[发明专利]一种从D-乳酸钠发酵液中分离提取D-乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，涉及一种从D-乳酸钠发酵液分离提取获得高品质D-乳酸的方法。

背景技术

乳酸是世界三大有机酸之一，它可以广泛的用于食品、医药、化工和农业等领域。特别的D-乳酸可以广泛的应用于医药、化工和农业领域。以D-乳酸为单体合成的聚乳酸以其良好的生物可降解性能及其他优良的使用特性(如透明性、热塑性、产物安全性等)已成为21世纪最具发展前景的绿色环保材料。此外以高纯的D-乳酸制造的生物农药“骠马”和“威霸”等除草剂，作为新型的低毒性农药，能够有效的除草杀虫既经济又可靠。市场上，同等级的D-乳酸价格比L-乳酸贵5～10倍。因此D-乳酸的生产和纯化逐渐受到重视。

乳酸的制备方法有发酵法、化学合成法和酶法。其中，发酵法和化学合成法得到工业上的应用，而我国主要采用发酵法。

中国专利CN201110457464.1公开了一种从发酵液中提取D-乳酸的方法，该方法将经酸化处理的发酵液，通过一步大孔吸附树脂吸附饱和，接着用60℃以上的热水洗脱树脂床层，得到纯度高的D-乳酸洗脱液。该方法选用的大孔吸附树脂能够有效地分离D-乳酸和杂酸，其中，D-乳酸的纯度高于98％，硫酸根去除率大于92％，乳酸的热水洗脱收率大于98％。

传统的乳酸提取工艺为乳酸钙结晶-酸解工艺，该工艺成熟易于控制，但是存在工艺路线长，单元操作多，废液污染严重，能耗较高，整个分离过程自动化程度较低等缺点，乳酸回收率也一般在40％～50％之间，且获得的产品品质较低。

发明内容

针对现有乳酸分离纯化工艺中存在的不足，本发明的目的在于提供一种从D-乳酸钠发酵液中分离纯化D-乳酸的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种从D-乳酸钠发酵液中分离纯化D-乳酸的方法，包括以下步骤：

(1)将D-乳酸钠发酵液进行固液分离及部分蛋白和色素的去除，得到澄清的发酵液；

(2)将发酵液浓缩、酸化、冷却结晶得到的固液混合物进行过滤，将过滤后的发酵液进行离子交换；

(3)离子交换后的发酵液进行纳滤脱色，最后浓缩获得D-乳酸。

D-乳酸钠发酵液的制备包括以下步骤：

(1)将芽孢杆菌BS1-5接种至平板培养基厌氧培养，培养温度30～45℃，培养时间20～48h；

(2)将经步骤(1)平板培养的的芽孢杆菌接种至种子培养基厌氧培养，培养温度30～45℃，培养时间12～24h；

(3)将步骤(2)获得的种子培养液接种至发酵培养基中进行发酵产酸，接种量为1％～15％，发酵温度30～45℃，通入氮气保持其厌氧的环境，采用中和剂将发酵体系的pH控制在4.5～7.0。

所述平板培养基包括以下组分：葡萄糖10～30g/L，酵母膏1～3g/L，无水乙酸钠1～4g/L，无水硫酸镁0.1～0.4g/L，磷酸二氢钾1～3g/L，琼脂15～25g/L。

所述种子培养基包括以下组分：葡萄糖10～40g/L，酵母膏1～3g/L，蛋白胨1～3g/L，无水硫酸镁0.1～0.4g/L，碳酸钙10～30g/L。

所述发酵培养基包括以下组分：葡萄糖150～180g/L，酵母膏4～8g/L，玉米浆干粉4～6g/L，硫酸镁0.4～0.6g/L，麸皮8～12g/L。

所述步骤1中发酵液的固液分离采用离心或者微滤的方式。

所述步骤1中部分蛋白和色素的去除采用超滤膜去除，所采用超滤膜的截留分子量为2000～5000D。

所述步骤2中酸化采用浓硫酸进行酸化，所述冷却结晶的温度控制范围0～10℃。

所述步骤2中离子交换采用阳离子树脂和阴离子树脂相结合的方法进行，发酵液先过阳离子柱再过阴离子柱，阳离子交换树脂为732阳离子树脂，阴离子树脂为717阴离子树脂。

所述步骤3中脱色步骤采用纳滤膜进行脱色，所采用纳滤膜的截留分子量为300～500。

本发明所使用的发酵菌种为一株高生长产酸速率的D-乳酸生产菌，已于2012年12月6日保藏于中国典型培养物保藏中心(中国，武汉，武汉大学)，其分类命名为芽孢乳杆菌(Sporolactobacillussp.)BS1-5，保藏登记号为CCTCC NO.M2012516，其更具体分类为菊糖芽孢乳杆菌(Sporolactobacillussp.inulinus)。