[发明专利]由微生物生物质生产脂肪酸酯的直接方法

说明书

本申请要求2013年6月25日提交的待审美国临时专利申请No.61/838944的权益。

技术领域

本发明涉及一种由微生物生物质生产脂肪酸酯的方法。

背景技术

微生物如真菌、酵母菌、细菌和藻类具有产生脂类的能力。在由脂类生产用作生物柴油的脂肪酸酯的典型方法中，脂类首先由微生物生物质回收和然后进行酸或碱催化(例如硫酸或氢氧化钠)以将脂类酯交换为脂肪酸酯。

脂类构成一大类天然分子，其包括脂肪、蜡、固醇、脂溶性维生素(如维生素A、D、E和K)、甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯、磷脂类等。脂类的主要生物功能包括能量储存、作为细胞膜的结构组分和作为重要的信号分子。脂类通常累积在微生物细胞中。因此，已经实践了从赋有脂类生产能力的微生物细胞中提取脂类的各种方法。为了从源材料释放脂类，可能有必要在脂类提取之前破坏细胞壁。破坏可以通过物理、酶促和/或化学进行。优选地，细胞破坏通过机械方式进行。已有若干方法用于物理破坏细胞，包括均化、超声处理、冷冻/解冻、挤出和机械破碎。但这些方法要求很长的时间来回收足够量的脂类，因此不能进行有效的提取。例如，湿的微生物生物质均化可能产生使随后提取步骤困难的乳液。

因此，希望开发由微生物生物质生产用作生物柴油的脂肪酸酯的更加成本有效的有效方法。

发明内容

已经发现，可以将微生物油提取和酯交换组合为本发明的一次通过的原位或直接酯交换方法。

在一个实施方案中，提供一种生产脂肪酸酯的方法，其包括：(a)提供微生物生物质；(b)使微生物生物质与包含醇和至少一种α-羟基磺酸的溶液接触，由此产生包含至少一种脂肪酸酯的经酸处理的生物质；和(c)由所述经酸处理的生物质回收所述脂肪酸酯。

在又一个实施方案中，提供一种生产脂肪酸酯的方法，其包括：(a)提供微生物生物质；(b)使微生物生物质与包含醇和至少一种α-羟基磺酸的溶液接触，由此产生包含至少一种脂肪酸酯的经酸处理的生物质；(c)由所述经酸处理的生物质回收所述脂肪酸酯；和(d)通过加热和/或降低压力从所述经酸处理的生物质除去其组分形式的α-羟基磺酸，以产生包含基本上不含α-羟基磺酸的经酸处理的生物质的除去酸的产物。

在另一个实施方案中，所述方法包括将除去的α-羟基磺酸作为组分或以其重新组合形式循环至步骤(b)。

在又一个实施方案中，提供一种组合物，其包含：(a)包含至少一种脂类的微生物生物质，(b)至少一种α-羟基磺酸，(c)醇，和(d)水。在又一个实施方案中，提供一种组合物，其包含：(a)生物质残渣，(b)醇，(c)至少一种α-羟基磺酸，(d)水，和(e)至少一种脂肪酸烷基酯。

本发明的特征和优点对于本领域技术人员是明显的。尽管本领域技术人员可以进行许多改变，但这些改变在本发明精神内。

附图说明

附图1描述了本发明一些实施方案的某些方面，和不应用于限制或限定本发明。

附图1示意性描述了本发明处理方法的实施方案的流程图。

具体实施方式

已经发现，通过使用α-羟基磺酸，可使微生物生物质通过如下过程在单一步骤中原位转化为生物柴油：破坏微生物生物质细胞，释放脂溶性组分和在醇存在下催化转化为脂肪酸酯(脂肪酸烷基酯)。α-羟基磺酸有效用于破坏微生物细胞壁和催化转化，改进微生物生物质的脂肪酸酯收率。此外，α-羟基磺酸可逆转化为容易除去和可回收的材料，例如通过在高压下均化不会形成乳液。

在微生物细胞中包含脂类的微生物如微生物生物质可以通过本发明方法处理。微生物生物质可通过光合作用或通过发酵生长。微生物生物质可以包括如微藻类、酵母菌、真菌或细菌。

可用于本发明处理中的α-羟基磺酸的通式为：

其中R₁和R₂各自为氢或具有至多约9碳原子的烃基，其可能包含或可能不包含氧。该α-羟基磺酸可以为上述酸的混合物。通常可以根据下文一般反应式1通过如下过程制备该酸：使至少一种羰基化合物或羰基化合物的前体(如三氧杂环己烷和低聚甲醛)与二氧化硫或二氧化硫的前体(如硫和氧化剂或者三氧化硫和还原剂)和水反应。

其中R₁和R₂各自为氢或具有至多约9碳原子的烃基或它们的组合。

发现在用于制备本发明使用的α-羟基磺酸的羰基化合物的描述性实例中：

R₁＝R₂＝H(甲醛)