背景技术
2-酮-L-古洛糖酸是制备一种必需营养素L-抗坏血酸的重要中间体。2-酮基-L-古龙酸水合物是其常见的单水合物形式。尽管过去已经使用Reichstein方法以工业规模合成了2-酮-L-古洛糖酸(Helvetica Chimica Acta，17：311(1934))，但是发酵方法对于商业化生产2-酮-L-古洛糖酸是优选的。产生2-酮-L-古洛糖酸的发酵途径通常包括两个步骤：a)使用氧化葡糖杆菌(Gluconobacter oxydans)将山梨糖醇转化为山梨糖，以及b)使用酮古洛糖酸菌(Ketogulonogenium vulgarum)和巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)将山梨糖转化为以钠盐形式的2-酮-L-古洛糖酸(美国专利号3,234,105、3,907,639和3,912,592)。
然而，在转化为抗坏血酸之前，必须首先从发酵液中分离出2-酮基-L-古龙酸水合物。在当前工业中，通常通过包括以下步骤的方法从发酵液回收2-酮-L-古洛糖酸：a)通过超滤除去微生物细胞材料、细胞营养物和其他有机杂质；b)通过阳离子交换处理将2-酮-L-古洛糖酸的钠盐转化为2-酮-L-古洛糖酸；c)通过纳滤对获得的发酵液进行预浓缩；并且d)浓缩和结晶，以获得2-酮基-L-古龙酸水合物晶体(美国专利号4,990,441和CN专利号1,754,869A)。
然而，上述方法不能从发酵液中除去一些杂质，这些杂质在浓缩后会迅速积累，从而导致明显的操作问题以及在结晶和离心过程中的困难，并影响了该方法的效率和所获得的2-酮基-L-古龙酸水合物晶体的质量。另外，该方法产生大量的废物，这些废物是高粘度的、与杂 质一起浓缩的并且是非常酸性的，因此不利于环境。
因此，仍然需要一种以高产率、高质量和较少废物从发酵液回收2-酮基-L-古龙酸水合物的方法。
回收制备[1]
1、超滤
在板框式膜单元(三达膜科技(厦门)有限公司，中国)中以20000Da的聚合物超滤法中过滤10810g酮古洛糖酸菌和巨大芽孢杆菌的发酵液，该发酵液包含11.8重量％的2- 酮-L-古洛糖酸的钠盐(NaKGA)。获得了包含11.7重量％NaKGA的微生物减少的滤液。
2、阳离子交换处理
根据供应商的指导，将从步骤1)获得的微生物减少的滤液送至阳离子交换树脂C-160(Purolite Corporation,USA)。获得包含5.6重量％质子化的KGA的溶液。
3、纳滤
将从步骤2)获得的KGA溶液经过纳滤单元(三达膜科技(厦门)有限公司，中国)。纳滤后，获得KGA含量为12.3重量％的10614g的微生物减少的浓缩物。
4、浓缩和结晶
将从步骤3)获得的具有KGA的浓缩物在实验室规模的旋转蒸发器中在55℃、50mbar下进一步浓缩成包含49.8重量％KGA的溶液。然后，将溶液转移到间歇式结晶器中，并在50℃、50mbar下进一步浓缩成含有68.3重量％KGA的溶液。将压力恢复至大气压，然后开始冷却程序以进行结晶。冷却顺序如下：在2小时内从50℃冷却至25℃，加入481ml甲醇，然后在2小时内继续冷却至2℃，并在2℃下保持2小时。在该顺序的最后，将悬浮液转移到由真空泵驱动的实验室烧结玻璃过滤器中，从而在滤饼中获得1255g 2-酮基-L-古龙酸水合物，其中无水KGA的含量为87.4重量％。
5、母液的进一步处理
将由步骤4)获得的KGA含量16.6％的898g母液浓缩成包含33.4重量％KGA的溶液 用于第二次结晶。第二次结晶的冷却顺序如下：将溶液自然冷却至25℃进行成核8小时，然后在5小时内继续冷却至1℃。结晶后将所得悬浮液转移并过滤，从而在滤饼中获得120g2-酮基-L-古龙酸水合物(第二批晶体)，其中无水KGA的含量为75.28％。两次结晶的总KGA产率为91.0重量％。剩余的母液重301g，2-酮基-L-古龙酸含量为15.8重量％。母液的粘度为47mPa·S。来自第二次结晶的母液的COD为0.117g/g(基于产生的KGA)。
参考文献
[1] 帝斯曼知识产权资产管理有限公司. 回收2-酮-L-古洛糖酸的改进方法:CN202010410684.8[P]. 2020-11-17.