[发明专利]一种微生物发酵法生产的癸二酸及其制备方法

说明书

本发明提供了一种微生物发酵法生产的癸二酸，其中的十碳脂肪酸、十碳羟基脂肪酸等杂质含量具有非常低的水平。本发明还提供了所述癸二酸的制备方法以及由其所制得的聚合物。本发明提供的癸二酸通过微生物发酵法制得，通过微生物发酵过程以及分离纯化过程的处理，可得到纯度更高、杂质含量更低、热稳定性更好的癸二酸产品，尤其是生物法制癸二酸中常见的十碳脂肪酸和十碳羟基脂肪酸杂质含量较低。高纯度、低杂质含量的癸二酸产品可满足高档聚酰胺、聚酯等聚合物产品的质量要求，所得的聚合物产品性能更加优异。本发明的癸二酸制备方法条件温和、环境友好、产品转化率高且品质好，可以替代化学法用于癸二酸产品的工业化规模生产。

技术领域

本发明涉及微生物发酵领域，具体涉及一种微生物发酵法生产的癸二酸及其制备方法。

背景技术

癸二酸广泛用于生产聚酰胺工程塑料，如尼龙1010、尼龙610。也可用于耐高温润滑油、环氧树脂固化剂、合成润滑脂及人造香料、耐寒增塑剂等，是应用广泛的化工原料之一。

目前工业生产和应用的癸二酸是用蓖麻油为原料，通过化学法制备得到的。主要工艺流程是蓖麻油水解生成蓖麻油酸钠皂，然后进一步制备得到蓖麻油酸，蓖麻油酸在苯酚的存在下，加碱、加热进行高温裂解，生成癸二酸双钠盐，然后进一步加热、加酸、脱色、结晶得到癸二酸。采用蓖麻油催化裂解法制癸二酸，生产过程复杂、在250～270℃的高温下进行反应，使用苯酚或邻甲酚有毒试剂，污染环境，严重制约着化学法生产癸二酸产业的发展。

生物法制备癸二酸具有生产工艺简单、绿色环保的特点。前人对生物法癸二酸的制备做了一些研究，特别是在70年代和80年代，相关的研究比较多。中国科学院微生物所的余志华通过诱变筛选得到一株优良菌株，并对该菌株产癸二酸的条件进行了优化，在16升发酵罐上，发酵液中癸二酸达到71g/L以上，通过水相结晶得到了癸二酸成品，产品纯度达到99.6％以上，提取收率85％。刘祖同等人筛选了能产癸二酸的菌株，产癸二酸的浓度为2.9％。中科院林业土壤研究所筛选得到的解脂假丝酵母可以产癸二酸，产酸30～40g/L，转化率43～55％。

由于生物法制备的癸二酸中含有大量的发酵杂质，不易纯化，所得产品难以达到更低的杂质含量，杂质的存在会对癸二酸后续使用如聚合制备聚酰胺等产生重要影响，使所得的聚合物产品难以达到更高的质量性能，而现有研究也多集中在发酵环节，没有系统研究发酵液的后续纯化工艺，更没有研究发酵过程中产生的十碳脂肪酸、十碳羟基脂肪酸等杂质对于产品性能的影响，因此，急需开发一种杂质含量更低、产品性能更高的生物法癸二酸产品。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种微生物发酵法生产的癸二酸，其杂质含量更低，产品性能更好。

本发明的另一个目的是提供所述癸二酸的制备方法。

本发明的还一个目的是提供一种包含所述微生物发酵法生产的癸二酸而制得的聚合物产品。

本发明提供的微生物发酵法生产的癸二酸，其中的十碳脂肪酸杂质含量低于200ppm，优选低于50ppm，以及十碳羟基脂肪酸杂质含量低于300ppm，优选低于100ppm。本发明提供的微生物发酵法生产的癸二酸，其中的十碳脂肪酸杂质和十碳羟基脂肪酸杂质含量可达到极低的水平，本发明人发现，此时的癸二酸产品具有更好的产品性能，尤其是用于制备聚酰胺、聚酯等聚合物时，可明显提高聚合物产品的性能。

进一步地，本发明提供的微生物发酵法生产的癸二酸，其热稳定性大于90％，优选大于等于95％，更优选大于等于97％。

癸二酸产品中常见的一些杂质如糖、氮和一些非饱和的化合物在高温、有氧气存在的情况下发生反应，易导致产品颜色变黄，称为产品的热稳定性。热稳定性的测定为：将产品加热熔融，通入一定量氧气，反应一段时间，测定其透光率。本发明提供的癸二酸可明显提高热稳定性。