[发明专利]从含水混合物中分离有机物质的方法

说明书

本发明涉及一种通过至少一层多孔膜用萃取法从含水混合物中分离出一种或多种有机物质的方法，该有机物质含有至少一种带正电的和/或可带电的含氮基团。

有许多从含水溶液中分离出有机化合物的技术是公知的，如借助于离子交换树脂、色谱法、吸附、过滤、蒸发、反渗透、电渗析等进行分离。

近年来，尤其是对食品和饮料工业中关于氨基酸的回收，在经济方面的关注增多。从混合物中分离所需要的氨基酸，例如通过离子交换或例如通过反应性萃取进行。然而，特别是在提纯液体培养基时这些方法遇到了限制。通过离子交换剂处理培养液时，它的缺点是需要进行彻底的预处理来纯化混合物。

特别是关于L-苯基丙氨酸的提纯，使用若干液膜的萃取方法已有描述(Thien，M.P.等人，Biotechnol Bioeng，1998，32：604-615)。从广义上说，这涉及到水包油乳液，形成有机的，例如含脂质的膜泡，然后通过所述膜泡进行有效的萃取。然而，由于所述膜泡膨胀得很大，在高产品浓度下这种液-液萃取法易受限制。另外，所述膜泡的稳定性对压力敏感。

用中空纤维的无分散萃取法进行L-苯基丙氨酸的分离，这已在Escalante H.等人(1998，Separation Science and Technology，33(1)：119-139)描述了。这里所用的萃取剂是季铵盐、异癸醇和煤油的混合物，当然，它自身对阴离子有强选择性。该方法的缺点是：L-苯基丙氨酸的萃取需要介质在pH值为10.5时滴定。从有机相的反萃取需要在pH值为0.5时进行另一次滴定。另外，因为该萃取剂有毒，尤其是也可用作消毒剂的季铵盐，因此不可能将介质直接返回到生产过程中。该方法的另一个缺点是：L-苯基丙氨酸的分离不能与发酵过程结合，因此不可能防止潜在的产物迟延。

用由溶于正癸醇的二-2-乙基己基磷酸组成的阳离子选择性萃取剂来萃取氨基酸，这已被Teramoto M.等人描述过(1991，J.Membr.Sci.58：11-32)。然而，使用包括液膜系统的系统来进行时，产生了上述缺点，特别是液膜泡的稳定性低。另一个缺点是：所用萃取剂的组分对生物生产系统，例如发酵系统有毒，这意味着该方法的应用范围只限于间歇萃取。因此，在该情况下也不可能利用一体化的分离加工系统，以免潜在的产物抑制。

Wieczorek S.等人(1998，Bioprocess Engineering，18：75-77)描述了用三(十二烷基)胺、煤油和辛醇的混合物作为萃取剂的应用。该方法不象上述系统，以回收氨基酸为目的，而通过阴离子选择性载体从霉菌Aspergillus niger的液体培养基中分离柠檬酸，一种无氮物质。在该系统中，萃取剂毒性高，也是个缺点。这就是为什么将介质返回生产过程需要引入额外的高成本处理方法，或更具体地说，提纯步骤，因此，仅能将部分介质返回。

因此，本发明的目的是提供一种通过至少一层多孔膜用萃取法从含水混合物中分离出一种或多种有机物质的方法，该有机物质含有至少一种带正电的和/或可带电的含氮基团，该方法没有上述的缺点。

通过使用含有至少部分是相对长链的有机化合物和至少一种液体阳离子交换剂的萃取剂，以及使用了或者可以被所述含水混合物润湿或者可以被所述萃取剂润湿的膜，而达到了这一目的。

此外，所述液体阳离子交换剂还用作载体。根据本发明，所述有机物质优选从萃取剂中反萃取到水相中。

所用的相对长链化合物优选难以与水混溶或难以溶于水的化合物，并且在10-60℃，优选20-40℃的温度下为液体。根据本发明优选6-20个碳原子的化合物；特别优选12-18个碳原子的化合物。这些化合物可以是支链的、非支链的、饱和的、未饱和的或部分芳香性的有机化合物。本发明适用的相对长链有机化合物的例子是烷烃、烯烃或脂肪酸酯，或若干这些化合物的混合物。这些化合物在本发明的方法中用作溶剂。

可用的烷烃是，例如己烷、环己烷、癸烷、乙基癸烷、十二烷或其混合物。特别优选煤油。适合的烯烃是，例如己烯、壬烯、癸烯、十二烯或其混合物。适合的脂肪酸酯尤其是烷基有超过2个碳原子的硬脂酸烷基酯。脂肪酸酯的例子是硬脂酸乙酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸异丙酯、棕榈酸乙酯或亚油酸丁酯。特别优选煤油或硬脂酸丁酯。也能以上述两种或多种有机化合物的混合物的形式使用。