(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010999998.6
(22)申请日 2020.09.22
(71)申请人 上海凯赛生物技术股份有限公司
地址 201203 上海市浦东新区张江高科技
园区蔡伦路1690号5号楼
申请人 CIBT美国公司
凯赛（金乡）生物材料有限公司
凯赛（乌苏）生物技术有限公司
(72)发明人 杨玉峰 王凯 刘广全 张淑华
刘修才
(74)专利代理机构 北京律智知识产权代理有限
公司 11438
代理人 吴娅妮 于宝庆
(51)Int.Cl.
C07C 51/42(2006.01)
C07C 55/20(2006.01)C12P 7/44(2006.01)C12N 1/16(2006.01)C12R 1/74(2006.01)C12R 1/72(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供了一种癸二酸的提取方法及癸
二酸产品，所述提取方法包括如下步骤：(1)使用
得的发酵液，获得60～65℃下粘度为100～200厘 泊的第一混合液；(2)加热所述第一混合液，获得
温度为90～95℃且粘度为30～50厘泊的第二混
合液，保温≥30分钟；(3)过滤所述第二混合液获
得滤液，将所述滤液进行酸化结晶、固液分离、精
制处理，得到癸二酸产品。本发明一实施方式的
癸二酸的提取方法，可以降低酸碱消耗及水中无
机盐的含量，减轻污水处理负荷。所述癸二酸产
品纯度高。权利要求书1页 说明书10页CN 114249645 A 2022.03.29
C N 114249645
A
1.一种癸二酸的提取方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)使用酸或碱调节微生物发酵法生产癸二酸过程中获得的发酵液，获得60～65℃下粘度为100～200厘泊的第一混合液；
(2)加热所述第一混合液，获得温度为90～95℃且粘度为30～50厘泊的第二混合液，保温≥30分钟；
(3)过滤所述第二混合液获得滤液，将所述滤液进行酸化结晶、固液分离、精制处理，得到癸二酸产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵液中癸二酸的浓度为2～15wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述微生物发酵法生产癸二酸过程中，控制菌体生长期发酵体系的pH为3.0以上，转化期发酵体系的pH为7.0以下。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述转化期发酵体系的pH值为4.0～6.8，优选为
5.0～
6.5。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过滤为膜过滤，所述膜过滤使用的膜选自陶瓷膜、金属膜、中空纤维膜或板式膜；
其中，使用陶瓷膜进行所述膜过滤时，操作压力为0.1～0.6MPa，过滤膜模芯孔径为0.05～0.2微米。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸化结晶包括：将所述滤液的pH值调至2～4，升温至90～98℃，再降温至30～40℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述精制处理包括：
将固液分离后获得的固形物与有机溶剂在75～95℃的温度下混合，得到混合物；
将所述混合物通过脱处理，得到第二混合物；
将所述第二混合物进行结晶处理，得到第二固液混合物；以及
将所述第二固液混合物进行固液分离；
其中，所述有机溶剂选自有机酸、醇、酯、烷烃中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述固形物与所述有机溶剂的质量比为1:(2.2～2.5)。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述精制处理后得到的固体置于温度为90～110℃的水中，保温15～150分钟，然后降温至20～65℃，再进行固液分离处理。
10.一种癸二酸产品，由权利要求1至9中任一项所述的方法制得，其中，所述癸二酸含量≥99.8％，水分含量<0.2％，灰分含量＜20ppm，铁离子含量＜3ppm，氮含量＜30ppm，颜/透光率440nm/550nm＞96/98。
权 利 要 求 书1/1页CN 114249645 A
一种癸二酸的提取方法及癸二酸产品
技术领域
[0001]本发明涉及癸二酸的提取，具体为一种从微生物发酵法生产的癸二酸发酵液中提取癸二酸的方法。
背景技术
[0002]癸二酸(或称为十碳长链二元酸)是指碳链中含有10个碳原子的脂肪族二羧酸，是一类有着重要和广泛工业用途的精细化工产品，是化学工业中高性能聚酰胺纺织品、高性能聚酰胺工程塑料、合成高级香料、高档聚酰胺热熔胶、高温电解质、耐寒增塑剂、高级润滑油、高级油漆和涂料、医药和农药等的重要原料。
[0003]癸二酸的化学合成法主要是在催化剂的作用下水解蓖麻油生产蓖麻油酸，再通过高温加碱裂解得到。生物发酵法生产癸二酸可以以石油副产物蜡油、烷烃、脂肪酸或其衍生物等为原料，在低温、低压下利用微生物特有的氧化能力和微生物胞内酶的作用发酵生产癸二酸，因此具有原料来源广，生产工艺简单，生产条件温和等优点，较传统的化学合成法具有明显的优势。
[0004]使用生物发酵法生产癸二酸时，获得的发酵液通常包含水相、油相(如残余的油类原料)和固相(如微生物菌体、残余蛋白质等)等多相组分，而且水相和油相还存在乳化现象，复杂的发酵液体系增加了后续癸二酸的提取和精制的难度。若癸二酸产品纯度低，灰分、水分等杂质含量高，难以满足高档聚合物类产品对单体原料的要求。
[0005]中国发明专利CN101121653B公开了一种以C9～C18的脂肪酸酯或脂肪酸的盐为原料制备长碳链二元酸的方法，其包括二元酸的提取精制：将发酵液加碱调pH至7～11，加热至60～100℃，然后利用离心法或膜过滤法分离菌体，二元酸清液及发酵残余的底物。得到的二元酸清液视情况加入不超过清液体积5％含量的活性炭，在50～95℃脱10～180分钟，过滤除去活性炭，然后将脱液加热至50～100℃，用酸调节pH至2～5进行酸化结晶，酸化结晶液再经板框压滤得到长碳链二元酸粗品；用有机溶剂溶液溶解长碳链二元酸粗品，待二元酸充分溶解后，加入不超过溶液总体积5％含量的活性炭并加热至60～100℃进行脱10-180分钟，待脱结束后趁热过滤，清液冷却至10～40℃使长碳链二元酸结晶析出，离心或用板框过滤收集产品，用蒸馏水多次洗涤后，干燥得到成品。由于发酵液组分复杂、粘度较高，上述方法需要先向发酵液中加入过量的碱使pH至7～11，分离菌体等杂质，然后加入酸调节pH至2～5以酸化结晶析出二元酸，一方面碱和酸的投入增加了生产成本，另一方面酸碱成盐增加了后处理工艺的人力和物力成本，且除盐工艺复杂度较高，处理不当会对环境造成不利影响。
[0006]因此，如何在保证生物发酵生产癸二酸的产酸量的前提下，尽可能的减少发酵液中的盐含量，为
后续处理工艺带来方便且不增加环保压力，是现有技术亟待解决的非常有现实意义的问题。
发明内容
[0007]本发明的一个主要目的在于提供一种癸二酸的提取方法，所述方法包括如下步骤：
[0008](1)使用酸或碱调节微生物发酵法生产癸二酸过程中获得的发酵液，获得60～65℃下粘度为100～200厘泊的第一混合液；
[0009](2)加热所述第一混合液，获得温度为90～95℃且粘度为30～50厘泊的第二混合液，保温≥30分钟；
[0010](3)过滤所述第二混合液获得滤液，将所述滤液进行酸化结晶、固液分离、精制处理，得到癸二酸产品。
[0011]本发明一实施方式提供了一种癸二酸，由上述方法制得，其中，所述癸二酸≥99.8％，水分含量<0.2％，灰分含量＜20ppm，铁离子含量＜3ppm，氮含量＜30ppm，颜/透光率440nm/550nm＞96/98。
[0012]本发明一实施方式的癸二酸的提取方法，可降低酸碱消耗及水中无机盐的含量，减轻污水处理负荷。而且获得的癸二酸纯度高、杂质含量低、透光性好等，更有利于提高下游高端产品的质量。
具体实施方式
[0013]体现发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的描述在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。其中，“第一”“第二”用于对多个相同名称的工艺进行区分，并非对其进行限定。
[0014]本发明一实施方式提供了一种癸二酸的提取方法，所述方法包括如下步骤：[0015](1)使用酸或碱调节微生物发酵法生产癸二酸过程中获得的发酵液，获得60～65℃下粘度为100～200厘泊的第一混合液；
[0016](2)加热所述第一混合液，获得温度为90～95℃且粘度为30～50厘泊的第二混合液，保温≥30分钟；
[0017](3)过滤所述第二混合液获得滤液，将所述滤液进行酸化结晶、固液分离、精制处理，得到癸二酸产品。
[0018]于一实施方式的步骤(1)中，所述碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、液氨、氨气或至少含有其中两种的混合碱。
[0019]于一实施方式的步骤(1)中，所述酸可以是硫酸、盐酸、硝酸、乙酸、草酸、磷酸、三氟甲磺酸或
至少含有其中两种的混合酸。
[0020]于一实施方式的步骤(1)中，使用酸或碱调节微生物发酵法生产癸二酸过程中获得的发酵液时，加热所述发酵液。
[0021]于一实施方式的步骤(1)中，所述第一混合液的pH值为5.4～5.6，例如5.4、5.5、5.6。
[0022]于一实施方式的步骤(1)中，使用酸或碱调节微生物发酵法生产癸二酸过程中获得的发酵液，同时加热发酵液，获得温度为60～65℃下粘度为150～170厘泊的第一混合液。[0023]在一些实施方式中，步骤(3)包括将所述滤液进行酸化结晶，得到固液混合物；将
所述固液混合物进行固液分离，固液分离后获得固形物，所述固形物包括癸二酸颗粒；再对所述固形物进行精制处理，得到癸二酸产品。
[0024]本发明中，癸二酸发酵液可以是通过以烷烃、脂肪酸及其衍生物为发酵底物，利用微生物发酵生产癸二酸的方法得到的发酵液；其中的微生物可以通过氧化将烷烃、脂肪酸、脂肪酸衍生物的末端甲基转化为羧基，从而生成癸二酸。在一些优选的实施方式中，发酵底物为癸烷。
[0025]本发明一实施方式的癸二酸的提取方法，特别适用于酸性条件下发酵生产癸二酸获得的癸二酸发酵液，所述酸性条件指的是发酵转化期(即产酸期)发酵体系的pH为7.0以下。
[0026]在一些实施方式中，通过如下步骤获得癸二酸发酵液：发酵培养产癸二酸的微生物，控制菌体生长期发酵体系的pH为3.0以上，转化期发酵体系的pH为7.0以下。
[0027]在一些优选的实施方式中，菌体生长期发酵体系的pH值优选为3.5～6.5。[0028]在一些优选的实施方式中，转化期发酵体系的pH值优选4.0～6.8，更优选5.0～6.5。
[0029]在一些实施方式中，发酵的温度为28～32℃，发酵的风量为0.3～0.7vvm，发酵的压力为0.05～0.14MPa。
[0030]在一些实施方式中，产癸二酸的微生物包括维斯假丝酵母(C a n d i d a viswanathii)、热带假丝酵母(Candida tropicalis)或清酒假丝酵母(Candida sake)。[0031]在一些优选的实施方式中，当发酵体系的菌体光密度(OD620)在0.5(稀释30倍)以上时，例如0.5、0.6、0.7、0.8等，控制所述发酵体系的pH为4.0～6.8，更优选为5.0～6.5。[0032]在一些实施方式中，通过如下步骤获得癸二酸发酵液：
[0033]①摇床培养：取维斯假丝酵母(Candida viswanathii)、热带假丝酵母(Candida tropicalis)或清酒假丝酵母(Candida sake)甘油管菌种接种于装有YPD液体培养基(包含如下成分(w/v)：2％葡萄糖，1％酵母膏，2％蛋白胨)的种子瓶中，pH自然，控制温度28～32℃，摇床转速200～350rpm，培养10～48小时。
[0034]②种子罐培养：取上述摇瓶种子接入装有种子培养基的种子罐中，控制温度28～32℃，通风量0.3～0.7vvm，罐压0.05～0.14MPa，培养15～30h至种子成熟，种子成熟的标准为种子液稀释30倍后菌体生长光密度(OD620)在0.5以上，更优选为OD620为0.5～1.0。所述种子培养基包含如下成分(w/v)：蔗糖1.0％～3.0％、尿素0.1％～0.5％、酵母膏0.1％～1.0％、玉米浆0.2％～1.0％及磷酸二氢钾0.4％～1.2％。
[0035]③发酵罐培养：将在种子罐培养所得的种子液接种到含有发酵培养基的发酵罐中，接种量10～30％(v/v，相对发酵起始体积)，发酵起始添加0～10％(v/v，相对发酵起始体积)的发酵原料正癸烷，发酵过程控制温度28～32℃，通风量0.3～0.7vvm，罐压(表压) 0.05～0.14MPa，保持一定的搅拌速度，控制溶氧不低于10％。控制菌体生长期发酵体系的pH值为3.5～6.5；发酵转化期发酵体系的pH值为5.0～6.5，直至发酵结束，获得含有癸二酸的发酵液。优选地，当菌体生长光密度(OD620)≥0.5(稀释30倍)时，控制所述发酵体系的pH 为4.0～6.8，更优选为5.0～6.5。所述发酵培养基包含如下成分(w/v)：葡萄糖2.0％～5.0％、酵母膏0.1％～1.0％、玉米浆0.2％～1.0％、硝酸钾0.1％～1％、磷酸二氢钾0.1％～1.0％及硫酸铵0.1％～0.5％。
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