从发酵液或发酵废液中回收磷酸并再利用的方法技术

本申请涉及从发酵液或其废液中回收磷酸的方法和在发酵中再利用回收的磷酸的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从发酵液或发酵废液中回收磷酸并再利用的方法
本公开涉及从发酵液或其废液中回收磷酸的方法和在发酵中再利用回收的磷酸的方法。
技术介绍
某些情况下，通过发酵生产目标物，磷酸必不可少。例如国际专利申请公开WO2014/182125公开了磷酸源可提供用于O-磷酸丝氨酸的发酵，O-磷酸丝氨酸是生产L-半胱氨酸的前体。进一步，国际专利申请公开WO2014/064244公开了通过使用硫化物和转化酶从O-磷酸高丝氨酸生产甲硫氨酸的方法。在此基础上，可以确认磷酸盐作为通过发酵生产O-磷酸高丝氨酸的磷源是必需的，O-磷酸高丝氨酸是甲硫氨酸的前体。因此，需要研发一种从发酵液或其包括大量磷酸盐的废液中回收残留的磷酸且再利用回收的磷酸作为磷源的方法。回收磷酸的常规过程通常是通过使用有机溶剂萃取过程从含磷酸的石料分离磷酸，然后通过用钙盐、铵盐、钾盐、钠盐等的中和过程回收磷酸进行的(US3375068、US3466141A、US4543239、EP0087323A1、US7687046和US8658117)。然而有机溶剂萃取过程因为使用溶剂而处理成本增加从而经济效率低下且因为需要另外进行回收溶剂的流程而复杂。进一步，即使少量，可得的有机溶剂在发酵过程中也可能成为毒素，并因此在发酵过程中使用有机溶剂很困难。而且，通过不使用有机溶剂的方法从发酵过程中的废液而不是从含磷酸的石料中回收或生产磷酸的过程还未在专利文件或文献中报道。
技术实现思路
技术问题本专利技术人已经付出大量努力去研发从发酵液或发酵废液中回收磷酸的方法，结果发现可以无需使用有机溶剂从发酵液或发酵废液中回收磷酸盐，且通过在发酵中再利用回收的磷酸盐，获得与使用纯磷酸获得的发酵产物数量相当的发酵产物，从而完成了本公开。技术解决方案本公开的一个目的是提供一种从发酵液或发酵废液中回收磷酸并再利用回收的磷酸的方法。本公开的另一目的是提供从O-磷酸丝氨酸(OPS)发酵液；或去除半胱氨酸或其衍生物的发酵废液中，回收磷酸并再利用回收的磷酸的方法。本公开的另一目的是提供从O-磷酸高丝氨酸(OPHS)发酵液；或去除甲硫氨酸或其衍生物的发酵废液中，回收磷酸并再利用回收的磷酸的方法。本公开的另一目的是提供一种从含磷酸的发酵废液中回收磷酸的方法。专利技术的有利效果在从发酵过程而非石料中回收磷酸的情况中，在本公开中首次确定了通过有机溶剂萃取方法以外的方法回收磷酸并在发酵过程中再利用回收的磷酸的方法。根据本公开中从发酵培养基回收磷酸并再利用回收的磷酸的方法，可从发酵液或发酵废液中无需使用有机溶剂回收磷酸并在发酵过程中再利用。因此，使用有机溶剂造成的问题可被克服，例如成为发酵过程中的毒素，使用溶剂产生另外的成本，和由于添加了溶剂回收过程使过程复杂化，而且因此，根据本公开的方法可以在发酵过程中有效使用。附图说明图1简要图解从发酵液或含磷酸的发酵废液中回收磷酸的过程。图2简要图解从在O-磷酸丝氨酸(OPS)发酵液或O-磷酸高丝氨酸(OPHS)发酵液中使用酶促转化反应获得的发酵液中；或通过从所述发酵液中去除半胱氨酸、半胱氨酸衍生物、甲硫氨酸、或甲硫氨酸衍生物获得的发酵废液中，回收磷酸；并在O-磷酸丝氨酸或O-磷酸高丝氨酸的发酵中再利用回收的磷酸的过程。图3简要图解通过两步过程从在O-磷酸丝氨酸(OPS)发酵液或O-磷酸高丝氨酸(OPHS)发酵液中使用酶促转化反应获得的发酵液中；或从所述发酵液中去除半胱氨酸、半胱氨酸衍生物、甲硫氨酸、或甲硫氨酸衍生物获得的发酵废液中回收磷酸；并在O-磷酸丝氨酸或O-磷酸高丝氨酸的发酵中再利用回收的磷酸的过程。具体实施方式为实现本公开的目的，本公开的一方面提供了从发酵液或发酵废液中回收磷酸并再利用回收的磷酸的方法，该方法包括：(a)浓缩发酵液或含有磷酸的发酵废液(浓缩步骤)；(b)调节浓缩物的pH在8到11的范围内(pH调节步骤)；(c)在具有调节的pH的浓缩物中使磷酸盐结晶，并将结晶的磷酸盐与母液分离(结晶步骤)；且(d)在发酵培养基中使用结晶的磷酸盐作为磷酸源(再利用步骤)。在本公开中，步骤(a)(浓缩步骤)中的发酵液可以指在含磷酸的培养基中培养产生发酵产物的微生物所获得的培养基；包括用培养基培养的微生物的培养物；或其酶促转化溶液。“发酵产物”的类型没有限制，只要发酵液包含磷酸，但具体地可以是通过发酵生产的目标物质、其衍生物或前体。而且目标物质可以是氨基酸例如半胱氨酸或甲硫氨酸而不限于这些。而且目标物质的衍生物可以是氨基酸的衍生物，具体地是半胱氨酸或甲硫氨酸的衍生物。更具体地，半胱氨酸的衍生物可包括选自由N-乙酰-半胱氨酸、半胱氨酸、金属-半胱氨酸配合物(例如锌-半胱氨酸配合物、锰-半胱氨酸配合物、铁-半胱氨酸配合物、铜-半胱氨酸配合物和镁-半胱氨酸配合物)和半胱氨酸盐(盐酸半胱氨酸)组成的组的至少一种，而不限于这些。甲硫氨酸的衍生物可包括选自N-乙酰-甲硫氨酸、金属-甲硫氨酸配合物(例如锌-甲硫氨酸配合物、锰-甲硫氨酸配合物、铁-甲硫氨酸配合物、铜-甲硫氨酸配合物和镁-甲硫氨酸配合物)和甲硫氨酸盐组成的组的至少一种，而不限于这些。而且，目标物质的前体可以是氨基酸的前体，具体是半胱氨酸或甲硫氨酸的前体。更具体地，该前体可以是O-磷酸丝氨酸(OPS)或O-磷酸高丝氨酸(OPHS)，而不限于这些。另外，该‘发酵液’可包括(a)包含磷酸的目标物质或其前体或衍生物的发酵液,(b)包含由生产目标物质前体的菌株、底物和转化酶生产的目标物质或其衍生物和磷酸的发酵液，或(c)包括通过添加转化酶或表达转化酶的微生物和底物至目标物质前体的发酵液生产的目标物质或其衍生物和磷酸的发酵液，而不限于这些。更具体地，发酵液可以是(i)包含磷酸的O-磷酸丝氨酸发酵液，(ii)包含磷酸的O-磷酸高丝氨酸发酵液，或(iii)包含通过添加转化酶或表达转化酶的微生物和硫化物至发酵液中制备的氨基酸或其衍生物、和磷酸的发酵液。另外，发酵液(iii)可以具体地是包含通过添加O-磷酸丝氨酸硫化氢解酶(OPSS)或表达它的微生物和硫化物至O-磷酸丝氨酸发酵液中制备的半胱氨酸或其衍生物和磷酸的发酵液。而且，发酵液(iii)可以是包含通过添加O-磷酸高丝氨酸依赖性(OPHS依赖性)甲硫氨酸合酶或表达它的微生物和硫化物至O-磷酸高丝氨酸发酵液中制备的甲硫氨酸或其衍生物的和磷酸的发酵液。如本文所使用的，术语‘发酵废液’可以是从发酵液部分或全部分离和去除发酵产物所获得的溶液，而不限于这些。具体地，发酵废液可以是从包含氨基酸或其衍生物或前体与磷酸的发酵液中部分或全部分离和去除氨基酸或其衍生物或前体获得的溶液，而不限于这些。例如，发酵废液可以是通过从包含氨基酸和其衍生物及磷酸的发酵液部分或全部分离和去除氨基酸或其衍生物获得的溶液，或通过从包含氨基酸或其衍生物和磷酸的发酵液中部分或全部分离和去除氨基酸或其衍生物获得的溶液，所述氨基酸或其衍生物通过在氨基酸前体的发酵液中添加底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从发酵液或发酵废液中回收磷酸并再利用回收的磷酸的方法，所述方法包括：/n(a)浓缩含有磷酸的发酵液或发酵废液(浓缩步骤)；/n(b)调节浓缩物的pH在8到11的范围内(pH调节步骤)；/n(c)从具有调节pH的浓缩物中结晶磷酸盐并从母液中分离结晶的磷酸盐(结晶步骤)；和/n(d)在发酵培养基中使用结晶的磷酸盐作为磷酸源(再利用步骤)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170713 KR 10-2017-00891211.一种从发酵液或发酵废液中回收磷酸并再利用回收的磷酸的方法，所述方法包括：
(a)浓缩含有磷酸的发酵液或发酵废液(浓缩步骤)；
(b)调节浓缩物的pH在8到11的范围内(pH调节步骤)；
(c)从具有调节pH的浓缩物中结晶磷酸盐并从母液中分离结晶的磷酸盐(结晶步骤)；和
(d)在发酵培养基中使用结晶的磷酸盐作为磷酸源(再利用步骤)。


2.一种从发酵液或发酵废液中回收磷酸并再利用回收的磷酸的方法，所述方法包括：
(a)在含磷酸的发酵培养基中使用微生物生产O-磷酸丝氨酸(OPS)(OPS发酵步骤)；
(b)在O-磷酸丝氨酸硫化氢解酶(OPSS)或表达所述OPSS的微生物的存在下，通过步骤(a)生产的O-磷酸丝氨酸与硫化物反应制备半胱氨酸或其衍生物的发酵液(转化步骤)；
(c)浓缩所述发酵液；或通过从所述发酵液中去除半胱氨酸或其衍生物获得的发酵废液(浓缩步骤)；
(d)调节浓缩物的pH在8到11的范围内(pH调节步骤)；
(e)从具有调节pH的浓缩物中结晶磷酸盐并从母液中分裂结晶的磷酸盐(结晶步骤)；和
(f)在发酵培养基中使用结晶的磷酸盐作为磷酸源(再利用步骤)。


3.一种从发酵液或发酵废液中回收磷酸并再利用回收的磷酸的方法，所述方法包括：
(a)在含有磷酸的发酵培养基中使用微生物生产O-磷酸高丝氨酸(OPHS)(OPHS发酵步骤)；
(b)通过在O-磷酸丝氨酸依赖性甲硫氨酸合酶或表达所述O-磷酸丝氨酸依赖性甲硫氨酸合酶的微生物存在下，使步骤(a)生产的O-磷酸高丝氨酸与硫化物反应制备甲硫氨酸或其衍生物的发酵液(转化步骤)；
(c)浓缩所述发酵液或通过从所述发酵液中去除甲硫氨酸或其衍生物获得的发酵废液(浓缩步骤)；
(d)调节浓缩物的pH在8到11的范围内(pH调节步骤)；
(e)从具有调节pH的浓缩物中结晶磷酸盐并从母液中分离结晶的磷酸盐(结晶步骤)；和
(f)在发酵培养基中使用结晶的磷酸盐作为磷酸源(再利用步骤)。


4.一种回收磷酸的方法，所述方法包括：
(a)浓缩含磷酸的发酵废液(浓缩步骤)；
(b)调节浓缩物的pH在8到11的范围内(pH调节步骤)；
(c)从具有调节pH的浓缩物中结晶磷酸盐(结晶步骤)；和
(d)从母液中分离结晶的磷酸盐(分离步骤)。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述发酵液是(i)O...

【专利技术属性】
技术研发人员：金俊宇，金在益，金日出，李寅诚，姜升勋，金民燮，李康熏，李承帝，李忠权，郑准泳，
申请(专利权)人：CJ第一制糖株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR