[发明专利]一种富集发酵液中萜类化合物的方法及其使用的纤维素基絮凝剂

说明书

一种富集发酵液中萜类化合物的方法及其使用的纤维素基絮凝剂，包括步骤1：对微生物发酵生产法得到的含萜类化合物的发酵液进行离心得到上清液；步骤2：将上清液调节pH值至4.8‑6.0，然后在避光条件下，以转速200‑300r/min搅拌5‑10min；接着向其添加其质量0.1‑1.0%纤维素基絮凝剂，以转速30‑60r/min搅拌10‑30min后按0.25‑1.00%的质量比例加入硅藻土，混合至均匀悬浮，然后离心收取絮凝沉淀；步骤3：用无水乙醇或乙酸丁酯溶液萃取絮凝沉淀中的七烯甲萘醌，得到七烯甲萘醌的乙醇溶液或七烯甲萘醌的乙酸丁酯溶液。本发明对发酵液中的萜类化合物富集率高达80%以上。

技术领域

本发明涉及一种富集发酵液中萜类化合物的方法及其使用的纤维素基絮凝剂，属于生物发酵技术领域。

背景技术

萜类化合物是由甲戊二羟酸衍生、且分子骨架以异戊二烯单元(C5单元)为基本结构单元的化合物及其衍生物。这些含氧衍生物可以是醇、醛、酮、羧酸、酯等。萜类化合物广泛存在于自然界，是构成某些植物的香精、树脂、色素等的主要成分，是化妆品和食品工业不可缺少的原料。

萜类化合物的生产目前主要有两种方式，第一种方式是从植物中直接提取，另一种方式是通过微生物发酵制备，例如维生素K2、角鲨烯、紫杉醇、番茄红素等具有药用价值和保健功能的萜类化合物都可以通过微生物发酵制备得到。

对发酵液中萜类化合物的提取和富集一直以来都是非常热门的课题之一，以维生素K2为例，维生素K2的主要生产菌株是枯草芽孢杆菌，经过发酵后，发酵液上清中会存在菌株产量60％-80％的VK2，但是由于VK2在发酵液上清中的含量较少，不易提取和富集，目前大多依靠大孔树脂和反向硅胶配合有机试剂进行富集提取，这一工艺存在有机试剂消耗量大，反向硅胶使用成本成本高，废液难清洁等缺点，很难在工业生产中大规模应用。研究发现絮凝剂在发酵液上清中提取和富集微量有价值物质比较有效，其具有用量少，无污染、成本低、废液易处理等特点，目前广泛应用于污水处理、生物制药、纸浆生产、美肤和金属加工等行业。

根据成分的不同，絮凝剂大致可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂、生物絮凝剂三类。随着对固液分离研究的深入，研究人员开始利用纤维素、淀粉等天然有机分子为基底制备一些新型絮凝剂。纤维素是一种可再生的天然聚合物，其在自然界中储量巨大、来源广泛，非常容易获取。其具有良好的生物相容性、易生物降解等特点。纤维素是一种具有三维结构特征的纤维状高分子聚合物，具有较大的比表面积，其结构中含有大量的孔洞，且分子内含有许多亲水性羟基，因此它具有一定的吸附有机小分子和重金属离子的性能。但研究发现，天然纤维素直接作为吸附剂时，其吸附容量和选择性很低，这是由于纤维素聚合物的结构中存在大量羟基，使其在分子链间和分子链内广泛形成了氢键，这种特殊结构影响了其反应活性。所以很多研究会对纤维素进行直接改性，通过氧化反应、醚化反应、酯化反应、接枝共聚反应等方式制备纤维素基的絮凝剂，目的是在纤维素骨架上直接引入官能团作为悬浮物质和胶体颗粒的结合位点，增强提取和富集效率。改性的纤维素基絮凝剂已经广泛应用于水处理和液体提取研究中。根据絮凝剂所带基团的不同，主要将其分为非离子型，阳离子型、阴离子型和两性型四种类型。其主要作用机理包括：有电中和、吸附架桥、网捕卷扫等作用方式。这是因为大部分溶液均具有胶体属性，絮凝过程就是溶液中呈胶粒状态的物质和悬浮物在絮凝剂作用下发生脱稳、凝聚、絮凝、沉降的过程。

上述研究对絮凝技术处理发酵液提供了理论参考，但目前利用絮凝剂对枯草芽孢杆菌发酵上清液的絮凝沉降发明甚少，此外，将絮凝和萃取工艺处理VK2发酵液也鲜有报道。最近，我们尝试将甲基丙烯酸月桂酯枝接到纤维素微晶的表面，制备出一种纤维素类的絮凝剂用于处理纳豆芽孢杆菌发酵液，探究该絮凝剂对发酵液上清中的VK2絮凝富集效果，以改善VK2发酵液传统分离纯化技术中有机试剂消耗量大、成本高、易污染环境等缺点，同时对本发明中制备的絮凝剂的特异性富集进行了探究，为VK2及萘醌类化合物的高效分离纯化及工业化生产提供依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种富集发酵液中萜类化合物的方法及其使用的纤维素基絮凝剂。