專(zhuān)利名稱(chēng)：2-酮基-d-葡萄糖酸的分離提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分離純化2-酮基-D-葡萄糖酸的方法，具體的涉及2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵液用陰離子交換樹(shù)脂吸附，用H2SO4-CH3OH溶液解吸，屬于化學(xué)分離領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的“一步法”D-異抗壞血酸鈉的生產(chǎn)工藝是葡萄糖、玉米漿等原料經(jīng)發(fā)酵后得到2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵液，經(jīng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂去除發(fā)酵液中的金屬離子后，再經(jīng)減壓濃縮、甲酯化、堿轉(zhuǎn)化得到D-異抗壞血酸鈉粗品，進(jìn)一步精制得到D-異抗壞血酸鈉。現(xiàn)行工藝中，發(fā)酵過(guò)程中沒(méi)有消耗完全的糖、蛋白質(zhì)以及發(fā)酵過(guò)程中細(xì)菌所產(chǎn)生的雜酸等在發(fā)酵液減壓濃縮、甲酯化和堿轉(zhuǎn)化前均未去除，被帶入到了 D-異抗壞血酸鈉粗品中；另外，通過(guò)減壓濃縮去除發(fā)酵液中水的過(guò)程需要消耗大量的熱能；2-酮基-D-葡萄糖酸受熱容易發(fā)生脫羧分解，產(chǎn)生新的雜質(zhì)，減壓蒸餾過(guò)程中原料損失較大(一般在10%左右)；上述因素導(dǎo)致了生產(chǎn)的D-異抗壞血酸鈉粗品含量較低、色澤褐黃，同時(shí)收率較低。在公開(kāi)號(hào)為CN109773A的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中，公開(kāi)了一種用弱堿性陰離子交換樹(shù)脂提取維生素C (L-抗壞血酸)生產(chǎn)過(guò)程中L-古龍酸的方法；在公開(kāi)號(hào)為200710008816. 9 的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中，公開(kāi)了一種弱堿性陰離子交換樹(shù)脂回收維生素C和L-古龍酸的生產(chǎn)方法；但到目前為止，未見(jiàn)將弱堿性陰離子交換樹(shù)脂用于D-異抗壞血酸鈉(異VC鈉)生產(chǎn)過(guò)程中2-酮基-D-葡萄糖酸的提取分離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種從2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵液中進(jìn)一步分離純化2-酮基-D-葡萄糖酸的方法。本發(fā)明是用陰離子交換樹(shù)脂吸附2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵液中的2-酮基-D-葡萄糖酸，再用&S04-CH30H洗脫液解吸。具體操作步驟
1、將2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵液經(jīng)過(guò)陰離子交換樹(shù)脂床，去除發(fā)酵液中無(wú)機(jī)酸根；
2、將經(jīng)過(guò)步驟1處理的2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵液經(jīng)過(guò)陰離子交換樹(shù)脂床，發(fā)酵液內(nèi)的2-酮基-D-葡萄糖酸被樹(shù)脂吸附；
3、吸交完成后，用去離子水頂出樹(shù)脂床中未被吸附的2-酮基-D-葡萄糖酸；
4、用甲醇頂出樹(shù)脂床中的水；
5、用H2SO4-CH3OH溶液解吸被樹(shù)脂床吸附的2-酮基-D-葡萄糖酸根離子，流出液為 2-酮基-D-葡萄糖酸甲醇溶液；
解吸完成后，用去離子水淋洗樹(shù)脂至流出液PH = Γ5，再用氫氧化鈉水溶液淋洗，最后用去離子水淋洗至流出液PH =纊9，再生完畢，樹(shù)脂循環(huán)使用。該發(fā)明減少了減壓濃縮2-酮基-D-葡萄糖酸所需要的能耗；將得到的解吸液加熱進(jìn)行酯化反應(yīng)得到2-酮基-D-葡萄糖酸甲酯，進(jìn)一步用于合成D-異抗壞血酸鈉，得到的D-異抗壞血酸鈉粗品純度高，易于精制，總收率得到提高。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1本發(fā)明所用陰咼子交換樹(shù)脂為弱堿性陰咼子交換樹(shù)脂，優(yōu)選D301、D318、D315、 D331 禾口 WDA918。步驟1和步驟2中所用的發(fā)酵液中2-酮基-D-葡萄糖酸含量為1(T25 g/100 mL， 優(yōu)選 15 20 g/100 mL。步驟2中收集pH < 3. 0的流出液，循環(huán)使用。步驟廣4、步驟6中，料液經(jīng)過(guò)樹(shù)脂床的速度為1. (Γ3. 0 BV/h。步驟4中采用梯度頂水第一梯度為濃度在4(Γ60%的甲醇水溶液，第二梯度為濃度在60%以上的甲醇水溶液，第三梯度為工業(yè)甲醇，梯度頂水的甲醇溶液循環(huán)使用。步驟5采用H2SO4-CH3OH溶液梯度解吸被樹(shù)脂吸附的2_酮基-D-葡萄糖酸。第一梯度解吸液為3 8% H2SO4-CH3OH (ν/ν)溶液，優(yōu)選5% ；解吸液流速為廣2 BV/h，優(yōu)選1.5 BV/ h。第二梯度解吸液為廣5% H2SO4-CH3OH溶液(ν/ν)，優(yōu)選3%，解吸液流速為0. 8 1. 2 BV/h, 優(yōu)選 1. 0 BV/h。步驟6中樹(shù)脂再生所用的氫氧化鈉水溶液濃度為3、％，優(yōu)選4%。弱堿性陰離子交換樹(shù)脂含有弱堿性的- 2、- ι·、或-NR2等游離氨(胺)基，游離氨 (胺)基與有機(jī)酸離解的質(zhì)子結(jié)合后，產(chǎn)生銨基正離子，后者可以吸附有機(jī)酸根負(fù)離子，待吸附飽和后，采用合適的解吸劑，可以將被樹(shù)脂吸附的有機(jī)酸根解吸，達(dá)到分離純化的目的。本發(fā)明是依附于弱堿性陰離子交換樹(shù)脂中高分子骨架上的游離氨基與2-酮基-D-葡萄糖酸離解出的質(zhì)子結(jié)合產(chǎn)生銨基正離子，銨基正離子吸附2-酮基-D-葡萄糖酸根負(fù)離子，未被吸附的雜質(zhì)隨流出液排出，待吸附飽和后，用H2SO4-CH3OH洗脫液將被樹(shù)脂吸附的2-酮基-D-葡萄糖酸根負(fù)離子解吸，達(dá)到分離純化的目的。吸附原理
2-D-KGCO2H ^ ^ 2-D-KGCOf + H
(>m2C 一
C-NB^E + 2-D-KGCCf ^——-C^NR2H-2-D-KGCOf
上述各式中，G代表樹(shù)脂中高分子骨架；2-D-KGC02H代表2-酮基-D-葡萄糖酸；R可
以為烴基也可以為H原子。解吸原理1、將去除無(wú)機(jī)酸根離子、2-酮基-D-葡萄糖酸含量為25.OO g/100mL的發(fā)酵液(pH為 1. 37)以1. 0 BV/h的流速流經(jīng)再生好的150 mL D301弱堿性陰離子交換樹(shù)脂床，當(dāng)流出液的2-酮基-D-葡萄糖酸的含量為24. 10 g/100mL時(shí)停止吸交，共用發(fā)酵液460 mL(含2-酮基-D-葡萄糖酸115.0 g)，收集pH< 3. 0、2-酮基-D-葡萄糖酸平均含量為17. 85 g/100mL 的流出液共290 mL (含2-酮基-D-葡萄糖酸51. 77 g)；
2、用290mL的去離子水頂出樹(shù)脂床中未被吸附的2-酮基-D-葡萄糖酸(折算成含 2-酮基-D-葡萄糖酸凈重24. 6 g)；
3、依次用40%的甲醇水溶液95mL、60%的甲醇水溶液80 mL和工業(yè)甲醇240 mL，以3. 0 BV/h的流速流經(jīng)樹(shù)脂床，去除樹(shù)脂床中的水；
4、依次用8% (v/v) H2SO4-CH3OH 溶液 160 mL、4% (v/v) H2SO4-CH3OH 溶液 305 mL 對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行洗脫。第一梯度洗脫液流速為1. 2 BV/h ；第二梯度洗脫液流速為0. 8 BV/h ；
5、上述洗脫液在蒸出300mL甲醇后于66 70°C下攪拌反應(yīng)2 h，分離得到純度為96. 0% (HPLC法)2-酮基-D-葡萄糖酸甲酯38. 64 g，折純37. 10 g，解吸和甲酯化兩步總收率為 89. 3%ο實(shí)施例2
1、將去除無(wú)機(jī)酸根離子、2-酮基-D-葡萄糖酸含量為10.00 g/100mL的發(fā)酵液(pH為 1. 70)以3. 0 BV/h的流速流經(jīng)再生好的150 mL D315弱堿性陰離子交換樹(shù)脂床，當(dāng)流出液的2-酮基-D-葡萄糖酸的含量為9. 5 g/100mL時(shí)停止吸交，共用發(fā)酵液1170 mL(含2-酮基-D-葡萄糖酸117 g)，收集pH< 3. 0、2-酮基-D-葡萄糖酸平均含量為7. 73 g/IOOmL的流出液共810 mL (含2-酮基-D-葡萄糖酸62. 61 g)。2、用240 mL的去離子水頂出樹(shù)脂床中未被吸附的2_酮基-D-葡萄糖酸(折算成含2-酮基-D-葡萄糖酸凈重19. 7 g)；
3、依次用54%的甲醇水溶液75mL、75%的甲醇水溶液75 mL和工業(yè)甲醇210 mL,以3 BV/h的流速流經(jīng)樹(shù)脂床，去除樹(shù)脂床中的水；
4、依次用6% (v/v) H2SO4-CH3OH 溶液 215 mL、3% (v/v) H2SO4-CH3OH 溶液 340 mL 對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行洗脫。第一梯度洗脫液流速為1 BV/h ；第二梯度洗脫液流速為0. 8 BV/h ；
5、上述洗脫液在蒸出390mL甲醇后于66 70°C下攪拌反應(yīng)2h，分離得到純度為95. 7% (HPLC法)2-酮基-D-葡萄糖酸甲酯34. 24 g，折純32. 77 g，解吸和甲酯化兩步總收率為
88. 2%ο實(shí)施例3
1、將去除無(wú)機(jī)酸根離子、2-酮基-D-葡萄糖酸含量為23.40 g/100mL的發(fā)酵液(pH為 1. 54)以1. 2 BV/h的流速流經(jīng)再生好的150 mL D331弱堿性陰離子交換樹(shù)脂床，當(dāng)流出液的2-酮基-D-葡萄糖酸的含量為22. 61 g/100mL時(shí)停止吸交，共用發(fā)酵液630 mL (含 2-酮基-D-葡萄糖酸147. 42 g)，收集pH< 3. 0、2_酮基-D-葡萄糖酸平均含量為17. 62 g/100mL的流出液共472 mL (含2-酮基-D-葡萄糖酸83. 17 g)；
2、用240mL的去離子水頂出樹(shù)脂床中未被吸附的2-酮基-D-葡萄糖酸(折算成含 2-酮基-D-葡萄糖酸凈重23. 78 g)；
3、依次用51%的甲醇水溶液80mL、69%的甲醇水溶液75 mL和工業(yè)甲醇220 mL,以3 BV/h的流速流經(jīng)樹(shù)脂床，去除樹(shù)脂床中的水；4、依次用3% (v/v) H2SO4-CH3OH 溶液 430 mL、l% (v/v) H2SO4-CH3OH 溶液 1020 mL 對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行洗脫。第一梯度洗脫液流速為2. 0 BV/h ；第二梯度洗脫液流速為1. 5 BV/h ；
5、上述洗脫液在蒸出1250mL甲醇后于66 7(TC下攪拌反應(yīng)池，分離得到純度為
95.1% (HPLC法)2-酮基-D-葡萄糖酸甲酯40. 96 g，折純38. 95 g，解吸和甲酯化兩步總收率為89. 7%ο實(shí)施例4
1、將去除無(wú)機(jī)酸根離子、2-酮基-D-葡萄糖酸含量為16.56g/100mL的發(fā)酵液(pH為 1.62)以2 BV/h的流速流經(jīng)再生好的150 mL D318弱堿性陰離子交換樹(shù)脂床，當(dāng)流出液的2-酮基-D-葡萄糖酸含量為16. 20 g/100mL時(shí)停止吸交，共用發(fā)酵液743 mL (含2-酮基-D-葡萄糖酸123. 04 g)，收集pH< 3. 0、2-酮基-D-葡萄糖酸平均含量為10. 23 g/100mL 的流出液共討0 mL (含2-酮基-D-葡萄糖酸55. 24 g)；
2、用270mL的去離子水頂出樹(shù)脂床中未被吸附的2-酮基-D-葡萄糖酸(折算成含 2-酮基-D-葡萄糖酸凈重21. 3 g)；
3、依次用54%的甲醇水溶液75mL、75%的甲醇水溶液75 mL和工業(yè)甲醇210 mL,以3 BV/h的流速流經(jīng)樹(shù)脂床，去除樹(shù)脂床中的水；
4、依次用8% (v/v) &S04-CH30H 溶液 145 mL、5% (v/v) H2SO4-CH3OH 溶液 200 mL 對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行洗脫。第一梯度洗脫液流速為1. 2 BV/h ；第二梯度洗脫液流速為0. 8 BV/h ；
5、上述洗脫液在蒸出180mL甲醇后于66 70°C下攪拌反應(yīng)2 h，分離得到純度為
96.0% (HPLC法)2-酮基-D-葡萄糖酸甲酯47. 77 g，折純45. 86 g，解吸和甲酯化兩步總收率為92. 0% ；
6、步驟5得到的2-酮基-D-葡萄糖酸甲酯經(jīng)堿轉(zhuǎn)化，分離得到D-異抗壞血酸鈉48.6 g，粗品純度94. 6%，收率95. 0%。實(shí)施例5
1、將去除無(wú)機(jī)酸根離子、2-酮基-D-葡萄糖酸含量為18.37g/100mL的發(fā)酵液(pH為 1. 59)以2 BV/h的流速流經(jīng)再生好的130 mL WDA918弱堿性陰離子交換樹(shù)脂床，當(dāng)流出液的2-酮基-D-葡萄糖酸的含量為18. 18 g/100mL時(shí)停止吸交，共用發(fā)酵液MO mL(含2-酮基-D-葡萄糖酸99. 20 g)，收集pH< 3. 0、2-酮基-D-葡萄糖酸平均含量為10.60 g/100mL 的流出液共405 mL (含2-酮基-D-葡萄糖酸42. 93 g)；
2、用沈0mL的去離子水頂出樹(shù)脂床中未被吸附的2-酮基-D-葡萄糖酸(折算成含 2-酮基-D-葡萄糖酸凈重19. 7 g)；
3、依次用5 的甲醇水溶液65mL、73%的甲醇水溶液65 mL和工業(yè)甲醇195 mL，以3. 0 BV/h的流速流經(jīng)樹(shù)脂床，去除樹(shù)脂床中的水；
4、依次用5% (v/v) H2SO4-CH3OH 溶液 195 mL、3% (v/v) H2SO4-CH3OH 溶液沈0 mL 對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行洗脫。第一梯度洗脫液流速為1. 5 BV/h ；第二梯度洗脫液流速為1. 0 BV/h ；
5、上述洗脫液在蒸出300mL甲醇后于66 70°C下攪拌反應(yīng)2 h，分離得到純度為97. 2% (HPLC法)的2-酮基-D-葡萄糖酸甲酯36. 86 g，折純35. 82 g，解吸和甲酯化兩步總收率為 91. 4% ；
6、步驟5得到的2-酮基-D-葡萄糖酸甲酯經(jīng)堿轉(zhuǎn)化，分離得到D-異抗壞血酸鈉38.3 g， 粗品純度95. 3%，收率96. 2%0 D-異抗壞血酸鈉的純度和收率分別比現(xiàn)行工藝高5 10%和5 8%。
權(quán)利要求
1.2-酮基-D-葡萄糖酸分離提取方法，其特征在于用陰離子交換樹(shù)脂吸附2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵液中的2-酮基-D-葡萄糖酸，再用H2SO4-CH3OH洗脫液解吸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于(1)將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵液經(jīng)過(guò)陰離子交換樹(shù)脂床；(2)吸交完成后，用去離子水頂出樹(shù)脂床中未被吸附的2-酮基-D-葡萄糖酸；(3)用甲醇頂出樹(shù)脂床中的水；(4)用H2SO4-CH3OH溶液解吸被樹(shù)脂床吸附的2-酮基-D-葡萄糖酸根離子，流出液為 2-酮基-D-葡萄糖酸甲醇溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用陰離子交換樹(shù)脂為弱堿性陰離子交換樹(shù)脂，可以是D301、D318、D315、D331和WDA918中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于發(fā)酵液中2-酮基-D-葡萄糖酸含量為 10 25 g/100 mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于發(fā)酵液中2-酮基-D-葡萄糖酸含量為 15 20 g/100 mL。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于2_酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵液經(jīng)過(guò)樹(shù)脂床的速度為1.0 3.0 BV/h。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(3)中采用梯度頂水第一梯度為濃度在4(Γ60%的甲醇水溶液，第二梯度為濃度在60%以上的甲醇水溶液，第三梯度為工業(yè)甲醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于采用H2SO4-CH3OH溶液梯度解吸，第一梯度解吸液為3 8% H2SO4-CH3OH (ν/ν)溶液，第二梯度解吸液為廣5% H2SO4-CH3OH溶液(ν/ν)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于第一梯度解吸液為5%H2S04-CH30H(V/V)溶液；解吸液流速為1. 5 BV/h ；第二梯度解吸液為3% H2SO4-CH3OH溶液(ν/ν)，解吸液流速為 1. 0 BV/h ο
全文摘要
本發(fā)明目的是提供一種從2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵液中進(jìn)一步分離純化2-酮基-D-葡萄糖酸的方法，本發(fā)明是用陰離子交換樹(shù)脂吸附2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵液中的2-酮基-D-葡萄糖酸，再用H2SO4-CH3OH洗脫液解吸；該發(fā)明減少了濃縮2-酮基-D-葡萄糖酸發(fā)酵液所需要的能耗，將得到的解吸液加熱進(jìn)行酯化反應(yīng)得到2-酮基-D-葡萄糖酸甲酯，進(jìn)一步用于合成D-異抗壞血酸鈉，D-異抗壞血酸鈉粗品純度高，易于精制，總收率得到提高。
文檔編號(hào)C07C59/215GK102329226SQ201110340998
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者余彬, 余泗蓮, 周強(qiáng), 彭化南, 鄭大貴 申請(qǐng)人:上饒師范學(xué)院, 江西省德興市百勤異Vc納有限公司