RU2748950C1 - Способ извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации и её повторного применения - Google Patents
Способ извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации и её повторного применения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748950C1 RU2748950C1 RU2020104086A RU2020104086A RU2748950C1 RU 2748950 C1 RU2748950 C1 RU 2748950C1 RU 2020104086 A RU2020104086 A RU 2020104086A RU 2020104086 A RU2020104086 A RU 2020104086A RU 2748950 C1 RU2748950 C1 RU 2748950C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fermentation
- phosphate
- phosphoric acid
- fermentation broth
- phosphoserine
- Prior art date
Links
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 242
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 177
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims abstract description 177
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 121
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 27
- 239000002921 fermentation waste Substances 0.000 title claims description 15
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 93
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 41
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- BZQFBWGGLXLEPQ-REOHCLBHSA-N phosphoserine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)COP(O)(O)=O BZQFBWGGLXLEPQ-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 59
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 42
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 33
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 claims description 22
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 claims description 21
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 19
- FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N L-methionine Chemical compound CSCC[C@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N 0.000 claims description 18
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 17
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 17
- 108030001910 O-phosphoserine sulfhydrylases Proteins 0.000 claims description 16
- FXDNYOANAXWZHG-VKHMYHEASA-N O-phospho-L-homoserine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCOP(O)(O)=O FXDNYOANAXWZHG-VKHMYHEASA-N 0.000 claims description 15
- PYLIXCKOHOHGKQ-UHFFFAOYSA-L disodium;hydrogen phosphate;heptahydrate Chemical group O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O PYLIXCKOHOHGKQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 claims description 13
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 claims description 13
- 230000003248 secreting effect Effects 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 10
- 102000011848 5-Methyltetrahydrofolate-Homocysteine S-Methyltransferase Human genes 0.000 claims description 9
- 108010075604 5-Methyltetrahydrofolate-Homocysteine S-Methyltransferase Proteins 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- DGLRDKLJZLEJCY-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogenphosphate dodecahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O DGLRDKLJZLEJCY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 6
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 claims description 2
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 19
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- -1 but not limited to Chemical class 0.000 description 48
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 25
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 25
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 description 22
- 229960002433 cysteine Drugs 0.000 description 22
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 20
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 20
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 20
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 19
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 17
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 11
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 11
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 10
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 9
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 9
- 229940085991 phosphate ion Drugs 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 6
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 6
- 150000002741 methionine derivatives Chemical class 0.000 description 5
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 150000001944 cysteine derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 3
- LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N L-cystine Chemical compound [O-]C(=O)[C@@H]([NH3+])CSSC[C@H]([NH3+])C([O-])=O LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N 0.000 description 3
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 3
- 229960003067 cystine Drugs 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004201 L-cysteine Substances 0.000 description 2
- 235000013878 L-cysteine Nutrition 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 2
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 239000012499 inoculation medium Substances 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 229940048086 sodium pyrophosphate Drugs 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- UNFWWIHTNXNPBV-WXKVUWSESA-N spectinomycin Chemical compound O([C@@H]1[C@@H](NC)[C@@H](O)[C@H]([C@@H]([C@H]1O1)O)NC)[C@]2(O)[C@H]1O[C@H](C)CC2=O UNFWWIHTNXNPBV-WXKVUWSESA-N 0.000 description 2
- 229960000268 spectinomycin Drugs 0.000 description 2
- 235000019818 tetrasodium diphosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 2
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 2
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 2
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- QIJRTFXNRTXDIP-UHFFFAOYSA-N (1-carboxy-2-sulfanylethyl)azanium;chloride;hydrate Chemical compound O.Cl.SCC(N)C(O)=O QIJRTFXNRTXDIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N (2S)-2-Amino-3-hydroxypropansäure Chemical compound OC[C@H](N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-2-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)C(CN1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)=O OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2 WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100037579 D-3-phosphoglycerate dehydrogenase Human genes 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- PWKSKIMOESPYIA-BYPYZUCNSA-N L-N-acetyl-Cysteine Chemical compound CC(=O)N[C@@H](CS)C(O)=O PWKSKIMOESPYIA-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N L-threonine Chemical compound C[C@@H](O)[C@H](N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N 0.000 description 1
- MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N N-[1-oxo-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propan-2-yl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(C(C)NC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUYPXLNMDZIRQH-LURJTMIESA-N N-acetyl-L-methionine Chemical compound CSCC[C@@H](C(O)=O)NC(C)=O XUYPXLNMDZIRQH-LURJTMIESA-N 0.000 description 1
- 108010038555 Phosphoglycerate dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 102100021762 Phosphoserine phosphatase Human genes 0.000 description 1
- MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N Serine Natural products OCC(N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N Threonine Natural products CC(O)C(N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004473 Threonine Substances 0.000 description 1
- 229960004308 acetylcysteine Drugs 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 150000003862 amino acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- UUQMNUMQCIQDMZ-UHFFFAOYSA-N betahistine Chemical compound CNCCC1=CC=CC=N1 UUQMNUMQCIQDMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229960001305 cysteine hydrochloride Drugs 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 150000004698 iron complex Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229940099459 n-acetylmethionine Drugs 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- TWHXWYVOWJCXSI-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;hydrate Chemical compound O.OP(O)(O)=O TWHXWYVOWJCXSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000030592 phosphoserine aminotransferase Human genes 0.000 description 1
- 108010088694 phosphoserine aminotransferase Proteins 0.000 description 1
- 108010076573 phosphoserine phosphatase Proteins 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
- C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
- C01B25/18—Phosphoric acid
- C01B25/234—Purification; Stabilisation; Concentration
- C01B25/2343—Concentration concomitant with purification, e.g. elimination of fluorine
- C01B25/2346—Concentration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y205/00—Transferases transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5)
- C12Y205/01—Transferases transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5) transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5.1)
- C12Y205/01048—Cystathionine gamma-synthase (2.5.1.48)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
- C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
- C01B25/18—Phosphoric acid
- C01B25/234—Purification; Stabilisation; Concentration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/10—Transferases (2.)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/10—Transferases (2.)
- C12N9/1003—Transferases (2.) transferring one-carbon groups (2.1)
- C12N9/1007—Methyltransferases (general) (2.1.1.)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
- C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
- C12P13/06—Alanine; Leucine; Isoleucine; Serine; Homoserine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
- C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
- C12P13/12—Methionine; Cysteine; Cystine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P3/00—Preparation of elements or inorganic compounds except carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/10—Transferases (2.)
- C12N9/1085—Transferases (2.) transferring alkyl or aryl groups other than methyl groups (2.5)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y201/00—Transferases transferring one-carbon groups (2.1)
- C12Y201/01—Methyltransferases (2.1.1)
- C12Y201/01013—Methionine synthase (2.1.1.13)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y205/00—Transferases transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5)
- C12Y205/01—Transferases transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5) transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5.1)
- C12Y205/01065—O-Phosphoserine sulfhydrylase (2.5.1.65)
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона или его жидких отходов и ее повторное применение в процессе ферментации, включающий концентрирование ферментационного бульона или его жидких отходов, содержащих фосфорную кислоту, регулирование рН концентрата в диапазоне от 8 до 11 с последующей кристаллизацией фосфата, его выделение из маточного раствора и применение в ферментационной среде в качестве источника фосфорной кислоты. Изобретение обеспечивает извлечение фосфорной кислоты без использования органического растворителя, пригодной для повторного применения в процессе ферментации. 18 з.п. ф-лы, 3 ил., 10 пр.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона или его жидких отходов и к способу повторного применения извлеченной фосфорной кислоты в процессе ферментации.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В некоторых случаях фосфорная кислота требуется в значительном количестве для производства целевого соединения путем ферментации. Например, в публикации международной патентной заявки WO 2014/182125 раскрыто, что источник фосфорной кислоты можно обеспечить для ферментации О-фосфосерина, который является прекурсором, используемым для производства L-цистеина. Кроме того, в публикации международной патентной заявки WO 2014/064244 раскрыт способ получения метионина из О-фосфогомосерина при использовании сульфида и превращающего фермента. Основываясь на этом, можно подтвердить, что фосфат важен в качестве источника фосфора при продуцировании О-фосфогомосерина посредством ферментации, который является прекурсором метионина. Таким образом, существует необходимость разработать способ извлечения остаточной фосфорной кислоты из ферментационного бульона или его жидких отходов, содержащих большое количество фосфата, и повторного применения извлеченной фосфорной кислоты в качестве источника фосфора.
Обычные способы извлечения фосфорной кислоты, как правило, проводят путем выделения фосфорной кислоты из содержащих фосфорную кислоту горных пород путем экстракции органическим растворителем и извлечения фосфорной кислоты путем процесса нейтрализации с помощью соли кальция, соли аммония, соли калия, соли натрия или тому подобного (US 3375068, US 3466141A, US 4543239, ЕР 0087323 А1, US 7687046 и US 8658117). Однако способ экстракции органическим растворителем является экономически неэффективным, поскольку технологические затраты при использовании растворителя увеличиваются, при этом он сложен, так как дополнительно нужно проводить процедуру извлечения растворителя. Кроме того, доступный органический растворитель даже в небольшом количестве может действовать как токсин в процессе ферментации, и, таким образом, трудно применять органический растворитель для процесса ферментации. Между тем, способ извлечения или производства фосфорной кислоты из жидких отходов процесса ферментации, а не из содержащих фосфорную кислоту горных пород способом без использования органического растворителя еще не описан в патентных или других ссылочных документах.
ОПИСАНИЕ ВОПЛОЩЕНИЙ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования по разработке способа извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации, и в результате обнаружили, что фосфат можно извлекать из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации без применения органического растворителя, а при повторном применении извлеченного фосфата в процессе ферментации продукт ферментации можно получить в количестве, аналогичном количеству, которое получают при использовании чистой фосфорной кислоты, завершив тем самым настоящее изобретение.
ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации и ее повторного применения.
Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона О-фосфосерина (OPS) или жидких отходов ферментации, в котором удаляют цистеин или его производное, и ее повторного применения.
Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона О-фосфогомосерина (OPHS) или жидких отходов ферментации, в котором удаляют метионин или его производное, и ее повторного применения.
Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ извлечения фосфорной кислоты из жидких отходов ферментации, содержащих фосфорную кислоту.
ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В случае, когда фосфорную кислоту извлекают из процесса ферментации, а не из материалов горных пород, способ извлечения фосфорной кислоты способом, отличающимся от способа экстракции органическим растворителем, и повторного применения извлеченной фосфорной кислоты в процессе ферментации впервые был раскрыт в настоящем изобретении. Согласно способу извлечения фосфорной кислоты из ферментационной среды и ее повторного применения по настоящему изобретению фосфорную кислоту можно извлекать из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации без использования органического растворителя и повторно применять в процессе ферментации. Следовательно, проблемы, вызванные применением органического растворителя, такие как его действие в качестве токсина в процессе ферментации, дополнительные затраты, связанные с использованием растворителя, и усложнение процесса из-за добавления процесса извлечения растворителя, можно преодолеть и, таким образом, способ согласно настоящему изобретению можно эффективно использовать в процессе ферментации.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 представлена краткая схема способа извлечения фосфата из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации, содержащих фосфорную кислоту.
На Фиг. 2 представлена краткая схема способа извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона, который получен посредством реакции ферментативного превращения в ферментационном бульоне О-фосфосерина (OPS) или О-фосфогомосерина (OPHS), или из жидких отходов ферментации, которые были получены путем удаления цистеина, производного цистеина, метионина или производного метионина из ферментационного бульона, и повторного применения извлеченной фосфорной кислоты в процессе ферментации О-фосфосерина или О-фосфогомосерина.
На Фиг. 3 представлена краткая схема способа извлечения фосфорной кислоты посредством двухстадийного способа из ферментационного бульона, который был получен посредством реакции ферментативного превращения в ферментационном бульоне О-фосфосерина (OPS) или О-фосфогомосерина (OPHS), или из жидких отходов ферментации, которые были получены путем удаления цистеина, производного цистеина, метионина или производного метионина из ферментационного бульона, и повторного применения извлеченной фосфорной кислоты в процессе ферментации О-фосфосерина или О-фосфогомосерина.
НАИЛУЧШЕЕ ВОПЛОЩЕНИЕ
Для достижения целей настоящего изобретения в одном аспекте настоящего изобретения предложен способ извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации и повторного применения извлеченной фосфорной кислоты, включающий:
(a) концентрирование ферментационного бульона или жидких отходов ферментации, содержащих фосфорную кислоту (стадия концентрирования);
(b) регулирование рН концентрата в диапазоне от 8 до 11 (стадия регулирования рН);
(c) кристаллизацию фосфата в концентрате, имеющем отрегулированный рН, и выделение кристаллизованного фосфата из маточного раствора (стадия кристаллизации); и
(d) применение кристаллизованного фосфата в ферментационной среде в качестве источника фосфорной кислоты (стадия повторного применения).
В настоящем изобретении ферментационный бульон на стадии (а) (стадии концентрирования) может относиться к среде, полученной путем культивирования микроорганизма, который продуцирует продукт ферментации в среде, содержащей фосфорную кислоту; культуре, содержащей микроорганизм, культивируемый с помощью среды, или его раствору для ферментативного превращения.
Тип «продукта ферментации» не ограничивают, если ферментационный бульон содержит фосфорную кислоту, но в частности может представлять собой целевое вещество, его производное или прекурсор, которые образуются путем ферментации. Кроме того, целевое соединение может представлять собой аминокислоту, такую как цистеин или метионин, не ограничиваясь указанным. Кроме того, производное целевого соединения может представлять собой производное аминокислоты, в частности, производное цистеина или метионина. Более конкретно, производное цистеина может включать по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из N-ацетилцистеин, цистина, комплекса цистеина с металлом (например, комплекса цистеина с цинком, комплекса цистеина с марганцем, комплекса цистеина с железом, комплекса цистеина с медью и комплекса цистеина с магнием) и соли цистеина (например, цистеина гидрохлорида), не ограничиваясь указанным. Производное метионина может включать по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из N-ацетил метионина, комплекса метионина с металлом (например, комплекса метионина с цинком, комплекса метионина с марганцем, комплекса метионина с железом, комплекса метионина с медью и комплекса метионина с магнием) и соли метионина, не ограничиваясь указанным. Кроме того, прекурсор целевого соединения может представлять собой прекурсор аминокислоты, в частности, прекурсор цистеина или метионина. Более конкретно, прекурсор может представлять собой О-фосфосерин (OPS) или О-фосфогомосерин (OPHS), не ограничиваясь указанным.
Помимо этого, «ферментационный бульон» может включать (а) ферментационный бульон целевого соединения или прекурсора или его производного, содержащий фосфорную кислоту, (b) ферментационный бульон, содержащий целевое соединение или его производные, полученные с помощью штамма, продуцирующего прекурсор целевого соединения, субстрат и превращающий фермент; и фосфорную кислоту, или (с) ферментационный бульон, содержащий целевое соединение или его производные, продуцируемые путем добавления превращающего фермента или микроорганизма, выделяющего превращающий фермент; и субстрат для ферментационного бульона прекурсора целевого соединения; и фосфорную кислоту, не ограничиваясь указанным.
Более конкретно, ферментационный бульон может представлять собой (i) ферментационный бульон О-фосфосерина, содержащий фосфорную кислоту, (ii) ферментационный бульон О-фосфогомосерина, содержащий фосфорную кислоту, или (iii) ферментационный бульон, содержащий аминокислоту или ее производные, полученные путем добавления превращающего фермента или выделяющего ее микроорганизма, сульфида для ферментационного бульона и фосфорную кислоту. Кроме того, ферментационный бульон (iii) может в частности представлять собой ферментационный бульон, содержащий цистеин или его производные, полученные путем добавления О-фосфосерин-сульфгидрилазы (OPSS) или выделяющего ее микроорганизма, сульфида для ферментационного бульона О-фосфосерина и фосфорную кислоту. Кроме того, ферментационный бульон (iii) может представлять собой ферментационный бульон, содержащий метионин или его производные, полученный путем добавления О-фосфогомосерин-зависимой (OPHS-зависимой) метионинсинтазы или выделяющего ее микроорганизма, сульфида для ферментационного бульона О-фосфогомосерина и фосфорную кислоту.
В данной заявке термин «жидкие отходы ферментации» может представлять собой раствор, полученный путем частичного или полного выделения и удаления продукта ферментации из ферментационного бульона, не ограничиваясь указанным. В частности, жидкие отходы ферментации могут представлять собой раствор, полученный путем частичного или полного выделения и удаления аминокислоты или ее производных или прекурсоров из ферментационного бульона, содержащего аминокислоту или ее производные или прекурсоры и фосфорную кислоту, не ограничиваясь указанным. Например, жидкие отходы ферментации могут представлять собой раствор, полученный путем частичного или полного выделения и удаления аминокислоты или ее производных из ферментационного бульона, содержащего аминокислоту и ее производные и фосфорную кислоту, или раствор, полученный путем частичного или полного выделения и удаления аминокислоты или ее производных из ферментационного бульона, содержащего аминокислоту или ее производные, полученные путем добавления субстрата и превращающего фермента или микроорганизма, продуцирующего превращающий фермент, в ферментационный бульон прекурсора аминокислоты, и фосфорную кислоту. Более конкретно, жидкие отходы ферментации могут представлять собой раствор, полученный путем частичного или полного выделения и удаления цистеина или его производных, полученных путем добавления О-фосфосерин-сульфгидрилазы (OPSS) или выделяющего ее микроорганизма, и сульфида в ферментационный бульон О-фосфосерина, из ферментационного бульона, содержащего цистеин или его производные, и фосфорную кислоту, или раствор, полученный путем частичного или полного выделения и удаления метионина или его производных, полученных путем добавления OPHS-зависимой метионинсинтазы или выделяющего ее микроорганизма, и сульфида в ферментационный бульон О-фосфогомосерина, из ферментационного бульона, содержащего метионин или его производные, и фосфорную кислоту, не ограничиваясь указанным.
В данной заявке «концентрирование» на стадии концентрирования можно осуществить любым способом без ограничения, пока концентрация фосфат-ионов, содержащихся в ферментационном бульоне или жидких отходах ферментации, увеличивается с помощью этого способа. В частности, концентрирование может быть осуществлено путем выпаривания, нагревания, декомпрессии, продувки, вымораживания или тому подобного, не ограничиваясь указанным.
В настоящем описании концентрирование осуществляют для увеличения степени извлечения фосфорной кислоты, и ферментационный бульон или жидкие отходы ферментации можно концентрировать на стадии концентрирования, так что концентрация фосфат-ионов, содержащихся в концентрате, имеющем отрегулированный рН, может составлять 60 г/л или более или 70 г/л или более, и более конкретно, находиться в диапазоне от 60 г/л до 300 г/л или от 70 г/л до 250 г/л, не ограничиваясь указанным.
Кроме того, в настоящем описании, перед стадией концентрирования может быть отрегулирован рН ферментационного бульона или жидких отходов ферментации. В частности, рН ферментационного бульона или жидких отходов ферментации может быть отрегулирован до 7 или более, 7,5 или более, 8 или более, 8,5 или более или 9 или более, более конкретно, в диапазоне от 8 до 11. Путем регулирования рН перед стадией концентрирования можно снизить количество примесей иона аммония, содержащихся в извлеченном фосфате.
В настоящем описании стадия (b) (стадия регулирования рН) является стадией регулирования рН концентрата перед кристаллизацией фосфата. рН концентрата не ограничивают, пока фосфат кристаллизуется при этом рН, но может быть отрегулирован от нейтрального уровня до щелочного уровня, в частности, до 7 или более, 7,5 или более, 8 или более, 8,5 или более или 9 или более, более конкретно, в диапазоне от 8 до 11.
Кроме того, в настоящем описании стадия регулирования рН может быть осуществлена путем добавления в концентрат щелочного вещества, в частности гидроксида. В частности, гидроксид может представлять собой гидроксид натрия или водный раствор гидроксида натрия, не ограничиваясь указанным.
В настоящем описании стадия (с) (стадия кристаллизации) является стадией извлечения фосфата из концентрата, имеющего отрегулированный рН, который получают на стадии регулирования рН. В настоящем описании извлечение фосфата осуществляют путем кристаллизации фосфата в концентрате, имеющем отрегулированный рН, и выделения образовавшихся кристаллов из маточного раствора без использования органического растворителя.
Для кристаллизации фосфата можно регулировать температуру и/или можно добавлять туда зародыш кристалла, не ограничиваясь указанным. В частности, для кристаллизации фосфата стадию охлаждения концентрата, имеющего отрегулированный рН, можно также проводить между стадией регулирования рН и стадией кристаллизации; или на стадии кристаллизации. Более конкретно, концентрат, имеющий отрегулированный рН, можно оставить при стоянии при комнатной температуре, концентрат, имеющий отрегулированный рН, можно охладить перед стадией кристаллизации, или концентрат, имеющий отрегулированный рН, можно охладить на стадии кристаллизации, не ограничиваясь указанным. Вместе с тем, хотя на степень извлечения фосфорной кислоты можно воздействовать путем температуры охлаждения, температуру охлаждения не ограничивают, пока образуются кристаллы фосфата. В частности, температура охлаждения может составлять 50°С или менее, в частности находиться в диапазоне от 0°С до 30°С, более конкретно в диапазоне от 10°С до 20°С, не ограничиваясь указанным.
Кроме того, в частности, для кристаллизации фосфата, стадию добавления кристаллов фосфата в качестве зародышей кристаллов можно также проводить между стадией регулирования рН и стадией кристаллизации или на стадии кристаллизации, не ограничиваясь указанным.
В данной заявке термин «фосфат» может относиться к соли фосфорной кислоты или ее гидрату, однако тип соли этим не ограничивают, пока фосфорная кислота может быть извлечена путем кристаллизации. В частности, фосфат может включать по меньшей мере одно вещество, выбранное из фосфата тринатрия, гидрофосфата динатрия, дигидрофосфата натрия и его гидратов, более конкретно, гидрофосфата динатрия или его гидратов, не ограничиваясь указанным. Число молекул воды, связанных в гидрате, не ограничивают, пока гидрат фосфата кристаллизуется, но может составлять, в частности, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 или 13 или более. Кроме того, гидрат может представлять собой, в частности, гептагидрат гидрофосфата динатрия или додекагидрат гидрофосфата динатрия, не ограничиваясь указанным.
В настоящем описании понятия фосфорной кислоты и фосфата могут использоваться взаимозаменяемо.
В настоящем описании любой способ, обеспечивающий отделение твердого вещества от жидкости, можно без ограничения применять для отделения образовавшихся кристаллов фосфата, в частности, можно применять центрифугу, фильтр-пресс, фильтр сжатия, роторный вакуумный фильтр, мембранный сепаратор или тому подобное, не ограничиваясь указанным.
В настоящем описании маточный раствор относится к раствору, полученному путем выделения и удаления образовавшихся кристаллов фосфата из концентрата, имеющего отрегулированный рН, и может содержать некристаллизовавшиеся фосфат-ионы, не ограничиваясь указанным.
Для повышения степени извлечения фосфорной кислоты способ согласно настоящему изобретению может дополнительно включать вторую стадию кристаллизации перекристаллизованного фосфата из маточного раствора. Согласно настоящему изобретению, высокую степень извлечения фосфорной кислоты можно получить путем добавления кристаллов фосфата, полученных на второй стадии кристаллизации (второго извлеченного фосфата), в кристаллы фосфата, полученные на предыдущей стадии кристаллизации (первого извлеченного фосфата). В частности, вторая стадия кристаллизации может включать (i) концентрирование маточного раствора (стадия повторного концентрирования), (ii) регулирование рН маточного раствора (стадия повторного регулирования рН) и (iii) кристаллизацию фосфата в маточном растворе, имеющем отрегулированный рН, и выделение из него кристаллизованного фосфата (стадия повторной кристаллизации). Стадии (i)-(iii) можно осуществить тем же способом, что и описанные выше стадия концентрирования, стадия регулирования рН и стадия кристаллизации. В частности, рН маточного раствора можно отрегулировать до 7 или более, 7,5 или более, 8 или более, 8,5 или более или 9 или более, более конкретно, в диапазоне от 8 до 11.
Кроме того, в частности, вторая стадия кристаллизации может также включать добавление кристаллов фосфата, в качестве зародышей кристаллов, в маточный раствор, например, между стадией повторного регулирования рН и стадией повторной кристаллизации или на стадии повторной кристаллизации, не ограничиваясь указанным.
Кроме того, согласно настоящему изобретению стадию кристаллизации можно осуществлять более двух раз для повышения степени извлечения фосфорной кислоты.
Способ по настоящему изобретению может также включать добавление спирта на стадии регулирования рН или между стадией регулирования рН и стадией кристаллизации. Из-за низкой растворимости фосфата в спирте, спирт, когда его смешивают с раствором фосфата, понижает растворимость фосфата в растворе, повышая тем самым степень извлечения фосфорной кислоты. Спирт не ограничивают, пока степень извлечения фосфорной кислоты увеличивается с его помощью, при этом он может представлять собой метанол, этанол, пропанол, бутанол или их комбинацию.
В настоящем описании стадия (d) (стадия повторного применения) является стадией применения кристаллов фосфата, извлеченных со стадии кристаллизации, в качестве источника фосфорной кислоты и/или фосфора в различных ферментационных средах, в которых необходим источник фосфорной кислоты и/или фосфора. Среда ферментации согласно настоящему изобретению не ограничивается, пока эту среду используют в процессе ферментации, для которой необходим источник фосфорной кислоты и/или фосфора, но может в частности представлять собой, ферментационную среду, применяемую при продуцировании О-фосфосерина или О-фосфогомосерина.
В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации и повторного применения извлеченной фосфорной кислоты, включающий:
(а) продуцирование О-фосфосерина (OPS) с помощью микроорганизма в ферментационной среде, содержащей фосфорную кислоту (стадия OPS ферментации);
(b) получение ферментационного бульона цистеина или его производного путем взаимодействия О-фосфосерина, продуцированного на стадии (а), с сульфидом в присутствии О-фосфосерин-сульфгидрилазы (OPSS) или микроорганизма, выделяющего OPSS (стадия превращения);
(c) концентрирование ферментационного бульона или жидких отходов ферментации, полученных путем удаления цистеина или его производных из ферментационного бульона (стадия концентрирования);
(d) регулирование рН концентрата в диапазоне от 8 до 11 (стадия регулирования pН);
(e) кристаллизацию фосфата из концентрата, имеющего отрегулированный рН, и выделение кристаллизованного фосфата из маточного раствора (стадия кристаллизации); и
(f) применение кристаллизованного фосфата в ферментационной среде в качестве источника фосфорной кислоты (стадия повторного применения).
В настоящем описании, стадия (а) (стадия OPS ферментации) представляет собой стадию продуцирования О-фосфосерина при использовании ферментационной среды, содержащей фосфорную кислоту и микроорганизм. О-фосфосерин является сложным эфиром серина и фосфорной кислоты, поэтому фосфорная кислота необходима при продуцировании О-фосфосерина. Кроме того, микроорганизм может представлять собой любой известный микроорганизм, способный продуцировать О-фосфосерин, примерами такого микроорганизма могут быть, не ограничиваясь указанным, микроорганизмы, имеющие повышенную активность в отношении выделения О-фосфосерина (публикации международных патентных заявок № WO 2014/182125 и WO 2014/182119). Кроме того, примерами микроорганизмов, имеющих высокую способность в отношении продуцирования О-фосфосерина, может быть микроорганизм, имеющий пониженную активность в отношении эндогенной фосфосерин-фосфатазы (SerB) и/или повышенную активность в отношении фосфоглицерат-дегидрогеназы (SerA) и/или фосфосерин-аминотрансферазы (SerC) (публикация международной патентной заявки №WO 2012/053794), не ограничиваясь указанным.
В настоящем описании стадия (b) (стадия превращения) является стадией превращения О-фосфосерина, полученного на стадии OPS ферментации, в цистеин или его производные путем взаимодействия О-фосфосерина с сульфидом в условиях каталитического действия О-фосфосерин-сульфгидрилазы.
В настоящем описании реакцию превращения можно также осуществлять при использовании микроорганизма, выделяющего О-фосфосерин-сульфгидрилазу, а также фермента. Фермент и микроорганизм, выделяющий фермент, можно получить с помощью любого средства и способа, которые известны в уровне техники. В частности, фермент, О-фосфосерин-сульфгидрилаза, может быть любым известным ферментом, раскрытым в публикациях международных патентных заявок № WO 2013/089478, WO 2012/053794 и WO 2012/053777, не ограничиваясь указанными.
Кроме того, в настоящем описании сульфид не ограничивают, пока такой сульфид реагирует с О-фосфосерином в условиях каталитического действия О-фосфосерин-сульфгидрилазы, но может представлять собой по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, состоящей из CH3SH, Na2S, NaSH, (NH4)2S, H2S и Na2S2O3.
В настоящем описании стадии (с)-(е) являются такими же, как описанные выше стадия концентрирования, стадия регулирования рН и стадия кристаллизации.
В настоящем описании стадия (f) (стадия повторного применения) представляет собой стадию использования кристаллов фосфата, извлеченных со стадии кристаллизации, в ферментационной среде, в которой необходим источник фосфорной кислоты и/или фосфора, в качестве источника фосфорной кислоты и/или фосфора. В частности, ферментационная среда может представлять собой любую ферментационную среду, используемую для продуцирования О-фосфосерина, не ограничиваясь указанным.
В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации и повторного применения извлеченной фосфорной кислоты, включающий:
(a) продуцирование О-фосфогомосерина (OPHS) при использовании микроорганизма в ферментационной среде, содержащей фосфорную кислоту (стадия OPHS ферментации);
(b) получение ферментационного бульона метионина или его производного путем взаимодействия О-фосфогомосерина, продуцированного на стадии (а), с сульфидом в присутствии О-фосфогомосерин-зависимой метионинсинтазы или микроорганизма, выделяющего О-фосфогомосерин-зависимую метионинсинтазу (стадия превращения);
(c) концентрирование ферментационного бульона или жидких отходов ферментации, полученных путем удаления метионина или его производного из ферментационного бульона (стадия концентрирования);
(d) регулирование рН концентрата в диапазоне от 8 до 11 (стадия регулирования pН);
(e) кристаллизацию фосфата в концентрате, имеющем отрегулированный рН, и выделение кристаллизованного фосфата из маточного раствора (стадия кристаллизации); и
(f) применение кристаллизованного фосфата в качестве источника фосфорной кислоты в ферментационной среде (стадия повторного применения).
В настоящем описании стадия (а) (стадия OPHS ферментации) представляет собой стадию продуцирования О-фосфогомосерина при использовании ферментационной среды, содержащей фосфорную кислоту и микроорганизм. О-фосфогомосерин является сложным эфиром треонина и фосфорной кислоты, поэтому фосфорная кислота необходима для продуцирования О-фосфогомосерин. Кроме того, микроорганизм может представлять собой любой известный микроорганизм, способный продуцировать О-фосфогомосерин.
В настоящем описании стадия (b) (стадия превращения) является стадией превращения О-фосфогомосерина в метионин или его производные путем взаимодействия О-фосфогомосерина, продуцированного со стадии OPHS ферментации, с сульфидом в условиях каталитического действия OPHS-зависимой метионинсинтазы.
В настоящем описании реакцию превращения можно также осуществлять при использовании микроорганизма, выделяющего OPHS-зависимую метионинсинтазу, а также фермента. В частности, фермент и микроорганизм, выделяющий фермент, можно получить с помощью любого средства и способа, которые известны в уровне техники, например, способом, раскрытым в публикации международной патентной заявки № WO 2014/064244, не ограничиваясь указанным.
Кроме того, в настоящем описании, сульфид не ограничивают, пока такой сульфид реагирует с О-фосфогомосерином в условиях каталитического действия OPHS-зависимой метионинсинтазы, но может включать по меньшей мере одно вещество, выбранное из CH3SH, Na2S, NaSH, (NH4)2S, H2S и Na2S2O3.
В настоящем описании стадии (с)-(е) являются такими же, как описанные выше стадия концентрирования, стадия регулирования рН и стадия кристаллизации.
В настоящем описании стадия (f) (стадия повторного применения) представляет собой стадию применения кристаллов фосфата, извлеченных со стадии кристаллизации, в ферментационной среде, в которой необходим источник фосфорной кислоты и/или фосфора, в качестве источника фосфорной кислоты и/или фосфора. В частности, ферментационная среда может представлять собой любую ферментационную среду, используемую для продуцирования О-фосфогомосерина, не ограничиваясь указанным.
В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ извлечения фосфорной кислоты из жидких отходов ферментации.
В частности, способ согласно настоящему изобретению включает:
(a) концентрирование жидких отходов ферментации, содержащих фосфорную кислоту (стадия концентрирования);
(b) регулирование рН концентрата в диапазоне от 8 до 11 (стадия регулирования pН);
(c) кристаллизацию фосфата из концентрата, имеющего отрегулированный рН (стадия кристаллизации) и
(d) выделение кристаллизованного фосфата из маточного раствора (стадия выделения).
В настоящем описании жидкие отходы ферментации являются такими, как описано выше и могут содержать жидкие отходы ферментативного превращения.
В настоящем описании стадии (а)-(с) являются такими же, как описанные выше стадия концентрирования, стадия регулирования рН и стадия кристаллизации.
В настоящем описании способ выделения кристаллов фосфата из маточного раствора стадии (d) (стадии выделения) является таким, как описано выше на стадии кристаллизации.
ВОПЛОЩЕНИЕ ПО НАСТОЯЩЕМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на следующие примеры. Однако эти примеры являются иллюстративными и не предназначены для ограничения объема раскрытия настоящего изобретения.
Пример 1. Извлечение фосфорной кислоты при концентрировании жидких отходов ферментации О-фосфосерина
Пример 1-1. Извлечение фосфорной кислоты при использовании жидких отходов ферментации О-фосфосерина
После получения ферментационного бульона О-фосфосерина путем культивирования микроорганизма, способного к продуцированию О-фосфосерина (OPS) в ферментационной среде, содержащей фосфорную кислоту, ферментационный бульон реагировал с сульфидом при использовании О-фосфосерин-сульфгидрилазы (OPSS) с получением ферментационного бульона, содержащего цистеин или цистин (публикация международной патентной заявки № WO 2012/053794). Цистеин или цистин кристаллизовали в ферментационном бульоне и выделяли из него путем отделения твердого вещества от жидкости с получением жидких отходов ферментации.
Жидкие отходы ферментации О-фосфосерина имели следующий состав ионов (г/л): 24,4 ионов натрия, 6,4 ионов аммония, 14,8 ионов хлора, 3,4 сульфат-ионов и 34,3 фосфат-ионов. 1665 мл воды выпаривали из 2000 мл первоначальных жидких отходов и добавляли туда 50% (масс./масс.) водный раствор гидроксида натрия (38,0 мл) до тех пор, пока рН не достигал 9,00. Этот раствор имел концентрацию фосфат-ионов 185,4 г/л. Раствор охлаждали до 15°C с получением гептагидрата гидрофосфата динатрия. Суспензию отфильтровывали с помощью корзиночного фильтра центрифуги и промывали чистой водой.
Масса конечного продукта составляла 159,5 г. Конечный продукт имел следующий состав ионов (г/кг): 124,6 ионов натрия, 5,3 ионов аммония, 5,4 ионов хлора, 4,2 сульфат-ионов и 388,5 фосфат-ионов. Содержание влаги в конечном продукте составляло 45,7% (масс). Суммарная степень извлечения фосфорной кислоты составляла 79,2% (масс).
Пример 1-2. Извлечение фосфорной кислоты при использовании жидких отходов ферментации О-фосфосерина
Жидкие отходы из способа ферментации О-фосфосерина согласно данному примеру имели следующий состав ионов (г/л): 24,7 ионов натрия, 6,3 ионов аммония, 16,4 ионов хлора, 3,9 сульфат-ионов и 35,8 фосфат-ионов. 1555 мл воды выпаривали из 1945 мл первоначальных жидких отходов и добавляли туда 50% (масс/масс.) водный раствор гидроксида натрия (46,5 мл) до тех пор, пока рН не достигал 9,00. Этот раствор имел концентрацию фосфат-ионов 159,7 г/л. Раствор охлаждали до 15°C с получением гептагидрата гидрофосфата динатрия. Суспензию отфильтровывали с помощью корзиночного фильтра центрифуги и промывали чистой водой.
Масса конечного продукта составляла 132,3 г. Конечный продукт имел следующий состав ионов (г/кг): 127,4 ионов натрия, 10,9 ионов аммония, 5,2 ионов хлора, 3,1 сульфат-ионов и 358,6 фосфат-ионов. Содержание влаги в конечном продукте составляло 49,6% (масс). Суммарная степень извлечения фосфорной кислоты составляла 68,0% (масс).
Пример 1-3. Извлечение фосфорной кислоты при использовании жидких отходов ферментации О-фосфосерина
Жидкие отходы из способа ферментации О-фосфосерина согласно данному примеру имели следующий состав ионов (г/л): 24,6 ионов натрия, 6,2 ионов аммония, 16,3 ионов хлора, 3,5 сульфат-ионов и 35,6 фосфат-ионов. 1315 мл воды выпаривали из 1975 мл первоначальных жидких отходов и добавляли туда 50% (масс/масс.) водный раствор гидроксида натрия (43,0 мл) до тех пор, пока рН не достигал 9,01. Этот раствор имел концентрацию фосфат-ионов 99,9 г/л. Раствор охлаждали до 15°C с получением гептагидрата гидрофосфата динатрия. Суспензию отфильтровывали с помощью корзиночного фильтра центрифуги и промывали чистой водой.
Масса конечного продукта составляла 186,0 г. Конечный продукт имел следующий состав ионов (г/кг): 110,7 ионов натрия, 13,5 ионов аммония, 2,4 ионов хлора, 2,8 сульфат-ионов и 264,7 фосфат-ионов. Содержание влаги в конечном продукте составляло 60.8% (масс). Суммарная степень извлечения фосфорной кислоты составляла 70,1% (масс).
Пример 1-4. Извлечение фосфорной кислоты при использовании жидких отходов ферментации О-фосфосерина
Жидкие отходы из способа ферментации О-фосфосерина согласно данному примеру имели следующий состав ионов (г/л): 24,5 ионов натрия, 6,2 ионов аммония, 16,3 ионов хлора, 3,7 сульфат-ионов и 35,6 фосфат-ионов. 980 мл воды выпаривали из 1955 мл первоначальных жидких отходов и добавляли туда 50% (масс/масс) водный раствор гидроксида натрия (42,0 мл) до тех пор, пока рН не достигал 9,04. Этот раствор имел концентрацию фосфат-ионов 68,4 г/л. Раствор охлаждали до 15°C с получением гептагидрата гидрофосфата динатрия. Суспензию отфильтровывали с помощью корзиночного фильтра центрифуги и промывали чистой водой.
Масса конечного продукта составляла 172,9 г. Конечный продукт имел следующий состав ионов (г/кг): 112,8 ионов натрия, 20,2 ионов аммония, 1,2 ионов хлора, 2,6 сульфат-ионов и 255,9 фосфат-ионов. Содержание влаги в конечном продукте составляло 61.9% (масс). Суммарная степень извлечения фосфорной кислоты составляла 63,6% (масс).
Таким образом, было подтверждено, что так как понижается концентрация фосфат-ионов, содержащихся в концентрате, имеющем отрегулированный рН, понижается степень извлечения фосфорной кислоты.
Пример 2. Извлечение фосфорной кислоты в зависимости от температуры охлаждения
Жидкие отходы из способа ферментации О-фосфосерина согласно данному примеру имели следующий состав ионов (г/л): 23,8 ионов натрия, 6,5 ионов аммония, 15,1 ионов хлора, 3,4 сульфат-ионов и 35,0 фосфат-ионов. 1600 мл воды выпаривали из 2000 мл первоначальных жидких отходов (при температуре 50°C или выше) и добавляли туда 50% (масс./масс.) водный раствор гидроксида натрия (39,5 мл) до тех пор, пока рН не достигал 9,00. Этот раствор имел концентрацию фосфат-ионов 159,4 г/л. Экспериментальные условия были аналогичны условиям из Примера 1-2. Раствор охлаждали до 25°C с получением гептагидрата гидрофосфата динатрия. Суспензию отфильтровывали с помощью корзиночного фильтра центрифуги и промывали чистой водой.
Масса конечного продукта составляла 110,6 г. Конечный продукт имел следующий состав ионов (г/кг): 126,8 ионов натрия, 13,8 ионов аммония, 2,7 ионов хлора, 2,2 сульфат-ионов, 393,9 фосфат-ионов. Содержание влаги в конечном продукте составляло 43,9% (масс). Суммарная степень извлечения фосфорной кислоты составила 62,2% (масс). Этот результат показывает, что более низкая температура является предпочтительной для получения более высокой степени извлечения фосфорной кислоты.
Пример 3. Извлечение фосфорной кислоты путем дополнительного регулирования рН перед концентрированием
Жидкие отходы из способа ферментации О-фосфосерина согласно данному примеру имели следующий состав ионов (г/л): 23,4 ионов натрия, 6,4 ионов аммония, 14,9 ионов хлора, 3,5 сульфат-ионов и 34,7 фосфат-ионов. Перед упариванием туда добавляли 50% (масс./масс.) водный раствор гидроксида натрия (39,5 мл) до тех пор, пока рН не достигал 9,02. Затем 1600 мл воды выпаривали из 2000 мл первоначальных жидких отходов. рН раствора после выпаривания составил 7,06, поскольку был упарен аммиак. Следовательно, туда дополнительно добавляли 50% (масс./масс.) водный раствор гидроксида натрия (16,0 мл) до тех пор, пока рН не достигал 9,00. Концентрация фосфат-ионов раствора составляла 152,4 г/л. Условия концентрации были аналогичными условиям в Примере 1-2. Раствор охлаждали до 15°C с получением гептагидрата гидрофосфата динатрия. Суспензию отфильтровывали с помощью корзиночного фильтра центрифуги и промывали чистой водой.
Масса конечного продукта составляла 141,6 г. Конечный продукт имел следующий состав ионов (г/кг): 156,8 ионов натрия, 0,6 ионов аммония, 1,1 ионов хлора, 3,2 сульфат-ионов и 338,8 фосфат-ионов. Содержание влаги в конечном продукте составляло 51,2% (масс). Суммарная степень извлечения фосфорной кислоты составляла 69,1% (масс). Согласно этому способу количество примесей ионов аммония, содержащихся в извлеченном гидрофосфате динатрия, было значительно снижено по сравнению с другими способами.
Пример 4. Извлечение фосфорной кислоты путем добавления метанола
Пример 4-1. Извлечение фосфорной кислоты путем добавления 100 мл метанола
Жидкие отходы на основе способа ферментации О-фосфосерина согласно данному примеру имели следующий состав ионов (г/л): 23,8 ионов натрия, 6,4 ионов аммония, 15,3 ионов хлора, 6,4 сульфат-ионов и 37,1 фосфат-ионов. 1600 мл воды выпаривали из 2000 мл первоначальных жидких отходов. Затем туда добавляли 50% (масс./масс.) водный раствор гидроксида натрия (48,0 мл) до тех пор, пока рН не достигал 9,07 и добавляли туда 100 мл метанола. Этот раствор имел концентрацию фосфат-ионов 135,2 г/л. Раствор охлаждали до 15°C с получением гептагидрата гидрофосфата динатрия. Суспензию отфильтровывали с помощью корзиночного фильтра центрифуги и промывали чистой водой.
Масса конечного продукта составляла 182,7 г. Конечный продукт имел следующий состав ионов (г/кг): 135,5 ионов натрия, 24,9 ионов аммония, 13,1 ионов хлора, 2,2 сульфат-ионов и 328,5 фосфат-ионов. Содержание влаги в конечном продукте составляло 49,6% (масс). Суммарная степень извлечения фосфорной кислоты составляла 81,0% (масс).
Пример 4-2. Извлечение фосфорной кислоты путем добавления 200 мл метанола
Жидкие отходы из способа ферментации О-фосфосерина согласно данному примеру имели следующий состав ионов (г/л): 23,9 ионов натрия, 6,4 ионов аммония, 15,3 ионов хлора, 3,9 сульфат-ионов и 37,3 фосфат-ионов. 1600 мл воды выпаривали из 2000 мл первоначальных жидких отходов. Затем туда добавляли 50% (масс./масс.) водный раствор гидроксида натрия (47,0 мл) до тех пор, пока рН не достигал 9,04 и добавляли туда 200 мл метанола. Этот раствор имел концентрацию фосфат-ионов 115,2 г/л. Раствор охлаждали до 15°C с получением гептагидрата гидрофосфата динатрия. Суспензию отфильтровывали с помощью корзиночного фильтра центрифуги и промывали чистой водой.
Масса конечного продукта составляла 182,0 г. Конечный продукт имел следующий состав ионов (г/кг): 122,9 ионов натрия, 38,9 ионов аммония, 15,9 ионов хлора, 2,4 сульфат-ионов и 328,2 фосфат-ионов. Содержание влаги в конечном продукте составляло 46,6% (масс). Суммарная степень извлечения фосфорной кислоты составляла 80,2% (масс).
Таким образом, было подтверждено, что степень извлечения фосфорной кислоты повышалась при добавлении метанола после регулирования рН или на стадии регулирования рН.
Пример 5. Извлечение фосфорной кислоты путем двухстадийной кристаллизации
На основании публикации международной патентной заявки № WO 2014/182125, были проведены ферментация О-фосфосерина и реакция ферментативного превращения L-цистеина. По окончании этих процессов, ионный состав жидких отходов из этого способа был следующим (г/л): 21,7 ионов натрия, 4,4 ионов аммония, 16,0 ионов хлора, 30,1 сульфат-ионов и 30,3 фосфат-ионов. 16,7 л воды выпаривали из 20 л первоначальных жидких отходов, добавляли туда 50% (масс/масс.) водный раствор гидроксида натрия (0,4 л) до тех пор, пока рН не достигал 9,00. Этот раствор имел концентрацию фосфат-ионов 162,1 г/л. Раствор охлаждали до 15°C с получением гептагидрата гидрофосфата динатрия. Суспензию гептагидрата гидрофосфата динатрия отфильтровывали с помощью корзиночного фильтра центрифуги и промывали чистой водой. Масса извлеченного гептагидрата гидрофосфата динатрия составляла 1339,0 г. Продукт имел следующий состав ионов (г/кг): 133,5 ионов натрия, 18,7 ионов аммония, 5,3 ионов хлора, 1,3 сульфат-ионов и 323,4 фосфат-ионов. Содержание влаги в конечном продукте составляло 48,2% (масс).
После фильтрации суспензии фильтрат имел следующий состав ионов (г/л): 13,3 ионов натрия, 6,8 ионов аммония, 98,9 ионов хлора, 16,8 сульфат-ионов и 40,2 фосфат-ионов. 1,1 г додекагидрата гидрофосфата динатрия (образец, приготовленный в Примере 1-3) добавляли в 3,2 л оставшегося фильтрата и перемешивали при 15°C в течение 4 часов. Суспензию додекагидрата гидрофосфата динатрия отфильтровывали с помощью корзиночного фильтра центрифуги и промывали чистой водой.
Масса извлеченного додекагидрата гидрофосфата динатрия составляла 299,0 г. Продукт имел следующий состав ионов (г/кг): 128,2 ионов натрия, 6,1 ионов хлора, 3,8 сульфат-ионов и 239,5 фосфат-ионов. Содержание влаги составляло 61,3% (масс). Итоговая степень извлечения фосфорной кислоты в описанном выше двухстадийном способе составляла 83,2% (масс). Когда извлеченный гептагидрат гидрофосфата динатрия смешивали с додекагидратом гидрофосфата динатрия и повторно использовали в качестве прекурсора в процессе ферментации О-фосфосерина, процесс ферментации проходил без каких-либо проблем.
Пример 6. Получение О-фосфосерина при использовании извлеченного гидрофосфата динатрия
Штамм, депонированный под кодом No. KССМ11103Р и раскрытый в публикации международной патентной заявки № WO 2012/053794, инкубировали на чашке с MMYE агаровой средой, содержащей 50 мкг/мл спектиномицина (2 г/л глюкозы, 2 ммоль сульфата магния, 0,1 ммоль хлорида кальция, 6 г/л пирофосфата натрия, 0,5 г/л хлорида натрия, 3 г/л гидрофосфата динатрия, извлеченного согласно настоящему изобретению, 10 г/л экстракта дрожжей и 18 г/л агара) при 33°C в течение 24 часов. Полученные клетки отбирали с 1/10 площади каждой чашки с агаром, делали посев в 50 мл среды для посева, содержащей 50 мкг/мл спектиномицина (10 г/л глюкозы, 0,5 г/л сульфата магния, 3 г/л дигидрофосфата калия, 10 г/л экстракта дрожжей, 0,5 г/л хлорида натрия, 1,5 г/л хлорида аммония, 12,8 г/л пирофосфата натрия и 1 г/л глицина) в колбе с перегородками и инкубировали при 30°C в течение 6 часов при 200 об./мин.
По завершении посева культуры проводили пересев среды культуры посева в количестве 16% (об.) среды основной культуры на 1 л небольшого ферментатора, наполненного 300 мл среды основной культуры с последующим рассевом при 33°C и рН 7,0. В процессе рассева рН доводили до 7,0 путем добавления аммиачной воды. При истощении глюкозы в среде, проводили подпитку культуры путем добавления 520 г/л раствора глюкозы и 300 г/л гидрофосфата динатрия, извлеченного согласно настоящему изобретению. После проведения инкубирования в течение 80 часов О-фосфосерин с концентрацией 29,3 г/л анализировали методом ВЭЖХ.
Сравнительный пример. Получение О-фосфосерина при использовании чистой фосфорной кислоты
Штамм, депонированный под кодом No. KССМ11103Р, инкубировали в среде для посева и в основной среде так же, как в Примере 6. При истощении глюкозы проводили подпитку культуры путем добавления 520 г/л раствора глюкозы и 200 г/л чистой фосфорной кислоты. После проведения инкубирования в течение 80 часов О-фосфосерин с концентрацией 29,5 г/л анализировали методом ВЭЖХ.
Таким образом, было подтверждено, что, согласно способу извлечения фосфорной кислоты из ферментационной среды и ее повторного применения, фосфат может быть извлечен путем кристаллизации фосфата в ферментационном бульоне или жидких отходах ферментации и путем применения извлеченного фосфата в процессе ферментации, а продукт ферментации может быть получен в количестве, аналогичном количеству, полученному при использовании чистой фосфорной кислоты и, таким образом, способ по настоящему изобретению можно с высокой эффективностью использовать в процессах ферментации.
Приведенное выше описание настоящего изобретения представлено в целях иллюстрации и специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны без изменения технической концепции и существенных признаков настоящего изобретения. Таким образом, ясно, что описанные выше воплощения являются иллюстративными во всех аспектах и не ограничивают настоящее изобретение. Различные воплощения, раскрытые в данной заявке, не предназначены для ограничения, поскольку объем и сущность настоящего изобретения изложены в приложенной формуле изобретения. Настоящее изобретение может быть ограничено только признаками прилагаемой формулы изобретения, а также их эквивалентами.
Claims (30)
1. Способ извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации и повторного применения извлеченной фосфорной кислоты, включающий:
(a) концентрирование ферментационного бульона или жидких отходов ферментации, содержащих фосфорную кислоту (стадия концентрирования);
(b) регулирование рН концентрата в диапазоне от 8 до 11 (стадия регулирования pН);
(c) кристаллизацию фосфата из концентрата, имеющего отрегулированный рН, и выделение кристаллизованного фосфата из маточного раствора (стадия кристаллизации); и
(d) применение кристаллизованного фосфата в ферментационной среде в качестве источника фосфорной кислоты (стадия повторного применения).
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий:
продуцирование О-фосфосерина (OPS) с помощью микроорганизма в ферментационной среде, содержащей фосфорную кислоту (стадия OPS ферментации);
получение ферментационного бульона цистеина или его производного путем взаимодействия продуцированного О-фосфосерина с сульфидом в присутствии О-фосфосерин-сульфгидрилазы (OPSS) или микроорганизма, выделяющего OPSS (стадия превращения); и
на стадии концентрирования концентрирование ферментационного бульона или жидких отходов ферментации, полученных путем удаления цистеина или его производного из ферментационного бульона.
3. Способ по п. 1, дополнительно включающий:
продуцирование О-фосфогомосерина (OPHS) с помощью микроорганизма в ферментационной среде, содержащей фосфорную кислоту (стадия OPHS ферментации);
получение ферментационного бульона метионина или его производного путем взаимодействия продуцированного О-фосфогомосерина с сульфидом в присутствии О-фосфогомосерин-зависимой метионинсинтазы или микроорганизма, выделяющего О-фосфогомосерин-зависимую метионинсинтазу (стадия превращения); и
на стадии концентрирования концентрирование ферментационного бульона или жидких отходов ферментации, полученных путем удаления метионина или его производного из ферментационного бульона.
4. Способ по п. 1, в котором на стадии концентрирования осуществляют концентрирование жидких отходов ферментации, содержащих фосфорную кислоту, а выделение кристаллизованного фосфата из маточного раствора (стадию выделения) осуществляют после стадии кристаллизации.
5. Способ по п. 1, в котором ферментационный бульон представляет собой (i) ферментационный бульон О-фосфосерина (OPS), (ii) ферментационный бульон О-фосфогомосерина (OPHS) или (iii) ферментационный бульон, содержащий аминокислоту или ее производное, полученные путем добавления превращающего фермента или микроорганизма, выделяющего превращающий фермент, и сульфида в ферментационный бульон, и
жидкие отходы ферментации представляют собой жидкие отходы, полученные путем удаления аминокислоты или ее производного из ферментационного бульона.
6. Способ по п. 2 или 3, в котором сульфид представляет собой по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, состоящей из CH3SH, Na2S, NaSH, (NH4)2S, H2S и Na2S2O3.
7. Способ по п. 1 или 4, в котором жидкие отходы ферментации получают путем удаления аминокислоты или ее производного из ферментационного бульона.
8. Способ по любому из пп. 1-4, в котором стадию регулирования рН осуществляют путем добавления в концентрат гидроксида.
9. Способ по п. 8, в котором гидроксид является гидроксидом натрия или водным раствором гидроксида натрия.
10. Способ по любому из пп. 1-4, дополнительно включающий охлаждение концентрата, имеющего отрегулированный рН, между стадией регулирования рН и стадией кристаллизации или на стадии кристаллизации.
11. Способ по п. 1, дополнительно включающий добавление кристаллов фосфата в качестве затравки кристаллов между стадией регулирования рН и стадией кристаллизации или на стадии кристаллизации.
12. Способ по п. 1, в котором фосфат включает по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, состоящей из фосфата тринатрия, гидрофосфата динатрия, дигидрофосфата натрия и его гидрата.
13. Способ по п. 12, в котором гидрат является гептагидратом гидрофосфата динатрия или додекагидратом гидрофосфата динатрия.
14. Способ по п. 1, дополнительно включающий кристаллизацию фосфата из маточного раствора (вторая стадия кристаллизации).
15. Способ по п. 14, в котором вторая стадия кристаллизации включает (i) концентрирование маточного раствора (стадия повторного концентрирования), (ii) регулирование рН маточного раствора в диапазоне от 8 до 11 (стадия повторного регулирования рН) и (iii) кристаллизацию фосфата из маточного раствора, имеющего отрегулированный рН, и выделение из него кристаллизованного фосфата (стадия повторной кристаллизации).
16. Способ по п. 15, дополнительно включающий добавление кристаллов фосфата в качестве затравки кристаллов в маточный раствор между стадией повторного регулирования рН и стадией повторной кристаллизации или на стадии повторной кристаллизации.
17. Способ по п. 1, дополнительно включающий регулирование рН ферментационного бульона или жидких отходов ферментации в диапазоне от 8 до 11 перед стадией концентрирования.
18. Способ по п. 1, дополнительно включающий добавление спирта на стадии регулирования рН или между стадией регулирования рН и стадией кристаллизации.
19. Способ по п. 18, в котором спиртом является метанол, этанол, пропанол, бутанол или их комбинация.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2017-0089121 | 2017-07-13 | ||
| KR1020170089121A KR102025867B1 (ko) | 2017-07-13 | 2017-07-13 | 인산을 발효액 또는 발효 폐액으로부터 회수 및 재사용하는 방법 |
| PCT/KR2018/007915 WO2019013570A2 (ko) | 2017-07-13 | 2018-07-12 | 인산을 발효액 또는 발효 폐액으로부터 회수 및 재사용하는 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2748950C1 true RU2748950C1 (ru) | 2021-06-02 |
Family
ID=65002111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020104086A RU2748950C1 (ru) | 2017-07-13 | 2018-07-12 | Способ извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации и её повторного применения |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210087060A1 (ru) |
| EP (1) | EP3653718A4 (ru) |
| JP (1) | JP6944583B2 (ru) |
| KR (1) | KR102025867B1 (ru) |
| CN (1) | CN111051516A (ru) |
| AU (1) | AU2018299607B2 (ru) |
| BR (1) | BR112020000723B1 (ru) |
| CA (1) | CA3069786C (ru) |
| MX (1) | MX2020000433A (ru) |
| MY (1) | MY195482A (ru) |
| PH (1) | PH12020500175B1 (ru) |
| RU (1) | RU2748950C1 (ru) |
| WO (1) | WO2019013570A2 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7300868B2 (ja) * | 2019-03-29 | 2023-06-30 | 三菱商事ライフサイエンス株式会社 | 天然原料中の化合物由来のリン酸を含有する微生物培養素材 |
| CN110482506A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-11-22 | 昆明理工大学 | 一种过程强化脱除工业磷酸中硫化氢的装置及方法 |
| KR102744891B1 (ko) * | 2022-03-24 | 2024-12-19 | 씨제이제일제당 주식회사 | 인산을 발효액 또는 발효 폐액으로부터 회수 및 재사용하는 방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103951113A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-07-30 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种去除废水磷回收产品中四环素类抗生素的方法 |
| RU2536250C1 (ru) * | 2010-10-20 | 2014-12-20 | СиДжей ЧЕИЛДЗЕДАНГ КОРПОРЕЙШН | Микроорганизм, продуцирующий о-фосфосерин, и способ получения l-цистеина или его производных из о-фосфосерина с его использованием |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3375068A (en) | 1965-03-01 | 1968-03-26 | St Paul Ammonia Products Inc | Phosphoric acid extraction |
| US3421845A (en) * | 1965-06-07 | 1969-01-14 | Hooker Chemical Corp | Production of sodium phosphates |
| US3466141A (en) | 1966-02-22 | 1969-09-09 | Mini Ind Chimice | Process for the production of sodium phosphates |
| DE3365775D1 (en) | 1982-02-23 | 1986-10-09 | Dharamsi Morarji Chemical Comp | A process to manufacture commercially acceptable phosphoric acid and gypsum from rock phosphate |
| US4543239A (en) | 1984-08-21 | 1985-09-24 | International Minerals & Chemical Corp. | Phosphoric acid extraction process |
| JPH0889992A (ja) * | 1994-09-27 | 1996-04-09 | Ebara Res Co Ltd | 水域の浄化方法 |
| DE69925090T2 (de) * | 1998-11-11 | 2005-09-22 | Mitsubishi Materials Corp. | Verfahren zum Rückgewinnen von Phosphat aus Schlamm und System dafür |
| US7687046B2 (en) | 2002-06-28 | 2010-03-30 | Ecophos | Method of producing phosphoric acid salt |
| JP4657680B2 (ja) * | 2004-11-05 | 2011-03-23 | 悠平 稲森 | リン成分の回収方法 |
| PL2435364T3 (pl) | 2009-05-27 | 2015-10-30 | Easymining Sweden Ab | Wytwarzanie fosforanu amonu |
| WO2012053794A2 (en) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | Cj Cheiljedang Corporation | Microorganism producing o-phosphoserine and method of producing l-cysteine or derivatives thereof from o-phosphoserine using the same |
| KR101208267B1 (ko) | 2010-10-20 | 2012-12-04 | 씨제이제일제당 (주) | Ｏ-포스포세린 설피드릴라제 변이체 |
| CN102690899A (zh) * | 2011-03-21 | 2012-09-26 | 帅科 | 一种浓磷酸水解木质纤维素原料并回收磷酸的方法 |
| KR101404376B1 (ko) | 2011-12-15 | 2014-06-11 | 씨제이제일제당 (주) | 신규 ｏ-포스포세린 설프하이드릴라아제를 이용하여 시스테인 또는 이의 유도체를 생산하는 방법 |
| KR101861072B1 (ko) * | 2012-09-28 | 2018-07-05 | 하승수 | 인 결정화 장치를 갖는 하·폐수처리시설 및 음식물쓰레기·축산분뇨처리시설 |
| CN102849705B (zh) * | 2012-09-29 | 2014-07-02 | 东莞新长桥塑料有限公司 | 从可发性聚苯乙烯生产废水中回收磷酸三钙的方法 |
| RU2650859C2 (ru) * | 2012-10-26 | 2018-04-17 | Адиссео Франс С.А.С. | Способ ферментативного получения l-метионина из о-фосфо-l-гомосерина и метантиола |
| CN103964622B (zh) * | 2013-02-05 | 2016-02-24 | 江苏优士化学有限公司 | 一种工业有机磷废液的综合处理与资源利用方法 |
| KR101525663B1 (ko) | 2013-05-10 | 2015-06-04 | 씨제이제일제당 (주) | 신규 ｏ-포스포세린 배출 단백질 및 이를 이용한 ｏ-포스포세린의 생산방법 |
| KR101493154B1 (ko) | 2013-05-10 | 2015-02-13 | 씨제이제일제당 (주) | 신규 ＲｈｔＢ 단백질 변이체 및 이를 이용한 Ｏ-포스포세린의 생산방법 |
| TW201538477A (zh) * | 2013-12-06 | 2015-10-16 | Myriant Corp | 製備丁二酸酯之方法 |
-
2017
- 2017-07-13 KR KR1020170089121A patent/KR102025867B1/ko active Active
-
2018
- 2018-07-12 PH PH1/2020/500175A patent/PH12020500175B1/en unknown
- 2018-07-12 CN CN201880056751.1A patent/CN111051516A/zh active Pending
- 2018-07-12 MY MYPI2020000207A patent/MY195482A/en unknown
- 2018-07-12 BR BR112020000723-4A patent/BR112020000723B1/pt active IP Right Grant
- 2018-07-12 JP JP2020501144A patent/JP6944583B2/ja active Active
- 2018-07-12 WO PCT/KR2018/007915 patent/WO2019013570A2/ko not_active Ceased
- 2018-07-12 CA CA3069786A patent/CA3069786C/en active Active
- 2018-07-12 US US16/630,576 patent/US20210087060A1/en not_active Abandoned
- 2018-07-12 AU AU2018299607A patent/AU2018299607B2/en active Active
- 2018-07-12 MX MX2020000433A patent/MX2020000433A/es unknown
- 2018-07-12 RU RU2020104086A patent/RU2748950C1/ru active
- 2018-07-12 EP EP18832640.9A patent/EP3653718A4/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2536250C1 (ru) * | 2010-10-20 | 2014-12-20 | СиДжей ЧЕИЛДЗЕДАНГ КОРПОРЕЙШН | Микроорганизм, продуцирующий о-фосфосерин, и способ получения l-цистеина или его производных из о-фосфосерина с его использованием |
| CN103951113A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-07-30 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种去除废水磷回收产品中四环素类抗生素的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| W0 2014/064244 A2, 01.05.2014. NIEMINEN J."Phosphorus recovery and recycling from municipal wastewater sludge".//Maste's Thesis, Aalto University school of science and technology, 2010, p.1-99. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2018299607B2 (en) | 2021-09-02 |
| WO2019013570A2 (ko) | 2019-01-17 |
| WO2019013570A3 (ko) | 2019-04-11 |
| BR112020000723A2 (pt) | 2020-07-14 |
| EP3653718A2 (en) | 2020-05-20 |
| BR112020000723B1 (pt) | 2022-10-04 |
| CN111051516A (zh) | 2020-04-21 |
| MY195482A (en) | 2023-01-26 |
| EP3653718A4 (en) | 2021-04-07 |
| KR20190008465A (ko) | 2019-01-24 |
| CA3069786C (en) | 2023-03-21 |
| PH12020500175A1 (en) | 2020-09-14 |
| JP6944583B2 (ja) | 2021-10-06 |
| AU2018299607A1 (en) | 2020-02-20 |
| PH12020500175B1 (en) | 2024-02-21 |
| MX2020000433A (es) | 2021-01-15 |
| JP2020526207A (ja) | 2020-08-31 |
| KR102025867B1 (ko) | 2019-09-27 |
| CA3069786A1 (en) | 2019-01-17 |
| US20210087060A1 (en) | 2021-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9752167B2 (en) | Methods for production of L-methionine and related products | |
| CA2672714C (en) | Method for obtaining crystals of a basic amino acid hydrochloride | |
| RU2748950C1 (ru) | Способ извлечения фосфорной кислоты из ферментационного бульона или жидких отходов ферментации и её повторного применения | |
| CN108101791B (zh) | 从发酵溶液分离和纯化1,4-二氨基丁烷的方法 | |
| JPH10237030A (ja) | 分岐鎖アミノ酸の精製法 | |
| JP3528205B2 (ja) | Ｌ−３，４−ジヒドロキシフェニルアラニンの製造方法 | |
| EP4474481A1 (en) | Method for recovering phosphoric acid from fermentation broth or fermentation waste liquid and reusing same | |
| US20180355390A1 (en) | Method to produce L-methionine by a fermentative production | |
| US20130197190A1 (en) | Method for producing surfactin and salt thereof | |
| NO167024B (no) | Fremgangsmaate for rensing av karnitin. | |
| JP4857754B2 (ja) | 含硫ヒドロキシカルボン酸の製造法 | |
| JP2000253893A (ja) | Ｄ−セリンの製造法 | |
| JPH09313195A (ja) | Ｓ−フェニル−ｌ−システインの製造法 |