本发明属于鼠李糖脂领域,具体涉及一种分离纯化鼠李糖脂的方法。
背景技术:
0、技术背景
1、表面活性剂是一种两亲性分子,其特征是它们能够降低不混溶性流体之间的界面张力,如油和水。这使得它们有广泛地工业应用,如去污、乳化和发泡。然而,目前与健康、污染、气候变化和化石燃料储备枯竭有关的问题需要大量使用传统表面活性剂,通常来自石化来源。在这一背景下,生物表面活性剂和生物基表面活性剂由于其独特的性能和潜在的应用而成为一种很有前景的候选材料。
2、鼠李糖脂是一种非常有前途的糖基生物表面活性剂,通常由是由假单胞菌发酵产生的阴离子生物表面活性剂。它兼具良好的化学和生物特性,具有油、水两亲性,可以降低水表面张力,可以在温度、ph值及盐度处于极端状况下使用,并且无毒,可以生物降解,在化妆品、食品科学、石油回收及环境保护等领域具有广泛的应用。
3、目前,生产鼠李糖脂的方法主要包括酶法和发酵法。酶法是利用外源酶催化合成鼠李糖脂,优点是生产过程迅速、副产物少、产物易分离,缺点是合成的鼠李糖脂结构简单,应用效果较差。发酵法是利用微生物细胞内多种酶的联合作用合成鼠李糖脂的方法,但通过微生物发酵生产鼠李糖脂会导致复杂的产品混合物,并需要引入复杂的分离策略,以确保所获得的鼠李糖脂的纯度。
4、鼠李糖脂的分离方法主要有萃取法、酸沉法、柱层析法等。传统萃取法缺点明显,需要反复进行5-8次转相操作,有机溶液用量大,有机溶剂的回收成本、废液产生量都大大增加,由于无法有效回收乳化相中的鼠李糖脂,最终收率约60%;而盐析萃取法产生大量高浓度含盐废水,三废处理成本增加;酸沉法对于不同粘度的发酵液不具有普适性,当发酵液粘度升高则菌体去除率及鼠李糖脂收率菌显著下降;柱层析法在理论上具有较好的分离效果,但一次性设备投资太大,是萃取法的十倍以上。
5、综上,目前鼠李糖脂分离工艺仍存在菌体分离困难、回收成本高、产品收率低的问题。
技术实现思路
1、本发明目的之一在于,针对现有技术的不足,提供一种直接从鼠李糖脂发酵液中回收鼠李糖脂的方法,通过对不同粘度的鼠李糖脂发酵液具有普适性,通过降低发酵液粘度从而获得100%的菌体去除率,同时可回收两种不同品质的鼠李糖脂产品,鼠李糖脂的回收率达到98%以上,色谱纯度大于99%或大于95%。
2、为实现上述发明目的,本发明采用以下技术方案:
3、一种从发酵液中分离纯化鼠李糖脂的方法,所述方法包含以下步骤:
4、s1:酸解鼠李糖脂发酵液,得到酸解液;
5、s2:酸解液中加入有机溶媒,获得萃取液,经相分离分别得到有机溶媒相、乳化相和水相;
6、s3:加入碱溶液处理有机溶媒相,经相分离获得的水相浓缩后为鼠李糖脂质量浓度≥50%,色谱纯度≥99%的高品质鼠李糖脂水溶液;
7、任选地,s4:加入破乳剂对乳化相破乳,固液分离得到清液,浓缩得到鼠李糖脂质量浓度≥10%,色谱纯度≥95%的低品质鼠李糖脂水溶液。
8、发明人发现,利用鼠李糖脂在不同ph下在水相和溶媒相中分配系数的不同实现鼠李糖脂在不同相之间的转移,可以实现产品的分离,首先通过加入溶剂降低发酵液粘度,从而获得100%的菌体去除率,其次根据不同应用场景对鼠李糖脂进行分级回收,使产品纯度及收率均有显著提升。
9、在本发明的一种实施方案中,s1中所述发酵液的发酵菌种为假单胞细菌,优选铜绿假单胞菌和/或恶臭假单胞菌。
10、在本发明的一种实施方案中,s1中鼠李糖脂发酵液的粘度为5cp~2000cp。
11、在本发明的一种实施方案中,s1中酸解采用强酸;优选地,所述强酸为无机酸,优选硫酸、盐酸、硝酸中的一种或多种;优选地,酸解调节ph至1.0-5.0。
12、在本发明的一种实施方案中,s1中酸解液的粘度为1cp~50cp。
13、在本发明的一种实施方案中,s2所述有机溶媒为有机酸酯、低分子量酮、烷烃、取代烷烃中的一种或多种,优选乙酸甲酯、丙酮、正己烷中的一种或多种,更优选乙酸乙酯;优选地,有机溶媒加入体积为物料体积的0.5~5倍,优选1.5倍。
14、在本发明的一种实施方案中,s3中处理的方法为反萃;优选地,处理用的碱溶液ph值为7.0~13.0,优选8.0~11.0;优选地,处理用的碱水加入量为被处理物料体积的1~4倍,优选1.2~2.5倍;优选地,处理次数为1~5次,优选2次。
15、在本发明的一种实施方案中,s3处理的温度为4℃~20℃,优选6~12℃。
16、在本发明的一种实施方案中,s4中破乳剂为低分子量醇,优选一元醇、多元醇、有机酸酯、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂的一种或多种,更优选乙醇;优选地,s4中破乳剂加入量为物料体积的1~5倍,优选2.5~4.5倍;优选地,s4中乳化相和水相合并。
17、在本发明的一种实施方案中,s4低品质鼠李糖脂水溶液与s3高品质鼠李糖脂水溶液的比例为1:(8~20)。
18、在本发明的一种实施方案中,所述方法中鼠李糖脂的收率大于98%。
19、本发明的另一目的在于提供一种高品质鼠李糖脂水溶液。
20、一种高品质鼠李糖脂水溶液,所述鼠李糖脂水溶液采用上述方法制备,鼠李糖脂质量浓度≥50%,色谱纯度≥99%及以上。
21、本发明的又一目的在于提供一种低品质鼠李糖脂水溶液。
22、一种低品质鼠李糖脂水溶液,所述鼠李糖脂水溶液采用上述方法制备,鼠李糖脂质量浓度≥10%,色谱纯度≥95%及以上。
23、本发明的再一目的在于提供一种高品质鼠李糖脂水溶液的用途。
24、一种高品质鼠李糖脂水溶液的用途,所述鼠李糖脂水溶液采用上述方法制备,所述高品质鼠李糖脂作为高端生物表面活性剂,优选用于日用化妆品、食品工业及医药领域。
25、本发明的还一目的在于提供一种低品质鼠李糖脂水溶液的用途。
26、一种低品质鼠李糖脂水溶液的用途,所述鼠李糖脂水溶液采用上述方法制备,所述低品质鼠李糖脂用于石油工业以减少昂贵驱油剂的用量,或用于环境领域处理水体中难降解的cod及处理重金属污染。
27、与现有技术相比较,本发明可以获得以下积极效果:
28、本发明通过一步萃取法获得两种可应用于不同领域的不同品质的鼠李糖脂,分离过程无废水产生,萃取剂可回收利用,鼠李糖脂全程收率达98%,显著优于当前的技术水平。
1.一种从发酵液中分离纯化鼠李糖脂的方法,其特征在于,所述方法包含以下步骤:
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,s1中所述发酵液的发酵菌种为假单胞细菌,优选铜绿假单胞菌和/或恶臭假单胞菌;
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,s2所述有机溶媒为有机酸酯、低分子量酮、烷烃、取代烷烃中的一种或多种,优选乙酸甲酯、丙酮、正己烷中的一种或多种,更优选乙酸乙酯;
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,s3中处理的方法为反萃;
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,s4中破乳剂为低分子量醇,优选一元醇、多元醇、有机酸酯、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂的一种或多种,更优选乙醇;
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法中s4低品质鼠李糖脂水溶液与s3高品质鼠李糖脂水溶液的比例为1:(8~20);
7.一种高品质鼠李糖脂水溶液,所述鼠李糖脂水溶液采用权利要求1-6中任一项所述方法制备,其特征在于,鼠李糖脂质量浓度≥50%,色谱纯度≥99%。
8.一种低品质鼠李糖脂水溶液,所述鼠李糖脂水溶液采用权利要求1-6中任一项所述方法制备,其特征在于,鼠李糖脂质量浓度≥10%,色谱纯度≥95%。
9.一种高品质鼠李糖脂水溶液的用途,所述鼠李糖脂水溶液采用权利要求1-6中任一项所述方法制备,所述高品质鼠李糖脂作为高端生物表面活性剂,优选用于日用化妆品、食品工业及医药领域。
10.一种低品质鼠李糖脂水溶液的用途,所述鼠李糖脂水溶液采用权利要求1-6中任一项所述方法制备,所述低品质鼠李糖脂用于石油工业以减少昂贵驱油剂的用量,或用于环境领域处理水体中难降解的cod及处理重金属污染。
