上市了一些药剂，具有广阔的市场前景和社会前景。

PCA是一种次级代谢产物，由假单胞菌（Pseudomonas）的很多亚种产生。它通过发酵可以产生两种有效成分，一种是藤黄绿脓菌素，一种是吩嗪-1-羧酸（PCA）。由于前者含量较低，在实际生产中没有应用，常用的PCA分子式为C₁₃H₈N₂O₂，分子量为224。一般PCA是黄绿色针状结晶，熔点241~242℃；溶于醇、醚、氯、仿、苯，微溶于水；在偏酸性及中性条件下稳定。其主体结构为吩嗪，侧链连接有一个羧基，因此具有碱溶酸沉的特性。聚合氯化铝絮凝剂在弱碱环境中具有很强的去除有机大分子的能力，通过改变胶体表面电荷，压缩双电层，使胶团变性沉淀而过滤去除发酵液中的杂质，然后在滤液中加酸使PCA沉淀析出，经脱水干燥后，就完成了PCA的提取分离。该工艺过程不涉及有机溶剂，安全环保，其提取成本也要比有机溶剂萃取法低得多。

目前通过基因改良的方法，PCA的在发酵液中的产量可达到6000mg/L以上，然而很难有一种简单有效的方法将其从发酵液中分离出来。发酵液成分复杂，多为菌丝体、蛋白质和多糖等大分子有机物，这些物质相互缠绕形成粘性很大的胶团。因此在提取的过程中除大分子成为分离PCA的关键，目前的提取技术主要限制于实验室，如毛细管电泳法、高效液相分离法等，这些方法耗时费力、成本较高且产量很小，不适用于工业生产。有些公司现用的提取技术是先将发酵液制成干粉，然后用氯仿或乙酸乙酯萃取蒸馏实现PCA的提取分离，其产品纯度可达到80%以上，回收率达到85%，但是由于涉及有机溶剂，工业生产时存在很大的安全隐患，另外，其维护和运行成本都很高，且产品含有一定量的有机溶剂，与安全环保的生物类农药理念相悖。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种简单高效提取分离吩嗪-1-羧酸吩嗪-1-羧酸的方法。

本发明是通过下述技术方案实现的。

采用絮凝法提取分离发酵液中吩嗪-1-羧酸吩嗪-1-羧酸的方法，其中，使用聚合氯化铝作为絮凝剂。

所述的采用絮凝法提取分离发酵液中吩嗪-1-羧酸吩嗪-1-羧酸的方法，具体包括以下步骤：

（1）发酵液初调pH值

配制质量分数3~5%的NaOH溶液，缓慢加入吩嗪-1-羧酸吩嗪-1-羧酸发酵液中，60~100rpm搅拌，调节发酵液的pH值至8.0~8.5；

（2）高速分散

将步骤（1）得到的发酵液加热到温度35~45℃，然后用4000~8000rpm的高速分散仪分散60~120s；

（3）絮凝

聚合氯化铝絮凝剂配制成8~10%的水溶液，加入到步骤（2）得到的发酵液中，其中聚合氯化铝添加量为发酵液质量计的1.0~1.5%，缓慢倒入发酵液中，60~100rpm搅拌2~5min，然后搅拌速度调至600rpm，5~10min；加入与聚合氯化铝絮凝剂等质量的硅藻土，搅拌均匀；

（4）微调pH值

絮凝后的发酵液pH值下降，用质量分数3~5%的NaOH溶液微调pH值至7.8~8.2；

（5）过滤洗涤