一種從α-熊果苷發酵液中分離對苯二酚的方法
【專利摘要】本發明提出了一種從α-熊果苷發酵液中分離對苯二酚的方法，其包括：（1）利用磷酸三丁酯作為萃取劑，對α-熊果苷發酵液進行萃取，并且分別分離萃取相和萃余相，其中，所述萃取劑與α-熊果苷發酵液的體積比為1：0.5~2，所述萃取相含有對苯二酚；以及（2）利用反萃液對步驟（1）中所獲得的萃取相進行反萃，以便從所述萃取相分離對苯二酚，其中，所述反萃液為堿溶液或者酸溶液，并且所述萃取相與所述反萃液的體積比為1：0.01~0.5。該方法能以較低的成本高效提取α-熊果苷發酵液中的對苯二酚，不但可以提高對苯二酚的除雜率，而且可以獲得高純度的α-熊果苷并減少廢水的排放，對提高生物法制備α-熊果苷的經濟性具有重要價值。
【專利說明】一種從α-熊果苷發酵液中分離對苯二酚的方法【技術領域】
[0001]本發明涉及生物化工領域，更具體的，本發明涉及一種從α-熊果苷發酵液中分離對苯二酚的方法。
【背景技術】
[0002]α -熊果苷屬于氫醌苷類化合物，化學名稱為4-羥基苯-D-吡喃葡萄糖苷，其美白活性是β_熊果苷的十倍。研究者發現熊果苷作為酪氨酸酶的抑制劑，能阻斷多巴以及多巴醌的合成，從而有效地抑制黑色素的生成，具有美白作用，且對皮膚沒有刺激性，毒副作用小，具有顯著抑制酪氨酸酶活性的作用，是一種新興的無刺激、無過敏和配伍性強的天然美白活性物質，化妝品中熊果苷推薦用量為1%~5%，具有很高的經濟價值。
[0003]氫醌(hydroquinone)化學名對苯二酹,其分子式C6H6O2,由苯胺氧化成對苯醌,再經過還原制成無色或白色晶末氫醌是傳統的脫色藥物。氫醌雖有療效，但穩定性差。在α-熊果苷發酵生產中會殘留少量對苯二酚，雖含量不高，但因熊果苷作為美白化妝品添加劑安全性能要求較高，故對對苯二酚含量具有嚴格規定。
[0004]α -熊果苷的生產過程中會產生較多量的對苯二酚，如若不能有效除去，會直接影響產品質量甚至直接導致產品不合格。
[0005]CN102001917A描述了一種濃縮分離對苯二酚的方法，其是向生產叔丁基對苯二酚過程中所產生的廢液中加酸至酸性，再加熱濃縮除去大部分溶劑，冷卻至室溫析出對苯二酚晶體。然而，該方法不適合用于熊果苷發酵液的除雜，因其會造成熊果苷的大量損失。
[0006]CN102001760A描述 了一種脫色濃縮分離對苯二酚的方法，其是一種含對苯二酚及其堿金屬鹽廢水的回收利用方法，包括:(I)向含對苯二酚及其堿金屬鹽的廢水中加入抗氧劑、脫色劑和促沉淀劑；(2)將變清后的液體冷卻，抽濾，濾去脫色劑，濾液經真空脫水，得到對苯二酚水濃縮液；(3)將對苯二酚水濃縮液冷卻結晶，結晶液抽濾，得到對苯二酚。然而，此方法加入的抗氧劑和脫色劑等會加入新的不符合安全規定的雜質且同樣會造成熊果苷的大量損失。
[0007]可見目前已有從發酵液中對對苯二酚提取的方法仍然存在成本高、污染大、效率低下等缺點。
[0008]因而，目前從發酵液分離對苯二酚的方法仍有待改進。
【發明內容】
[0009]本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。
[0010]根據本發明的實施例，本發明提出了一種從α -熊果苷發酵液中分離對苯二酚的方法，其包括:
(I)利用磷酸三丁酯作為萃取劑，對α -熊果苷發酵液進行萃取，并且分別分離萃取相和萃余相，其中，所述萃取劑與α-熊果苷發酵液的體積比為1:0.5~2，所述萃取相含有對苯二酚；以及
(2)利用反萃液對步驟(1)中所獲得的萃取相進行反萃，以便從所述萃取相分離對苯二酹，其中，所述反萃液為堿溶液或者酸溶液，并且所述萃取相與所述反萃液的體積比為1:
0.01 ~0.5。
[0011]發明人經過大量的篩選勞動，意外發現本發明首次提出的方法能以較低的成本高效提取α-熊果苷發酵液中的對苯二酚，不但可以提高對苯二酚的除雜率，而且可以獲得高純度的α-熊果苷并減少廢水的排放，對提高生物法制備α-熊果苷的經濟性具有重要價值。
[0012]根據本發明的實施例，上述從α -熊果苷發酵液中分離對苯二酚的方法還可以具有下列附加技術特征:
在本發明的一個實施例中，在對所述α -熊果苷發酵液進行萃取之前，預先對所述α-熊果苷發酵液進行超濾和脫色處理。在本發明的一個實施例中，所述α-熊果苷發酵液，尤其是經過超濾和脫色處理的α -熊果苷發酵液的pH為4.5^5.5，并且包含:3.0~8.(^/1的對苯二酚；24飛0 g/L的α-熊果苷；以及2(T80 g/L的無機鹽，其中，所述無機鹽為選自氯化鈉、硫酸鈉、氯化鎂、硫酸鎂、氯化銨和硫酸銨中的至少一種。根據本發明的一個實施例，優選地，所述α-熊果苷發酵液的pH為5.5。由此，可以進一步提高通過萃取分尚對苯二酚的效率，可以進一步提聞對苯二酚的除雜率，而且可以進一步提聞獲得聞純度α-熊果苷的效率。
[0013]在本發明的一個實施例中，所述萃取是在15~35攝氏度的溫度下進行的，所述反萃取是在25~350攝氏度的溫度下進行的。優選地，所述萃取是在20攝氏度下進行的，所述反萃取是在45攝氏度下進行的。由此，可以進一步提高通過萃取分離對苯二酚的效率，可以進一步提聞對苯二酚的除雜率，而且可以進一步提聞獲得聞純度α _熊果昔的效率。
[0014]在本發明的一個實施例中，優選地，所述萃取劑與α-熊果苷發酵液的體積比為1:1，所述萃取相與所述反萃液的體積為1:0.05。由此，可以進一步提高通過萃取分離對苯二酚的效率，可以進一步提高對苯二酚的除雜率，而且可以進一步提高獲得高純度α-熊果苷的效率。
[0015]在本發明的一個實施例中，所述萃取為單級或多級萃取。由此，可以進一步提高通過萃取分離對苯二酚的效率，可以進一步提高對苯二酚的除雜率，而且可以進一步提高獲得高純度α -熊果苷的效率。
[0016]在本發明的一個實施例中，在分離萃取相和萃余相之后，并且在進行所述反萃之前，對所述萃余相的對苯二酚濃度和無機鹽濃度進行檢測，其中，如果所述萃余相含有至少lg/L的對苯二酚，則利用磷酸三丁酯作為萃取劑對所述萃余相進行二次萃取。由此，可以進一步提高通過萃取分離對苯二酚的效率，可以進一步提高對苯二酚的除雜率，而且可以進一步提高獲得高純度α-熊果苷的效率。
[0017]在本發明的一個實施例中，所述反萃取是在-1、.1MPa的壓力下進行的。優選地，所述反萃取是負壓，即低于大氣壓的壓力下進行，更優選是在-1MPa的壓力下進行的。由此，可以進一步提高通過萃取分離對苯二酚的效率，可以進一步提高對苯二酚的除雜率，而且可以進一步提高獲得高純度α-熊果苷的效率。[0018]在本發明的一個實施例中，所述反萃液為5"15重量％的氫氧化鈉溶液或5"15重量％的鹽酸溶液。由此，可以進一步提高通過萃取分離對苯二酚的效率，可以進一步提高對苯二酚的除雜率，而且可以進一步提高獲得高純度α -熊果苷的效率。
[0019]在本發明的一個實施例中，所述反萃是在萃取塔中進行的，其中將所述萃取相和所述反萃液在萃取塔中混合并進行所述反萃之后，將所述萃取塔的塔頂流出液經過冷卻分離后取上層磷酸三丁酯返回至步驟(1)作為所述萃取劑，并且在所述萃取塔的塔底得到對苯二酚水溶液。
[0020]在本發明的一個實施例中，進一步包括對所述對苯二酚水溶液進行結晶處理，以便獲得對苯二酚晶體，其中，所述結晶為冷卻結晶或濃縮結晶。
[0021]根據本發明實施例的從α-熊果苷發酵液中分離對苯二酚的方法可以具有選自下列優點的至少之一:
根據本發明的實施例，采用磷酸三丁酯為萃取劑，與目前國內外文獻報道的胺類萃取劑相比，屬于化學萃取，而萃取效果受無機鹽種類及濃度的影響較小。
[0022]根據本發明的實施例，采用磷酸三丁酯作為萃取劑，萃取劑價格適中，易于分離回收且回收率較高，可重復利用。
[0023]根據本發明的實施例，通過調節反萃時加入的氫氧化鈉或鹽酸溶液的量，在反萃回收萃取劑的同時實現對苯二酚的反萃取與濃縮，與直接萃取濃縮對苯二酚溶液相比，減少了能量消耗。
[0024]【具體實施方式】
根據下述實施例，可以更好地理 解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的內容僅用于說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所描述的本發明。
[0025]實施例1:
本實施例中，萃取劑選擇磷酸三丁酯，以α-熊果苷發酵液為原料，其中α-熊果苷20g/L、氯化鈉64 g/L, pH5.5，對苯二酚5.0g/L，具體萃取回收方法按以下步驟進行。
[0026](I)將α-熊果苷發酵液與磷酸三丁酯按照1:1的體積比，在25 °C進行三級逆流液液萃取，萃取結束后分別收集萃取相及萃余相。
[0027](2)將步驟(1)獲得的萃取相與氫氧化鈉溶液按照1:0.05的體積比，加入萃取塔中。萃取塔的操作溫度為35°C、操作壓力為-0.1 Mpa，塔頂流出液經冷卻分層，上層有機相作為萃取劑可重復利用，下層水相可回收。
[0028](3)將步驟(2)塔底獲得的對苯二酚溶液，直接冷卻結晶，得到對苯二酚晶體。
[0029]該例中對苯二酚萃取回收率是指萃取-反萃獲得的對苯二酚與發酵液中初始對苯二酚含量之比。對苯二酚總回收率是指最終提取獲得的對苯二酚產品與發酵液中初始對苯二酚含量之比。
[0030]整個萃取及反萃的結果如表1所示。
[0031]表1
【權利要求】
1.一種從α-熊果苷發酵液中分離對苯二酚的方法，其特征在于，包括: (1)利用磷酸三丁酯作為萃取劑，對α-熊果苷發酵液進行萃取，并且分別分離萃取相和萃余相，其中，所述萃取劑與α-熊果苷發酵液的體積比為1:0.5~2，所述萃取相含有對苯二酚；以及 (2)利用反萃液對步驟(1)中所獲得的萃取相進行反萃，以便從所述萃取相分離對苯二酹，其中，所述反萃液為堿溶液或者酸溶液，并且所述萃取相與所述反萃液的體積比為1:0.01 ~0.5， 優選地，所述萃取劑與α-熊果苷發酵液的體積比為1:1，所述萃取相與所述反萃液的體積為1:0.05。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在對所述α-熊果苷發酵液進行萃取之前，預先對所述α-熊果苷發酵液進行超濾和脫色處理。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述α-熊果苷發酵液的pH為4.5~5.5，并且包含: 3.0-8.0g/L的對苯二酚； 24-60 g/L的α-熊果苷；以及 20-80 g/L的無機鹽，其中，所述無機鹽為選自氯化鈉、硫酸鈉、氯化鎂、硫酸鎂、氯化銨和硫酸銨中的至少一種， 優選地，所述ct -熊果苷發酵液的5.5。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述萃取是在15~35攝氏度的溫度下進行的，所述反萃取是在25~35攝氏度的溫度下進行的， 優選地，所述萃取是在20攝氏度下進行的，所述反萃取是在30攝氏度下進行的。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述萃取為單級或多級萃取。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在分離萃取相和萃余相之后，并且在進行所述反萃之前，對所述萃余相的對苯二酚濃度和無機鹽濃度進行檢測， 其中， 如果所述萃余相含有至少lg/L的對苯二酚，則利用磷酸三丁酯作為萃取劑對所述萃余相進行二次萃取。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述反萃取是在1-0.1MPa的壓力下進行的，優選所述反萃取是在-1MPa的壓力下進行的。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述反萃液為5~15重量％的氫氧化鈉溶液或5~15重量％的鹽酸溶液。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述反萃是在萃取塔中進行的，其中將所述萃取相和所述反萃液在萃取塔中混合并進行所述反萃之后，將所述萃取塔的塔頂流出液經過冷卻分離后取上層磷酸三丁酯返回至步驟(1)作為所述萃取劑，并且在所述萃取塔的塔底得到對苯二酚水溶液。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，進一步包括對所述對苯二酚水溶液進行結晶處理，以便獲得對苯二酚晶體，其中，所述結晶為冷卻結晶或濃縮結晶。
【文檔編號】C07C39/08GK103483401SQ201310437739
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】姜岷, 張越, 賀愛永, 馬江鋒, 陳可泉, 吳昊, 孔祥平 申請人:南京工業大學