微生物转化生产天然香兰素的提取方法

微生物转化法生产天然香兰素的提取方法

发明人：周晋武吕文进金明平王文涛纪春华

摘要：本发明属于香精香料和食品添加剂领域，具体涉及一种香兰素的提取方法。发明人通过将含有香兰素的微生物转化发酵液经酸化过滤、浓缩、中性萃取、弱碱水洗以及浓缩结晶，得到香兰素的微黄色结晶性粉末。本发明具有下列优点：（1）有效去除发酵液中的香兰酸、阿魏酸和愈创木酚等杂质，对不同质量的发酵液适应性强，产品质量稳定；（2）收率高；（3）高效的破乳方法使提取过程流畅、保证生产稳定。

权利要求书：

1. 一种香兰素的提取方法，其特征在于含有香兰素的微生物转化发酵液经酸化过滤→浓缩→中性萃取→弱碱水洗→浓缩结晶，得到香兰素的微黄色结晶性粉末。

2. 根据权利要求1所述的香兰素的提取方法，其特征在于发酵液酸化的pH为2.0~4.5，优选

3.0~3.5，所用的酸为硫酸或盐酸。

3. 根据权利要求1所述的香兰素的提取方法，其特征在于滤液浓缩前需用碱回调pH6.0~7.5

4. 根据权利要求1所述的香兰素的提取方法，其特征在于浓缩滤液用乙酸乙酯、乙酸丁酯、石油醚、正己烷等有机溶剂在近中性条件下进行二次萃取。萃取前需要将浓缩滤液用酸或碱调pH至

5.0~8.0，优选

6.5~

7.5。

5. 根据权利要求1所述的香兰素的提取方法，其特征在于萃取过程中加入0.1~1%的离子型破乳剂十二烷基三甲基氯化铵。

6. 根据权利要求1所述的香兰素的提取方法，其特征在于分层后加入萃取液体积的10~50%的水，然后用NaOH、KOH或Na2CO3调水相pH

7.0~7.5进行弱碱水洗。

7. 根据权利要求1所述的香兰素的提取方法，其特征在于萃取液真空浓缩的温度为40~70℃，优选50~60℃，浓缩至香兰素含量30%~60%，优选35~40%。

8. 根据权利要求1所述的香兰素的提取方法，其特征在于浓缩结晶的温度为20℃以下，结晶陈化的时间为2~10小时，优选3~4小时。

9. 根据权利要求1所述的香兰素的提取方法，其特征在于用该方法提取的天然香兰素有效的去除了发酵液中的香兰酸、阿魏酸和愈创木酚等杂质，对不同质量的发酵液适应性强，产品质量稳定。

说明书：

技术领域：

本发明属于香精香料和食品添加剂领域，具体涉及一种香兰素的提取方法。

技术背景：

香兰素（Vanillin），学名3-甲氧基-4-羟基苯甲醛，也称之为香草醛。自然界存在于香荚兰豆、丁香油、秘鲁香脂、吐鲁香脂等精油中。不同的生产方法获得的香兰素价格相差很大，主要有：（1）从含天然香兰素的植物中提取，市场售价4000美元/kg。（2）化学合成方法，按照起始合成原料可以分为愈创木酚法、木质素法、黄樟素法、丁香酚法、对羟基苯甲醛、4-甲基愈创木酚法、对甲酚法等几种，目前工业上主要利用愈创木酚法，市场售价10美元/kg。（3）微生物发酵法转化生产香兰素，然后分离提纯，市场售价1000美元/kg。

目前，香兰素世界年需求量为20000吨，但是从植物中提取生产存在着香兰素含量低（比如在干香荚兰豆中的含量仅15~20g/kg）、种植面积小、生产周期长等因素的制约，每年从香荚兰豆中提取的天然香兰素不足20吨，远远不能满足市场的需求。化学合成香兰素虽然成本低廉、规模大，但容易造成环境污染，而且不能满足人们对天然食品的要求。而以微生物发酵法生产天然香兰素的工艺简便，收率高，能耗低，污染小，产品安全可靠。美国FDA 规定“天然香料必须是由来自于植物或动物的原料，经物理、酶法或微生物加工过程得到的产品”。因此，用微生物发酵法合成香兰素，并广泛应用于工业生产中，是今后发展的趋势。

专利CN1629301A公布了微生物转化法生产香兰素的技术，但主要集中于对原料处理和微生物发酵的阐述，提取过程一笔带过，从其实施例来看，粗提物含量36%，而收率仅60%。该工艺存在着萃取溶剂为混合溶剂不利于工业化生产连续进行，提取收率低，提取流程长、设备投资大（需进行超临界二氧化碳萃取）等不足。专利CN1250083A公布了一种化学合成香兰素的纯化工艺，是用碱水溶液将香兰素从苯萃取液中反萃取出，然后酸化沉淀出来，一次沉淀收率53.2~79.9%。专利CN1112545A公布了一种香兰素精馏装置，用于从香兰素粗制品中经一步精馏去除轻组分和重组分得到合格香兰素。后两种方法虽具有提取过程简洁，产品质量高的优点，但都是针对于化学合成法制备香兰素的分离过程。在生物法制备香兰素的提取分离过程中，如何有效去除阿魏酸、香兰酸以及愈创木酚等杂质，尚未见诸专利。另外，香兰素萃取过程中的乳化问题也是生产上的难题，如果不能快速破乳，势必延

长分层时间，影响香兰素的质量，同时分层不彻底还会影响收率，增加溶媒消耗量。因此，寻找有效的破乳方法是保证生产顺利进行首先要解决的问题。

发明内容：

本发明针对市场对天然绿色产品的需求和上述专利中的不足之处，提出一种微生物转化法生产天然香兰素的提取方法。通过将含有香兰素的微生物转化发酵液经酸化过滤、浓缩、中性萃取、弱碱水洗以及浓缩结晶，得到香兰素的微黄色或类白色结晶性粉末。为了使生产顺利进行，在萃取过程中加入0.1~1%的离子型破乳剂十二烷基三甲基氯化铵。

本发明具有下列优点：（1）有效去除发酵液中的香兰酸、阿魏酸和愈创木酚等杂质，对不同质量的发酵液适应性强，产品质量稳定；（2）收率高；（3）高效的破乳方法使提取过程流畅、保证生产稳定。

具体实施方式：

实施例1：

经微生物转化法生产的含香兰素10.6g/L的发酵液2L，用10mol/L硫酸调pH3.0，加入珍珠岩粉30g，真空抽滤后顶水300ml，得到2230ml酸化滤液。

滤液用NaOH调pH7.0，然后于70℃真空浓缩至450ml，冷却至24℃，用少量硫酸回调pH6.5，然后等体积乙酸乙酯萃取两次，每次搅拌萃取30分钟后加入0.5g十二烷基三甲基氯化铵，继续搅拌5分钟后静置，分层，得到萃取液共890ml。

合并两次萃取液，加入100ml水，一边搅拌一边加入NaOH溶液调pH7.2进行弱碱水洗，静置，分层。

经弱碱水洗过的萃取液于50℃真空浓缩至约40ml，然后于15℃下结晶陈化4小时后真空抽滤、少量乙酸乙酯洗晶，得到微黄色湿晶体。

湿晶体于50℃真空干燥2小时得到微黄色的香兰素结晶性粉末18.8g，含量为97.2%。

实施例2：

经微生物转化法生产的含香兰素9.7g/L的发酵液2L，用10mol/L硫酸调pH3.5，加入珍珠岩粉30g，真空抽滤后顶水300ml，得到2220ml酸化滤液。

滤液用NaOH调pH6.0，然后于70℃真空浓缩至470ml，冷却至24℃，用少量硫酸回调pH5.0，然后等体积乙酸乙酯萃取两次，每次搅拌萃取30分钟后加入0.1g十二烷基三甲