一种从发酵液中提取D-核糖结晶的方法技术

一种从发酵液中提取Ｄ－核糖结晶的方法，该方法包括以下步骤：　　　　１）用絮凝剂或者吸附剂处理发酵液；　　　　２）分离絮状物沉淀或吸附剂；　　　　３）对滤清液进行柱层析；　　　　４）浓缩树脂柱过流液；　　　　５）使Ｄ－核糖结晶；　　　　６）分离并干燥结晶。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从发酵液中直接提取D-核糖结晶的方法。
技术介绍
D-核糖是生物体内遗传物质-核酸的重要组成成分，又是生物体内能量代谢的重要参与者，在核苷类物质、蛋白质、脂肪代谢中处于枢纽位置，具有重要的生理功能。在工业上，D-核糖既是维生素B2的合成原料，又可用于抗病毒、抗肿瘤药物的合成。近年来，随着D-核糖在医疗保健领域的广泛应用，特别是其在治疗心肌局部缺血和防治因运动而引起的肌肉僵硬、肌肉酸痛等方面医疗保健新用途的开发，D-核糖越来越引起人们的重视，各国科学家都争先恐后地致力于建立适合规模化大生产的D-核糖的制备方法。D-核糖的制备方法包括从天然物质中提取分离、化学合成和微生物发酵等方法。从天然物中提取分离D-核糖，提取过程繁杂、制造成本高，不适合规模化生产。就合成法而言，人们先后尝试了从D-阿拉伯糖(Gehrke and Aichner，1927)、D-葡萄糖酸(Steiger，1936)、D-葡萄糖(Korczynski A et al.1979)、L-谷氨酸和D-木糖(Lacourt Gadras，et al.1992)合成D-核糖，20世纪八十年代以前，国内外主要采用由葡萄糖化学合成法进行D-核糖的工业化生产，即由葡萄糖经氧化、置换、转化、再置换、酸化、内酯化、还原等七步反应制得D-核糖，该法不仅步骤复杂、所用设备多、收率低、制造成本高，而且其所涉及的贡电极还原反应还会造成严重的环境污染。进入20世纪九十年代后，人们开始使用微生物发酵法生产D-核糖，发酵法在常温常压下进行，原材料来源广泛，又避免了化学合成法的环境污染，被称为生产D-核糖的最适当的佳方法。发酵法生产中广泛采用的是芽孢杆菌属的微生物。发酵法生产D-核糖包括发酵和提取结晶两个阶段，提取结晶阶段对于最终产品收率、产品品质和生产成本至关重要。目前工业上从D-核糖发酵液中提取分离核糖结晶的方法主要有两种，一种是通过化学合成反应先形成核糖甙，比如形成α-苯胺-N-D-吡喃或呋喃核糖甙，然后经水解，再进行结晶的方法；另一种是直接从发酵液中提取D-核糖结晶的方法。前一种方法，不仅工艺步骤复杂、收率低、成本高，而且制造过程中使用有毒性的有机物质，不可避免地会造成环境污染。而第二种直接从发酵液中提取D-核糖结晶的方法，无疑具有前一种方法无法比拟的优点。日本公开特许公报昭51-91388及美国专利4,904,587(1990)公开了一种从发酵液中直接提取D-核糖结晶的方法，该方法首先经离心过滤去除发酵液中的菌体，然后浓缩发酵滤液至原体积的1/2，并经一定量乙醇沉淀发酵液中的部分蛋白及杂质后，将清液通过阳、阴离子交换树脂脱盐、活性炭柱脱色后，浓缩、结晶，获得D-核糖产品。采用上述方法制备D-核糖结晶时，发酵液经离心去除菌体及固体杂质后，还含有大量可溶性蛋白、有机无机杂质以及各种离子，其中钙离子含量极高；接着将发酵滤液浓缩至原体积的一半，并加入一定量的乙醇，沉淀除掉其中的部分蛋白及其它醇不溶性杂质。由于发酵液中含有大量的钙离子，在浓缩过程中不仅会形成很厚的一层钙化层，附着于浓缩设备表面，难以去除，而且会产生大量的糠醛类物质及其它色素，均会增加后处理的难度和影响核糖结晶的质量，另外，在大规模生产中使用乙醇沉降蛋白及其它杂质，使用大量的乙醇，却无法回收。中国专利CN 1122833A(1996)中公开了利用一株枯草芽孢杆菌的D-核糖发酵及其发酵液的净化方法，但发酵液的净化只做到D-核糖糖浆为止。另一份中国专利CN 1234404A(1999)公开说明书中，公开了一种利用离子交换树脂从发酵液中分离D-核糖的方法，但只涉及到利用离子交换树脂对已经经过离心去除菌体后的发酵液，进行除杂纯化的方法，重点强调的是将三种类型的树脂包括强酸性阳离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂联合使用，其经过离交柱的过柱液中折纯的D-核糖对上柱前的去除菌体后的发酵液而言，收率可高达95％以上，并且只提及将经过离子交换树脂柱的过柱液经过浓缩后，可以获得纯度98％以上的结晶，但对D-核糖的结晶方法和结晶收率等问题均未提及。由于发酵液在上离交柱前，只是经过离心去除菌体，还含有大量的可溶性蛋白、有机或无机杂质等，尽管离子交换树脂尤其是弱碱性阴离子交换树脂，除了具有吸附离子的作用外，还具有吸附其它杂质的能力，但对于含有大量可溶性蛋白成分复杂的发酵液来讲，仅仅通过离子交换树脂，是难以将发酵液中的杂质去除彻底的。比如说其离交液中还会含有大量醇不溶性杂质，这将会给后续结晶的提纯，造成很大的困难。因此，工业上目前急需建立一种从发酵液中直接提取D-核糖结晶、工艺简单合理、适宜于大规模廉价地制造D-核糖结晶的方法。
技术实现思路
要解决的问题本专利技术的目的提供一种从核糖发酵液中直接提取D-核糖结晶的新方法。技术方案专利技术人通过深入研究，专利技术了一种新的从发酵液中直接提取D-核糖结晶的方法。该方法包括以下步骤1)用絮凝剂或者吸附剂处理发酵液；2)分离絮状物沉淀或吸附剂；3)对滤清液进行柱层析；4)浓缩树脂柱过流液；5)使D-核糖结晶；6)分离并干燥结晶。以上方法的第1)和2)步事实上是对发酵液进行预处理，目的是去除发酵液中的菌体细胞、蛋白、有机大分子及其它残留的固体杂质。其中絮凝剂可以是有机絮凝剂，如甲壳素、脱乙酰甲壳素，也可用无机絮凝剂，如聚氯化铝，絮凝剂可以单独使用，但它们与助凝剂(如水解聚丙烯酰胺)配合使用效果更佳。在以上方法中，用絮凝剂处理发酵液是由以下过程实现的调节发酵液酸碱度至弱酸性、中性或弱碱性，即调节发酵液pH值在一定的范围内，将新配制的絮凝剂在搅拌下，缓缓加入发酵液中，搅拌均匀后，静置，待悬浮液凝聚形成大量絮状物并开始沉降时，再次搅拌，将助凝剂缓缓加入，搅拌均匀后，静置。吸附剂可以是具有协同作用的黄血盐和硫酸锌，或者是氯化钙和磷酸氢二钠。酸化可用草酸、也可用硫酸。用吸附剂处理发酵液是由以下过程实现的用蒸汽加热发酵液，加入草酸调节发酵液酸碱度至强酸性，即调节发酵液pH值在1.5至3.5范围内，依次加入黄血盐和硫酸锌，或者氯化钙和磷酸氢二钠，升温至60～85℃保温10到30分钟。在以上方法中，其中所说的分离絮状物沉淀的方法包括虹吸、压滤和离心中的一种或多种。在以上方法中，其中所说的对滤清液进行柱层析包括对滤清液依次进行阳离子交换树脂柱层析、阴离子交换树脂柱层析、大孔吸附树脂层析和脱色树脂柱层析；或者对滤清液依次进行阳离子交换树脂柱层析、阴离子交换树脂柱层析、两性树脂柱层析和脱色树脂柱层析。能够吸附蛋白及色素的吸附树脂、能够去除阴阳离子的离子交换树脂、能够脱色的活性炭脱色树脂等都可以用于本专利技术的方法。离子交换树脂既可使用弱酸性阳离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂，也可以使用强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂，其中优选的是强酸性阳离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂；大孔树脂吸附可以是非极性大孔吸附树脂，也可以是中等极性的大孔吸附树脂。它们的配合使用效果更好，优选的方式是强酸性阳离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂，中等极性大孔吸附树脂、活性炭脱色树脂配合使用，或强酸性阳离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂、两性树脂、脱色树脂配合使用。可以用于本专利技术方法的树脂，例如，阳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高润香，王威，黎慧华，
申请(专利权)人：诚志生命科技有限公司，
类型：发明
国别省市：