通过碱土金属皂沉淀步骤的由得自包含醇、皂和／或脂肪酸的起始原料的脂质进行发酵的方法技术

本发明专利技术涉及用于由起始原料形成脂质或脂质的混合物的方法，所述起始原料包含至少一种醇和皂或皂前体，所述方法包括：将金属离子形成剂加入起始原料中，由此形成含有不溶相和液相的混合物；将不溶相由液相分离；使产脂微生物在培养基上与所述液相接触，由此开始产生脂质；以及收集脂质。本发明专利技术还涉及用于由含醇液相形成脂质或脂质的混合物的方法，所述液相包含至少一种醇。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过碱土金属皂沉淀步骤的由得自包含醇、皂和/或脂肪 酸的起始原料的脂质进行发酵的方法本专利技术涉及用于由起始原料形成脂质或脂质的混合物的方法，所述起始原料包含 至少一种醇和皂或皂的前体。本专利技术还涉及用于由含醇液相形成脂质或脂质的混合物的方 法，所述液相包含至少一种醇。专利技术背景 生物柴油主要是脂肪酸甲酯，通过将长链脂肪酸与醇(甲醇)进行酯交换产生。天 然脂肪的脂肪酸酯主要由甘油三酯组成，因此，在酯交换时，不适宜作为生物柴油的水溶性 甘油从中释放出来。从理论上讲，由甘油三酯产生10%重量的甘油。根据工艺条件，皂的比 例可大幅变化，并且可上升至甘油三酯初始总量的百分之几十。由于皂化合物分散于且部 分溶于形成中的甘油水溶液中，因此难以将其从水溶液中分离出来。皂破坏脂溶性脂肪酸 酯与水溶性甘油之间的相，并趋于形成不同程度的乳状液，就分离技术而论，在大规模处理 时造成极富挑战性的困难。醇(例如甲醇)的去除，也将需要昂贵的真空蒸馏。因此，可以 断定，在现代技术中采用前述方法进行生物柴油的生产是一种原料的浪费。仅就甘油所需 的纯化步骤而论，提高在该方法中所产生的甘油的值就已非常不合算。一些微生物在其细胞中积累脂肪。已知甘油可用作微生物(即使是对于积累 脂肪的微生物)的碳源(例如Microbial Lipids (微生物的脂质)，主编C. Ratledge 禾口 S.G.Wilkinson,第 1 卷，Academic Press, 1988 ；PapanikoIaou, S.禾口 Aggelis, G., Lipid production by Yarrowia Iipolyticagrowing on industrial glycerol in a single-stage continuous culture (在一级连续培养中通过生长在工业用甘油中的亚罗 解脂酵母进行脂质生产)，Bioresource Technol. 82(2002)43-49)。另一方面，对于积累脂 肪的微生物以及由其产生的脂肪，在十年间都未取得突破，除大多用于一些特殊脂肪的小 规模生产以外。在来源于生物柴油工艺的甘油的利用中，尤其是在通过微生物形成的脂肪 中，这种甘油的普遍不良质量，例如就脂肪酸的碱金属盐(下文亦称皂)和它含有的醇而 论，已成为问题。皂和醇阻止大多数生物的生长，因此，除去皂和醇对于微生物利用甘油是 必要的。大多数天然脂肪含有包含烃链的脂肪酸，所述烃链与醇基结合形成脂肪最富含能 量的部分。脂肪的这个最富含能量的部分可通过由其形成醇酯而释放。在这个过程中，释放 出甘油水溶液，其与醇和由脂肪的脂肪酸形成的皂化合物(下文亦称皂)混合在一起。含 有甘油、醇和皂的这个部分是水溶性的，并且仍具有高的能量含量，尤其相对于皂而言。仅 就甘油而言，在生产脂肪酸醇酯时，主要含有甘油的这一水溶性部分从理论上讲就已形成 10%以上的次要废液流(minor wasteflow) 0甘油本身就已经不贵，而且其市场也已饱和。 因此，就在产生脂肪酸醇酯时形成的含杂质的甘油而言，没有内在的能量高效用途，并且鉴 于现有技术，如果形成产生成本问题的次要液流(minor f low)，对此没有能量高效(energy efficient)，因此也没有产生附加值的有益技术能量高效。对通过化学技术从中获得的甘油或产品在商业上有价值的可能用途进行了广泛 研究。尽管如此，目前仍没有可能较之前利用甘油的程度明显较高且经济上耐用的解决办法。在Sarantila的研究中，总结了有关甘油作为化学工业原料的适宜性以及与其用途 有关的挑战的多个方面(Sarantila，Maiju :Glyserolin hyodyntaminen, diplomityo, Teknillinen korkeakoulu,10. 11. 2006。[Sarantila,Maiju-Utilization ofGlycerol (甘 油的利用)，毕业论文，Helsinki University of Technology，2006 年 11 月 10 曰])。下 面，根据该论文，描述了目前已知的最实际可能的用于提高利用率和附加值的甘油用途。甘油分子的氧含量相对较高，而碳含量较低，因此导致热量值较差。此外，甘油火 焰的温度比传统化石燃料的低。在实践中，已知甘油的燃烧还需要特别安排，因为必需使它 达到非常小的液滴大小才能达到与氧气充分混合。此外，在生产生物燃料时所释放的甘油 含有水。甘油可按照多种不同的方法以化学方式衍生化。例如，甘油的酯化、醚化、乙酸甘 油酯和二醇的生产与油的聚合和氧化同样为人所熟知。主要是对于这些方法的产物没有大 规模应用，尤其是考虑到其生产需要程度高的甘油纯度以及昂贵耗能的催化剂和反应器技 术(reactor technology) 0重整，即由甘油形成氢气，是一项能够处理甚至大量甘油的技术。然而，重整需要 专门的仪器、大量的能源投资，且该方法本身需要昂贵的催化剂。甘油在农业上也有一些应用。甘油可像动物饲料的组分一样用作能源。然而，它 不含有蛋白质、脂肪或糖。即使就痕量元素而言，工业用甘油也不足，因此只能构成饲料混 合物中的次要亚组分。此外，在生产有机燃料时形成的甘油含有甲醇和皂，这就需要与相对 于饲料总成本结构不相称的纯化操作，例如用于除去醇或单独除去脂肪的真空蒸馏。因此，显而易见的是，对于将甘油、尤其是含有甘油的不均勻混合物作为成分转化 为商用产品而言，不存在可显著增加其需求的经济上有利的解决方法。尤其当在化石原料 增长的同时兴趣转向可再生能源原料来源时，这项技术的缺点更突出。专利技术简述本专利技术涉及用于由起始原料形成脂质或脂质的混合物的方法，所述起始原料包含 至少一种醇和皂或皂的前体。本专利技术还涉及用于由含醇液相形成脂质或脂质的混合物的方法，所述液相包含至 少一种醇，按照该方法，将产脂微生物接种到含有所述含醇液相的培养基中，使微生物产生 脂质，并回收细胞团块(cellmass)或由细胞产生的脂质。更具体地讲，本专利技术方法的特征在于权利要求1和4的特征部分的内容。同样，本专利技术用途的特征在于权利要求23和24所述的内容。本专利技术提供与一种方法有关的问题的新的解决方法，其中，按照已确立的方法，通 过用碱金属醇盐处理脂质(例如甘油脂质(glycerolipids))，由脂质产生脂肪酸的酯类。 甘油是在该方法中产生的，并且在一个副反应中，释放出醇以及碱金属盐、含有烃链的水溶 性脂肪酸的皂。该方法的主要问题在于对不纯的甘油的利用以及将甘油形成为所述利用所 需的安全有益的化合物的纯化。本专利技术的综合优势是它可通过简单的方法步骤，以能量高效和环境友好的方式，由生物来源的含有较少能量的化合物(例如多元醇和一元醇)来产生富含能量的化合物脂 质，优选避免使用大量的水。含有醇的化合物和脂肪酸的未酯化盐的次要液流，就能源经济学而言难以利用，并且是从有机脂质中包含的脂肪酸酯的酯交换中释放出来的，它们可被转化成适用于产生 由脂肪酸构成的 甘油脂质的部分，所述甘油脂质可直接利用，或者可循环成为生物来源的 含有甘油脂质的其它材料。将在微生物中形成的脂质形成所需要的酯类的处理可发生在不 需要之前的微生物细胞的分解和随本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于由起始原料形成脂质或脂质的混合物的方法，所述起始原料包含至少一种醇和皂或皂前体，所述方法的特征在于：－将金属离子形成剂加入所述起始原料中，由此形成含有不溶相和液相的混合物，－将所述不溶相由所述液相分离，－使产脂微生物在培养基上与所述液相接触，由此所述微生物细胞开始产生脂质，和－收集脂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FI 2007-9-7 20075618;US 2007-9-7 60/967795一种用于由起始原料形成脂质或脂质的混合物的方法，所述起始原料包含至少一种醇和皂或皂前体，所述方法的特征在于-将金属离子形成剂加入所述起始原料中，由此形成含有不溶相和液相的混合物，-将所述不溶相由所述液相分离，-使产脂微生物在培养基上与所述液相接触，由此所述微生物细胞开始产生脂质，和-收集脂质。2.权利要求1的方法，其特征在于所述起始原料包含多元醇或一元醇或者这两者以 及皂或皂的前体，优选所述起始原料是由于脂质的酯交换而产生的部分。3.权利要求1或2的方法，其特征在于所述醇的量是所述起始原料的至少一半，优选 70%重量-99%重量。4.一种用于由含醇液相形成脂质或脂质的混合物的方法，所述液相包含至少一种醇， 所述方法包括-使产脂微生物在培养基上与所述含醇液相接触，由此所述微生物细胞开始产生脂质，禾口-收集脂质，所述方法的特征在于所述醇的量是所述液相的36%重量-100%重量。5.权利要求4的方法，其特征在于所述液相包含多元醇或一元醇或者这两者。6.权利要求4或5的方法，其特征在于所述醇的量是所述液相的70%重量-100%重量。7.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于所述多元醇是甘油、由磷脂形成的醇、或甾醇。8.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于所述一元醇是甲醇、乙醇或1-丙醇，优 选甲醇。9.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于所述不溶相包含皂。10.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于所述液相包含权利要求4的含醇液相。11.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于在加入所述金属离子形成剂之前将 酸加入混合物中以调节PH值为3-8，优选值为6-8。12.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：O帕斯蒂南，S拉克索，S霍卡南，M瓦瓦塞尔卡，
申请(专利权)人：阿尔托大学基金会，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]