一种L-苹果酸的提取方法与流程

本发明涉及发酵，尤其涉及一种l-苹果酸的提取方法。

背景技术：

1、l-苹果酸是一种天然存在的二羧酸，广泛存在于生物体中，是生物代谢过程tca循环中产生的一种重要的有机酸。l-苹果酸在食品、医药、保健、日化和化工等领域具有广泛用途。l-苹果酸口感接近天然苹果酸的酸味，属于新一代的食品酸味剂，被广泛用于高档饮料、食品等行业；l-苹果酸具有抗疲劳和保护肝、肾、心脏的作用，亦可用于保健品中、医药行业，可治疗肝病、贫血、免疫力低下、尿毒症、高血压、肝衰竭等多种疾病，并能减轻抗癌药物对正常细胞的毒害作用；在日用化工及化妆品行业，l-苹果酸可以用于牙膏、洗发香波、高档特种洗涤剂、护肤品中等；在工业行业，l-苹果酸可以作为树脂固化剂、工业清洗剂、合成材料增塑剂。

2、近年来随着生物技术的不断发展，采用微生物发酵法生产l-苹果酸已被普遍使用。通常，采用微生物发酵生产l-苹果酸，是通过形成不溶于水的苹果酸钙从发酵液中回收l-苹果酸，其工艺主要包括酸解、过滤、精制、浓缩、结晶等多个步骤。该方法中存在以下几个问题：1)由于l-苹果酸的溶解度较高，实测其常温下溶解度达到900g/l，50℃以上则超过1200g/l，采用结晶的方法得到l-苹果酸的收率较低，一般只有50～60％；2)由于l-苹果酸的稳定性较差会生成二聚体，其稳定性与l-苹果酸体系含水量呈反相关系，含水量越少越容易产生二聚体，时间越长越容易产生二聚体，因此，在浓缩过程及结晶干燥过程中会生成苹果酸二聚体杂质；3)现有技术中l-苹果酸发酵过程中会伴随着丁二酸的积累，在l-苹果酸的结晶过程中，会有部分的丁二酸被包裹共同析出，或含有丁二酸的母液吸附在l-苹果酸晶体表面。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种l-苹果酸的提取方法。

2、本发明提出的一种l-苹果酸的提取方法，包括以下步骤：

3、s1、将发酵法制备的含l-苹果酸钙的发酵液进行固液分离，得到含l-苹果酸钙的固体及液体；

4、s2、对s1中所述固体进行酸解，固液分离，得到含有l-苹果酸的滤液；

5、s3、对s2中所述滤液进行脱色，然后过阳、阴离子交换树脂，得到交换液；

6、s4、对s3中所述交换液进行浓缩，干燥，即得。

7、优选地，s1中，固液分离前，还包括将含l-苹果酸钙的发酵液调节ph至4～5。

8、优选地，还包括对得到的含l-苹果酸钙的固体进行洗涤。

9、优选地，s2中，用硫酸调节ph至1.4～2.0进行酸解。

10、优选地，s2中，控制滤液中l-苹果酸的含量≥120g/l。

11、优选地，s3中，采用活性炭进行脱色处理；优选地，活性炭的用量为每1l滤液中加入3～7g活性炭。

12、优选地，s3中，所述阳离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂，其活性基团含有磺酸基；优选为d001、hp333、irc-100a中的一种；更为优选hp333。

13、优选地，s3中，所述阴离子交换树脂为弱碱性阴离子交换树脂，其活性基团含有伯、仲、叔胺基；优选为d151、d152、d113、110中的一种；更为优选d113。

14、优选地，s4中，流出液中l-苹果酸的浓度≤400g/l时，浓缩温度控制在40～80℃；l-苹果酸的浓度＞400g/l时，浓缩温度控制在40～70℃。

15、优选地，s4中，干燥方法包括真空干燥、低温喷雾干燥、冷冻干燥中的一种；优选低温喷雾干燥；更为优选地，低温喷雾干燥的进料浓度为500～1300g/l、喷嘴口径为0.5～2mm、进风温度为40～100℃、真空度-0.05～-0.08mpa。

16、采用微生物发酵生产l-苹果酸，是通过形成不溶于水的苹果酸钙从发酵液中回收l-苹果酸，具体是在发酵过程中加入碳酸钙，此时苹果酸及副产物丁二酸分别转化为微溶于水的苹果酸钙和丁二酸钙沉淀，由于发酵液中副产物丁二酸量比较少，转化的丁二酸钙部分溶于水中(常温下溶解度15g/l)，经固液分离再用少量水洗涤后只有少量的丁二酸钙转移至分离得到的固体中。

17、有益效果：本发明通过将精制后的l-苹果酸浓缩液快速干燥，相较于结晶工艺，一是缩短了加热时间，减少了二聚体杂质的产生；二是采用直接干燥，降低了l-苹果酸产品中丁二酸的含量，且不存在结晶母液残留的问题。本发明制备的l-苹果酸产品品质相较于结晶工艺更好。

技术特征：

1.一种l-苹果酸的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中，固液分离前，还包括将含l-苹果酸钙的发酵液调节ph至4～5。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，s1中，还包括对得到的含l-苹果酸钙的固体进行洗涤。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，s2中，用硫酸调节ph至1.4～2.0进行酸解。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，s2中，控制滤液中l-苹果酸的含量≥120g/l。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，s3中，采用活性炭进行脱色处理；优选地，活性炭的用量为每1l滤液中加入3～7g活性炭。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，s3中，所述阳离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂，其活性基团含有磺酸基；优选为d001、hp333、irc-100a中的一种；更为优选hp333。

8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，s3中，所述阴离子交换树脂为弱碱性阴离子交换树脂，其活性基团含有伯、仲、叔胺基；优选为d151、d152、d113、110中的一种；更为优选d113。

9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，s4中，流出液中l-苹果酸的浓度≤400g/l时，浓缩温度控制在40～80℃；l-苹果酸的浓度＞400g/l时，浓缩温度控制在40～70℃。

10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，s4中，干燥方法包括真空干燥、低温喷雾干燥、冷冻干燥中的一种；优选低温喷雾干燥；更为优选地，低温喷雾干燥的进料浓度为500～1300g/l、喷嘴口径为0.5～2mm、进风温度为40～100℃、真空度-0.05～-0.08mpa。

技术总结本发明公开了一种L‑苹果酸的提取方法，是将发酵法制备的含L‑苹果酸钙的发酵液进行固液分离，得到含L‑苹果酸钙的固体及液体；对固体进行酸解，固液分离，得到含有L‑苹果酸的滤液；对滤液进行脱色，然后过阳、阴离子交换树脂，得到交换液；对交换液进行浓缩，干燥，即得。相较于结晶工艺，本发明制备的L‑苹果酸产品品质更好，产品中丁二酸及二聚体杂质含量低。技术研发人员：董德顺,刘树蓬,瞿杰,詹进锁受保护的技术使用者：安徽华恒生物科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17