[發明專利]一種生物轉化制備長鏈二元酸的方法

有效

• 申請號: 201911032967.7
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN112725387B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 張霖;樊亞超;師文靜
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: C12P7/6409
• 分類號: C12P7/6409;C12R1/74
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種生物轉化制備長鏈二元酸的方法，在發酵罐內一次性添加烷烴，通過通氣量和罐內壓力的組合方式，調控發酵過程，發酵尾氣進入烷烴分離器，產生的液化烷烴返回發酵罐；發酵結束后，經破乳、膜過濾、酸析、過濾、烘干后，獲得長鏈二元酸產品。本發明方法在長鏈二元酸發酵過程中，在高通氣量條件下，并結合發酵特征對罐壓進行階段性調整，提高了烷烴轉化率和二元酸收率，易于大規模生產應用。

技術領域

本發明屬于生物化工技術領域，具體涉及一種生物轉化制備長鏈二元酸的方法。

背景技術

長鏈二元酸（Long?chain?dicarboxylic?acids）是指碳鏈中含有10個以上碳原子的脂肪族二元酸（簡稱DCn），包括飽和及不飽和二羧酸，是一類有著重要和廣泛工業用途的精細化工產品，是化學工業中合成高級香料、高性能尼龍工程塑料、高檔尼龍熱熔膠、高溫電介質、高級油漆和涂料、高級潤滑油、耐寒性增塑劑、樹脂、醫藥和農藥等的重要原料。

發酵法生產長鏈二元酸是利用微生物特有的氧化能力和微生物胞內酶的作用，在常溫常壓下分別通過α、ω-氧化，將長鏈正烷烴兩端的兩個甲基，氧化成為羧基，生成相應鏈長的各種長鏈二元酸。由于長鏈二元酸發酵采用好氧發酵模式，因此發酵體系是由氣相（空氣）—液相（發酵液）—油相（烷烴）—固相（菌體）組成的四相體系，其中液相與油相間的乳化現象增加了相間混合的復雜性。

正構烷烴存在揮發性，在通氣式反應器中，烷烴會隨尾氣從發酵體系中排出，從而降低了底物烷烴的轉化率。因此目前為了減少烷烴損失，提高烷烴的轉化率，通常采用在發酵過程中添加乳化劑，以及批次添加烷烴的方案。中國專利CN102115768A公開了一種微生物同步發酵正十六烷生產十六碳二元酸的方法，其通過添加表面活性劑吐溫60?0.1～2g/L以增強油相的乳化效果。一般情況下乳化劑并非微生物代謝所需成分，因此這種外源添加乳化劑的方式會對正常的微生物發酵產生不利影響。

由于發酵初期菌體生物量較低，并且細菌生長量與烷烴吸收存在一定的相關性，因此通常采用批次補加烷烴的形式，以減少烷烴的損失。中國專利CN102115767A公開了一種微生物同步發酵正十一烷生產十一碳二羧酸方法，其通過在60、90、120小時補加正十一烷，使發酵液中正烷烴濃度始終≥5%（V/V）。但是由于長鏈二元酸發酵為好氧發酵模式，部分烷烴會隨通氣從發酵體系中排出，因此在實際生產過程中，由于汽提作用還是會產生烷烴損失，降低烷烴轉化率。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種生物轉化制備長鏈二元酸的方法。本發明方法在長鏈二元酸發酵過程中，在高通氣量條件下，并結合發酵特征對罐壓進行階段性調整，提高了烷烴轉化率和二元酸收率，易于大規模生產應用。

本發明生物轉化制備長鏈二元酸的方法，包括如下步驟：

（1）在發酵罐內加入發酵菌種子液和發酵培養基，一次性添加烷烴，啟動發酵過程；

（2）通過通氣量和罐內壓力的組合方式，調控發酵過程，發酵尾氣進入烷烴分離器，產生的液化烷烴返回發酵罐；

（3）發酵結束后，經破乳、膜過濾、酸析、過濾、烘干后，獲得長鏈二元酸產品。

本發明方法中，步驟（1）所采用發酵菌來自能利用烷烴生長的微生物，以及具有完整α、ω-氧化途徑的微生物，其中優選假絲酵母屬、隱球酵母屬、內孢霉屬、漢遜氏酵母屬、畢赤氏酵母屬、紅酵母屬、球擬酵母屬、絲孢酵母屬等中的至少一種。

本發明方法中，步驟（1）所述的發酵菌種子液是將斜面保藏的菌種經搖瓶擴大培養及種子罐擴大培養，獲得發酵菌種子液。所述的搖瓶擴大培養，從搖瓶種子開始，進入下一級培養接種量一般按照7～15倍進行擴大培養，優選10～12倍擴大。所述的種子罐擴大培養需要采用通入空氣的培養方式，通氣量為0.5～1.2vvm，發酵溫度為25～37℃，優選28～32℃；攪拌轉速為120～500rpm，優選150～300rpm；培養時間為18～24小時。