[发明专利]一种利用连续离子交换技术高效纯化莽草酸的工艺

说明书

本发明公开了一种利用连续离子交换技术高效纯化莽草酸的工艺，包括如下步骤：固液分离得到发酵滤液，发酵滤液再经过阳离子交换树脂预纯化得到预纯化液A；预纯化液A再经过连续离子交换系统进行预纯化得到预纯化液B；最后预纯化液B经过精纯和喷雾干燥得到莽草酸。本发明的优点在于：工艺简单稳定、可实现连续化、自动化生产，制得的莽草酸成品色谱纯度和含量均＞99％，树脂利用率大幅提高，树脂总使用量减少了约80％，预纯化过程不使用洗脱剂，废水大量减少，极大地降低了生产成本，增强了产品的市场竞争力，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于发酵产品分离纯化技术领域，具体涉及一种利用连续离子交换技术高效纯化莽草酸的工艺。

背景技术

莽草酸(Shikimic acid，式I)首次由Eykman于1885年从八角科植物的干燥成熟果实中提取得到，其化学名称为3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-羧酸，分子式为C₇H₁₀O₅，分子量为174.15。

莽草酸能够通过影响花生四烯酸代谢，起到抑制血小板聚集、动静脉血栓及脑血栓形成的作用，同时还具有消炎、镇痛的功能，是许多抗癌药物的中间体，也是目前唯一能预防和治疗禽流感的药物达菲合成的关键中间体。近十年来，禽流感疫情不断在全球蔓延，莽草酸的供应压力一直较大。

目前莽草酸大多从八角提取获得，但八角仅在我国南方和越南地区盛产，产量受气候等自然环境影响较大，再加上提取工艺复杂、成品含量难以控制、成本高，严重限制了莽草酸的产量。随着莽草酸国际市场需求的持续增大，莽草酸原料的独一性和地域性决定了莽草酸的供应可能面临短缺的局面，因此，摆脱以八角为原料提取莽草酸的途径，而采用微生物发酵法来生产提取莽草酸已成为共识。

中国专利CN102584571A公开了一种从发酵液中提取莽草酸的工艺：包括发酵液通过陶瓷膜微滤、超滤膜超滤后，经阴离子交换树脂吸附洗脱，洗脱液再依次经浓缩、脱色、结晶、晶体洗涤和干燥后得到的莽草酸成品。该专利公开的工艺存在如下缺点：

1)采用活性炭脱色，产生大量固废，易造成脏乱的生产环境，不利于环保。

2)采用混合溶剂进行晶体洗涤，溶剂回收困难，增加了环保压力，并且引入了多种残留溶剂。

3)该专利在经过陶瓷膜、超滤膜处理后没有其它预纯化步骤，直接采用阴离子交换树脂进行吸附及洗脱纯化，存在阴离子交换树脂处理量低、得到的洗脱液色谱纯度低、批次间操作波动大等问题，不适合产业化生产。

4)3-脱氢莽草酸是莽草酸生物合成代谢途径中的固有杂质，其与莽草酸结构相近，在阴离子交换树脂上这两种物质分离度很低，并且在大量干扰杂质存在下，其与莽草酸的分离度更低。该专利公开的工艺中并没有提及3-脱氢莽草酸的去除情况。

王慧等人报道了(药物生物技术，2013，20(6)：528～531)发酵液中莽草酸分离纯化的工艺研究，该文献公开了从大肠杆菌发酵液中提取纯化莽草酸的工艺，包括下述步骤：发酵液离心、取上清液浓缩、离心、阴离子交换树脂吸附及洗脱纯化、大孔吸附树脂脱色、阳离子交换树脂脱盐、结晶、重结晶，制得的莽草酸晶体色谱纯度为98.6％。该工艺存在如下缺点：1、发酵液离心后直接对上清进行减压浓缩能耗大、成本高；2、离心后未采取任何其它预纯化步骤就直接进行阴离子交换树脂纯化，导致树脂处理量非常低；3、采用两次结晶，工艺总收率低，不具备产业化可行性。

现有技术公开的莽草酸提纯工艺，仅仅经过膜过滤或离心处理的莽草酸发酵滤液直接采用阴离子交换树脂进行吸附及洗脱纯化，存在阴离子交换树脂处理量非常低，导致树脂用量和洗脱剂用量都较多，阴离子交换树脂洗脱后得到的洗脱液收率低、色谱纯度低，不同批次的洗脱液收率和色谱纯度波动大等缺点。