[发明专利]生产生物基表面活性剂的方法

说明书

一种生产包含烷基二硫酸盐的生物基表面活性剂的方法，包括以下步骤：将中等链长的聚羟基链烷酸(mcl‑PHA)进行甲醇分解，得到羟基脂肪酸甲酯单体(HFAME)，将HFAME进行还原，得到1,3烷基二醇，将1,3烷基二醇进行硫化，得到1,3烷基二硫酸盐，将烷基二硫酸盐进行中和，得到包含1,3烷基二硫酸盐的生物基表面活性剂。还记载了包含中等链长的1,3烷基二硫酸盐的混合物的生物基表面活性剂。

技术领域

本发明涉及一种生产生物基表面活性剂的方法。还涉及使用本发明的方法生产的生物基表面活性剂，以及在该方法中产生的中间体。

背景技术

目前，世界范围内生产表面活性剂以椰子和棕榈油衍生的脂肪酸甲酯(FAME)为原料。两者都是非欧洲/美国资源，两个地区的政府都在推动使用本地可再生资源来生产生物基产品(生物经济)。棕榈油在促进森林砍伐和温室气体生成方面有着非常糟糕的环境记录。

微生物来源的生物基表面活性剂(槐糖脂、鼠李糖脂)最近才出现在市场上—槐糖脂已经可以买到，而鼠李糖脂仍处于早期开发阶段。槐糖脂由Ecover^TM、Saraya^TM、Intobio^TM、Evonik^TM和Allied Carbon Solutions^TM商业化。它们所有的CMC都比SDS的CMC低7–10倍，但需要用酵母菌(平均发酵时间：7天)和热带植物来源的脂肪酸生产，由于森林砍伐问题，它们仍然构成环境压力。另外，从发酵液中分离槐糖脂具有挑战性，并且由于缺乏氧转移，槐糖脂在培养基中的积累对于生产菌株造成了困难。如果通过增加或降低温度(使其结晶)连续分离它们，则将增加该过程的成本。相反，鼠李糖脂通过细菌发酵(平均发酵时间3天)有效地生产，但仅由致病细菌产生，并且难以扩大规模(整个生物基表面活性剂的生产过程在5种资源昂贵的酶的干预下以酶促方式进行)。因此，后者只能通过对非致病性菌株进行基因修饰的异源生产来制备。此外，由于这些鼠李糖脂是致病的，因此存在这些化合物可能在哺乳动物组织上引起炎性反应的风险。鼠李糖脂的CMC比SDS的CMC低10–11倍。生物聚合表面活性剂的另两个实例由可通过WheatOleo^TM/Soliance^TM和Synthezime^TM商购获得的那些代表。前者生产的生物基表面活性剂是由烷基聚戊糖苷制成的，该烷基聚戊糖苷是通过脂肪链与半纤维素材料的需要很高温度(90–150℃)的化学缩合反应合成的。第二家公司利用高度基因修饰的酵母生产末端羟基化的十四烷酸，并将其化学转化为具有表面活性剂特性的三/二羧酸。这些化合物用化石基化合物改性。

鼠李糖脂仅由致病菌产生，并且难以扩大规模(整个生物基表面活性剂的生产过程在5种资源昂贵的酶的干预下以酶促方式进行)，如果考虑使用异源生产，则降低了生产率并大大增加了成本。烷基聚戊糖苷需要高温才能进行化学合成(90–150℃)。使用化石衍生的化合物化学合成部分生物基三/二羧酸。

本发明的目的是提供一种克服了上述问题中的至少一个的生物基表面活性剂，特别是提供一种不依赖于棕榈油或椰子油的生物基表面活性剂，其可以由来自于欧洲和美国本土的植物油(例如葵花籽油和其他植物油)生产。

发明内容

本发明解决了对下述生物基表面活性剂的需求，该表面活性剂可以由水解的植物油、可生长于欧洲和美国的油例如向日葵油和菜籽油生产，并且不依赖于使用非欧洲和非美国本土的棕榈油和椰子油。该生物基表面活性剂是在采用中等链长的聚羟基链烷酸(mcl-PHA)、通过使用脂肪酸或糖作为底物的微生物发酵生产的生物聚酯的化学生物技术方法中生产的。该方法包括以下步骤：将mcl-PHA甲醇分解(解聚)以产生羟基脂肪酸甲酯(HFAME)，将该羟基脂肪酸甲酯还原并硫化以提供烷基二硫酸盐的混合物，然后中和以提供烷基二硫酸盐表面活性剂。当在相同浓度下进行测试时，所生产的生物基表面活性剂显示其生物基表面活性剂性能(润湿性、表面张力降低和发泡稳定性)是市售十二烷基硫酸钠的五倍。