[发明专利]一种曲酸发酵液的分离纯化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及发酵生产曲酸过程中曲酸的分离纯化工艺。

背景技术

曲酸(Kojic acid)，化学名称为5-羟基-2-羟甲基-1,4-比喃酮，分子式：C₆H₆O₄，相对分子质量142.11。纯净的曲酸为无色棱柱状晶体，熔点152℃，易溶于水、甲醇、乙醇、丙酮，略溶于醚、乙酸乙酯、氯仿和吡啶，不溶于苯。与三氯化铁作用呈特殊的红色，可还原费林试剂和硝酸银氨。曲酸是微生物好氧发酵产生的一种具有抗菌作用的有机酸，是与葡萄糖分子结构相似的弱酸性化合物，经同位素证实是由葡萄糖未经碳架断裂直接氧化脱水而形成的，其酸性是由其酚烃基结构而来。

曲酸是一种重要的有机酸，在食品、化妆品、医药等领域具有重要的用途，它可清除人体内的自由基，增强细胞活力，是一使用安全、用途广泛的产品。(1)应用在化妆品领域可去斑美白，在人体皮肤中，酪氨酸在酪氨酶的催化作用下，与氧自由基经复杂的氧化、聚合，最后合成黑色素。曲酸能抑制酪氨酸酶的合成，因而可以强烈抑制皮肤黑色素的形成，而且安全无毒，不会产生白斑遗症，所以曲酸已被配入化妆水、面膜、乳液、护肤霜中，制成能有效治疗雀斑、老人斑、色素沉着、粉刺等的美白化妆品。20ug／mL浓度的曲酸就可抑制多种酪氨酸酶(或称多酚氧化酶PPO)的70～80％的活力，在化妆品中建议添加量为0.2～1.0％；(2)食品加工领域中，曲酸可用作食品添加剂，起到防腐、保鲜、抗氧化作用，实验证明曲酸能抑制熏肉中亚硝酸钠转化为致癌的亚硝胺；(3)在医药领域中，由于曲酸对真核细胞无致突变作用，又可消除人体内在自由基，增强白细胞动力等作用，有利于人体健康，所以曲酸已作为头孢类抗生素的原料，生产出的成品药用于治疗头痛、牙疼等疾病，镇痛、消炎效果十分理想；(4)在农业领域中，曲酸可用于生产生物农药。添加0.5～1.0％曲酸制成的生物微肥(深红色液体)，不论是低浓度作为叶面肥进行喷施，还是制增长增产剂进行根施，这种作物生产促进剂对粮食和蔬菜都有明显的增产效果；(5)在其它领域中，曲酸也可作为铁分析试剂、胶片去斑剂等。

曲酸是利用发酵法生产的有机酸，由于曲酸既溶于水，也溶于有机溶剂，且在两相介质中分配比例相差不大，难以用有机溶剂萃取，这就使从培养液中分离、纯化曲酸相当困难，分离纯化步骤繁多，大大增加了曲酸的生产成本，使曲酸商品价格居高不下，这也是影响曲酸开发应用的重要原因。传统的曲酸的提取方法有锌盐或铜盐沉淀法，此法操作复杂，其中还要用到二氧化硫，污染严重；而萃取法则提取率低，只有20％左右，且存在萃取剂的回收问题，不适合用于大量的曲酸发酵液提取。由于曲酸在水中溶解度梯度较大，是一种比较容易降温结晶的有机酸，所以可采用提取成本较低且较为方便的直接浓缩结晶的方法来提取曲酸。以直接浓缩结晶法来提取曲酸发酵液中的曲酸，工艺最简单，提取率及产品的纯度较高，经过二次结晶提取就可得到98％以上合格的曲酸产品，提取率可达77％以上，因此采用直接浓缩结晶法来提取发酵液中的曲酸是一种较好的提取方法。直接浓缩结晶方法的主要问题是产品色泽深，因此在曲酸的提取中脱色是直接浓缩最为关键的一步。

发明内容

由于设备材质或质量的问题，发酵液中金属离子及各种杂质含量高，曲酸会络合大量铁等金属离子，使产品颜色较深。本发明的目的在于克服此种不足，提供一种通过离子交换树脂去除曲酸发酵液中杂质阳离子及硅藻土吸附脱色的二次结晶方法来提高曲酸品质。

按照本发明提供的技术方案，曲酸发酵液的分离纯化工艺包括如下关键步骤：