发酵法生产十三碳长链二元酸
一种发酵生产长链二元酸的方法[发明专利]
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专利名称：一种发酵生产长链二元酸的方法
专利类型：发明专利
发明人：秦兵兵,李乃强,杨晨,徐敏,郝英利,刘修才申请号：CN201810208639.7
申请日：20180314
公开号：CN110272924A
公开日：
20190924
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种发酵生产长链二元酸的方法，其特征在于：所述发酵的菌体生长期的pH为3.0以上，优选3.5～6.5；所述发酵的转化期的pH为7.0以下，优选4.0～6.8，更优选5.0～6.5；发酵结束后使用氨水、液氨或氨气控制长链二元酸发酵液的pH值为7.0以上，得到含有长链二元酸铵盐的发酵液，经膜过滤，酸化，固液分离，提取长链二元酸。
在保有较高长链二元酸产品收率的前提下，有效降低了发酵生产过程中碱液的消耗量，从而降低了最终溶液中无机盐的含量，而且铵盐溶液可以进一步浓缩形成化肥、或者直接进入污水处理厂，大大减轻了污水处理压力。
申请人：上海凯赛生物技术研发中心有限公司,凯赛生物产业有限公司
地址：200120 上海市浦东新区张江高科技园区蔡伦路1690号5号楼
国籍：CN
代理机构：北京律智知识产权代理有限公司
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微生物发酵生产十二碳、十三碳和十五碳二元酸
成果名称：微生物发酵生产十二碳、十三碳和十五碳二元酸目的用途：十个碳以上的长链二元酸是一类用途广泛和重要的精细化工产品，是化工上合成一系列高档产品的重要原材料。
十二碳二元酸（ＤＣｌ２）是化工上合成高性能尼龙工程塑料尼龙１２１２，高档服装用尼龙热熔胶和高级涂料及油漆等的重要原材料。
十三碳二元酸（ＤＣＩ３）是化工上合成麝香Ｔ和尼龙工程塑料尼龙１３１３等的重要原料。
十五碳二元酸（ＤＣＩ５）是化工上合成高级麝香香料一环ｔ五酮和麝香酮（即３．甲基．环１一五酮）等的重要原材料。
麝香酮是天然麝香中具有生理活性的主要有效成分之一，可以替代天然麝香配制中成药，我国有３００多种中成药需要麝香配伍。
这些长链二元酸自然界中不存在，化工方法难以合成，而微生物发酵生产，开辟了长链二元酸的新来源，为用途广泛的高性能尼龙工程塑料，高档尼龙热熔胶，高级香料和粉末涂料的产业化生产提供物美价廉的丰富原材利。
我们通过二’Ｆ多年的努力，做了大量的诱变筛选上作，不断创新，不断提高，尤其通过国家“八五”和“九五”利技攻关，培育出三株商产卣株，建立了高效简便的工艺条件，使微生物发酵生产ＤＣｌ２、ＤＣ．３和ＤＣｌ５三种二元酸达到工业化生产程度，技术成熟，发酵产酸水平达到１８０～２００２几，产品质量好，符合应用单位要求，经专家鉴定，总体技术水平为国际领先。
获三项国家发明专利，获多项国家奖和科学院发明奖。
市场价格：ＤＣｌ２为６～６５万元／吨，ＤＣｌ３为７～８万元／吨，ＤＣｌ５为１５一１６万元／吨。
产品成本：ＤＣｌ２和ＤＣｌ３为３～３５万元／吨，ＤＣｌ５为６～７万元／Ⅱ屯。
转让费：面议单位：中国科学院微生物研究所地址：北京市海淀区中关村北一条１３号联系人：陈远童传真号：０１０－－－８２６２６２０８电话：０１０－－６２５５４３８７邮编：１０００８０。
石油发酵法生产化工新材料—长链二元酸
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｛ 山东食品发酵
２０ － ｌ 第 １ １ ｌ ０６２总 ４ 期
石油发酵法生产 化工新材料一长链二元酸
张忠茂 闰孟安 崔棣章 韩广钧 李建琦 陈远 童 郝 秀珍２
（． １ 山东省食品发酵工业 研究设计院 济南 ２０ １ ） ５０ ３ （。 ２中国科学院微生物研 究所 北京 １０ ８ ） ０ ０ ０
关键词 石 油发 酵 二元酸 尼龙 热 溶胶 微 机 自控 创新节能 经济效益 应用广阔
１ 长 链二 元酸 概述 石油 发酵 二元 酸又 称 正烷 烃 发酵 二元 酸 。 烷 正
得 。生 产 工 艺 用 纯 化 学 合 成 法 ， 工 艺 路 线 长 、 其 危 险 而复 杂 ， 本 也 高 。 国科 学 院微 生 物 所 科技 成 成 中 果 ，采用 石 油 发 酵生 产 二 元 酸 技 术 ，生 产工 艺 简
烃是 石 油精 练 中分馏 出含 有 碳原 子 Ｃ。Ｃ 。 的组 分 ， ～ 是采 用尿 素工 艺 对石 油 进行 脱脂 所 得 的 副产 物 ， 俗 称液 体石 蜡 。 自然界 存 在 着 大 量 可 以 同化 正 烷 烃 而 代 谢 产 物 为二 元 酸 的微 生 物 ， 霉 菌 、 线 菌 、 如 放 酵母 菌 ， 但 是代 谢 产物 中杂 酸 较 多 ，使提 取分 离 十 分 困难 ， 且
维普资讯
２ ６ （ 第１１ ０ ・ 总 ４期） ０２
山 东食 品 发 酵
２ 二 元酸 的生产 工 艺方 法和 工艺 设计 二元 酸 的生 产工 艺方 法有 两 种 ： 二碳 二 元酸 十
长链二元酸发酵生产菌种和技术
长链二元酸发酵生产菌种和技术
长链二元酸（DCAi）是一类重要的化工原料，可用于合成人工麝香类香料、尼龙、工程塑料、热熔胶、树脂、高级润滑油、耐寒增塑剂及液晶等物质，十二个碳以上的长链二元酸在自然界中不存在，目前微生物石油发酵法是目前长链二元酸制备方法中最具优势的方法。
十一碳二酸用于聚酰胺工程塑料，是尼龙1011、尼龙611的主要原料，还用于高档热熔胶、高档润滑剂；十二碳二酸主要用于聚酰胺高档工程塑料，是尼1212、尼龙612的主要原料，还可用于高级香料中间体、高档润滑剂、高档防锈剂、高档粉末涂料、热熔胶合成纤维以及其他聚合物和防腐剂；十三碳二酸用于合成香料；十四碳二酸在粉末涂料和香料行业中有其独特用途，而且还可开发新的聚合物产品；十五碳二酸主要用于香料行业和制药行业，可用于合成十五酮、环十五内酯和人造麝香，可以替代天然麝香配制各种名贵中成药，具有抗菌消炎，通经活血等疗效；十六碳二酸具有十二碳二酸的所有功能，也可用于粉末涂料和香料行业。
由于长链二元酸的下游产品的开发潜力广阔，国内长链二元酸的需求量将不断增加，其市场潜力极大。
各二元酸技术水平如下：。
发酵法生产长链二元酸研究进展
休止 菌 体 转 化 ， 四碳 ＿ 元 酸 的 发 酵 产 量 最 高 达 十 二
６ ． Ｌ 转 化 产 量 为 ４ ｇＬ 烷 烃 的 利 用 率 在 ６ ％ １５ ， ４／ ． ０
左 右。 １ ９ ９年 中 国科 学 院 上 海植 物 生 理 研 究 所 沈
永 强 等 ０ 道 用 秋 水 仙 碱 和 樟 脑 对 热 带 假 丝 酵 母 报
生 物。
数 饱和 长链 二元酸 在 化学 工业 中难 以合成 生产 。美 国 、 国 、 国和 日本 等 国家都 曾对 长链二 元酸 的化 德 俄
学 合 成 和 利 用 进 行 过 长 期 的 开 发 和 研 究 ， 到 目前 但 为 止 ， 用 化 学 方 法 合 成 的 最 艮饱 和 碳 链 二 元 酸 是 能 十 三 碳 二 元 酸 ． 有 十 二 碳 ｌ 无 酸 （ ｃ ） 用 化 学 只 Ｉ Ｄ ． 可
一
化 能 力 和 微 生 物 胞 内 酶 的 作 用 ， 常 温 常 压 下 分 别 在 氧 化 长 链 止 烷 烃 两 端 的 两 个 甲 基 ． 步 加 上 四 个 筘 一 原 子 ， 成 相 应 链 长 的 各 种 长链 二 元 酸 ） 丰 富 的 石 生 以
在假 单胞 杆菌 、 萄孢 菌 等 许 多微 生物 中也 观察 到 葡
一
氧 化 反应 的存在 ， 但是 一 般生 成 一元 酸 的最 很低 ． ＿ 已报道 的利 用脂 肪族 正烷烃 生长 的酵母 链 二 元 酸 。 有 ： 丝 酵 母属 、 球 酵母 属 、 假 隐 内孢 霉 属 、 逊 氏 酵 母 汉 属 、 赤 氏 酵 母 属 、 酵 母 属 、 拟 酵 母 属 、 孢 酵 母 毕 红 球 丝 属 、 母 属 、 香 酵 母 属 、 孢 酵母 属 、 地 霉 、 内 酵 酒 掷 白 拟 孢 霉 属 、 德 酵 母 属 等 等 ： 其 中 ， 丝 酵 母 属 （。 — 娄 假 ｃｎ ｄｄ ） 酵 母 菌 是 正 烷 烃 发 酵 生 产 二 元 酸 的 高 产 微 ｉｔ 的 ＋
十三碳二元酸的精制方法
、
。
。
溶解二元酸 然后加
酉化法 旨
醋 化 法 对 原 料 纯 度 要 求 不 高 精制后 的 长链 二
,
使二 元 酸或 杂质 转移人 溶
,
中 静置分层 后 将 含有 二元酸 的液层 除去 溶
〕,
元酸纯度可 达
,
以上
,
。
醋化 法 是 使 酸 与低 碳 醇
、
剂 而 达 到 提 纯 精 制 目的 阵
,
工 艺流程如 图
,
、
蒙
用途广泛
采用化 学合成法 制备十三 碳 二 元 酸 合
, ,
。
成反 应 步骤 长 副 产 物 多 收 率低 产 品应 用 受 到 限 随着生物技术 的发展 以 正 构烷 烃 为原料 通 过
,
微 生 物将 其 分 子 双 末 端 氧 化 成 十 三 碳 二 元 酸 的工 艺
已实现工业化 从 发 酵 液 中精 制 提 纯 十 三 碳 二 元 酸
沙
一
,
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制
。
三碳二元 酸是 制 造 纤 维 工 程 塑 料 涂 料 赓香
、 、
、
、
、
提 高原 料 利 用 率 为 后 续 工 艺 创 造 便 利
,
,
、
。
预处理 的
、
香 料 电容 器 电解 质 液 晶 聚 合 物 的 重 要 原 料
。
,
、
、
,
手 段 较 多 通 常 的方 法 是 经 过 破 乳 分 油 酸化 过 滤 得 粗产 品 工 艺 流程 见 图
长碳链二元酸概况
长链二元酸系列产品概况长碳链二元酸一般是指碳10以上的直链烷-α， ω-二羧酸。
我公司以石油副产品（正构烷烃）为原料，利用微生物发酵以不同碳链长度的正构烷烃生产相应不同碳链长度的二元酸，经过膜过滤、脱色、酸化、结晶等得到粗品二元酸，粗品二元酸加入溶剂(醋酸)溶解后，经脱色之后再进行结晶、离心、干燥、冷却、包装后得成品二元酸。
主要产品有：1、十一碳二元酸结构式:主要用于聚酰胺高档工程塑料。
该产品是尼龙1011、尼龙611的主要原料，还可作为高档热熔胶、高档润滑剂和合成麝香的重要原料。
2、十二碳二元酸：又称，1,12－十二烷二酸 、月桂二酸、十二烷二酸结构式：主要用于聚酰胺高档工程塑料，该产品是尼龙1212、尼龙612、高档润滑油、高档防锈剂、高级粉末涂料、热熔胶以及其它聚合物的主要原料。
3、十三碳二元酸结构式：主要用于制备高级香料及麝香T、热熔胶及其它黏合剂，该产品也是高档尼龙1313的主要原料。
4、十四碳二元酸结构式：它具有十二碳二元酸的所有功能，尤其在粉末涂料和香料行业中有其独特性能，还可以开发新的聚合物产品。
研发产品（酯类油）介绍酯类油的分子中都含有酯基官能团-ＣＯＯＲ＇。
根据分子中的酯基多少和位置，研发主要针对酯类油中的双酯进行。
常用的双酯是以二元羧酸一元醇反应制得的酯称为双酯，其化学结构通式为：1.酯类油的特性1)良好的粘温特性酯类油的粘温特性良好，粘度指数较高。
加长酯分子的主链，粘度增大，粘度指数增高。
主链长度相同时，带侧链的粘度较大，粘度指数较低；带芳基侧链的，粘度指数更低。
双酯中常用的癸二酸酯、壬二酸酯的粘度指数均在１５０以上。
2)低温性能好双酯中带支链醇的，通常具有较低的凝点，常用癸二酸酯和壬二酸酯的凝点均为－６０°Ｃ以下。
同一类型的酯，随着分子量的增加而低温粘度增加。
酯化不完全，部分羟基的存在，会使酯的低温低温粘度明显增加。
3)良好的高温性能润滑的闪点和蒸发度影响油品在使用中的油耗、使用寿命和使用安全性，与其分子组成有关。
长链二元酸生物发酵法工艺流程
长链二元酸生物发酵法工艺流程
长链二元酸的生物发酵法工艺流程主要包括以下几个步骤：
菌种准备：首先，需要准备好用于发酵的菌种。
这些菌种可以是自然环境中分离得到的，也可以是通过基因工程手段改良的。
在准备过程中，需要对菌种进行纯化和培养，确保其具有较高的发酵活性。
种子培养：将准备好的菌种接入种子培养基中，进行扩大培养。
种子培养的目的是为了获得足够数量的菌体，以便在发酵过程中进行有效的产物合成。
发酵培养：将种子培养液接入发酵培养基中，进行发酵。
在发酵过程中，菌体会在适宜的条件下迅速繁殖，并产生大量的长链二元酸。
此时，需要严格控制发酵条件，如温度、pH、氧气浓度等，以确保菌体的正常生长和产物合成。
产物提取：发酵结束后，需要对产物进行提取和纯化。
这一步可以采用各种分离和纯化技术，如蒸馏、萃取、结晶等，根据长链二元酸的性质选择合适的方法。
精制：经过提取和纯化后，得到的产物需要进行精制，以提高其纯度和产品质量。
精制过程中可以采用各种化学或物理方法，如重结晶、色谱分离等。
干燥与包装：最后，将精制后的长链二元酸进行干燥和包装，以便储存和运输。
干燥的方法可以是自然晾干、烘干或真空干燥等，根据具体情况选择合适的方法。
包装材料应具有良好的密封性、阻隔性和耐腐蚀性，以保证产品的质量和稳定性。
以上是长链二元酸生物发酵法工艺流程的简要介绍。
在实际生产中，还需要考虑生产效率、成本控制以及安全生产等方面的问题，并采取相应的措施来提高产物的收率、降低能耗和减少废弃物的排放。
利用热带假丝酵母发酵生产长链二元酸的研究进展
前 发酵 工 业 放 大 技 术 已成 熟 。据 Ｃ Ｎ１ ９ ２ ８ １ ０ Ｏ Ａ 报 道 利用 Ｃ Ｈ一 １ ４ — ２ ０ ４ 菌 株在 ５ ０ ｍ。发 酵 罐 中 发酵 １ ３ ０ ｈ ，
理生 态研 究所 、 中国石化抚 顺 石化 研究 院 ， 这 ３家科研
可分 为 ５ 个 步骤 ： （ １ ） 酵母 细胞 吸 收烷烃并 转运 至细胞
内； （ ２ ） 烷烃 被 Ｐ ４ ５ ０酶 系 ａ 一 氧化成 Ｄ Ｃ Ａ 。 ； （ ３ ） 十 二碳
面 的研究 主要集 中在 以下 ３ 个 方面 ： （ １ ） 长链 二 元酸产
抚顺石 化研 究 院从 中 国科 学 院上海 植物生 理生态研 究 所 购取 热 带 假 丝 酵母 菌株 ， 开 展 微 生 物 发 酵 制 备 Ｄ Ｃ Ａ 十 三碳 二元 酸 （ Ｄ Ｃ Ａ 。 ） 的应 用 开 发 研 究 。其 中热带 假丝 酵 母 突 变 株 Ｓ Ｐ ２ ＵＶ２ ５ ６已用 于工 业 化 发 酵生产 ＤＣ Ａ 培养 ６ ｄ的 平 均 产 酸 量 为 １ ５ ６ ． ５ ｇ・ Ｉ ＿ 。 ， 而Ｄ Ｃ Ａ。 在 ｌ Ｏ Ｉ 发 酵 罐 中培 养 ６ ｄ的平 均产 酸 量为 １ ７ ０ ｇ・ Ｉ ＿ 。 ， 但 工 业化应 用 报道较 少 ］ 。
利 用 热 带 假 丝 酵 母 发 酵 生产 长 链 二 元 酸 的 研 究 进 展
桂 秋芬 。 姚 嘉晏 。 蒋洋松 ， 赵意 平
（ 淮安 清 江石 油化 工有 限责任 公 司， 江 苏 淮安 ２ ２ ３ ０ ０ ２ ）