[发明专利]一种1,3-二羟基丙酮的分离提取方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种1,3-二羟基丙酮的分离提取方法。

（二）背景技术

1,3-二羟基丙酮（1,3-Dihydroxyacetone）又称为二羟基丙酮（以下简称DHA），是最简单的酮糖，带有甜味的白色粉末状结晶，易溶于水、乙醇、丙酮和乙醚等有机溶剂。这种化学物质的分子量为90.08，其化学结构式如下：

DHA用途广泛，市场容量大。DHA是一种重要的化工原料、医药中间体和食品添加剂，用途广泛：（1）DHA分子中含有三个官能团，化学性质活泼，广泛参与诸如聚合、缩合等各种化学反应，是一种重要的化学合成的中间体，也是一个重要的多功能试剂，如能有效地参与从甲醛到羟醛、羟酮的缩合反应。（2）DHA广泛应用于化妆品中，能阻止皮肤的水份的过度蒸发，对皮肤起到保湿和防晒作用，在制革工业中，DHA可作为皮革制品的保护剂。（3）DHA是一种重要的医药中间体和药物，现已应用于低血糖和糖尿病及某些皮肤病的治疗。（4）DHA可作为一种食品添加剂，可应用于食品生产。

以甘油为底物，氧化葡糖杆菌（Gluconobacter oxydans）发酵法制备得到DHA。从发酵液中分离提取DHA的研究也有不少专利与文献。Yamada（Journal of Fermentation Technology,1979,57(3):221-225）等报道有关DHA的提取工艺路线：（1）发酵液中加入2.0%硅藻土与2.0%活性碳，机械搅拌20min，过滤；（2）滤过液用离子树脂与阴离子树脂去除杂质与离子；然后进行真空浓缩，再用活性炭进行脱色，真空浓缩；（3）在1.9L的浓缩液中加入6L乙醇，40℃真空浓缩，重复进行（3）操作；（4）得到的浓缩液在5℃条件下进行结晶。马丽娟(高校化学工程学报，2010，24（4）：620-625)报道了DHA分离提取工艺：（1）发酵液加入0.3g/L壳聚糖，进行抽滤；然后加3.0%活性碳，70℃机械搅拌30min，进行脱色处理。（2）脱色后进行真空浓缩，得到浓缩液，加入3倍无水乙醇，进行乙醇提取（乙醇沉淀），弃去沉淀得到DHA乙醇溶液；（3）再进行真空浓缩，重复（2）操作；（4）将饱和DHA乙醇溶液的温度从40℃降低到5℃，进行结晶操作；（5）最后真空干燥得到DHA结晶体。该文献报道，总提取收率为72%。

美国专利（US4076589）报道了DHA的提取工艺路线：（1）在2L发酵液中加入22g助滤剂与22g碳酸钡，机械搅拌15min后，过滤；（2）过滤液经过酸性阳离子树脂和阴离子树脂分离去除杂质，真空浓缩；（3）220mL浓缩液加入440mL正丁醇，40℃以下真空浓缩；（4）在室温下直接结晶，结晶体用0℃丙酮进行清洗，干燥得到结晶体。

DHA是热不稳定物质，在分离提取过程中要避免高于40℃操作，在DHA分离提取过程，浓缩是必须的工序。采用40℃以下真空浓缩，浓缩效率低，浓缩过程时间长，能耗高。

膜蒸馏技术是指将膜分离过程和蒸馏过程相结合，利用疏水微孔膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的新兴的分离方法。真空膜蒸馏技术是膜蒸馏技术的一种，可以应用于物料浓缩，其特点是可在较低温度和负压下得到较高的浓缩效率。未见文献报道有关真空膜蒸馏技术应用于DHA分离提取工艺。

（三）发明内容

本发明目的在于提供一种高效、节能、操作简单方便的DHA分离提取新工艺。

本发明采用的技术方案是：

一种1,3-二羟基丙酮的分离提取方法，所述方法包括：

（1）将含有1,3-二羟基丙酮的发酵液用孔径0.1~0.4μm的陶瓷微孔膜过滤装置进行固液分离，操作压力为0.1MPa，收集滤液；

（2）滤液进行活性碳脱色，脱色条件为：活性碳加入量为3~5%（w/w），温度40℃，脱色15～30min;

（3）脱色后的滤液，进行真空膜蒸馏浓缩，膜孔径0.1~0.2μm，操作条件为：温度为40℃，滤液进料流速为50～80L/h，真空度为80～100kPa，浓缩时间为8～10h；浓缩后的物料体积约为原体积（脱色后的滤液）的1/3；

（4）浓缩后的物料，加入3~4倍体积的无水乙醇，搅拌、过滤，弃去沉淀，得到DHA乙醇溶液；

（5）DHA乙醇溶液进行用旋转蒸发器进行浓缩，浓缩至原体积（DHA乙醇溶液）的1/3～1/4；

（6）步骤（5）所得浓缩液中加入2～3倍体积的无水乙醇，在0℃结晶40～50h，过滤，收获晶体；