[发明专利]采用发酵法制备富马酸发酵液及富马酸发酵液分离提取纯品富马酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用发酵法制备富马酸发酵液及富马酸发酵液分离提取纯品富马酸的方法，属于生物化工技术领域。

背景技术

富马酸是一种重要的基本化工原料和精细化工产品，广泛用于涂料、树脂、医药、增塑剂等领域。工业上可用于生产不饱和树脂和醇酸树脂，以及用作生产电泳漆的原料。食品级富马酸是口味纯正的酸味剂，用作饮料、酒类、糕点以及腌菜等的酸味剂，并起着食品防腐剂、抗氧化剂和PH调节剂的作用。饲料级富马酸及其酸类能提高饲料中有机物质的吸收率和生物学利用率，减少机体能量消耗，具有促进增重等作用。同时，以富马酸为原料可以进一步合成多种高价值衍生物。近代已开发出一系列的富马酸酯类防霉防蛀剂，其代表性产品富马酸二甲酯为国外八十年代开发的一类低毒、高效、价廉、广谱的新型防霉防腐剂。以富马酸作为原料，可以进一步合成多种药品，诸如富马酸亚铁已广泛应用于医学上治疗人体的小红血球贫血病。另外，富马酸作为一种重要的四碳平台化合物，还可以通过酶催化转化、酯化、加氢等工艺生产L-天冬氨酸、苹果酸、琥珀酸、马来酸等四碳化合物。随着科技的发展，富马酸的应用领域和应用范围，将会得到进一步的全面拓宽，社会对于富马酸的需求量将会与日俱增。为此，高质量、低成本制备富马酸，已成为业内的重点追求。

采用微生物发酵法生产富马酸，是目前业内所注重的一种方法。Tsao教授等报道了利用米根霉菌株发酵生产富马酸技术（Appl  Environ  Microbiol，1996，62：2926~2931.），并设计了一种旋转膜生物接触器偶联吸附柱的装置，从发酵液中分离富马酸的方法；中国专利CN101225412公开了利用木质纤维素资源生产富马酸的报道，在降低原料成本的基础上拓宽了生物质资源制备富马酸的原料来源。但由于已有技术的原料路线所造成的制备工艺复杂，制备成本高等不足，而严重制约了富马酸工业化生产。

已有技术制备富马酸终端纯品富马酸，是以富马酸和富马酸钙为主的富马酸发酵液为原料。通过分离提取纯品富马酸。目前已有多种分离提取方法，诸如中国专利CN101235394A公开了一种反应分离耦合技术，从发酵液中移出富马酸的方法，反应器中的发酵液经中空纤维膜过滤，纳滤浓缩和离子交换吸附过程可将发酵液中一部分富马酸及时移出，从而降低了产物抑制效应以及富马酸积累引起的低PH抑制菌体生理活性等问题。中国专利CN101492366A公开了在添加碳酸钠作为中和剂得到富马酸钠的条件下分离提取富马酸的方法，通过微滤、超滤、蒸发浓缩、酸化、离心洗涤过程可获得高纯度富马酸产品。同样由于分离提取工艺复杂，提纯成本高等不足，而严重制约了富马酸发酵液分离提取纯品富马酸的工业化生产。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺相对简单，成本相对较低的采用发酵法制备富马酸发酵液及富马酸发酵液分离提取纯品富马酸的方法，为富马酸工业化生产和社会对富马酸需求量的日益增长提供技术支持。

实现本发明第一个目的的技术方案是，提供以葡萄糖为料，通过米根霉菌株发酵制备富马酸发酵液的方法，即：

一种采用发酵法制备富马酸发酵液的方法，以葡萄糖为原料，以米根霉菌株（Rhizopus  Oryzae  ClCC 40506）为出发菌株，依次按照种子培养和发酵二个步骤进行，制备以富马酸为主的富马酸发酵液；所述发酵步骤，是将种子培养步骤所制备的种子液，与含有葡萄糖的发酵培养基，按一定的体积比接种于已灭菌的装有发酵培养基的发酵罐内实施发酵，而其：

a、按发酵罐体积的55~75%将发酵培养基加入发酵罐内，按发酵培养基体积的5~15%接种由种子培养步骤制备的种子液，发酵温度为30~40℃，搅拌转速为150~300RPm。

b、通入空气策略为：前24h维持通气量为1.0~1.2vvm，24~36h维持通气量为0.5~0.6vvm，36~48h维持通气量为0 vvm，48~60h维持通气量0.5~0.6 vvm，60~72h维持通气量为1.0~1.2 vvm，72h后继续维持通气量1.0~1.2 vvm，并流加无菌葡萄糖溶液，维持发酵罐中葡萄糖浓度20~30g/L，直至100~105h发酵结束，即获得所述富马酸发酵液。

由以上所给出的第一个技术方案可以明了，本发明的种子培养，与已有技术基本相同，但其发酵培养，由于采取了分时段间歇改变通入空气流量的方式，而有效提高了糖酸（葡萄糖/富马酸）转换率。且所述工艺流程较短，葡萄糖原料广泛，工艺装备简单，工艺操作方便，从而实现了本发明的目的。