CN116271918A - 用于从发酵液获得1,3-丁二醇的过程和系统 - Google Patents

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Abstract

本文涉及用于从发酵液获得1,3‑丁二醇的过程和系统。提供了生物衍生的1,3‑丁二醇组合物，以及生产这样的生物衍生的1,3‑丁二醇组合物的系统和方法。

Description

用于从发酵液获得1，3-丁二醇的过程和系统
相关申请的交叉引用
本申请是申请日为2018年3月29日，申请号为201880035998.5，发明名称为“用于从发酵液获得1，3-丁二醇的过程和系统”的申请的分案申请。
该申请号为201880035998.5的申请要求2017年3月31日提交的、标题为“用于从发酵液获得1，3-丁二醇的过程和系统”的美国临时专利申请No.62/480,270的权益，其全部内容通过引用合并在本文中。
参考以下临时申请和国际申请，通过引用以它们的整体合并在本文中：(1)2017年3月31日提交的标题为“3-羟基丁酰-CoA脱氢酶变体及其使用方法”的美国临时申请No.62/480,208(代理人案卷号：12956-409-888)；(2)2017年3月31日提交的标题为“醛脱氢酶变体及其使用方法”的美国临时申请No.62/480,194(代理人案卷号：12956-408-888)；(3)与之同一日期提交的标题为“3-羟基丁酰-CoA脱氢酶变体及其使用方法”的国际专利申请No.PCT/US2018/025086(代理人案卷号12956-409-228)；和(4)与之同一日期提交的标题为“醛脱氢酶变体及其使用方法”的国际专利申请No.PCT/US2018/025122(代理人案卷号No.12956-408-228)。
技术领域
本公开内容一般地涉及通过生物合成过程产生的组合物，以及用于生产这样的组合物的过程和系统。
背景技术
1，3-BG(也称为BG、1，3-丁二醇、1，3-BDO、13-BDO、1，3-丁烯甘醇、或丁烯甘醇)是一种四碳二醇，传统上在化学过程中通过石油衍生的乙炔的水化来产生(“石油-BG”)。产生的乙醛然后转变为3-羟基丁醛，其随后被还原形成1，3-BG。1，3-BG被用于许多工业过程，例如，作为食品调味剂的有机溶剂和作为生产聚氨基甲酸酯和聚酯树脂的试剂。由于它的一般为低毒性、低刺激性的性质，1，3-BG也在美容产业中有越来越多的应用。在此，1，3-BG作为无气味的美容级成分是特别有用的。
虽然美容级石油-BG和生产与保存美容级石油-BG的过程对于美容产业是可用的，仍然需要用于美容和食品应用的生物衍生的1，3-BG(“生物-BG”)以及生产这样的生物-BG的过程和系统。
发明内容
在一个方面，本文提供的是生物衍生的1，3-丁烯甘醇(1，3-BG)，其中所述生物衍生的1，3-BG包括可检测水平的选自3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮、4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇或2，3-丁二醇的一种或多种化合物。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG包括可检测水平的3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮或4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG包括比石油-BG更高水平的选自3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮或4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮的一种或多种化合物。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG的手性纯度是95％或更高、96％或更高、97％或更高、98％或更高、99.0％或更高、99.1％或更高、99.2％或更高、99.3％或更高、99.4％或更高、99.5％或更高、99.6％或更高、99.7％或更高、99.8％或更高或99.9％或更高。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有99.0％或更高、99.1％或更高、99.2％或更高、99.3％或更高、99.4％或更高、99.5％或更高、99.6％或更高、99.7％或更高、99.8％或更高或99.9％或更高的化学纯度。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有比S-对映异构体更多的R-对映异构体。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有95％或更高的手性纯度和99.0％或更高的化学纯度。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有99.0％或更高的手性纯度和99.0％或更高的化学纯度。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有99.5％或更高的手性纯度和99.0％或更高的化学纯度。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG是工业级或美容级。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG包括5ppm或更高、10ppm或更高、20ppm或更高、30ppm或更高、40ppm或或更高以上、50ppm或更高、100ppm或更高、200ppm或更高、300ppm或更高、400ppm或更高、500ppm或更高、600ppm或更高、700ppm或更高、800ppm或更高、900ppm或更高、1,000ppm或更高、1,500ppm或更高或2,000ppm或更高的所述化合物的水平。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG包括可检测水平的、特征在于根据附图3或附图4的质谱的化合物。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG包括作为0.97-0.99之间的相对保留时间洗脱的峰的、在GC-MS色谱中可检测的化合物，其中1，3-BG的相对保留时间是1.0。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG包括作为0.94-0.96之间的相对保留时间洗脱的峰的、在GC-MS色谱中可检测的化合物，其中1，3-BG的相对保留时间是1.0。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG不包括可检测水平的、作为0.8-0.95之间的相对保留时间洗脱的峰的、在GC-MS色谱中可检测的石油-BG的一种或更多种污染物，其中1，3-BG的相对保留时间是1.0。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG包括至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍或至少10倍更低水平的、作为0.8-0.95之间的相对保留时间洗脱的峰的、在GC-MS色谱中可检测的石油-BG的一种或更多种污染物，其中1，3-BG的相对保留时间是1.0 1.0。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG的化学纯度是99％或更高，重物质的总体水平是0.8％或更低，轻物质的总体水平是0.2％或更低。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG的220nm到260nm之间的UV吸光度至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍或至少10倍低于石油-BG的所述UV吸光度。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG不包含可检测水平的1-4-(4-甲基-1，3-二噁烷-2-基)丙-2-酮。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG包括相比石油-BG至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍或至少10倍更低水平的1-4-(4-甲基-1，3-二噁烷-2-基)丙-2酮。
在某些实施方式中，所述可检测水平是通过气体色谱偶联的质谱或液相色谱偶联的质谱来分析的。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有55％或更高的手性纯度。
在另一个方面，本文提供的是一种纯化生物衍生的1，3-BG的过程，包括：(a)使第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流经历第一柱蒸馏过程来除去沸点高于生物衍生的1，3-BG的材料，作为第一高沸点物质流，产生第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流；(b)使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流经历第二柱蒸馏过程来除去沸点低于生物衍生的1，3-BG的材料，产生第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流；和(c)使所述第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流经历第三柱蒸馏过程来除去沸点高于生物衍生的1，3-BG的材料，作为第二高沸点物质流，产生纯化的生物衍生的1，3-BG产物。
在某些实施方式中，所述过程进一步包括使粗品生物衍生的1，3-BG混合物经历脱水柱蒸馏过程来从所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物中除去沸点低于生物衍生的1，3-BG的材料，产生(a)的所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
在某些实施方式中，所述过程进一步包括使粗品生物衍生的1，3-BG经历精炼离子交换来产生(a)的所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
在某些实施方式中，所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物包括可检测水平的选自由3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮、4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇和2，3-丁二醇构成的组的一种或多种化合物。
在某些实施方式中，所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物不包括可检测水平的1-4-(4-甲基-1，3-二噁烷-2-基)丙-2酮，或仅包括低水平的1-4-(4-甲基-1，3-二噁烷-2-基)丙-2酮。
在某些实施方式中，所述过程进一步包括在(a)、(b)或(c)的任一项之前或之后向含有生物衍生的1，3-BG的产物流中添加碱。
在某些实施方式中，所述碱在(a)之后添加到所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
在某些实施方式中，所述过程进一步包括在(a)、(b)或(c)的任一项之前或之后用氢化反应处理含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
在某些实施方式中，所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流在进行(b)之前用氢化反应处理。
在某些实施方式中，所述氢化反应使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流中3-羟基-丁醛或4-羟基-2-丁酮的浓度降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高、90％或更高或95％或更高。
在某些实施方式中，所述氢化反应使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流中270nm或220nm下的UV吸收降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高90％或更高或95％或更高。
在某些实施方式中，所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物作为所述第三柱蒸馏过程的馏出物被采集。
在某些实施方式中，所述过程进一步包括使所述第三柱蒸馏过程的所述馏出物与活性碳接触来产生所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物。
在某些实施方式中，所述过程进一步包括在进行步骤(c)之前使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流与活性碳接触。
在某些实施方式中，所述与活性碳接触使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流中3-羟基-丁醛或4-羟基-2-丁酮的浓度降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高、90％或更高或95％或更高。
在某些实施方式中，所述过程进一步包括在进行步骤(c)之前使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流与硼氢化钠(NaBH4)接触。
在某些实施方式中，所述与NaBH4接触使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流中270nm或220nm下的UV吸收降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高、90％或更高或95％或更高。
在某些实施方式中，生物衍生的1，3-BG具有55％或更高的手性纯度。
在某些实施方式中，所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物具有99.0％或更高的化学纯度。
在另一个方面，本文提供的是一种用于纯化生物衍生的1，3-BG的系统，包括第一蒸馏柱，其接受第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生沸点高于1，3-BG的第一材料流和第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流；第二蒸馏柱，其接受所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生具有比1，3-BG更低的沸点的材料流和第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流；和第三蒸馏柱，其在给料点接受所述第三含有1，3-BG的产物流并产生沸点高于1，3-BG的第二材料流和包含纯化的生物衍生的1，3-BG产物的第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
在某些实施方式中，所述第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流基本上由本文提供的生物衍生的1，3-BG组成。
在某些实施方式中，所述系统包括精炼柱，其接受粗品生物衍生的1，3-BG混合物产生降低的盐含量的粗品生物衍生的1，3-BG混合物。
在某些实施方式中，所述精炼柱是离子交换层析柱。
在某些实施方式中，所述系统包括脱水柱，其接受粗品生物衍生的1，3-BG混合物产生沸点低于1，3-BG的材料流和所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG通过本文提供的过程或通过本文提供的系统产生。
具体地，本发明提供了以下方案：
1.生物衍生的1，3-丁烯乙二醇(1，3-BG)，其中所述生物衍生的1，3-BG包含可检测水平的选自由3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮、4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇和2，3-丁二醇构成的组的一种或多种化合物。
2.方案1的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG包含可检测水平的3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮和4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮。
3.方案1或方案2的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG包含比石油-BG更高水平的选自3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮、和4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮的组的一种或多种化合物。
4.方案1-3的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG的手性纯度是95％或更高、96％或更高、97％或更高、98％或更高、99.0％或更高、99.1％或更高、99.2％或更高、99.3％或更高、99.4％或更高、99.5％或更高、99.6％或更高、99.7％或更高、99.8％或更高或99.9％或更高。
5.方案4的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG具有99.0％或更高、99.1％或更高、99.2％或更高、99.3％或更高、99.4％或更高、99.5％或更高、99.6％或更高、99.7％或更高、99.8％或更高或99.9％或更高的化学纯度。
6.方案1-5的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG包含比S-对映异构体更多的R-对映异构体。
7.方案6的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG具有95％或更高的手性纯度和99.0％或更高的化学纯度。
8.方案7的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG具有99.0％或更高的手性纯度和99.0％或更高的化学纯度。
9.方案7的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG具有99.5％或更高的手性纯度和99.0％或更高的化学纯度。
10.方案1到9的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG是工业级或美容级的。
11.方案1到10的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG包含5ppm或更高、10ppm或更高、20ppm或更高、30ppm或更高、40ppm或或更高以上、50ppm或更高、100ppm或更高、200ppm或更高、300ppm或更高、400ppm或更高、500ppm或更高、600ppm或更高、700ppm或更高、800ppm或更高、900ppm或更高、1,000ppm或更高、1,500ppm或更高或2,000ppm或更高的化合物的水平。
12.方案1到11的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG包含可检测水平的、特征在于根据附图3或附图4的质谱的化合物。
13.方案1到12的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG包含在GC-MS色谱图中作为以0.97-0.99之间的相对保留时间洗脱的峰可检测的化合物，其中1，3-BG的相对保留时间是1.0。
14.方案1到13的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG包含在GC-MS色谱图中作为以0.94-0.96之间的相对保留时间洗脱的峰可检测的化合物，其中1，3-BG的相对保留时间是1.0。
15.方案1到14的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG不包含可检测水平的、在GC-MS色谱图中作为以0.8-0.95之间的相对保留时间洗脱的峰可检测的石油-BG的一种或更多种污染物，其中1，3-BG的相对保留时间是1.0。
16.方案1到15的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG包含至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍或至少10倍更低水平的、在GC-MS色谱图中作为以0.8-0.95之间的相对保留时间洗脱的峰可检测的石油-BG的一种或更多种污染物，其中1，3-BG的相对保留时间是1.0。
17.方案1到16的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG的总体纯度是99％或更高，重物质的总体水平是0.8％或更低，以及轻物质的总体水平是0.2％或更低。
18.方案1到17的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG的220nm到260nm之间的UV吸收至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍或至少10倍低于石油-BG的UV吸收。
19.方案1到18的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG不包含可检测水平的1-4-(4-甲基-1，3-二噁烷-2-基)丙-2酮。
20.方案1到19的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG包含比石油-BG至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍、或至少10倍更低水平的1-4-(4-甲基-1，3-二噁烷-2-基)丙-2酮。
21.方案1到20的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述可检测水平通过气相色谱偶联的质谱或液相色谱偶联质谱分析。
22.方案1到21的任一项的生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG具有55％或更高的手性纯度。
23.一种纯化的生物衍生的1，3-BG的过程，包括：
(a)使第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流经历第一柱蒸馏过程来除去沸点高于生物衍生的1，3-BG的材料，作为第一高沸点物质流，产生第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流；
(b)使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流经历第二柱蒸馏过程来除去沸点低于生物衍生的1，3-BG的材料，产生第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流；和
(c)使所述第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流经历第三柱蒸馏过程来除去沸点高于生物衍生的1，3-BG的材料，作为第二高沸点物质流，产生纯化的生物衍生的1，3-BG产物。
24.方案23的过程，进一步包括使粗品生物衍生的1，3-BG混合物经历脱水柱蒸馏过程来从所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物中除去沸点低于生物衍生的1，3-BG的材料，产生(a)的所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
25.方案23或方案24的过程，进一步包括使粗品生物衍生的1，3-BG经历精炼离子交换来产生(a)的所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
26.方案25的过程，其中所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物包含可检测水平的选自由3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮、4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇和2，3-丁二醇构成的组的一种或多种化合物。
27.方案25的过程，其中所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物不包含可检测水平的、或仅包含低水平的1-4-(4-甲基-1，3-二噁烷-2-基)丙-2酮。
28.方案25的过程，进一步包括在(a)、(b)或(c)的任一项之前或之后向含有生物衍生的1，3-BG的产物流添加碱。
29.方案28的过程，其中所述碱在(a)之后添加到所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
30.方案25的过程，进一步包括在(a)、(b)或(c)的任一项之前或之后用氢化反应处理含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
31.方案25的过程，其中所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流在进行(b)之前用氢化反应处理。
32.方案31的过程，其中所述氢化反应使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流中3-羟基-丁醛或4-羟基-2-丁酮的浓度降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高、90％或更高或95％或更高。
33.方案32的过程，其中所述氢化反应使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流在270nm或220nm下的UV吸收降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高、90％或更高或95％或更高。
34.方案25的过程，其中作为所述第三柱蒸馏过程的馏出物采集所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物。
35.方案25的过程，其中(c)进一步包括使所述第三柱蒸馏过程的所述馏出物与活性炭接触来产生所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物。
36.方案25的过程，进一步包括在进行步骤(c)之前使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流与活性炭接触。
37.方案25或方案36的过程，其中所述与活性炭接触使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流中3-羟基-丁醛或4-羟基-2-丁酮的浓度降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高、90％或更高或95％或更高。
38.方案25或方案37的过程，进一步包括在进行步骤(c)之前使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流与硼氢化钠(NaBH4)接触。
39方案38的过程，其中所述与NaBH4接触使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流在270nm或220nm下的UV吸收降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高、90％或更高或95％或更高。
40.方案23-39的任一项过程，其中生物衍生的1，3-BG具有55％或更高的手性纯度。
41.方案23-40的任一项的过程，其中所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物具有99.0％或更高的化学纯度。
42.一种用于纯化的生物衍生的1，3-BG的系统，包括：
第一蒸馏柱，其接受第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生沸点高于1，3-BG的第一材料流和第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流；
第二蒸馏柱，其接受所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生沸点低于1，3-BG的材料流和第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流；和
第三蒸馏柱，其在给料点接受所述第三含有1，3-BG的产物流并产生沸点高于1，3-BG的第二材料流和包含纯化的生物衍生的1，3-BG产物的第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
43.方案42的系统，其中所述第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流基本上由方案1-15的任一项的生物衍生的1，3-BG组成。
44.方案42或43的系统，包括精炼柱，其接受粗品生物衍生的1，3-BG混合物，产生降低了盐含量的粗品生物衍生的1，3-BG混合物。
45.方案44的系统，其中所述精炼柱是离子交换层析柱。
46.方案42到45的任一项的系统，包括脱水柱，其接受粗品生物衍生的1，3-BG混合物，产生沸点低于1，3-BG的材料流和所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
47.生物衍生的1，3-BG，其中所述生物衍生的1，3-BG通过方案23-39的任一项的过程或通过方案42-46的任一项的系统产生。
附图说明
附图1显示了色谱图，说明了在2倍样品稀释度下生物-BG(向下指向的轨迹)和工业级与美容级石油-BG(向上指向的轨迹)的示范性的气相色谱质谱(GC-MS)分析的结果。
附图2显示了色谱图，说明了在20倍样品稀释度下生物-BG(向下指向的轨迹)和工业级与美容级石油-BG(向上指向的轨迹)的示范性的GC-MS分析的结果。
附图3显示了生物-BG重物质化合物#7的代表性的质谱，指出了某些质量片段的建议解释。
附图4显示了生物-BG重物质化合物#9的代表性的质谱，指出了某些质量片段的建议解释。
附图5显示了生物-BG重物质化合物#1和#9的建议的化学结构，说明了生物-BG重物质化合物#7和#9的建议的质谱裂解模式。
附图6A显示了生物-BG样品的m/z 115的示范性提取离子色谱图。
附图6B显示了石油-BG样品的m/z 115的示范性提取离子色谱图。
附图7显示了生物-BG样品(上部画面)、美容级石油-BG样品(中间画面)和工业级石油-BG样品(底部画面)的示范性的液体-色谱质谱(LC-MS)色谱图(TIC：总离子流)。
附图8A显示了生物-BG(总离子流(TIC)：上部画面；提取离子流(XIC)色谱图：自上部第二画面)、美容级石油-BG XIC(自上部第三画面)、和工业级石油-BG XIC(底部画面)的示范性的LC-MS色谱图。
附图8B显示了在6.0-6.7分钟的LC保留时间处观察到的生物-BG和石油-BG(美容级和工业级)的C8H16O3(MW 160)成分的示范性的质谱，标明了某些质量片段的建议的解释。
附图9A显示了生物-BG(总离子流(TIC)：上部画面；提取的离子流(XIC)色谱图：自上部第二画面)、美容级石油-BG XIC(自上部第三画面)、和工业级石油-BG XIC(底部画面)的示范性的LC-MS色谱图。
附图9B显示了在7.3分钟的LC保留时间处观察到的石油-BG(美容级和工业级)的C&HuOs(MW 158)成分的示范性的质谱，标明了某些质量片段的建议的解释。
附图10显示了色谱图，说明美容级石油-BG的示范性气体-色谱质谱和嗅觉(GC-MS/O)分析的结果。上部的轨迹和向上指向的峰代表由受训的个人进行的GC-MS级分的嗅觉分析结果。下部的轨迹和向下指向的峰代表GC-MS的质谱(总离子流(TIC))。
附图11显示了色谱图，说明使用本文提供的过程或系统产生的生物衍生的1，3-BG的示范性的气体-色谱质谱和嗅觉(GC-MS/O)分析的结果。上部的轨迹和向上指向的峰代表由受训的个人进行的GC-MS级分的嗅觉分析结果。下部的轨迹和向下指向的峰代表GC-MS的质谱(总离子流(TIC))。
附图12显示了化学结构，说明在1，3-BG蒸馏期间观察到的或被认为观察到的3-羟基丁醛(3-OH-丁醛)与巴豆醛(Cr-Ald)的化学反应或4-羟基-丁酮(4-OH-2-丁酮)与甲基-乙烯基-酮(MVK)的化学反应。
附图13显示了石油-BG和生物-BG制品的UV-VIS吸收光谱的图形。#1：在最后蒸馏之后用活性碳处理的生物-BG样品；#2：在碱添加之前供应给最后蒸馏的生物-BG；#3和#4商业上可获得的美容级石油-BG的样品；#5和#6商业上可获得的工业级石油-BG的样品；#1在再沸器中用碱添加处理的生物-BG的样品(“cut 4”)；#8：进一步用NaBFk处理的生物-BG制品#1
附图14A、附图14B、附图14C和附图14D显示了图形，说明生物-BG的氢化实验的结果。在附图14A中，相对于四种镍氢化催化剂(Raney、
Figure BDA0004132751540000111
和
Figure BDA0004132751540000112
)的氢化时间标绘生物-BG样品的UV吸收。在附图14B中，相对于四种镍氢化催化剂的氢化时间标绘生物-BG样品中发现的4-羟基-丁酮的浓度。在附图14C中，相对于四种镍氢化催化剂的氢化时间标绘生物-BG样品中发现的异丙醇(IPA)的浓度。在附图14D中，相对于四种镍氢化催化剂的氢化时间标绘生物-BG样品中发现的正丁醇的浓度。
附图15A、附图15B和附图15C显示了图形，说明本文提供的示范性的蒸馏装置。
附图16显示了图形，说明本文提供的四柱蒸馏列的示范性的ASPEN模型。
具体实施方式
商业上，一般通过将乙醛(衍生自石油或乙醇)化学地转化成3-羟基丁醛，随后还原形成石油衍生的1，3-BG(“石油-BG”)来生产1，3-BG。这种化学生产的石油-BG通常形成等摩尔比例的1，3-BG R-和S-对映异构体的外消旋混合物。利用该1，3-BG外消旋物，已经公开了一些方法来从石油-BG分离每种手性形式。然而，这样的分离方法一般被证明是非常低效的(例如，外消旋物的酶转化)或非常昂贵的，并且难以扩大到工业规模的生产(例如，手性层析)。
申请人认识到，仍然需要用于美容和食品工业的高纯度的生物衍生的1，3-BG(“生物-BG”)。具体地，申请人确定了在食品、营养保健品、药物和其他应用中需要1，3-BG的R-对映异构体，其中R-对映异构体被认为比S-对映异构体在生理上更有效，例如，对于通常是人类和动物(例如农畜或家畜)中的应用。特别地，申请人确定了需要例如相对于典型的商业上可获得的石油-BG外消旋物制品具有改进的纯度分布的1，3-BG的R-对映异构体。允许经济有效地生产1，3-BG的R-对映异构体的过程是期望的，以在商业规模下生产1，3-BG，用于美容和其他产业，例如，用于食品或制药产业。
本公开内容进一步地部分基于该认识，石油-BG和生物-BG具有不同的气味特征，石油-BG和生物-BG的不同气味是由于通常在石油-BG和生物-BG制品中存在的不同杂质。
本公开内容进一步部分基于以下认识，一般相对于外消旋的1，3-BG混合物或石油-BG(例如，美容级或工业级)，高化学纯度的(例如，总纯度)生物衍生的1，3-BG以及富集或高手性纯度的生物衍生的1，3-BG的R-对映异构体可以具有不同的或优选的气味特征，或改善的生理学性质(例如，在体外分析或体内可观察到的)。
本文提供的是纯化的生物-BG产品以及生产这种纯化的生物-BG产品的过程和系统。
在一个方面，提供了生物衍生的1，3-丁烯乙二醇(1，3-BG)(“生物-BG”)。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有与化学衍生的1，3-BG例如衍生自加工石油或乙醛的1，3-BG相比不同的气味。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG不具有通常在工业级生物-BG中发现的特征性异味。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有与石油-BG相比改善的气味，例如，由受训的气味小组在感官测试中所确定的。在某些实施方式中，所述生物-BG的改善的期望由例如受训的气味小组表征为“甜味”。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG是美容级的。在某些实施方式中，所述美容级生物衍生的1，3-BG具有与石油-BG相比改善的气味特征(例如，“甜的”气味)。在另一个方面，本文提供的是用于纯化生物衍生的1，3-BG的系统。在另一个方面，本文提供的是用于纯化生物衍生的1，3-BG的过程。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG是1，3-BG(例如，CAS No.107-88-0)的外消旋物或R-与S-对映异构体的混合物。
在某些实施方式中，所述1，3-BG外消旋物是1，3-BG的R-和S-对映异构体的等摩尔混合物。
在某些实施方式中，所述1，3-BG外消旋物具有与1，3-BG的S-对映异构体相比更多的R-对映异构体。在某些实施方式中，所述1，3-BG外消旋物基本上仅具有R-对映异构体(例如，＞95％、＞96％、＞97％、＞98％、＞99％、＞99.1％、＞99.2％、＞99.3％、＞99.4％、＞99.5％、＞99.6％、＞99.7％、＞99.8％或＞99.9％的R-对映异构体在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG基本上仅具有R-对映异构体(例如，100％的对映异构体；CASNo.6290-03-5)，S-对映异构体是不可检测的，例如，通过GC-MS或LC-MS。在某些实施方式中，所述1，3-BG外消旋物富集R-对映异构体，也就是说，包括比S-对映异构体更多的R-对映异构体。例如，所述1，3-BG外消旋物可以包括55％或更高的R-对映异构体以及45％或更少的S-对映异构体。例如，所述1，3-BG外消旋物可以包括60％或更高的R-对映异构体以及40％或更低的S-对映异构体。例如，所述1，3-BG外消旋物可以包括65％或更高的R-对映异构体以及35％或更低的S-对映异构体。例如，所述1，3-BG外消旋物可以包括70％或更高的R-对映异构体以及30％或更低的S-对映异构体。例如，所述1，3-BG外消旋物可以包括75％或更高的R-对映异构体以及25％或更低的S-对映异构体。例如，所述1，3-BG外消旋物可以包括80％或更高的R-对映异构体以及20％或更低的S-对映异构体。例如，所述1，3-BG外消旋物可以包括85％或更高的R-对映异构体以及15％或更低的S-对映异构体。例如，所述1，3-BG外消旋物可以包括90％或更高的R-对映异构体以及10％或更低的S-对映异构体。例如，所述1，3-BG外消旋物可以包括95％或更高的R-对映异构体以及5％或更低的S-对映异构体。
在一些优选的实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG富集R-对映异构体。因而，即使没有明确声明，在本公开内容中关于本文提供的生物衍生的1，3-BG的每种情况下，或可选择的术语例如生物1，3-丁烯乙二醇、生物1，3-BG、生物-BG、生物13-BDO、生物1，3-BDO、生物-丁烯乙二醇或生物1，3-丁二醇，明确优选的实施方式是R-对映异构体。特别优选的组合物是高手性纯度的，＞99％的R-对映异构体，以及高化学纯度的，例如＞99％，任选地具有以优选水平或低于优选水平存在的特定杂质，如本文其他部分更详细描述的。此外，本文提供的组合物富集R-对映异构体，例如，包括＞55％的R-对映异构体、＞60％的R-对映异构体、＞65％的R-对映异构体、＞70％的R-对映异构体、＞75％的R-对映异构体、＞80％的R-对映异构体、＞85％的R-对映异构体、＞90％的R-对映异构体或＞95％的R-对映异构体，并且可以是高化学纯度的，例如，＞99％，任选地具有以优选水平或低于优选水平存在的特定杂质，如本文其他部分更详细描述的。
本文提供的所述生物衍生的1，3-BG，特别是R-对映异构体组合物，以及优选地，高化学纯度和手性纯度的(例如，＞95％化学纯度和＞99％手性纯度，或更优选地，＞99％或＞99.5％化学纯度和＞99.5％手性纯度)，以及富集R-对映异构体、并且高化学纯度和手性纯度的组合物(例如，＞95％化学纯度和＞50％手性纯度，或＞95％化学纯度和＞55％手性纯度)可以在食品、营养保健品、药物、美容和工业营养中获得应用。例如，生物衍生的1，3-BG可以在体内或试管内与酸反应，例如，利用脂肪酶酶学地反应，来将所述生物衍生的1，3-BG转化成酯。这样的酯以具有营养保健品、医学是食品用途。具体地，这样的生物衍生的1，3-BG酯可以，当生物衍生的1，3-BG的R-对映异构体或富集R-对映异构体的生物衍生的1，3-BG用于酯的形成时(例如，与使用例如从石油制备的或例如通过乙醛化学合成途径从乙醇制备的石油-BG的S-对映异构体或外消旋混合物相比)，这种生物衍生的1，3-BG酯具有优势，因为包括所述1，3-BGR-对映异构体的手性酯形式是人类和动物的优选的能量源。实例包括酮酯(R)-3-羟基丁基-R-1，3-丁二醇单酯，其已被美国食品药品管理局(FDA)识别为一般安全的(GRAS认可)，以及(R)-3-羟基丁酸甘油单酯或二酯。所述酮酯可以口服递送，并且在体内释放可以例如被人体利用的R-1，3-丁烯乙二醇。参见，例如，WO2013150153(“用于维持或改善肌肉功率输出的酮体和酮体酯”)，其全部内容通过引用合并在本文中。因而，1，3-BG的高手性纯度和高化学纯度的R-对映异构体组合物的本公开内容对于食品和制药工业的应用是特别有用的。生物衍生的1，3-BG(例如，生物衍生的1，3-BG的R-对映异构体，或富集R-对映异构体的生物衍生的1，3-BG)具有进一步的食品相关应用，包括用作食品成分、调味剂、调味剂的溶剂或增溶剂、稳定剂、乳化剂、以及抗微生物剂和防腐剂。生物衍生的1，3-BG(例如，生物衍生的1，3-BG的R-对映异构体，或富集R-对映异构体的生物衍生的1，3-BG)还可以用于制药工业作为胃肠外的药物溶剂。另外，生物衍生的1，3-BG(例如，生物衍生的1，3-BG的R-对映异构体或富集R-对映异构体的生物衍生的1，3-BG)可以在美容中作为成分获得应用，例如，软化剂、湿润剂、可以防止不溶成分结晶的添加剂、低水溶性成分例如香料的增溶剂，以及作为抗微生物试剂和防腐剂。例如，生物衍生的1，3-BG(例如，生物衍生的1，3-BG的R-对映异构体或富集R-对映异构体的生物衍生的1，3-BG)可以用作湿润剂，特别是用于头发喷雾和定型液。生物衍生的1，3-BG(例如，生物衍生的1，3-BG的R-对映异构体或富集R-对映异构体的生物衍生的1，3-BG)可以降低精油的芳香损失、保护对抗微生物的破坏，并用作苯甲酸盐的溶剂。例如，生物衍生的1，3-BG可以以0.1％或更低到50％或更高的浓度使用。生物衍生的1，3-BG(例如，生物衍生的1，3-BG的R-对映异构体或富集R-对映异构体的生物衍生的1，3-BG)可以用于头发和沐浴产品、眼部和面部化妆品、香料、个人清洁产品、以及剃须和皮肤护理制品。参见，例如，Cosmetic Ingredient Review Board Report：″FinalReport on the Safety Assessment of Butylene Glycol，Hexylene Glycol，Ethoxydiglycol，and Dipropylene Glycol，″Joumal of the American College ofToxicology，Volume 4，Number 5，1985(“报告”)。通过引用以其整体将该报告合并在本文中，该报告提供了在美容品中丁烯乙二醇的具体用途和浓度。参见，例如，报告，表2(″Product Formulation Data″)。虽然该报告描述了石油-BG外消旋物的运用，本文提供的生物衍生的1，3-BG，特别是富集R-对映异构体的制品，预计是优于石油-BG外消旋物的产品，至少因为它们的改善的纯度轮廓和优选的气味特征。
如本文使用的，术语“粗品生物衍生的1，3-BG混合物”是指生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)的混合物，其是或包括约50％到90％的生物衍生的1，3-BG以及50％到1％的水，具有衍生自发酵过程的一种或更多种其他杂质。在某些实施方式中，所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物是约75％到85％的1，3-BG或更多，具有1％到25％的水和衍生自发酵过程的一种或更多种其他杂质。在某些实施方式中，所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物是约80％到85％的1，3-BG，具有1％到20％的水和衍生自发酵过程的一种或更多种其他杂质。所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物可以是或包括部分纯化的生物衍生的1，3-BG，例如，包括已经使用一种或更多种过程被部分纯化的生物衍生的1，3-BG的混合物。
如本文使用的，术语“含有生物衍生的1，3-BG的产物流”是指离开一过程、并含有进入该过程的大部分生物衍生的1，3-BG的材料。
如本文使用的，术语“生物衍生的1，3-BG产品”是指一种混合物，其含有生物衍生的1，3-BG，并且已经经历至少一个过程以提高生物衍生的1，3-BG的含量或降低杂质的含量。术语生物衍生的1，3-BG产物可以包括粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，然而，生物衍生的1，3-BG产物的生物衍生的1，3-BG含量和水含量可以高于或低于粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG。
如本文使用的，术语“发酵液中的生物衍生的1，3-BG”是指一种含有生物衍生的1，3-BG的发酵液，所述生物衍生的1，3-BG通过在适合的培养基中培养能够生产生物衍生的1，3-BG的非天然发生的微生物有机体产生。术语“生物衍生的1，3-BG”和“生物-BG”在本文中可互换地使用。
如本文使用的，术语“生物衍生的”是指产自生物有机体或由生物有机体合成，并且可以被认为是可再生资源，因为特可以由生物有机体产生。用于本文提供和公开的组合物、系统和方法的这种生物有机体，特别是微生物有机体可以利用获自农业、植物、细菌或动物来源；或其他可再生资源例如合成气(CO、CO2和/或H2)的原料或生物质，例如，糖类或碳水化合物，优选右旋糖或葡萄糖。煤炭产品也可以用作生物有机体的碳源来合成生物基的(bio-based)产物，例如本文提供的。做为选择，所述生物有机体可以利用大气的碳。如本文使用的，术语“生物基的(biobased)”是指如上所述的产物，其完全地或部分地由本文提供的生物衍生的化合物组成。生物基的或生物衍生的产物与石油衍生的产物相对，其中这样的产物来源于或化学合成自石油或石油化工原料。例如，在WO2010127319A2中描述了通向生物衍生的1，3-BG的优选的生物途径，其全部内容通过引用合并在本文中。具体地，WO2010127319A2描述了包括3-羟基丁酰基-CoA脱氢酶的生物合成途径，例如，从乙酰乙酰-CoA到1，3-丁二醇的途径(参见，例如，附图2，步骤H)。在一个实施方式中，所述3-羟基丁酰基-CoA脱氢酶被修饰以具有对R对映异构体的特异性。还参考以下临时申请，通过引用以它们的整体合并在本文中：(1)2017年3月31日提交的标题为“3-羟基丁酰-CoA脱氢酶变体及其使用方法”的美国临时申请No.62/480,208(代理人案卷号：12956-409-888)；(2)2017年3月31日提交的标题为“醛脱氢酶变体及其使用方法”的美国临时申请No.62/480,194(代理人案卷号：12956-408-888)；(3)与之同一日期提交的标题为“3-羟基丁酰-CoA脱氢酶变体及其使用方法”的国际专利申请No.PCT/US2018/025086(代理人案卷号12956-409-228)；和(4)与之同一日期提交的标题为“醛脱氢酶变体和使用方法”的国际专利申请No.PCT/ US2018/025122(代理人案卷号No.12956-408-228)。
如本文使用的，术语“可检测水平”是指分析物(例如，1，3-BG或1，3-BG产品中的杂质)的水平，其可以使用分析方法、相对于不存在所述分析物的情况下用所述分析方法观察到的背景而被检测到。所述分析方法可以包括通过分析装置或仪器检测，例如，GC-MS、LC-MS，或由个体感官检测，例如，由受训的个体或由受训个体的小组对分析物的嗅觉检测或表征。可检测水平可以是定性的(例如，分析物被确定为“存在”或“不存在”于样品中)或定量的(例如，分析物被确定为在样品中以按重量计算100ppm存在)。在某些实施方式中，如果产生与不存在分析物的情况下观察到的背景噪声相比2σ或更高或3σ或更高的信号强度，例如，在GC-MS分析或LC-MS分析中观察到的背景噪声(例如，总离子流(TIC)或提取离子流(XIC))，分析物处在可检测水平。
如本文使用的，术语“低水平”是指分析物以接近分析方法的检测极限的水平存在，例如，比不存在分析物的情况下使用该分析方法观察到的背景噪声更高小于5σ、小于4σ或小于3σ。
如本文使用的，术语“轻物质”是指1，3-BG样品(例如，生物-BG或石油-BG样品)中的化合物，其在例如GC-MS色谱或LC-MS色谱中在比1，3-BG更早的保留时间洗脱。
如本文使用的，术语“重物质”是指1，3-BG样品(例如，生物-BG或石油-BG样品)中的化合物，其在例如GC-MS色谱或LC-MS色谱中在比1，3-BG更晚的保留时间洗脱。
如本文使用的，术语“纯度”是指化学纯度或手性纯度，或两者。
如本文使用的，术语“手性纯度”是指，例如，例如1，3-BG的外消旋混合物中对映异构体(例如，R-对映异构体或S-对映异构体)的部分。例如，在99％手性纯的生物衍生的1，3-BG中，99％的1，3-BG分子可以是R-对映异构体，1％的1，3-BG分子可以是S-对映异构体，或反之。99％手性纯的生物衍生的1，3-BG可以具有任何化学纯度。例如，99％手性纯的生物衍生的1，3-BG可以具有95％的化学纯度(例如，按重量计算)。例如，95％化学纯的99％手性纯生物衍生的1，3-BG可以包括例如按重量计算95％的1，3-BG，包括R-对映异构体和或S-对映异构体1，3-BG和5％的其他污染物，例如，“重物质”或“轻物质”，其也可以分别称为“生物-BG重物质”和“生物-BG轻物质”。
本文使用的，术语“化学纯度”是指1，3-BG组合物中例如1，3-BG的部分(例如，按重量计算)。例如，95％化学纯的1，3-BG可以具有95％的1，3-BG(例如，按重量计算)和5％的其他污染物，例如，“重物质”或“轻物质”。95％化学纯的1，3-BG可以具有任何手性纯度。例如，95％化学纯的1，3-BG可以是99％手性纯的，例如，具有99％的R-对映异构体形式的1，3-BG和1％的S-对映异构体形式的1，3-BG。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少99％的纯度水平(例如，化学纯度或手性纯度，或化学纯度和手性纯度两者)，例如，在重量/重量基础上。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有至少95％、至少96％、至少97％、至少98％或至少99％的纯度水平(例如，化学纯度或手性纯度，或化学纯度和手性纯度两者)。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有至少99.0％、至少99.1％、至少99.2％、至少99.3％、至少99.4％、至少99.5％、至少99.6％、至少99.7％、至少99.8％或至少99.9％的纯度水平(例如，化学纯度或手性纯度，或化学纯度和手性纯度两者)。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有99.0％的化学纯度(例如，百分之99.1、99.2、99.3、99.4、99.5、99.6、99.7、99.8、99.9或更高)。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于0.5％的水。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有55.0％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有60.0％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有65.0％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有70.0％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有75.0％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％＞或更高化学纯的1，3-BG具有80.0％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有85.0％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有90.0％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。
在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有95.0％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有96.0％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有97.0％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有98.0％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有99.0％＞或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有99.1％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有99.2％＞或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有99.3％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有99.4％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有99.5％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有99.6％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有99.7％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有99.8％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有99.9％或更高的手性纯度(例如，R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1.3-BG基本上仅具有R-对映异构体，S-对映异构体是不可检测的，例如，通过GS-MS或LC-MS。在其他实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG富集R-对映异构体，例如，包括45％或更低的S-对映异构体、40％或更低的S-对映异构体、35％或更低的S-对映异构体、30％或更低的S-对映异构体、25％或更低的S-对映异构体、20％或更低的S-对映异构体、15％或更低的S-对映异构体、10％或更低的S-对映异构体或5％或更低的S-对映异构体。
在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有95％或更高的(例如，96％或更高、97％或更高、98％或更高、99.0％或更高、99.1％或更高、99.2％或更高；例如，R-对映异构体)和1ppm到1000ppm之间的3-羟基-丁醛和4-羟基-2-丁酮之一或两者(例如，1ppm到900ppm之间、1ppm到800ppm之间、1ppm到700ppm之间、1ppm到600ppm之间、1ppm到500ppm之间、1ppm到400ppm之间、1到300ppm之间、1到200ppm之间、1到100ppm之间、1到90ppm之间、1到80ppm之间、1到70ppm之间、1到60ppm之间、1到50ppm之间、1到40ppm之间、1到30ppm之间、1到20ppm之间或1到10ppm之间)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有95％或更高的手性纯度(例如，96％或更高、97％或更高、98％或更高、99.0％或更高、99.1或更高、99.2％或更高)，和1ppm到400ppm之间的3-羟基-丁醛到4-羟基-2-丁酮之一或两者。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有95％或更高的手性纯度(例如，96％或更高、97％或更高、98％或更高、99.0％或更高、99.1或更高、99.2％或更高)，和1ppm和小于400ppm之间的3-羟基-丁醛到4-羟基-2-丁酮之一或两者。
在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有55％或更高的(例如，60％或更高、70％或更高、75％或更高、80％或更高、85％或更高、90％或更高；例如，R-对映异构体)和1ppm到1000ppm之间的3-羟基-丁醛和4-羟基-2-丁酮之一或两者(例如，1ppm到900ppm之间、1ppm到800ppm之间、1ppm到700ppm之间、1ppm到600ppm之间、1ppm到500ppm之间、1ppm到400ppm之间、1到300ppm之间、1到200ppm之间、1到100ppm之间、1到90ppm之间、1到80ppm之间、1到70ppm之间、1到60ppm之间、1到50ppm之间、1到40ppm之间、1到30ppm之间、1到20ppm之间或1到10ppm之间)。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有55％或更高的手性纯度(例如，60％或更高、70％或更高、75％或更高、80％或更高、85％或更高、90％或更高；例如，R-对映异构体)，和1ppm到400ppm之间的3-羟基-丁醛和4-羟基-2-丁酮之一或两者。在某些实施方式中，所述99.0％或更高化学纯的1，3-BG具有55％或更高的手性纯度(例如，60％或更高、70％或更高、75％或更高、80％或更高、85％或更高、90％或更高；例如，R-对映异构体)，和1ppm到小于400ppm之间的3-羟基-丁醛和4-羟基-2-丁酮之一或两者。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有比工业级或美容级生物-BG更高的纯度水平(例如，化学纯度或手性纯度，或化学纯度和手性纯度两者)。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有与工业级或美容级生物-BG大约相同的纯度水平(例如，±0.5％的纯度水平)。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有比工业级或美容级生物-BG更低的纯度水平。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有比工业级或美容级石油-BG更高的纯度水平(例如，化学纯度或手性纯度，或化学纯度和手性纯度两者)。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有与工业级或美容级石油-BG大约相同的纯度水平(例如，±0.5％的纯度水平)。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有比工业级或美容级石油-BG更低的纯度水平。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有比S-对映异构体更多的R-对映异构体，因而富集R-对映异构体。在某些实施方式中，所述具有比S-对映异构体更高水平的R-对映异构体的生物衍生的1，3-BG具有至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少99％的手性纯度水平，例如，在重量/重量的基础上。在某些实施方式中，所述具有比S-对映异构体更高水平的R-对映异构体的生物衍生的1，3-BG具有至少95％、至少96％、至少97％、至少98％或至少99％的手性纯度水平。在某些实施方式中，所述具有比S-对映异构体更高水平的R-对映异构体的生物衍生的1，3-BG具有至少99.0％、至少99.1％、至少99.2％、至少99.3％、至少99.4％、至少99.5％、至少99.6％、至少99.7％、至少99.8％或至少99.9％的手性纯度水平。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有比R-对映异构体更多的S-对映异构体，因而富集S-对映异构体。在某些实施方式中，所述具有比R-对映异构体更高水平的S-对映异构体的生物衍生的1，3-BG具有至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少99％的手性纯度水平，例如，在重量/重量的基础上。在某些实施方式中，所述具有比R-对映异构体更高水平的S-对映异构体的生物衍生的1，3-BG具有至少95％、至少96％、至少97％、至少98％或至少99％的手性纯度水平。在某些实施方式中，所述具有比R-对映异构体更高水平的S-对映异构体的生物衍生的1，3-BG具有至少99.0％、至少99.1％、至少99.2％、至少99.3％、至少99.4％、至少99.5％、至少99.6％、至少99.7％、至少99.8％或至少99.9％的手性纯度水平。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有比工业级或美容级生物-BG更高的手性纯度水平(例如，更高水平的R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有与工业级或美容级生物-BG大约相同的手性纯度水平(例如，R-对映异构体水平)(例如，±0.5％手性纯度水平的R-对映异构体水平)。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有比工业级或美容级石油-BG更高的手性纯度水平(例如，更高水平的R-对映异构体)。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有与工业级或美容级石油-BG大约相同的手性纯度水平(例如，更高水平的R-对映异构体)(例如，±0.5％的纯度水平)。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有可检测水平的一种或更多种污染物，所述一种或更多种污染物在石油-BG中是不可检测的，或相对于在石油-BG(例如，工业级或美容级)中在生物衍生的1，3-BG中以更高的水平或更低的水平存在。在某些实施方式中，生物衍生的1，3-BG中的所述污染物水平是通过感觉分析，例如由受训个体进行的感觉分析可检测的。在某些实施方式中，通过在GC-MS色谱图或LC-MS色谱图(例如，总离子流(TIC)、提取离子流(XIC))中它们的相对信号强度，在生物衍生的中所述污染物水平是可检测的。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有可检测水平的一种或更多种污染物，所述一种或更多种污染物在石油-BG中是不可检测的，或与在工业级石油-BG中相比在生物衍生的1，3-BG中以更高的水平或更低的水平存在。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有可检测水平的一种或更多种污染物，所述一种或更多种污染物在美容级石油-BG中是不可检测的或与在美容级石油-BG中相比在生物-BG中以更高的水平或更低的水平存在。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有可检测水平的两种或更多种、三种或更多种、四种或更多种、五种或更多种、六种或更多种、七种或更多种、八种或更多种或十种或更多种污染物，所述污染物在石油-BG(例如，美容级或工业级石油-BG)中是不可检测的，或与在石油-BG中相比在生物衍生的1，3-BG中以更高的水平存在。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有可检测水平的两种或更多种、三种或更多种、四种或更多种、五种或更多种、六种或更多种、七种或更多种、八种或更多种、九种或更多种或十种或更多种污染物，所述污染物与在石油-BG中相比在生物衍生的1，3-BG中以更低的水平存在。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有一种或更多种污染物水平，与在石油-BG(例如，工业级或美容级石油-BG)中的污染物浓度相比，所述污染物以更高至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍、至少10倍、至少12倍、至少15倍、至少20倍、至少30倍、至少40倍、至少50倍、至少60倍、至少70倍、至少80倍、至少90倍、至少100倍、至少150倍、至少200倍、至少300倍、至少400倍、至少500倍、至少600倍、至少700倍、至少800倍、至少900倍或至少1,000倍的浓度存在。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有一种或更多种污染物水平，与在石油-BG(例如，工业级或美容级石油-BG)中的污染物浓度相比，所述污染物以更低至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍、至少10倍、至少12倍、至少15倍、至少20倍、至少30倍、至少40倍、至少50倍、至少60倍、至少70倍、至少80倍、至少90倍、至少100倍、至少150倍、至少200倍、至少300倍、至少400倍、至少500倍、至少600倍、至少700倍、至少800倍、至少900倍或至少1,000倍的浓度存在。
在某些实施方式中，在石油-BG中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的、生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物的水平在生物衍生的1，3-BG中是小于10,000ppm、小于9,000ppm、小于8,000ppm、小于7,000ppm、小于6,000ppm、小于5,000ppm、小于4,000ppm、小于3,000ppm、小于2,000ppm、小于1,500ppm、小于1,000ppm、小于900ppm、小于800ppm、小于700ppm、小于600ppm、小于500ppm、小于400ppm、小于300ppm、小于200ppm、小于100ppm、小于50ppm或小于25ppm。
在某些实施方式中，在石油-BG中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的、生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物的水平在生物衍生的1，3-BG中是小于10,000ppm、小于9,000ppm、小于8,000ppm、小于7,000ppm、小于6,000ppm、小于5,000ppm、小于4,000ppm、小于3,000ppm、小于2,000ppm、小于1,500ppm、小于1,000ppm、小于900ppm、小于800ppm、小于700ppm、小于600ppm、小于500ppm、小于400ppm、小于300ppm、小于200ppm、小于100ppm、小于50ppm或小于25ppm。
在某些实施方式中，在石油-BG中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的、生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物的水平在生物衍生的1，3-BG中是25ppm或更高、50ppm或更高、100ppm或更高、200ppm或更高、300ppm或更高、400ppm或更高、500ppm或更高、600ppm或更高、700ppm或更高、800ppm或更高、900ppm或更高、1,000ppm或更高、1,500ppm或更高、2,000ppm或更高、3,000ppm或更高、4,000ppm或更高、5,000ppm或更高、6,000ppm或更高、7,000ppm或更高、8,000ppm或更高、9,000ppm或更高、10,000ppm或更高。
在某些实施方式中，在石油-BG中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的、生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物的水平在生物衍生的1，3-BG中是25ppm或更高、50ppm或更高、100ppm或更高、200ppm或更高、300ppm或更高、400ppm或更高、500ppm或更高、600ppm或更高、700ppm或更高、800ppm或更高、900ppm或更高、1,000ppm或更高、1,500ppm或更高、2,000ppm或更高、3,000ppm或更高、4,000ppm或更高、5,000ppm或更高、6,000ppm或更高、7,000ppm或更高、8,000ppm或更高、9,000ppm或更高、10,000ppm或更高。
在某些实施方式中，在石油-BG中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的、生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物的水平是小于25ppm、小于50ppm、小于100ppm、小于90ppm、小于80ppm、小于70ppm、小于60ppm、小于50ppm、小于40ppm、小于30ppm、小于20ppm、小于10ppm或石油-BG(例如，美容级或工业级)中不可检测的水平。
在某些实施方式中，相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的、生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物的水平是小于25ppm、小于50ppm、小于100ppm、小于90ppm、小于80ppm、小于70ppm、小于60ppm、小于50ppm、小于40ppm、小于30ppm、小于20ppm、小于10ppm或石油-BG(例如，美容级或工业级)中不可检测的水平。
在某些实施方式中，污染物以25ppm或更高(例如，25ppm或更高、50ppm或更高、100ppm、200ppm或更高、300ppm或更高、400ppm或更高、500ppm或更高、600ppm或更高、700ppm或更高、800ppm或更高、900ppm或更高、1,000ppm或更高、1,500ppm或更高、2,000ppm或更高、3,000ppm或更高、4,000ppm或更高、5,000ppm或更高、6,000ppm或更高、7,000ppm或更高、8,000ppm或更高、9,000ppm或更高或10,000ppm或更高)的水平存在于生物衍生的1，3-BG中，并且所述污染物以小于100ppm、小于90ppm、小于80ppm、小于70ppm、小于60ppm、小于50ppm、小于40ppm、小于30ppm、小于20ppm、小于10ppm或不可检测的水平存在于石油-BG(例如，工业级或美容级)中。
在某些实施方式中，污染物以25ppm或更高(例如，25ppm或更高、50ppm或更高、100ppm、200ppm或更高、300ppm或更高、400ppm或更高、500ppm或更高、600ppm或更高、700ppm或更高、800ppm或更高、900ppm或更高、1,000ppm或更高、1,500ppm或更高、2,000ppm或更高、3,000ppm或更高、4,000ppm或更高、5,000ppm或更高、6,000ppm或更高、7,000ppm或更高、8,000ppm或更高、9,000ppm或更高或10,000ppm或更高)的水平存在于石油-BG中，并且所述污染物以小于100ppm、小于90ppm、小于80ppm、小于70ppm、小于60ppm、小于50ppm、小于40ppm、小于30ppm、小于20ppm、小于10ppm或不可检测的水平存在于生物衍生的1，3-BG(例如，工业级或美容级)中。
在某些实施方式中，在石油-BG中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的、生物衍生的1，3-BG中的污染物的水平是小于10,000ppm、小于9,000ppm、小于8,000ppm、小于7,000ppm、小于6,000ppm、小于5,000ppm、小于4,000ppm、小于3,000ppm、小于2,000ppm、小于1,500ppm、小于1,000ppm、小于900ppm、小于800ppm、小于700ppm、小于600ppm、小于500ppm、小于400ppm、小于300ppm、小于200ppm、小于100ppm、小于50ppm或小于25ppm。
在某些实施方式中，在石油-BG中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的、生物衍生的1，3-BG中的污染物的水平是小于10,000ppm、小于9,000ppm、小于8,000ppm、小于7,000ppm、小于6,000ppm、小于5,000ppm、小于4,000ppm、小于3,000ppm、小于2,000ppm、小于1,500ppm、小于1,000ppm、小于900ppm、小于800ppm、小于700ppm、小于600ppm、小于500ppm、小于400ppm、小于300ppm、小于200ppm、小于100ppm、小于50ppm或小于25ppm。
在某些实施方式中，在石油-BG(例如，工业级或美容级)中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的，生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物可以包括3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮(提议的结构在本文中也称为3-羟基-丁基-3-氧代-丁烷醚(提议的结构)或“化合物7”；也参见表5)和4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮(提议的结构在本文中也称为2-甲基-3-羟基-丙基-3-氧代-丁烷醚(提议的结构)或“化合物9”；也参见表5)，或其组合。
在某些实施方式中，在石油-BG(例如，工业级或美容级)中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的，生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物可以包括3-羟基-丁醛。参见，例如，附图1和附图2。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于1,000ppm、小于900ppm、小于800ppm、小于700ppm、小于600ppm、小于500ppm、小于400ppm、小于300ppm、小于200ppm、小于100ppm、小于50ppm或小于25ppm的3-羟基-丁醛水平。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有100ppm或更高、200ppm或更高、300ppm或更高、400ppm或更高、500ppm或更高、600ppm或更高、700ppm或更高、800ppm或更高、900ppm或更高或1,000ppm或更高的3-羟基-丁醛水平。
在某些实施方式中，在石油-BG(例如，工业级或美容级)中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的，生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物可以包括4-羟基-2-丁酮。参见，例如，附图1和附图2。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于1,000ppm、小于900ppm、小于800ppm、小于700ppm、小于600ppm、小于500ppm、小于400ppm、小于300ppm、小于200ppm、小于100ppm、小于50ppm或小于25ppm的4-羟基-2-丁酮水平。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有25ppm或更高、50ppm或更高、100ppm或更高、200ppm或更高、300ppm或更高、400ppm或更高、500ppm或更高、600ppm或更高、700ppm或更高、800ppm或更高、900ppm或更高或1,000ppm或更高的4-羟基-2-丁酮水平。
在某些实施方式中，在石油-BG(例如，工业级或美容级)中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的，生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物可以包括化合物7。参见，例如，附图2。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于2,000ppm、小于1,500ppm、小于1,000ppm、小于900ppm、小于800ppm、小于700ppm、小于600ppm、小于500ppm、小于400ppm、小于300ppm、小于200ppm、小于100ppm、小于50ppm或小于25ppm的化合物7水平。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有25ppm或更高、50ppm或更高、100ppm或更高、200ppm或更高、300ppm或更高、400ppm或更高、500ppm或更高、600ppm或更高、700ppm或更高、800ppm或更高、900ppm或更高、1,000ppm或更高、1,500ppm或更高或2,000ppm或更高的化合物7水平。
在某些实施方式中，在石油-BG(例如，工业级或美容级)中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的，生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物可以包括特征在于根据附图3的质谱的化合物。在附图3中，某些质量片段的建议的解释不意图是限制性的。
在某些实施方式中，在石油-BG(例如，工业级或美容级)中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低的浓度存在的，在生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物，当将1，3-BG的相对保留时间作为1.0时，作为以0.97-0.99之间(例如，0.97；0.98；0.99)的相对保留时间洗脱的峰(例如，总离子流(TIC))在GC-MS色谱图中是可检测的。参见，例如，附图2(RT化合物7＝12.05分钟；RT1，3-BG＝11.85分钟；也参见表5)。
在某些实施方式中，在石油-BG(例如，工业级或美容级)中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的，在生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物可以包括化合物9。参见，例如，附图2。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于1,500ppm、小于1,000ppm、小于900ppm、小于800ppm、小于900ppm、小于600ppm、小于500ppm、小于400ppm、小于300ppm、小于200ppm、小于100ppm、小于50ppm或小于25ppm的化合物9水平。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有25ppm或更高、50ppm或更高、100ppm或更高、200ppm或更高、300ppm或更高、400ppm或更高、500ppm或更高、600ppm或更高、700ppm或更高、800ppm或更高、900ppm或更高、1,000ppm或更高、1,500ppm或更高的化合物9水平。
在某些实施方式中，在石油-BG(例如，工业级或美容级)中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，4-BG中以更高水平存在的或相对于石油-BG在生物衍生的1，4-BG中以更低水平存在的，生物衍生的1，4-BG中可检测的污染物可以包括特征在于根据附图4的质谱的化合物。在附图4中，某些质量片段的建议的解释不意图是限制性的。
在某些实施方式中，在石油-BG(例如，工业级或美容级)中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的，在生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物，当将1，3-BG的相对保留时间作为1.0时，作为以0.94-0.96之间(例如，0.94；0.95；0.96)的相对保留时间洗脱的峰(例如，总离子流(TIC))在GC-MS色谱图中是可检测的。参见，例如，附图2(RT化合物9＝12.51分钟；RT1，3-BG＝11.85分钟；也参见表5)。
在某些实施方式中，在石油-BG(例如，工业级或美容级)中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的，在生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物，当将1，3-BG的相对保留时间作为1.0时，作为以0.45-0.55之间(例如，0.94；0.95；0.96)的相对保留时间洗脱的峰(例如，提取离子流(XIC))在GC-MS色谱图中是可检测的。参见，例如，附图8A(RT化合物-＝6.0分钟-6.7分钟；RT1，3-BG＝3.08分钟；也参见表5)。
在某些实施方式中，在石油-BG(例如，工业级或美容级)中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的，在生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物具有C8H16O3的元素组成和160的分子量。参见，例如，附图8B。在附图8B中，某些质量片段的建议的解释不意图是限制性的。
在某些实施方式中，在石油-BG(例如，工业级或美容级)中不可检测的或相对于石油-BG在生物衍生的1，3-BG中以更高水平存在的、在生物衍生的1，3-BG中可检测的污染物的特征在于根据附图8B的质谱。
在某些实施方式中，相对于石油-BG(例如，工业级或美容级)，在本文提供的生物衍生的1，3-BG中更少的“重物质”污染物可被GC-MS检测，而当将1，3-BG的相对保留时间作为1.0时，“重物质”污染物以0.8-0.95之间的相对保留时间洗脱。参见，例如，附图2。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有与石油-BG(例如，工业级或美容级)相比总体更低水平的“重物质”污染物。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有与石油-BG相比总体更低水平的“轻物质”污染物。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有与石油-BG相比总体更低水平的“重物质”和“轻物质”污染物。在某些实施方式中，生物衍生的1，3-BG的总体纯度是99％或更高(例如，99.0％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％、99.9％或更高)，所述重物质污染物的总体水平是1.0％或更低(例如，1.0％、0.9％、0.8％、0.7％、0.6％、0.5％、0.4％、0.3％、0.2％、0.1％或更低)。在某些实施方式中，生物衍生的1，3-BG的总体纯度是99％或更高(例如，99.0％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％、99.9％或更高)，所述轻物质污染物的总体水平是1.0％或更低(例如，1.0％、0.9％、0.8％、0.7％、0.6％、0.5％、0.4％、0.3％、0.2％、0.1％或更低)。在某些实施方式中，生物衍生的1，3-BG的总体纯度是99％或更高(例如，99.0％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％、99.9％或更高)，所述重物质污染物的总体水平是0.8％更低(例如，0.8％、0.7％、0.6％、0.5％、0.4％、0.3％、0.2％、0.1％或更低)，所述轻物质污染物的总体水平是0.2％或更低(例如，0.2％、0.1％、0.0％)。参见，例如，表3。
优选地，在本文的所有实施方式中，与工业级或美容级石油-BG相比，生物-BG中存在的轻物质和重物质杂质以更低的总体水平，和做为选择，更低的个体水平存在。
在某些实施方式中，生物衍生的1，3-BG的总体手性纯度(例如，R-对映异构体水平)是55％或更高(例如，60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或更高)。在某些实施方式中，生物衍生的1，3-BG的总体手性纯度(例如，(R-对映异构体水平)是99％或更高(例如，99.0％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％、99.9％或更高)，优选地99.5％或更高。在优选的实施方式中，生物衍生的1，3-BG的总体手性纯度(例如，R-对映异构体水平)是99％或更高(例如，99.0％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％、99.9％或更高)，优选地99.5％或更高，生物衍生的1，3-BG的总体化学纯度是99％或更高(例如，99.0％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％、99.9％或更高)。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG的总体手性纯度(例如，R-对映异构体水平)是55％或更高(例如，60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或更高)，所述生物衍生的1，3-BG的总体化学纯度是99％或更高(例如，99.0％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％、99.9％或更高)。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有220nm到260nm之间的UV吸收，其比石油-BG(例如，美容级或工业级)的UV吸收更低至少2倍、至少3倍、至少3倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍或至少10倍。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG不具有可检测水平的1-4-(4-甲基-1，3-二噁烷-2-基)丙-2酮，或具有比石油-BG更低水平的1-4-(4-甲基-1，3-二噁烷-2-基)丙-2酮，例如，由LC-MS(例如，提取离子流(XIC))所测定的。参见，例如，表6，附图9A，附图9B。在附图9B中，某些质量片段的建议的解释不意图是限制性的。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG不具有可检测水平的污染物或具有比石油-BG更低水平的污染物，当将1，3-BG的相对保留时间作为1.0时，所述污染物以0.40-0.43之间的相对保留时间在LC-MS色谱中洗脱。参见，例如，附图9A(RT化合物-＝7.31分钟-7.33分钟；RT 1，3-BG＝3.05分钟；也参见表6)。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG不具有可检测水平的污染物或具有比石油-BG更低水平的污染物，所述污染物具有C8H16O3的元素组成和158的分子量。参见，例如，附图9B。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG不具有可检测水平的污染物或具有与石油-BG相比更低水平的污染物，所述污染物的特征在于根据附图9B的质谱。
在某些实施方式中，在生物衍生的1，3-BG中不可检测的或与在石油-BG中相比在生物衍生的1，3-BG中以更低水平存在的污染物的水平，与在石油-BG中相比，在生物衍生的1，3-BG中更低至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍或至少10倍。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG不具有可检测水平的或仅具有低水平的化合物，所述化合物在美容级石油-BG中存在并被表征为具有“刺鼻”、“粪便”、“油味”、“甜味”或“发霉的”气味，例如，由受训个体组成的感官气味小组确定的。参见，例如，实施例3。在某些实施方式中，美容级石油-BG中存在的所述化合物相应于附图11中说明的GCMS-O分析中在17.60分钟到25.40分钟之间鉴定的化合物。
在某些实施方式中，本文提供的生物衍生的1，3-BG的气味被感官气味小组的大部分成员列为主要是适度的甜味、油味、水果味，或其组合。
在某些实施方式中，本文提供的生物衍生的1，3-BG的气味没有被感官气味小组的大部分成员列为主要是油味、涂料味、胶味，或其组合。
在某些实施方式中，与在美容级石油-BG中相比，在生物衍生的1，3-BG中，通过GC-MS分子在比1，3-BG更长的保留时间(RTs)下发现具有产生气味的化合物的更少的级分。参见，例如，实施例3。
在某些实施方式中，美容级石油-BG包括具有甜味(例如，5个级分或更多)、霉味(例如，4个级分或更多)、水果味(例如，1个级分或更多)、油味(例如，3个级分或更多)、柑桔味(例如，1个级分或更多)、土味(例如，1个级分或更多)、醛味(例如，1个级分或更多)、刺鼻味(例如，1个级分或更多)或粪便味(例如，1个级分或更多)，或其组合的GC级分。
在某些实施方式中，生物衍生的1，3-BG包括具有甜味(例如，6个级分或更少)、霉味(例如，6个级分或更少)、油味(例如，4个级分或更少)、醛味(例如，1个级分或更少)、刺鼻味(例如，2个级分或更少)、黄油味(例如，1个级分或更少)、溶剂味(例如，1个级分或更少)或未知气味(例如，1个级分或更少)，或其组合的GC级分。
在某些实施方式中，生物衍生的1，3-BG不包括具有粪便味、土味或柑桔味或其组合的GC级分。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG包括具有黄油味或溶剂味或其组合的GC级分，其不不存在于美容级石油-BG中。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG包括具有粪便味、霉味、刺鼻味或其组合的GC级分，其具有比1，3-BG更久的GC保留时间。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG可以具有可检测水平的化合物，例如乙醛、4-羟基-2-丁酮、3-丁烯-2-酮(甲基乙烯基酮)、二乙酰、2-丁烯醛(巴豆醛)、1-羟基-2-丙酮、3-羟基-2-丁酮(乙偶姻)、3-羟基-丁醛(3-羟基-丁醛)、2，3-丁二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、2-甲基-2-丙基-1，3-二氧戊环或其组合。也参见表1和7。在某些实施方式中，所述化合物是通过嗅觉分析，例如由受训个体可检测的。在某些实施方式中，所述化合物水平是在GC-MS色谱中通过质量和相对信号强度(例如，总离子流(TIC))可检测的。在某些实施方式中，所述化合物的可检测水平小于1,000ppm、小于900ppm、小于800ppm、小于700ppm、小于600ppm、小于500ppm、小于400ppm、小于300ppm、小于200ppm、小于100ppm、小于90ppm、小于80ppm、小于70ppm、小于60ppm、小于50ppm、小于40ppm、小于30ppm、小于20ppm、小于10ppm、小于9ppm、小于8ppm、小于7ppm、小于6ppm、小于5ppm、小于4ppm、小于3ppm、小于2ppm或小于1ppm，例如，由偶联气相色谱-质谱(GCMS)所测定的。在某些实施方式中，所述化合物的可检测水平小于所述化合物的嗅觉阈值。
生物衍生的1，3-BG中的至少以下的挥发性化合物仅在气体顶部空间利用吸收剂检出。不希望受到理论的限制，以下的示范性化合物因而被认为以小于1ppm的水平存在：乙醛、3-丁烯-2-酮(甲基乙烯基酮)、二乙酰、2-丁烯醛(巴豆醛)、3-羟基-2-丁酮(乙偶姻)，或其组合。至少以下的示范性化合物可以是生物衍生的1，3-BG独特的：4-羟基-2-丁酮、二乙酰、1-羟基-2-丙酮、2，3-丁二醇、1，2-丙二醇或1，3-丙二醇或其组合。
表1.本文提供的示范性生物衍生的1，3-BG中鉴定的化合物
Figure BDA0004132751540000301
Figure BDA0004132751540000311
在某些实施方式中，乙醛、4-羟基-2-丁酮、3-丁烯-2-酮(甲基乙烯基酮)、二乙酰、2-丁烯醛(巴豆醛)、1-羟基-2-丙酮、3-羟基-2-丁酮(乙偶姻)、3-羟基-丁醛(3-羟基-丁醛)、2，3-丁二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、2-甲基-2-丙基-1，3-二氧戊环或其组合在所述生物衍生的1，3-BG中是不可检测的，例如，通过GC-MS。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有可检测水平的3-羟基丁醛或4-羟基-2-丁酮。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于200ppm、小于100ppm、小于90ppm、小于80ppm、小于70ppm、小于60ppm、小于50ppm、小于40ppm、小于30ppm、小于20ppm或小于10ppm的3-羟基丁醛或4-羟基-2-丁酮，例如，通过GC-MS所测定的。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有比3-羟基丁醛或4-羟基-2-丁酮的嗅觉阈值更少的3-羟基丁醛或4-羟基-2-丁酮。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有可检测水平的3-羟基丁醛。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于200ppm、小于100ppm、小于90ppm、小于80ppm、小于70ppm、小于60ppm、小于50ppm、小于40ppm、小于30ppm、小于20ppm或小于10ppm的3-羟基丁醛，例如，通过GC-MS所测定的。在某些实施方式中，所述3-羟基丁醛的水平在所述生物衍生的1，3-BG中是不可检测的，例如，通过GCMS。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有比3-羟基丁醛的嗅觉阈值更少的3-羟基丁醛。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于40ppm的3-羟基-丁醛。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有可检测水平的4-羟基-2-丁酮。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于200ppm、小于100ppm、小于90ppm、小于80ppm、小于70ppm、小于60ppm、小于50ppm、小于40ppm、小于30ppm、小于20ppm或小于10ppm的4-羟基-2-丁酮，例如，通过GC-MS所测定的。在某些实施方式中，所述4-羟基-2-丁酮的水平在所述生物衍生的1，3-BG中是不可检测的，例如，通过GC-MS。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有比4-羟基-2-丁酮的嗅觉阈值更少的4-羟基-2-丁酮。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有可检测水平的1-羟基-2-丙酮。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于100ppm、小于90ppm、小于80ppm、小于70ppm、小于60ppm、小于50ppm、小于40ppm、小于30ppm、小于20ppm、小于10ppm、小于9ppm、小于8ppm、小于7ppm、小于6ppm、小于5ppm、小于4ppm、小于3ppm、小于2ppm或小于1ppm的1-羟基-2-酮、例如，通过GC-MS所测定的。参见，例如，表1。在某些实施方式中，所述1-羟基-2-丙酮的水平在所述生物衍生的1，3-BG中是不可检测的，例如，通过GC-MS。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有可检测水平的1，2-丙二醇。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于100ppm、小于90ppm、小于80ppm、小于70ppm、小于60ppm、小于50ppm、小于40ppm、小于30ppm、小于20ppm、小于10ppm、小于9ppm、小于8ppm、小于7ppm、小于6ppm、小于5ppm、小于4ppm、小于3ppm、小于2ppm或小于1ppm的1，2-丙二醇，例如，通过GC-MS所测定的。参见，例如，表1。在某些实施方式中，所述1，2-丙二醇的水平在所述生物衍生的1，3-BG中是不可检测的，例如，通过GC-MS。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有可检测水平的1，3-丙二醇。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于200ppm、小于100ppm、小于90ppm、小于80ppm、小于70ppm、小于60ppm、小于50ppm、小于40ppm、小于30ppm、小于20ppm或小于10ppm的1，3-丙二醇，例如，通过GC-MS所测定的。在某些实施方式中，所述1，3-丙二醇的水平在所述生物衍生的1，3-BG中是不可检测的，例如，通过GC-MS。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有可检测水平的2，3-丁二醇。在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有小于100ppm、小于90ppm、小于80ppm、小于70ppm、小于60ppm、小于50ppm、小于40ppm、小于30ppm、小于20ppm、小于10ppm、小于9ppm、小于8ppm、小于7ppm、小于6ppm、小于5ppm、小于4ppm、小于3ppm、小于2ppm或小于1ppm的2，3-丁二醇，例如，通过GC-MS所测定的。在某些实施方式中，所述2，3-丁二醇的水平在所述生物衍生的1，3-BG中是不可检测的，例如，通过GC-MS。
在另一个方面，本文提供的是用于纯化生物衍生的1，3-BG的过程。
在某些实施方式中，所述纯化生物衍生的1，3-BG的过程可以包括培养非天然发生的微生物有机体来在发酵液中产生生物衍生的1，3-BG和使所述发酵液经历一个或更多个以下过程的步骤：微滤、超滤、纳滤、初步离子交换、蒸发、精炼离子交换、柱蒸馏、氢化、活性炭过滤或吸附、碱添加、硼氢化钠(NaBH4)处理和刮膜蒸发。
在某些实施方式中，所述纯化生物衍生的1，3-BG的过程包括(i)微滤，随后(ii)纳滤，随后(iii)初步离子交换，随后(iv)蒸发，随后(v)精炼离子交换，随后(vi)蒸馏。在某些实施方式中，碱添加作为离子交换之后以及蒸馏步骤之前或期间的步骤进行。在某些实施方式中，蒸馏包括活性炭处理。在某些实施方式中，所述活性炭处理在蒸馏过程期间进行。在某些实施方式中，所述活性炭处理在蒸馏过程结束时进行。在某些实施方式中，蒸馏之后是(v)硼氢化钠处理。
在某些实施方式中，所述纯化生物衍生的1，3-BG的过程可以包括粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG的蒸馏。所述蒸馏可以使用本文提供的蒸馏系统进行以产生纯化的生物衍生的1，3-BG产物。所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物可以是或包括在重量/重量的基础上大于90％、92％、94％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.7％或99.9％的生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)。所述蒸馏系统可以包括或由一个或更多个蒸馏柱组成，通过产生具有比1，3-BG更高或更低沸点的材料的流，所述蒸馏柱可以用于除去具有比1，3-BG更高或更低沸点的材料。所述蒸馏柱可以包括或含有，例如，随机填充、结构填充、板、随机和结构填充、随机填充和板或结构填充和板。如本领域已知的，许多类型和配置的蒸馏柱是可获得的。纯化的生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)中生物衍生的1，3-BG的回收率可以按照所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物中生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)的数量除以被纯化的粗品生物衍生的1，3-BG混合物中生物衍生的1，3-BG或目标化合物的数量的百分比来计算。
蒸馏中的考虑是降低或最小化生物衍生的1，3-BG或目标化合物在蒸馏过程中必须经历的加热的量。在蒸馏期间被加热时，杂质或甚至生物衍生的1，3-BG可能经历热分解或化学分解。在降低的压力(小于大气压力)或真空下运行蒸馏柱降低蒸馏柱中混合物的沸点温度，容许在更低的温度下运行蒸馏柱。本文提供的各种实施方式中描述的任一种柱可以在降低的压力下运行。常见的真空系统可以与一些或全部蒸馏柱一起使用，以实现降低的压力，或者每个柱可以有它自己的真空系统。上述示范性的真空配置的所有组合和排列被包括在本文提供和描述的当前的组成、系统和方法中。蒸馏柱的压力可以在顶部或冷凝器、底部或底座或中间任何位置测量。蒸馏柱顶部的压力可以不同于蒸馏柱底部的压力，这种压力差代表跨越蒸馏柱的压力降低。同一实施方式的不同的蒸馏柱可以在不同的压力下运行。例如，柱的压力可以是环境的、低于环境的或低于500mmHg、200mmHg、100mmHg、50mmHg、40mmHg、30mmHg、20mmHg、15mmHg、10mmHg或5mmHg。
要理解的是，使用蒸馏柱通过蒸馏除去更高或更低沸点材料的步骤预计不是100％有效的，残余量的更高或更低沸点材料可能仍然在蒸馏过程之后存在于产物流中。当描述通过蒸馏过程除去材料时，要理解的是，所述除去可以指通过蒸馏从蒸馏柱的进料中除去大于50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％或99.9％的所述材料。
要纯化的混合物可以进料至蒸馏柱，取决于运行条件，更高沸点或更低沸点的材料可以从所述混合物中除去。例如，如果除去更低沸点材料，所述更低沸点材料被沸腾并从蒸馏柱的顶部移除，除去了所述更低沸点材料的含产物的流从蒸馏柱的底部排出。这种底部流可以进料至下一个蒸馏柱，在其中从所述含有产物的流中除去高沸点材料。在下一个蒸馏柱中，所述含有产物的流沸腾并从顶部排出蒸馏柱，所述更高沸点材料从蒸馏柱的底部移除，因而提供更纯的含有产物的流。在另一个实例中，更高沸点和更低沸点材料都可以从所述含有产物的流中除去，在这种情况下，更低沸点材料被沸腾并从柱的顶部移除，更高沸点材料从柱的底部移除，产物通过侧抽排出，其容许材料在蒸馏柱的顶部和底部之间的中间位置离开柱。
在包括蒸馏柱的本文提供的系统和过程中，所述蒸馏柱具有许多级。在某些实施方式中，这一公开内容的系统或过程具有3到80级的蒸馏柱。例如，所述蒸馏柱可以具有3到25级、25到50级或50到80级。在某些实施方式中，所述蒸馏柱具有8到28级，例如，18到14级。在某些实施方式中，所述蒸馏柱具有4级、8级、10级、11级、17级、22级、18级、23级、30级或67级。
在某些实施方式中，所述过程包括(a)使第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流经历第一柱蒸馏过程来除去沸点高于生物衍生的1，3-BG的材料，作为第一高沸点物质流，产生第二含有1，3-BG的产物流；(b)使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流经历第二柱蒸馏过程来除去沸点低于生物衍生的1，3-BG的材料，产生第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流；和(c)使所述第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流经历第三柱蒸馏过程来除去沸点高于生物衍生的1，3-BG的材料，作为第二高沸点物质流，产生包含纯化的生物衍生的1，3-BG产物的第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物是本文提供的生物衍生的1，3-BG。
在某些实施方式中，所述过程包括使粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG经历精炼来产生(a)的第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，精炼涉及，例如，离子交换层析，或与活性碳接触。
精炼是降低或除去粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG中任何剩余的盐和/或其他杂质的过程。精炼可以包括使所述粗品生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)或部分纯化的生物衍生的1，3-BG与一种或多种材料接触，所述材料可以反应于或吸附所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG中的杂质。精炼中使用的材料可以包括离子交换树脂、活性碳或吸附树脂，例如，DOWEXTM 22、DOWEXTM 88、OPTIPORETM L493、AMBERLITETM XAD761或AMBERLITETM FPX66，或这些树脂的混合物，例如，DOWEXTM 22和DOWEXTM 88的混合物。
在某些实施方式中，所述精炼是或包括精炼离子交换。所述精炼离子交换可以用于在进一步纯化之前除去任何残余的盐、颜色体和颜色前体。所述精炼离子交换可以包括阴离子交换、阳离子交换、阳离子交换和阴离子交换两者，或可以是或包括混合阳离子-阴离子交换，其包括阳离子交换和阴离子交换树脂两者。在某些实施方式中，所述精炼离子交换是或包括阴离子交换随后阳离子交换、阳离子交换随后阴离子交换或混合阳离子-阴离子交换。在某些实施方式中，所述精炼离子交换是或包括阴离子交换。所述精炼离子交换是或包括强阳离子和强阴离子交换两者，或者是或包括强阴离子交换而没有其他精炼阳离子交换或精炼阴离子交换。在某些实施方式中，所述精炼离子交换在除水步骤例如蒸发之后、以及在随后的蒸馏之前进行。
在某些实施方式中，所述过程包括使粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG经历脱水柱蒸馏过程，来从所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG中除去沸点低于生物衍生的1，3-BG的材料，产生(a)的所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
在某些实施方式中，所述过程包括使粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG经历精炼，并使产生的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG经历脱水柱蒸馏过程，以从所述产生的粗品生物衍生的1，3-BG混合物中降低或移除沸点低于生物衍生的1，3-BG的材料，产生(a)的所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，精炼涉及，例如，离子交换层析，或与活性碳接触。
蒸馏系统或过程中的回流比是沸腾比率与排出比率之间的比例。换句话说，回流比是回到蒸馏柱下方的回流的数量与接受器中采集的回流的数量(馏出物)之间的比例。例如，2：1的回流比表示，回到蒸馏柱下方的回流是馏出物中采集的回流的两倍(例如，按照体积或按照重量)。
在某些实施方式中，在本文提供的过程或系统中所述脱水柱中或所述第一、第二或第三蒸馏柱中的回流比率是1∶1或更高、2∶1或更高、3∶1或更高、4∶1或更高、5∶1或更高、6∶1或更高、7∶1或更高、8∶1或更高、9∶1或更高或10∶1或更高。
在某些实施方式中，本文提供的过程或系统中所述脱水柱或所述第一、第二或第三蒸馏柱中的回流比率是1∶1或更低、1∶2或更低、1∶3或更低、1∶4或更低、1∶5或更低、1∶6或更低、1∶7或更低、1∶8或更低、1∶9或更低或1∶10或更低。
在某些实施方式中，所述过程包括在(a)、(b)或(c)的任一项之前或之后向含有生物衍生的1，3-BG的产物流中添加碱。在某些实施方式中，所述碱在(a)之前添加到所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述碱在粗品生物衍生的1，3-BG或部分纯化的生物衍生的1，3-BG经历精炼之前添加到所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，精炼涉及或包括，例如，离子交换层析，或与活性碳接触，或两者。在某些实施方式中，所述碱在粗品生物衍生的1，3-BG或部分纯化的生物衍生的1，3-BG经历精炼之后添加到所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述碱在产自精炼的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG经历脱水柱之前添加。在某些实施方式中，所述碱在产自精炼的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG经历脱水柱之后添加。在某些实施方式中，所述碱在(a)之后添加到所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述碱在(a)和(b)之间添加到所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述碱在(b)之前添加到所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述碱在(b)之后添加到所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述碱在(b)和(C)之间添加到所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述碱在(c)之前添加到所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述碱在(c)之后添加到所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
在某些实施方式中，所述碱添加到所述脱水柱或所述第一、第二或第三蒸馏柱的重沸器中，或添加到其组合中。
在某些实施方式中，所述碱添加到碱反应器中，例如，循环管型反应器。
在某些实施方式中，所述碱可以包括，例如，碱金属化合物，例如，氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠(碳酸氢钠)、氢氧化铵或其组合。
在某些实施方式中，所述碱基于所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG按重量计算以0.05％到10％的数量添加，例如，按重量计算0.05％到1％、1％到2％、2％到3％、3％-4％、4％-5％、5％-6％、6％-7％、7％-8％、8％-9％或9％-10％。
在某些实施方式中，碱添加在所述碱反应器中在90-140℃的温度下进行，例如，90-110℃、110-130℃或120-140℃。
在某些实施方式中，所述碱反应器中的保留时间是5到120分钟，例如，5到15分钟、10到30分钟、20到40分钟、30到50分钟、40到60分钟、50到70分钟、60到80分钟、70到90分钟、80到100分钟、90到110分钟或100到120分钟。
在某些实施方式中，碱添加之后是脱碱，例如，使用薄膜蒸发器。在某些实施方式中，在脱碱期间，添加到所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG中的所述碱与高沸点材料一起从含有生物衍生的1，3-BG的产物流中除去。
在某些实施方式中，所述过程包括在(a)、(b)或(c)的任一项之前或之后用氢化反应处理含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述过程包括在(a)之前用氢化反应处理含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述过程包括在(a)和(b)之间用氢化反应处理含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述过程包括在(a)之后用氢化反应处理含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述过程包括在(b)之前用氢化反应处理含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述过程包括在(b)之后用氢化反应处理含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述过程包括在(b)和(c)之间用氢化反应处理含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述过程包括在(c)之前用氢化反应处理含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述过程包括在(c)之后用氢化反应处理含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
在某些实施方式中，所述氢化反应使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流中3-羟基-丁醛或4-羟基-2-丁酮的浓度降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高、90％或更高或95％或更高。
在某些实施方式中，所述氢化反应使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流中270nm或220nm下的UV吸收降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高90％或更高或95％或更高。
在某些实施方式中，所述过程包括使含有生物衍生的1，3-BG的产物流与活性碳接触。在某些实施方式中，所述活性碳是化学活性碳。本文使用的“化学活性碳”是指，与用空气或其他气体氧化相反，通过用化学物质处理而活化的活性碳。在某些实施方式中，化学活性碳使用蒸汽给与第二次活化，以赋予化学物质活化不能产生的物理性质。可以使用的化学活化剂包括磷酸；硫酸；氯化锌；硫化钾；硫氰酸钾；碱金属氢氧化物、碳酸盐；硫化物和硫酸盐；以及碱土金属碳酸盐；氯化物；硫酸盐；和磷酸盐。在某些实施方式中，本文提供的过程和系统中使用的所述化学活性碳是用磷酸活化的基于木材(锯屑)的活性碳。示范性的化学活性碳是商业上可获得的，例如，MeadWestvaco Corp.(Richmond，VA)
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WV-B级活性碳材料。
例如，所述活性碳可以是粉碎的或颗粒形式。在某些实施方式中，所述活性碳是基于煤炭、木材或椰子壳的。在某些实施方式中，所述活性碳是蒸汽活化的。在某些实施方式中，所述活性炭是酸洗的。在某些实施方式中，所述活性碳可以包括Cabot Darco S-51A M-1967(Darco；Cabot Corp.，Boston，MA)、Calgon FILTRASORB 300(FS 300；Calgon CarbonCorp.，MoonTownship，PA)或Calgon CPG-LF(CPG-LF；Calgon Carbon Corp.，MoonTownship，PA)。
在某些实施方式中，当在活性炭处理之后提供给客户和/或掺入另一种组合物中时而没有进一步的纯化，用活性碳处理的生物衍生的1，3-BG是“消费的”；例如，没有进一步的随后纯化步骤如蒸馏等。
在某些实施方式中，所述过程包括使所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流与活性碳接触。在某些实施方式中，所述过程包括使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流与活性碳接触。在某些实施方式中，所述过程包括使所述第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流与活性碳接触。在某些实施方式中，所述过程包括使所述第二高沸点物质流与活性碳接触。
在某些实施方式中，使含有生物衍生的1，3-BG的产物流与活性碳接触使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流中3-羟基-丁醛或4-羟基-2-丁酮的浓度降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高、90％或更高或95％或更高。
在某些实施方式中，所述过程包括使含有生物衍生的1，3-BG的产物流与硼氢化钠(NaBH4)接触。在某些实施方式中，所述过程包括使所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流与NaBH4接触。在某些实施方式中，所述过程包括使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流与NaBH4接触。在某些实施方式中，所述过程包括使所述第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流与NaBH4接触。在某些实施方式中，所述过程包括使所述第二高沸点物质流与NaBH4接触。
在某些实施方式中，使含有生物衍生的1，3-BG的产物流与NaBH4接触使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流的馏出物中3-羟基-丁醛或4-羟基-2-丁酮的浓度降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高、90％或更高或95％或更高。在某些实施方式中，使含有生物衍生的1，3-BG的产物流与NaBH4接触使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流中270nm或220nm下的UV吸收降低50％或更高、60％或更高、70％或更高、80％或更高、90％或更高或95％或更高。
在某些实施方式中，所述过程包括使所述第一高沸点物质流经历刮膜蒸发(WFE)来产生WFE馏出物，和使所述WFE馏出物经历第一柱蒸馏过程。
在某些实施方式中，所述过程包括使所述第二高沸点物质流经历WFE来产生WFE馏出物，和使所述WFE馏出物经历第三柱蒸馏过程。
在某些实施方式中，所述蒸馏包括使来自所述蒸馏的第一高沸点物质流经历WFE来产生WFE馏出物。所述WFE馏出物可以进一步在本文提供的系统中经历第一柱蒸馏过程。在某些实施方式中，所述WFE馏出物可以进一步在本文提供的系统中经历第四柱蒸馏过程。
WFE也称为薄膜蒸发，可以用于相对快速地从较低挥发性成分中分离挥发物，其中成分包括热敏的、粘性的和倾向于淤塞热表面的那些(例如，发酵液中常见的氨基酸、糖类和其他成分)。一般地，在本文描述的系统和过程的实施方式中，来自刮膜蒸发器(“WFE”)的所述可挥发成分(馏出物)含有生物衍生的1，3-BG。因而，如在本文描述的系统和过程中使用的，所述WFE是一种蒸馏成分，其通过从不然将被抛弃的重物质材料中回收生物衍生的1，3-BG而提高了产物产量。例如，在柱蒸馏系统或过程中，其中粗品生物衍生的1，3-BG混合物(或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，例如，来自脱水柱的生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)产物流)进料至给定的蒸馏柱，1，3-BG作为馏出物(“低沸点物质”)从其中移出，来自该蒸馏柱的底部清扫物(“高沸点物质”)经历刮膜蒸发(不然其将被抛弃)；所述WFE的含有1，3-BG的馏出物被放回所述柱蒸馏洗脱或过程以提高1，3-BG的回收率。刮膜蒸发器中的加热时间可以很短以最小化分解。
在某些实施方式中，所述WFE是短程蒸馏器(SPD)。在某些实施方式中，所述WFE是垂直WFE。在某些实施方式中，所述WFE是水平WFE。
刮膜蒸发器可以在真空条件下运行，例如，小于50mmHg、25mmHg、10mmHg、1mmHg、0.1mmHg、0.01mmHg或甚至更低。刮膜蒸发的运行条件可以是，例如，约0.1mmHg到25mmHg、约1mmHg到10mmHg、约2mmHg到7.5mmHg、约4mmHg到7.5mmHg或约4mmHg到15mmHg的压力，和约100℃到150℃、110℃到150℃、115℃到150℃、115℃到140℃、115℃到130℃或125℃到150℃的温度。
在某些实施方式中，所述WFE可以在低于160℃的温度下运行。在某些实施方式中，所述WFE可以在145℃到155℃之间的温度下运行。在某些实施方式中，所述WFE可以在真空下运行。在某些实施方式中，刮膜蒸发器的运行条件包括约145℃到155℃的温度和约4mmHg到15mmHg的真空。
在某些实施方式中，本文提供的所述纯化生物衍生的1，3-BG的过程包括发酵、细胞分离、盐分离、蒸发或其组合的一种或更多种。在某些实施方式中，所述过程包括发酵，随后是细胞分离，随后是盐分离，随后是蒸发。在某些实施方式中，发酵、细胞分离、盐分离和蒸发产生粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，其可以进料至本文提供的过程或系统中的精炼柱(例如，精炼离子交换)、脱水柱或第一蒸馏柱。
在某些实施方式中，所述过程包括发酵。在某些实施方式中，发酵包括培养非天然发生的微生物有机体来在发酵液中产生生物衍生的1，3-BG。例如，在WO 2010/127319 A2和WO 2011/071682 A1中描述了用于在发酵液生产生物衍生的1，3-BG的示范性的非天然发生的微生物有机体和方法，它们每一篇的全部内容通过引用合并在本文中。
在某些实施方式中，所述过程包括细胞分离。在某些实施方式中，细胞分离包括从富集生物衍生的1，3-BG的发酵液中从包含细胞的固体部分中分离液体部分。在某些实施方式中，所述分离包括离心或过滤或其组合。在某些实施方式中，所述过滤包括微滤、超滤或纳滤或其组合。在某些实施方式中，所述过滤由微滤组成。在某些实施方式中，所述过滤由超滤组成。在某些实施方式中，所述过滤由微滤和纳滤组成。在某些实施方式中，所述过滤由超滤和纳滤组成。
离心可以用于提供基本上没有固体包括细胞团块的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG。取决于离心机配置和大小，运行速度可以从小于500rpm，一般500rpm到12,000rpm或高于12,000rpm间变化。500到12,000的rpm可以生产达到和超过15,000倍重力的离心力。用于从发酵液中除去细胞和固体的许多离心机配置是本领域已知的，可以应用于本文提供的系统和过程。这样的配置包括，例如，圆盘堆叠式离心机和倾析器，或实心碗式离心机。离心可以分批或连续的方式进行。本领域公知的离心配置的所有组合可以应用于本文提供的系统和过程。
例如，微滤涉及用于分离约0.05-10微米范围内的胶体和悬浮颗粒的低压的膜过程。有用的配置包括使用螺旋缠绕、中空纤维或平板(弹药筒)微滤元件进行交叉流过滤。微滤包括通过约0.05微米到约10.0微米的孔大小的膜过滤。微滤膜可以具有约20,000道尔顿和更高的标称分子量截留值(MWCO)。术语分子量截留值用于指示颗粒大小，包括多肽、肽的聚集物，其将被膜保留大约90％。聚合的、陶瓷的或钢质的微滤膜可用于分离细胞。陶瓷的或钢质的微滤膜具有长的运行寿命，包括达到或超过10年。微滤可以用于发酵液的澄清。例如，微滤膜可以具有约0.05微米到10微米或约0.05微米到2微米、约0.05微米到1.0微米、约0.05微米到0.5微米、约0.05微米到0.2微米、约1.0微米到10微米或约1.0微米到5.0微米的孔大小，或膜可以具有约0.05微米、约0.1微米或约0.2微米的孔大小。例如，微滤膜可以具有约20,000道尔顿到500,000道尔顿、约20,000道尔顿到200,000道尔顿、约20,000道尔顿到100,000道尔顿、约20,000道尔顿到50,000道尔顿的MWCO，或约50,000道尔顿到300,000道尔顿的MWCO；或约20,000道尔顿、约50,000道尔顿、约100,000道尔顿或约300,000道尔顿的MWCO可以用于从所述发酵液分离细胞和固体。
超滤是一种使用达到约145psi(10巴)的压力通过膜的选择性分离过程。有用的配置包括使用螺旋缠绕、中空纤维或平板(弹药筒)超滤元件进行交叉流过滤。这些元件由聚合物或陶瓷的膜组成，分子量截留值小于约200,000道尔顿。陶瓷超滤膜也是有用的，因为他们具有达到或超过10年的长运行寿命。陶瓷物的缺点是比聚合物膜昂贵得多。超滤将分子量大于约1,000道尔顿的悬浮固体和溶质浓缩。超滤包括通过标称分子量截留值(MWCO)约1,000道尔顿到约200,000道尔顿(孔大小约0.005到0.1微米)的膜进行过滤。例如，超滤膜可以具有约0.005微米到0.1微米或约0.005微米到0.05微米、约0.005微米到0.02微米或约0.005微米到0.01微米的孔大小。例如，超滤膜可以具有约1,000道尔顿到200,000道尔顿、约1,000道尔顿到50,000道尔顿、约1,000道尔顿到20,000道尔顿、约1,000道尔顿到5,000道尔顿或约5,000道尔顿到50,000道尔顿的MWCO。使用超滤，渗透液将含有低分子量的有机溶质，例如，生物衍生的1，3-BG、培养基盐和水。捕获的固体可能包括，例如，残余的细胞碎片、DNA和蛋白质。本领域公知的渗滤技术可以用于提高超滤步骤中生物衍生的1，3-BG的回收率。
称为纳滤的进一步的过滤过程可以用于按照大小和电荷分离出某些材料，包括在早先的过滤步骤之后剩余的碳水化合物、无机盐和有机盐、残余蛋白质和其他高分子量杂质。例如，这一过程可以容许回收某些盐而无需在先的水分蒸发。纳滤可以分离盐、除去颜色，和提供脱盐作用。在纳滤中，渗透液一般含有单价离子和低分子量有机化合物，例如生物衍生的1，3-BG。纳滤包括通过标称分子量截留值(MWCO)约100道尔顿到约2,000道尔顿(孔大小约0.0005到0.005微米)的膜进行过滤。例如，纳滤膜可以具有约100道尔顿到500道尔顿、约100道尔顿到300道尔顿或约150道尔顿到250道尔顿的MWCO。纳滤中的物质传递机制是扩散。纳滤膜容许某些离子溶质(例如，钠和氯)，主要是单价离子，和水的部分扩散。更大的离子种类，包括二价和多价的离子，以及更复杂的分子基本上被保留(排斥)。更大的非离子物质，例如碳水化合物也基本上被保留(排斥)。纳滤一般在70psi到700psi、200psi到650psi、200psi到600psi、200psi到450psi、70psi到400psi、约400psi、约450psi或约500psi的压力下进行。
纳滤的一个实施方式具有约200道尔顿分子量截留值的膜，其排斥例如约99％的二价盐例如硫酸镁。某些实施方式将具有约150-300道尔顿的分子量截留值的纳滤膜，用于不带电的有机分子。
在某些实施方式中，所述过程包括盐分离。在某些实施方式中，盐分离在除水之前进行。在某些实施方式中，除盐包括纳滤。在某些实施方式中，除盐包括离子交换。在某些实施方式中，除盐包括纳滤和离子交换。
离子交换可以用于从混合物例如发酵液中除去盐。离子交换元件可以采用树脂粒和膜的形式。通常，树脂可以以多孔珠粒的形式铸型。所述树脂可以是或包括交联聚合物，其具有带电位点形式的活性基团。在这些位点上，相反电荷的离子被吸引，但是取决于它们的相对浓度和对该位点的亲和性可以被其他离子替代。例如，离子交换树脂可以是阳离子的或阴离子的。决定给定的离子交换树脂的效率的因素包括对给定离子的有利性和可用的活性位点的数量。为了最大化活性位点，大的表面积可能是有用的。因而，小的多孔微粒是有用的，因为它们每单位体积具有大的表面积。
阴离子交换树脂可以是强碱性或弱碱性阴离子交换树脂，阳离子交换树脂可以是强酸性或弱酸性阳离子交换树脂。强酸性阳离子交换树脂的离子交换树脂的非限制性实例包括AMBERJETTM 1000Na，AMBERLITETM IR10或DOWEXTM 88；弱酸性阳离子交换树脂包括AMBERLITETM IRC86或DOWEXTM MAC3；强碱性阴离子交换树脂包括AMBERJETTM 4200C1或DOWEXTM 22；弱碱性阴离子交换树脂包括AMBERLITETM IRA96、DOWEXTM 77或DOWEXTMMarathon WMA。离子交换树脂可以从多个厂商获得，例如Dow、Purolite、Rohm和Haas，Mitsubishi或其他厂商。
在某些实施方式中，使用DOWEXTM 88(阳离子交换)和DOWEXTM 77(阴离子交换)树脂进行初步离子交换层析。
在某些实施方式中，使用DOWEXTM 88(阳离子交换)和OWEXTM 22(阴离子交换)树脂进行精炼离子交换层析。
初步离子交换可以用于除去盐。初步离子交换可以包括，例如，阳离子交换或阴离子交换两者，或混合阳离子-阴离子交换，其包括阳离子交换和阴离子交换树脂两者。在某些实施方式中，初步离子交换可以是任何顺序的阳离子交换和阴离子交换。在某些实施方式中，所述初步离子交换是阴离子交换随后阳离子交换或阳离子交换随后阴离子交换或混合的阳离子-阴离子交换。在某些实施方式中，所述初步离子交换是阴离子交换，或阳离子交换。超过一种给定类型的离子交换可以用于所述初步离子交换。例如，所述初步离子交换可以包括阳离子交换，随后阴离子交换，随后阳离子交换，以及最后阴离子交换。
在某些实施方式中，所述初步离子交换使用强酸性阳离子交换和弱碱性阴离子交换离子交换，例如，初步离子交换可以在约20℃到60℃、30℃到60℃、30℃到50℃、30℃到40℃或40℃到50℃；或约30℃、约40℃、约50℃或约60℃的温度下进行。离子交换例如初步离子交换中的流速可以是1倍床体积每小时(BV/h)到10BV/h、2BV/h到8BV/h、2BV/h到6BV/h、2BV/h到4BV/h、4BV/h到6BV/h、4BV/h到8BV/h、4BV/h到10BV/h或6BV/h到10BV/h。
在某些实施方式中，在除盐和/或除水之后获得的所述生物衍生的1，3-BG产物是粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG。例如，在重量/重量的基础上，所获得的所述粗品生物衍生的1，3-BG或部分纯化的生物衍生的1，3-BG或目标化合物混合物有至少50％、60％、70％、80％、85％或90％的1，3-BG，并且有小于50％、40％、30％、20％、15％、10％或5％的水。
在某些实施方式中，所述过程包括蒸发以从生物衍生的1，3-BG产物中除去水。存在着可以用于除水的本领域技术人员公知的许多类型和配置的蒸发器。蒸发器是一种热交换器，其中液体被煮沸以得到蒸汽，其也是低压蒸汽发生器。这种蒸汽可以用于在调用另一种“效应”的另一个蒸发器中进一步加热。除去水伴随这使用蒸发器系统进行蒸发，所述蒸发器系统包括一种或更多种效应。在某些实施方式中，双效应或三效应蒸发器系统可以用于从生物衍生的1，3-BG中分离水。任何数量的多效应蒸发器系统可以用于除水。三效应蒸发器或其他蒸发装置配置，可以包括作为用于盐回收的蒸发结晶机的专门效应，例如，三效应配置的最后的效应。做为选择，可以使用机械蒸汽再压缩或热蒸汽再压缩蒸发器来降低蒸发水所需的能量，其超出可在标准的多效应蒸发器中实现的降低。
蒸发器的实例包括包括降膜蒸发器(可以是短程蒸发器)、强制循环蒸发器、平板蒸发器、循环蒸发器、流化床蒸发器、升膜蒸发器、逆流滴流蒸发器、搅拌器蒸发器和螺旋管蒸发器。
在某些实施方式中，本文提供的过程中产生的所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物包括本文提供的生物衍生的1，3-BG。
在某些实施方式中，所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物作为所述第三柱蒸馏过程的馏出物被采集。
在另一个方面，本文提供的通过本文提供的过程产生的生物衍生的1，3-BG。
在某些实施方式中，所述过程包括使粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG经历脱水柱蒸馏过程来从所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG中除去沸点低于生物衍生的1，3-BG的材料，产生第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流；使所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流经历第一柱蒸馏过程来除去沸点高于生物衍生的1，3-BG的材料，作为第一高沸点物质流，产生第二含有1，3-BG的产物流；任选地向所述第二含有1，3-BG的产物流添加碱；任选地用氢化反应处理所述第二含有1，3-BG的产物流；使所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流经历第二柱蒸馏过程来除去沸点低于生物衍生的1，3-BG的材料，产生第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流；使所述第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流经历第三柱蒸馏过程来除去沸点高于生物衍生的1，3-BG的材料，作为第二高沸点物质流，产生第四含有1，3-BG的产物流，任选地时所述第四含有1，3-BG的产物流经历活性炭，产生纯化的生物衍生的1，3-BG产物，其中所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物是本文提供的生物衍生的1，3-BG。
在另一个方面，本文提供的是一种用于纯化生物衍生的1，3-BG的系统，包括第一蒸馏柱，其接受第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生沸点高于1，3-BG的第一材料流和第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流；第二蒸馏柱，其接受所述第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生沸点低于1，3-BG的材料流和第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流；和第三蒸馏柱，其在给料点接受所述第三含有1，3-BG的产物流并产生沸点高于1，3-BG的第二材料流和包含纯化的生物衍生的1，3-BG产物的第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流基本上由本文提供的生物衍生的1，3-BG组成。参见，例如，附图15A。
在某些实施方式中，所述系统包括精炼柱，其接受粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，产生降低了盐含量的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG。在某些实施方式中，所述降低了盐含量的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG是所述第一蒸馏柱接受的所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述降低了盐含量的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG由脱水柱接受。在某些实施方式中，所述精炼柱是离子交换层析柱，或包括活性炭。
在某些实施方式中，所述系统包括脱水柱，其接受粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，产生沸点低于1，3-BG的材料流和所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG是降低盐含量的，并且由精炼柱产生。在某些实施方式中，所述精炼柱是离子交换层析柱，或包括活性炭。
在某些实施方式中，所述系统包括精炼柱，其接受粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，产生降低了盐含量的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，以及脱水柱，其接受所述降低了盐含量的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，产生沸点低于1，3-BG的材料流和所述第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述精炼柱是离子交换层析柱，或包括活性炭。
在某些实施方式中，四柱洗脱中的所述脱水柱具有5到15级。在某些实施方式中，四柱系统中的所述脱水柱具有10级。
在某些实施方式中，四柱系统中的所述第一柱具有10到40级。在某些实施方式中，四柱系统中的所述第一柱具有15到35级。在某些实施方式中，四柱系统中的所述第一柱具有18级。在某些实施方式中，四柱系统中的所述第一柱具有30级。
在某些实施方式中，四柱系统中的所述第二柱具有10到40级。在某些实施方式中，四柱系统中的所述第二柱具有15到35级。在某些实施方式中，四柱系统中的所述第二柱具有18级。在某些实施方式中，四柱系统中的所述第二中间柱具有30级。
在某些实施方式中，四柱系统中的所述第三柱具有5到35级。在某些实施方式中，四柱系统中的所述第三柱具有10到30级。在某些实施方式中，四柱系统中的所述第三柱具有15到25级。在某些实施方式中，四柱系统中的所述第三柱具有18级。在某些实施方式中，四柱系统中的所述第三柱具有23级。
在四柱系统的某些实施方式中，所述脱水柱具有10级，所述第一柱具有30级，所述第二柱具有30级，以及所述第三柱具有23级。
在四柱系统的某些实施方式中，所述脱水柱具有8级，所述第一柱具有18级，所述第二柱具有18级，以及所述第三柱具有18级。
在某些实施方式中，所述系统包括碱反应器。在某些实施方式中，所述碱反应器可以接受粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，产生可以进料至精炼柱或脱水柱的、具有升高的pH值水平的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG。在某些实施方式中，所述精炼柱是离子交换层析柱，或包括活性炭。在某些实施方式中，所述碱反应器可以接受降低了盐含量的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，产生可以进料至精炼柱或脱水柱的、具有升高的pH值水平的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG。在某些实施方式中，所述碱反应器可以接受第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生可以进料至第一蒸馏柱的、具有升高的pH值水平的第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述碱反应器可以接受第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生可以进料至第二蒸馏柱的、具有升高的pH值水平的第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述碱反应器可以接受第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生可以进料至第三蒸馏柱的、具有升高的pH值水平的第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
在某些实施方式中，本文提供的包括碱反应器的所述系统还包括脱碱塔，来除去所述碱反应器中使用的碱并从所述塔底部产生高沸点的材料。在某些实施方式中，所述脱碱塔是薄膜式蒸发器。在某些实施方式中，用作脱碱塔的所述蒸发器是自然下流型薄膜蒸发器或强制搅拌型薄膜蒸发器，其具有短保留时间以抑制对工艺流体的热滞后。在某些实施方式中，在所述蒸发器中，蒸发在100托或更低，例如，90托或更低、80托或更低、70托或更低、60托或更低、50托或更低、40托或更低、30托或更低、20托或更低、10托或更低或5托或更低的降低压力下进行。在某些实施方式中，所述蒸发温度在90℃到120℃之间。
在某些实施方式中，所述系统包括被构建以处理所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流的氢化反应器。在某些实施方式中，所述氢化反应器可以接受粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，并产生可以进料至精炼柱或脱水柱的、氢化的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG。在某些实施方式中，所述精炼柱是离子交换层析柱，或包括活性炭。在某些实施方式中，所述氢化反应器可以接受降低了盐含量的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，并产生可以进料至精炼柱或脱水柱的、氢化的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG。在某些实施方式中，所述氢化反应器可以接受第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生可以进料至第一蒸馏柱的、氢化的第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述氢化反应器可以接受第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生可以进料至第二蒸馏柱的、氢化的第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述氢化反应器可以接受第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生可以进料至第三蒸馏柱的、氢化的第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流。
氢化单元可以用于在压力和热量下使用使氢与反应。例如，氢化单元可以以分批模式或连续地运行。使用的某些类型的催化剂可以是支持物上的金属。用于氢化的金属的非限制性实例包括钯、铂、镍和钌。所述金属催化剂的支持物的非限制性实例包括碳、矾土和二氧化硅。所述催化剂还可以是，例如，海绵状金属类型，例如，RANEY-Nickel。其他的镍催化剂可从商业供应商获得，例如，NISAT 310TM、E-3276(BASF，Ludwigshafen，Germany)、
Figure BDA0004132751540000481
2486或E-474TR(Mallinckrodt Co.，Calsicat Division，PA，USA)。压力可以包括至少50psig、100psig、200psig、300psig、400psig、500psig、600psig或1000psig的氢压，或约100psig到1000psig、约200psig到600psig或约400psig到600psig的氢压。温度可以是环境温度到200℃、约50℃到200℃、约80℃到150℃、约90℃到120℃、约100℃到130℃或约125℃到130℃。氢化优选地在蒸馏过程之后进行，其包括基本上除去沸点高于1，3-BG的材料，例如，未发酵的糖类、含氮化合物，否则重物质可能淤塞所述氢化催化剂。
在某些实施方式中，所述系统包括被构建以从含有生物衍生的1，3-BG的产物流除去杂质的活性炭单元。在某些实施方式中，所述活性炭单元可以接受粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，产生可以进料至精炼柱或脱水柱的、活性炭处理的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG。在某些实施方式中，所述精炼柱是离子交换层析柱。在某些实施方式中，所述活性炭单元可以接受降低了盐含量的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，产生可以进料至精炼柱或脱水柱的、活性炭处理的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG。在某些实施方式中，所述活性炭单元可以接受第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生可以进料至第一蒸馏柱的、活性炭处理的第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述活性炭单元反应器可以接受第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生可以进料至第二蒸馏柱的、活性炭处理的含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述活性炭单元可以接受第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生可以进料至第三蒸馏柱的、活性炭处理的第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述活性炭单元可以接受第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生活性炭处理的第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流包括纯化的生物衍生的1，3-BG产物。在某些实施方式中，所述第一、第二、第三或第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流基本上由本文提供的生物衍生的1，3-BG组成。
在某些实施方式中，所述系统包括硼氢化钠(NaBH4)添加设备。在某些实施方式中，所述NaBH4添加设备可以接受粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，产生可以进料至精炼柱或脱水柱的、NaBH4-处理的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG。在某些实施方式中，所述精炼柱是离子交换层析柱，或包括活性炭。在某些实施方式中，所述NaBH4添加设备可以接受降低了盐含量的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，并产生可以进料至精炼柱或脱水柱的、NaBH4-处理的粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG。在某些实施方式中，所述NaBH4添加设备可以接受第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生可以进料至第一蒸馏柱的、NaBH4-处理的第一含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述NaBH4添加设备可以接受第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生可以进料至第二蒸馏柱的、NaBH4-处理的第二含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述NaBH4添加设备可以接受第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生可以进料至第三蒸馏柱的、NaBH4-处理的第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述NaBH4添加设备可以接受第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流，产生NaBH4-处理的第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流。在某些实施方式中，所述第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流包括纯化的生物衍生的1，3-BG产物。在某些实施方式中，所述第一、第二、第三或第四含有生物衍生的1，3-BG的产物流基本上由本文提供的生物衍生的1，3-BG组成。
在某些实施方式中，所述系统包括刮膜蒸发器(WFE)其接受所述沸点高于1，3-BG的第一材料流并产生馏出物，而所述馏出物被进料至所述第一蒸馏柱。在某些实施方式中，所述系统包括刮膜蒸发器(WFE)，其接受所述沸点高于1，3-BG的第二材料流并产生馏出物，而所述馏出物被进料至所述第三蒸馏柱。在某些实施方式中，所述系统包括WFE，其接受所述沸点高于1，3-BG的第一材料流并产生馏出物，而所述馏出物被进料至所述第一蒸馏柱，以及所述系统包括WFE，其接受所述沸点高于1，3-BG的第二材料流并产生馏出物，而所述馏出物被进料至所述第三蒸馏柱。
在某些实施方式中，所述系统包括一个或更多个再沸器。再沸器是一般用于向工业蒸馏柱的底部提供热量的换热器。再沸器可以煮沸来自蒸馏柱底部的液体产生蒸汽，其返回柱中驱动例如生物衍生的1，3-BG的蒸馏分离。在所述柱的底部通过再沸器供应给蒸馏柱的热量一般在所述柱的顶部通过冷凝器移除。再沸器可以包括，例如，釜再沸器、热虹吸再沸器、燃烧再沸器或强制循环再沸器。
在某些实施方式中，所述系统包括从脱水柱接受液体产生蒸汽的再沸器，从而所述蒸汽返回所述脱水柱。在某些实施方式中，所述系统包括从第一、第二或第三蒸馏柱或其组合接受液体产生蒸汽的再沸器，从而所述蒸汽返回所述第一、第二或第三蒸馏柱或其组合。在某些实施方式中，所述系统包括从脱水柱接受液体产生蒸汽的再沸器，从而所述蒸汽返回所述脱水柱。在某些实施方式中，所述系统包括从脱水柱接受液体产生蒸汽的再沸器，从而所述蒸汽返回所述脱水柱，以及所述系统包括从第一、第二或第三蒸馏柱或其组合接受液体产生蒸汽的再沸器，从而所述蒸汽返回所述第一、第二或第三蒸馏柱或其组合。
在某些实施方式中，所述再沸器用于向所述系统或使用所述系统的过程添加试剂，例如，碱。
在某些实施方式中，本文提供的系统产生的所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物基本上由本文提供的生物衍生的1，3-BG组成。
在另一个方面，本文提供的是由本文提供的系统产生的生物衍生的1，3-BG。在某些实施方式中，由本文提供的系统产生的所述生物衍生的1，3-BG是本文提供的生物衍生的1，3-BG。
在某些实施方式中，所述生物衍生的1，3-BG具有55％或更高或95％或更高的手性纯度，或本文公开的任何其他手性纯度。例如，粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG，例如，向例如参考附图15A-15C描述的蒸馏系统的输入，可以包括具有55％或更高的手性纯度的生物衍生的1，3-BG。
在某些实施方式中，纯化的生物衍生的1，3-BG产物具有99.0％或更高或99.5％或更高的化学纯度，或本文公开的任何其他化学纯度。例如，来自例如参考附图15A-15C描述的蒸馏系统的所述纯化的生物衍生的1，3-BG产物输出，可以包括具有99.0％或更高的化学纯度的生物衍生的1，3-BG。另外，在某些实施方式中，纯化的生物衍生的1，3-BG产物输出可以包括具有55％或更高的手性纯度的1，3-BG。
本文提供的蒸馏系统的实例在附图15A中描述。所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG 500被供应给所述脱水柱510，其中轻物质材料512(沸点低于1，3-BG的材料，例如，水)从所述第一柱510的顶部移除。含有生物衍生的1，3-BG的产物流514离开所述第一柱的底部，并进料至第一蒸馏柱520。重物质材料524(沸点高于1，3-BG的材料)从所述第一蒸馏柱520的底部移除，含有生物衍生的1，3-BG的产物流522从所述第一蒸馏柱520的顶部离开。重物质材料524可以任选地进料至刮膜蒸发器(WFE)525，其中产生WFE馏出物542和重物质材料。所述WFE馏出物542任选地进料至所述第一蒸馏柱520。所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流522进料至第二蒸馏柱530。蒸馏柱530从所述柱530的顶部移除轻物质材料532，从柱530的底部移除第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流534。所述第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流(含有1，3-BDO的产物流)534进料至第三蒸馏柱550。纯化的生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)产物552从柱550的顶部采集，重物质材料554从柱550的底部离开。
附图15B中描述的实例向附图15A的系统增加了碱反应器560′。例如，所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG 500′被供应给所述脱水柱510′，其中轻物质材料512′(沸点低于1，3-BG的材料，例如，水)从所述第一柱510′的顶部移除。含有生物衍生的1，3-BG的产物流514′离开所述第一柱的底部，并进料至第一蒸馏柱520′。重物质材料524′(沸点高于1，3-BG的材料)从所述第一蒸馏柱520′的底部移除，含有生物衍生的1，3-BG的产物流522′从所述第一蒸馏柱520′的顶部离开。重物质材料524′任选地可以进料至WFE 525′，其中产生WFE馏出物542′和重物质材料，所述WFE馏出物542′任选地进料至所述第一蒸馏柱。所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流522′进料至所述碱反应器560′，其将所述流562″送至所述第二蒸馏柱530′。蒸馏柱530′从所述柱530′的顶部移除轻物质材料532′，从柱530′的底部移除第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流534′。所述第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流(含有1，3-BDO的产物流)534′进料至第三蒸馏柱550′。纯化的生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)产物552′从柱550′的顶部采集，重物质材料554′从柱550′的底部离开。
附图15C中描述的实例向附图15A的系统增添了活性炭单元570″。例如，所述粗品生物衍生的1，3-BG混合物或部分纯化的生物衍生的1，3-BG 500″被供应给所述脱水柱510″，其中轻物质材料512″(沸点低于1，3-BG的材料，例如，水)从所述第一柱510″的顶部移除。含有生物衍生的1，3-BG的产物流514″离开所述第一柱的底部，并进料至第一蒸馏柱520″。重物质材料524″(沸点高于1，3-BG的材料)从所述第一蒸馏柱520″的底部移除，含有生物衍生的1，3-BG的产物流522″从所述第一蒸馏柱520″的顶部离开。重物质材料524′′任选地可以进料至WFE 525″，其中产生WFE馏出物542″和重物质材料，所述WFE馏出物542″任选地进料至所述第一蒸馏柱。所述含有生物衍生的1，3-BG的产物流522″任选地进料至碱反应器(附图15C中没有具体列出)，其按照例如参考附图15B描述的方式将所述流送至所述第二蒸馏柱530″。蒸馏柱530″从所述柱530″的顶部移除轻物质材料532″，从柱530″的底部移除第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流534″。所述第三含有生物衍生的1，3-BG的产物流(含有1，3-BDO的产物流)534″进料至第三蒸馏柱550″。纯化的生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)产物552″从柱550″的顶部采集，重物质材料554′′从柱550″的底部离开。所述纯化的生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)产物552″进料至所述活性炭单元570″，其产生活性炭处理的产物572″。
在某些实施方式中，可以选择所述碳供料和其他细胞摄取来源例如磷酸盐、氨、硫酸盐、氯和其他卤素，以改变生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)或与之相关的下游产物例如其酯或酰胺或任何生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)途径中间物中存在的原子的同位素分布。上文列举的各种碳供料和其他摄取来源在本文中将一起称为“摄取来源”。摄取来源可以提供产物生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)或与之相关的下游产物例如其酯或酰胺或生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)途径中间物或远离生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)途径的分支反应中产生的副产物中存在的任何原子的同位素富集。同位素富集可以对任何目标原子实现，包括例如，碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯或其他卤素。
在某些实施方式中，可以选择所述摄取来源来改变碳-12、碳-13和碳-14比例。在某些实施方式中，可以选择所述摄取来源来改变氧-16、氧-17和氧-18比例。在某些实施方式中，可以选择所述摄取来源来改变氢、氘和氚比例。在某些实施方式中，可以选择所述摄取来源来改变氮-14和氮-15比例。在某些实施方式中，可以选择所述摄取来源来改变硫-32、硫-33、硫-34和硫-35比例。在某些实施方式中，可以选择所述摄取来源来改变磷-31、磷-32和磷-33比例。在某些实施方式中，可以选择所述摄取来源来改变氯-35、氯-36和氯-37比例。
在某些实施方式中，通过选择一种或更多种摄取来源，目标原子的同位素比例可以改变成期望的比例。摄取来源可以来自天然来源，按照自然中发现的，或来自人造来源，本领域技术人员可以选择天然来源、人造来源或其组合来实现目标原子的期望的同位素比例。人造摄取来源的实例包括，例如，至少部分地衍生自化学合成反应的摄取来源。这种同位素富集的摄取来源可以商业上购买或在实验室中制备，和/或任选地与天然来源的摄取来源混合以实现期望的同位素比。在某些实施方式中，可以通过选择自然中存在的期望来源的摄取来源，可以实现摄取来源的目标原子同位素比例。例如，如本文讨论的，天然来源可以是来自生物有机体或由生物有机体合成的生物基来源，或例如石油基产物的来源或大气。在某些这类实施方式中，例如，碳的来源可以选自化石燃料衍生的碳源，其可以是相对耗尽碳-14的，或环境或大气碳源，例如，CO2，与它的石油衍生的对应物相比其可以拥有更大数量的碳-14。不稳定的碳同位素碳-14在地球的大气中大约每1012个碳原子有1个，具有约5700年的半衰期。碳的储备在高层大气中通过涉及宇宙射线和普通氮(14N)的核反应来补足。化石燃料不含有碳-14，因为它在很久以前就已衰变。化石燃料的燃烧降低了大气的碳-14部分，是所谓的“Suess效应”。
确定化合物中原子的同位素比例的方法是本领域技术人员公知的。使用本领域已知的技术，例如，加速质谱(AMS)、稳定同位素比例质谱(SIRMS)、和通过核磁共振的位置特异性天然同位素分级(SNIF-NMR)，容易地通过质谱评估同位素富集。这样的质谱技术可以整合分离技术，例如液相色谱(LC)、高效液相色谱(UPLC)和/或气相色谱，等。
对于碳来说，在美国由国际的美国测试和材料学会(ASTM)开发了ASTM D6866作为标准分析方法，用于利用放射线碳定年来测定固体、液体和气体样品的生物基含量。该标准基于运用放射性碳定年来测定产物的生物基含量。ASTM D6866在2004年首次公开，该标准的当前有效的版本是ASTM-D6866-11(2011年4月1日生效)。放射性碳定年技术是本领域技术人员公知的，包括本文描述的那些。
通过碳-14(14C)与碳-12(12C)的比例估计化合物的生物基含量。具体地，具体来说，分数现代(Fraction Modem，Fm)由以下表达式计算：Fm＝(S-B)/(M-B)，其中B、S和M分别代表空白、样品和现代参照物的14C/12C比例。分数现代是样品的14C/12C比例距离“现代”的偏差的度量。现代定义为国家标准局(NBS)草酸I(即标准参考材料(SRM)4990b)的放射性碳浓度(在公元1950年)的95％，标准化为δ13CVPDB＝-19‰(Olsson，The use of Oxalic acid asa Standard，in Radiocarbon Variations and Absolute Chronology，Nobel Symposium，12th Proc，John Wiley&Sons，New York(1970)，其全部内容通过引用并入本文。例如，通过ASM测量的质谱分析结果，是使用国际公认的0.95倍NBS草酸I(SRM 4990b)比活性的标准值计算的，标准化为δ13CvPDB＝-19‰。这等于1.176±0.010×10-12的绝对(AD 1950)14C/12C比例(Karlen et al.，Arkiv Geofysik，4：465-471(1968)，其全部内容通过引用合并在本文中)。标准计算考虑到一种同位素相对于另一种同位素的差异吸收，例如，生物系统中C12优于C13优于C14的吸收，这些校正值反映为Fm校正为δ13。
草酸标准品(SRm 4990b或HOx 1)是由1955年糖用甜菜制成的。虽然制造了1000磅，这种草酸标准品不再是商业上可获得的。草酸II标准品(HOx2；N.I.S.T名称为SRM4990C)由1977年法国甜菜糖蜜制成。在1980年代初期，由12个实验室组成的小组测量了这两种标准品的比例。草酸II与1的活性比例为1.2933±0.001(加权平均值)。HOx II的同位素比例是-17.8‰。ASTM D6866-11建议将可用的草酸II标准SRM 4990C(Hox2)用于现代标准品(请参见Mann，Radiocarbon，25(2)：519-527(1983)中有关原始草酸标准与当前可用草酸标准品的讨论，其全部内容通过引用合并在本文中)。Fm＝0％表示材料中完全没有碳-14原子，因此表示化石(例如，石油基)碳源。在校正了1950年后通过核弹试验向大气中注入的碳-14之后，Fm＝100％表示完全是现代的碳源。如本文描述的，这样的“现代”来源包括生物基来源。如ASTM D6866中描述的，现代碳百分比(pMC)可以大于100％，因为1950年代的核试验过程的持续但不断降低的影响，如ASTM D6866-11中描述的，这引起大气中碳-14的相当大的富集。由于所有的样品碳-14活性参考“炸弹前”的标准品，并且由于几乎所有新的生物基产品是在炸弹后的环境中产生的，所有的pMC值(同位素分数校正之后)必须乘以0.95(2010年的)以更好地反应样品的真实的生物基含量。大于103％的生物基含量表面，要么发生了分析误差，要么生物基碳的来源已有数年历史。
ASTM D6866量化了相对于材料总有机含量的生物基含量，并且不考虑存在的无机碳和其他不含碳的物质。例如，根据ASTM D6866，基于50％淀粉的材料和50％水的产品将被认为生物基含量＝100％(50％有机物含量，其是100％生物基的)。在另一个实例中，50％淀粉基材料、25％石油基和25％的水将是生物基含量＝66.7％(75％有机物含量，但仅50％的产物是生物基的)。在另一个实例中，50％有机碳并且是石油基产品的产品将被认为是生物基含量＝0％(50％有机碳，但是来自化石来源)。因而，基于公知的方法和用于测定化合物或材料的生物基含量的已知标准品，本领域技术人员可以容易地测定化合物和/或材料的生物基含量，和/或制备利用了具有期望的生物基含量的、本文提供的化合物或材料的下游产品。
碳-14定年技术用于定量材料的生物基含量的应用是本领域已知的(Currie etal.，Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B，172：281-287(2000)，其全部内容通过引用合并在本文中)。例如，碳-14定年已经用于定量含对苯二甲酸盐的材料中的生物基含量(Colonna et al.，Green Chemistry，13：2543-2548(2011)，其全部内容通过引用合并在本文中)。值得注意的是，衍生自可再生的1，3-丙二醇和石油衍生的对苯二甲酸的聚丙烯对苯二甲酸盐(PPT)聚合物产生了接近30％的Fm值(即，由于3/11的聚合碳来自可再生的1，3-丙二醇，8/11来自化石端员对苯二甲酸)(Currie et al.，上文，2000)。相比之下，来自可再生的1，4-丁二醇和可再生的对苯二甲酸的聚对苯二甲酸丁二酯产生了超过90％的生物基含量(Colonna et al.，上文，2011)。
因而，在某些实施方式中，本公开内容提供了生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，或生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)途径中间物，其通过适合的细胞产生，其具有反映大气碳摄取来源、也称为环境碳摄取来源的碳-12、碳-13和碳-14比例。例如，在某些方面，所述生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，或生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)途径中间物可以至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少98％或多达100％的Fm值。在某些这样的实施方式中，所述摄取来源是CO2。在某些实施方式中，当前的组合物、系统和方法提供了具有反映了石油基碳摄取来源的碳-12、碳-13和碳-14比例的、生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，或生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)途径中间物。在这个方面，所述生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)，或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，或生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)途径中间物可以具有小于95％、小于90％、小于85％、小于80％、小于75％、小于70％、小于65％、小于60％、小于55％、小于50％、小于45％、小于40％、小于35％、小于30％、小于25％、小于20％、小于15％、小于10％、小于5％、小于2％或小于1％的Fm值。在某些实施方式中，当前的组合物、系统和方法提供了生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)，或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，或生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)途径中间物，其具有通过组合大气碳摄取来源和石油基摄取来源而获得的碳-12、碳-13和碳-14比例。使用这样的摄取来源组合是一种方式，通过该方式可以改变碳-12、碳-13和碳-14比例，相应的比例将反映摄取来源的比例。
进一步地，当前的组合物、系统和方法涉及本文公开的生物学生产的生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)，或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，或生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)途径中间物，以及涉及由此延伸的产物，其中所述生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)，或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，或生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)途径中间物具有与环境中存在的CO2大约相同数值的碳-12、碳-13和碳-14同位素比例。例如，在某些方面，当前的组合物、系统和方法提供了生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)，或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，或生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)中间物，其具有与环境中存在的CO2大约相同数值的碳-12比碳-13比碳-14同位素比例，或本文公开的任何其他比例。理解的是，如本文公开的，产物可以具有与环境中存在的CO2大约相同数值的碳-12比碳-13比碳-14同位素比例，或本文公开的任何所述比例，其中所述产物产自本文公开的生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)，或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，或生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)途径中间物，其中所述生物衍生的产物被化学修饰以产生最终产物。化学地修饰生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)，或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，或生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)的中间物的生物衍生的产物，以产生期望的产物的方法是本领域技术人员公知的，如本文所描述的。
当前的组合物、系统和方法进一步提供了塑料、弹力纤维、聚氨酯、聚酯，包括多羟基链烷酸酯、尼龙、有机溶剂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、降血糖剂、丁二烯和/或丁二烯基产品，它们可以基于生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，以及塑料、弹力纤维、聚氨酯、聚酯，包括聚羟基链烷酸酯，例如聚-4-羟基丁酸酯(P4HB)或其共聚物，聚(四亚甲基醚)乙二醇(PTMEG)(也称为PTMO，聚环氧丙烷)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)以及称为弹力纤维、氨纶或LycraTM的聚氨酯-聚脲共聚物，尼龙等，它们可以基于生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，具有与环境中存在的CO2大约相同数值的碳-12比碳-13比碳-14同位素比例，其中所述塑料、弹力纤维、聚氨酯、聚酯，包括聚羟基链烷酸酯，例如聚-4-羟基丁酸酯(P4HB)或其共聚物，聚(四亚甲基醚)乙二醇(PTMEG)(也称为PTMO，聚环氧丙烷)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)以及称为弹力纤维、氨纶或LycraTM的聚氨酯-聚脲共聚物，尼龙、有机溶剂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、降血糖剂、丁二烯和/或丁二烯基产品直接产自本文公开的生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)，或与之相关的下游产品，例如，其酯或酰胺，或生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)途径中间物，或与之组合。
使用例如脂肪酶，生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)可以在体内或体外与酸反应，转化为酯。这样的酯可以具有营养保健、药物和食物用途，当使用1，3-BG(1，3-BDO)的R-形式时是有优势的，因为这是动物和人类作为能量来源最好地利用的形式(与S-形式或外消旋混合物相比)(例如，酮酯，例如，(R)-3-羟基丁基-R-1，3-丁二醇单酯(在美国被批准为公认安全(Generally Recognized As Safe，GRAS))和(R)-3-羟基丁酸甘油单酯或二酯)。酮酯可以口服递送，所述酯释放被身体利用的R-1，3-丁二醇(参见，例如WO2013150153，其全部内容通过引用合并在本文中)。因而当前的组合物、系统和方法对于提供改善的酶途径和微生物是特别有用的，以提供改善的生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)的组合物，也就是或者例如R-1，3-丁二醇，其是高度富集的或基本上对映异构纯的，并且进一步具有相对于副产品的改善的纯度质量。
生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)具有或可以具有进一步的食品相关的用途，包括直接作为食物来源、食物成分、调味剂、调味剂的溶剂或增溶剂、2稳定剂、乳化剂、抗微生物剂和防腐剂直接使用。生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)被用于或可以被用于制药工业作为胃肠外药物溶剂。生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)应用于或可以应用于美容剂作为成分，其是软化剂、湿润剂、防止不溶成分的结晶、低水溶性成分例如香料的增溶剂，以及作为抗微生物剂和防腐剂。例如，它可以用作湿润剂，特别是在头发喷雾和定型液中；它降低或可以降低精油的芳香损失，保护对抗微生物的破坏，并用作或可以用作苯甲酸盐的溶剂。生物衍生的1，3-BG(1，3-BDO)可以在0.1％到50％，甚至低于0.1％和甚至高于50％的浓度下使用。它被用于或可以用于头发和沐浴产品、眼部和面部化妆品、香料、个人清洁产品、以及剃须和皮肤护理制品(参见，例如，Cosmetic Ingredient Review board′s report：″Final Report onthe Safety Assessment of Butylene Glycol，Hexylene Glycol，Ethoxvdiglycol，andDipropylene Glycol″，Journal of the American College of Toxicology，Volume4，Number 5，1985，通过引用以其整体合并在本文中)。这一报告提供了在美容剂中1，3-BG(1，3-BDO)的具体使用和浓度；参见，例如，报告的表2，标题为“产品配方数据”。
本文中对变量的任何定义中的元素列表的叙述包括将该变量定义为所列元素的任何单个元素或组合(或子组合)。本文的实施方式的描述包括作为任何单个实施方式的或与任何其他实施方式或其部分组合的实施方式。
在本说明书中提及的所有专利和公开物通过引用以它们的整体合并在本文中，其程度与具体的或单独的指示通过引用以其整体合并每个单独的专利和公开物相同。
通过举例、不是限制性的方式提供以下实施例。
实施例1
生物-BG的实验室规模的生产和纯化
富集生物衍生的1，3-BG的发酵液使用例如WO 2010/127319 A2和WO 2011/071682A1中描述的菌株和以下方案产生，它们每一篇的全部内容通过引用合并在本文中。简言之，生物-BG的示范性或优选的微生物途径在WIPO专利公开WO2010127319A2中描述，突变参见包含3-羟基丁酰基-CoA脱氢酶的途径，例如，附图2中包括步骤H的从乙酰乙酰-CoA到1，3-丁二醇的途径。在一个实施方式中，所述3-羟基丁酰基-CoA脱氢酶可以具有或可以被修饰具有对R-对映异构体的特异性。还参考以下临时申请，通过引用以它们的整体合并在本文中：(1)2017年3月31日提交的标题为“3-羟基丁酰-CoA脱氢酶变体及其使用方法”的美国临时申请No.62/480,208(代理人案卷号：12956-409-888)；(2)2017年3月31日提交的标题为“醛脱氢酶变体及其使用方法”的美国临时申请No.62/480，194(代理人案卷号：12956-408-888)；(3)与之同一日期提交的标题为“3-羟基丁酰-CoA脱氢酶变体及其使用方法”的国际专利申请No.PCT/US2018/025086(代理人案卷号12956-409-228)；和(4)与之同一日期提交的标题为“醛脱氢酶变体和使用方法”的国际专利申请No.PCT/US2018/025122(代理人案卷号No.12956-408-228)。
随后使用(1)微滤，(2)纳滤，(3)离子交换层析，(4)水分蒸发，和(5)精炼离子交换从发酵液中纯化生物衍生的1，3-BG，产生含有生物衍生的1，3-BG的粗品混合物。粗品混合物然后进料至脱水蒸馏柱，产生含有1，3-BG的产物流，其进料至2L分批蒸馏柱来产生生物衍生的1，3-BG产物。分批蒸馏柱是1″直径、约2ft高的随机填充的柱，具有在柱的顶部直接附着的冷凝器和回流控制。
高回流比下的分批蒸馏可以产生高纯度的生物衍生的1，3-BG
这个实施例展现了，分批蒸馏过程，例如使用上文描述的实验室规模的蒸馏系统，甚至在缺少涉及例如活性炭处理、氢化、碱添加或氢硼化物处理的额外纯化步骤的情况下，可以产生最高纯度的生物-BG。蒸馏过程的示范性的结果在表2中显示，涉及3∶1回流比的脱水/重物质(DW/HV)蒸馏，随后是3：1回流比的轻物质/1，3-BG(LT/BG)蒸馏。获得了高纯度的生物衍生的1，3-BG级分，其在干基上纯度为99.9％，4-羟基-2-丁酮和3-丁醛水平低于50ppm。
相信的是使用连续蒸馏过程可以实现生物衍生的1，3-BG的纯度和气味的进一步改善。特别是，涉及高真空和高回流比的连续蒸馏过程被认为对于生物1，3-BG的气味降低是有用的。不希望受到理论的限制，相信的是，在这种过程的条件下，4-羟基-2-丁酮(4-OH-2-丁酮)和3-羟基-丁醛(3-OH-丁醛)向潜在有气味的副产物例如MVK和Cr-Ald的降解可以被降低或避免。
Figure BDA0004132751540000591
实施例2
生物-BG和石油-BG的GC-MS分析和比较
使用气相色谱/质谱(GC-MS)分析进行生物-BG和石油-BG样品的比较纯度评估。如实施例1描述的在实验室规模下获得代表性的生物-BG样品。代表性的工业级和美容级石油-BG参考样品是商业上可获得的，例如，来自Oxea Corp.，Bay City，TX。具有比1，3-BG更短的GC保留时间的化合物在此称为“轻物质”。具有比1，3-BG更长的GC保留时间的化合物在此被称为“重物质”。
简言之，鉴定出3-羟基-丁醛(3-OH-丁醛)和4-羟基-2-丁酮(4-OH-2-丁酮)，并且被认为是作为生物-BG样品中实质上更高水平存在的两种生物-BG特异性化合物(～1,000ppm)。3-羟基-丁醛和4-羟基-2-丁酮在工业级石油-BG或美容级石油-BG中通过GC-MS都未检出，或者相对于生物-BG在工业级或美容级石油-BG中以实质上更低的水平(例如，更低～100-1,000倍的水平)存在。
两种另外的生物-BG特异性化合物被鉴定为生物-BG样品中的重物质，在此称为“化合物7”和“化合物9”。化合物7和9在工业级或美容级石油-BG中通过GC-MS都是不可检测的，或相对于生物-BG在工业级或美容级石油-BG中以实质上更低的水平(例如，更低～100-1,000倍的水平)存在。虽然本文其它地方提供了化合物7和9的建议的结构，这种建议的结构不意图是限制性的。
一般地，通过GC-MS所测定的，与生物-BG样品，例如实施例1的生物-BG样品相比，发现工业级和美容级石油-BG具有更大数量和更高水平的“重物质”杂质。
1，3-BG样品在乙腈中稀释2倍(DF2)或20倍(DF20)，并进行GC-MS分析。DF2样品用于根据多水平外部标准校准来定量样品中的已知杂质，如下所述。DF20样品用于根据总离子流(TIC)峰面积确定1，3-BG“轻物质”和“重物质”的(面积)％纯度。
使用Agilent气相色谱仪6890N进行1，3-BG分析，连接至质量选择性检测器(MSD)5973N，在电子碰撞电离(EI)模式下运行。用乙腈稀释2倍或20倍的50μL的1，3-BG样品以分流注入方式以50：1分流比在250℃的注入口温度下导入。氦其用作载气，载气的恒定流速维持在1.5mL/分钟。开发了以下快速GC温度程序，以在HP-INNOWaxTM色谱柱(AgilentTechnologies，Santa Clara，CA)上分析l，3-BG的纯度：最初将柱箱在50℃保持3分钟，然后以15℃/分钟的速度升至250℃，并保持5分钟(总运行时间为21.33分钟)。MS界面转移线维持在280℃。使用25-500m/z治疗范围扫描获取数据。
通过注入纯净的对照化合物，建立HP-INNOWaxTM毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm(Agilent))的典型保留时间(RT)，用于确定1，3-BG样品中所有已知的重质或轻质化合物。
开发了用于识别的重物质或轻物质化合物，例如，3-羟基丁醛、4-羟基-2-丁酮等的外部标准校准。标准校准包括一系列的6种参考化合物，浓度范围从5到1000ppm的对照化合物。基于每种目标化合物的特征性目标离子，总离子流(TIC)和/或提取离子流(XIC)色谱图被用于定量。此外，从每种目标化合物的质谱图中选择定性离子。确定定性离子与目标离子的相对信号强度，以确认目标化合物的身份。根据使用二次拟合的对照化合物标准曲线，进行测试化合物的定量。
纯度％的计算代表基于GC峰面积的GC纯度。保留时间短于1，3-BG(RT～15分钟)的化合物称为“轻物质”，保留时间长于1，3-BG的化合物称为“重物质”。
附图1显示了生物-BG样品和工业级石油-BG和美容级石油-BG样品在2倍样品稀释度下(DF2样品)的示范性的GC-MS色谱图(总离子流，TIC)的叠加图。三个色谱图的每一个中央的主峰(保留时间(RT)；11.85分钟)代表1，3-BG。
表3显示了附图1的生物-BG和石油-BG样品的总体GC-MS纯度分析的结果。发现与生物-BG相比，工业级和美容级石油-BG样品具有总体更高水平的重物质和轻物质杂质。
表3：1，3-BG样品的GC-MS纯度分析
Figure BDA0004132751540000611
表4显示了附图1的1，3-BG样品中3-羟基-丁醛和4-羟基-2-丁酮水平的定量分析的结果。3-羟基-丁醛(RT：9.51)和4-羟基-2-丁酮(RT：10.08)作为生物-BG特异性“轻物质”化合物是可检测的，相对于工业级石油-BG或美容级石油-BG样品，其再生物-BG样品中以更高100倍的水平或更多地存在。
表4：通过GC-MS所测定的1，3-BG样品中3-羟基-丁醛和4-羟.基-2-丁酮水平
Figure BDA0004132751540000621
其他的生物-BG特异性化合物，保留时间约12.5分钟的重物质化合物(化合物9)在生物-BGD2样品中检出，而在石油-BGD2样品中未检出。参见附图1。一般地，与在生物-BG中相比，在美容级石油-BG和工业级石油-BG中检出了更多数量的重物质化合物。参见，例如，附图1。发现在石油-BG和生物-BG样品中都检出的重物质化合物，相对于生物-BG样品在石油-BG样品中以更高的水平存在，或相对于生物-BG样品在石油-BG样品中以更低水平存在，取决于例如个体的重物质化合物。参见，例如，附图1。某些石油-BG特异性轻物质化合物以10.1分钟-11.5分钟范围内的保留时间检出。发现美容级和工业级的石油-BG DF2样品具有一般地相似数量和水平的轻物质和重物质化合物。参见，例如，附图1。
附图2显示了生物-BG样品和工业级石油-BG和美容级石油-BG样品在20倍样品稀释度(DF20样品)下示范性的GC-MS色谱图的叠加图。生物-BG特异性化合物3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮和化合物9也在DF20 1，3-BG样品中检出。此外，另外的生物-BG特异性重物质化合物，化合物7，以约12.05分钟的保留时间检出。化合物7水平在生物-BG样品中是约1,000ppm。在美容剂和工业级石油一BG中，GC-MS没有检出化合物7，或发现以相对于生物-BG更低至少100倍的浓度存在。
附图3显示了在GC-MS色谱图中在约12.05分钟的保留时间处观察到的生物-BG特异性重物质化合物7的示范性的质谱，标明了某些质量片段的建议的解释。不希望受到任何理论的限制，m/z＝161被认为是化合物7的分子离子峰。不希望受到任何理论的限制，m/z＝183被认为是化合物7分子离子的钠加合物。
附图4显示了在GC-MS色谱图中在约12.51分钟的保留时间处观察到的生物-BG特异性重物质化合物9的示范性的质谱，标明了某些质量片段的建议的解释。不希望受到任何理论的限制，m/z＝161被认为是化合物9的分子离子峰。不希望受到任何理论的限制，m/z＝183被认为是化合物9分子离子的钠加合物。
不希望受到理论的限制，例如，附图3和4中显示的化合物7和9的片段质谱被认为暗示了，化合物7和9是或可能是共有相同元素组成(C8H16O3)的结构异构体。具体地，化合物7和9被认为显示了相似的断裂模式。化合物7和9共有的个体片段经常在不同的TIC强度下可检测。例如，化合物7和9的质谱共有独特的115m/z和145m/z片段。发现化合物7的145m/z片段(附图3)具有比化合物9的相应的145m/z片段(附图4)更高得多的强度。发现化合物7的115m/z片段具有比化合物9的相应115m/z片段稍微更低的强度。化合物7和9的质谱中共有的其他片段包括45m/z和73m/z片段。丰富的145m/z片段的存在表明或被认为表明，化合物7上的甲基(-CH3)(-15)的频繁的丢失，而73m/z和45m/z片段表明或被认为表明存在羟基丁基(73m/z)和羟基-乙基(45m/z)片段。化合物9的突出的115m/z片段表明或被认为表明化合物9上的羟基-乙基部分的频繁丢失。表5显示了按照例如附图3和附图5中所显示，根据观察到的质谱碎裂模式的化合物7和9的建议的化学结构。附图5显示了化学图，说明了基于被认为通过质谱观察到的建议的质量碎片，化合物7和9的建议的结构和建议的碎片。附图5和表5中的建议的结构以及附图5中说明的建议的片段不意图是限制性的。
表5：化合物7和9的建议的化学结构
Figure BDA0004132751540000641
不希望受到理论的限制，相信的是化合物7和9是或可能是生物-BG中特别地发生的缩合反应的产物，例如，3-羟基-丁醛与4-羟基-2-丁酮之间。
附图6A显示了生物-BG样品的m/z 115的示范性提取离子色谱图。
附图6B显示了石油-BG样品的m/z 115的示范性提取离子色谱图。
附图7显示了生物-BG样品(上部画面)、美容级石油-BG样品(中间画面)和工业级石油-BG样品(底部画面)的示范性的液体-色谱质谱(LC-MS)色谱图(TIC：总离子流)。基本峰LCMS色谱图揭示了生物BG和石油BG之间的杂质分布差异。主BG峰早期在3分钟的保留时间处洗脱，随后是5-9分钟范围内的杂质。美容剂和工业级石油-BG看起来类似，而生物-BG具有更低相对含量的杂质。附图8A-8B比较了来自附图7TIC数据的最强的m/z值(6.25、6.45与6.65分钟洗脱的峰)的XIC。
附图8A和8B显示了示范性的1，3-BG样品的LC-MS分析的结果，附图8B中标明了某些质量片段的建议的解释。附图8A的上部画面显示了生物-BG样品的总离子流(TIC)分布。附图8A底部三个画面说明了生物-BG样品和美容级和工业级石油-BG样品的提取离子流色谱图(XIC(IEX)，C8H16O3重物质化合物的理论精确质量周围的+/-10ppm窗口)。在所有三种样品中在6.2分钟、6.4分钟和6.6分钟的保留时间处检出多个重物质峰。参见附图8A。来自三个重物质峰的化合物的质谱碎裂模式显示所有三个峰代表相同元素组成C8H16O3的分子。参见附图8B。不希望受到理论的限制，生物-BG和石油-BG样品中观察到的三个重物质峰被认为代表结构异构体。附图8B中建议的结构不意图是限制性的。
LC-MS分析进一步鉴定出保留时间7.3分钟、元素组成C8H14O3和分子量158的石油特异性重物质化合物。参见附图9A。不希望受到任何理论的限制，石油-BG特异性重物质化合物的观察到的碎裂模式，例如，标明了某些质量片段的建议解释的附图8B中所显示的，被认为暗示1-4-(4-甲基-1，3-二噁烷-2-基)丙-2酮的化学结构。也参见表6。附图9B和表6中建议的结构不意图是限制性的。
表6：石油-BG特异性化合物的建议的化学结构
Figure BDA0004132751540000651
实施例3
通过GC-MS/O鉴定生物-BG中引起气味的化合物
生物-BG和石油-BG样品送至Volatile Analysis Corporation(VAC，Grant，AL)使用VAC的气相色谱质谱法/嗅觉(GC-MS/O)分析服务来鉴定引起异味的化合物。
VAC的GC-MS/O服务涉及受训的气味鉴定员评估GC流出物并评估其气味强度和特征，例如，通过提供定性的气味描述符。记录该感官信息以及气味的GC保留时间(RT)，并在计算上与总离子色谱图MS峰对齐。通过了解哪些化学峰表现出与气味问题相关的异味，可以鉴定和测量任何令人讨厌的化学异味。工业级和美容级石油-BG可从几个供应商处商业上活动。固相Microextraction(SPME)用于样品制备。SMPE是一种固相萃取采样技术，涉及使用包被有液相或固相萃取相的纤维，其可以从液体样品或气相中萃取出挥发性和非挥发性分析物。
附图10和附图11显示了美容级石油1，3-BG(附图10)和生物-BG(附图11)的示范性的GC-MS/O分析结果。附图10和附图11中上部轨迹和向上指向的峰代表受训的VAC气味鉴定员通过嗅觉分析获得的气味强度的人类感官得分。附图10和附图11中下部的轨迹和向下指向的峰代表GC-MS色谱峰(TIC)，约13分钟保留时间的最大的峰代表1，3-BG。
如在附图10和11中说明的GC-MS/O分析结果显示，与美容级石油-BG相比，特别是在比1，3-BG的保留时间更短的保留时间处，有更大的总体数量的有气味级分。与美容级石油-BG中相比，在生物-BG中在比1，3-BG的保留时间更久的保留时间处检出了稍微更少的气味化合物。生物-BG和美容级石油-BG中许多引起气味的级分不包括显示了强的或任何UV吸收的化合物。美容级石油-BG包括具有甜味(5个级分)、霉味(5个级分)、果味(1个级分)、油味(3个级分)、柑桔味(1个级分)、土味(1个级分)、醛味(1个级分)、刺鼻味(1个级分)或粪便味(1个级分)的GC级分。生物衍生的1，3-BG包括具有甜味(6个级分)、霉味(6个级分)、油味(4个级分)、醛味(1个级分)、刺鼻味(2个级分)、黄油味(1个级分)、溶剂味(1个级分)或未知气味(1个级分)的GC级分。生物衍生的1，3-BG不包括具有粪便味、土味或柑桔味的级分。生物衍生的1，3-BG包括美容级石油-BG中不存在的具有黄油味或溶剂味的级分。生物衍生的1，3-BG不包括具有粪便味、霉味或刺鼻味、并且GC保留时间比1，3-BG更久的级分。
总体上，GC-MS/O分析将生物-BG表征为具有主要的“油、涂料样、胶样”气味，而石油-BG被表征为“刺鼻的、甜味、醇味和果味”。特别地，GC-MS/O分析鉴定了4种已知化合物(甲基乙烯基酮(MVK)、4-甲基-1-戊烯-3-酮，1-庚-3-酮和二乙酰)和4种未知化合物的8条独特的气味注释。
实施例4
通过GC-MS鉴定生物-BG中的引起气味的化合物
生物-BG的液体样品以及生物-BG的顶部空间样品(通过SPME-GCMS)的GC-MS分析得到了几种引起气味的杂质的建议的鉴定，在表7中列出。某些鉴定的化合物(例如，1-羟基-2-丙酮、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、2，3-丁二醇、3-羟基-2-丁酮)仅被液相GC-MS分析鉴定出，这可能表明所鉴定的化合物的低挥发性。通常认为的是，与更高挥发性的化合物相比，低挥发性化合物较不太可能实质上贡献液体样品的任何异味，例如，液体生物衍生的1，3-BG样品。其他化合物，例如乙醛、3-丁烯-2酮或甲基乙烯基酮、二乙酰、巴豆醛，仅在液体生物衍生的1，3-BG样品的顶部空间中检出，表明这些化合物仅以低于液相GC-MS检测极限的浓度存在于生物衍生的1，3-BG样品的液体级分中。仅在顶部空间中存在的化合物可能贡献了生物衍生的1，3-BG的异味。
Figure BDA0004132751540000671
Figure BDA0004132751540000681
实施例5
利用热的1，3-BG降解和脱水产物形成
在实施例4描述的GC-MS方法的进行期间，发现和相信的是，甲基乙烯基酮(MVK，3-丁烯-2-酮)和巴豆醛(Cr-Ald)在250℃和低至150℃的温度下在注射期间在GC进口内部形成。通过4-羟基-2-丁酮的脱水形成或被认为形成MVK，通过3-羟基-丁醛的脱水形成或被认为形成Cr-Ald，如附图5中说明的建议示意图所示。MVK和Cr-Ald是引起气味的化合物，报道的气味阈值为200ppb(MVK)和35到120ppb(Cr-Ald)。MVK和Cr-Ald的低气味阈值意味着，引起气味的MVK和Cr-Ald在比分析方法如GC-MS的检测极限更低的水平下引起值得注意的气味。Cr-Ald具有35到120ppb的报道的气味阈值，MVK具有200ppb的报道的气味阈值。
由在GC-MS分析过程中MVK和Cr-Ald形成的观察结果所提示的，测试了4-羟基-2-丁酮和3-羟基-丁醛的同样的建议脱水是否也存在于分批蒸馏再沸器中，其中通常观察到120-130℃的温度并且留存时间可以超过6小时。如下在20mL GC-MS顶空瓶中制备了三个2mL测试样品：
(1)美容级石油-BG；
(2)掺有100ppm 3-羟基-丁醛的美容级石油-BG；
(3)掺有100ppm 4-羟基-2-丁酮的美容级石油-BG
测试样品1)-3)任何在硅酮油浴中加热到120℃，在油浴中孵育6小时，通过SPME-GCMS和GCMS进行分析。测试结果在表8和表9中显示。
表8：在120℃下加热6小时之前和之后纯净的和掺入的美容级石油-BG的SPME-GCMS纯度结果(TIC峰面积)。
Figure BDA0004132751540000691
表9：在120℃下加热6小时之前和之后纯净的和掺入的美容级石油-BG的GC-MS纯度结果(TIC峰面积)。
Figure BDA0004132751540000701
表8显示，与纯净的美容级石油-BG或掺有4-羟基-2-丁酮的样品中相比，在掺有3-羟基-丁醛的样品中存在更高水平的Cr-Ald。此外，与纯净的美容级石油-BG或掺有3-羟基-丁醛的样品中相比，在掺有4-羟基-2-丁酮的样品中存在更高水平的MVK。在120℃下加热样品6小时之后Cr-Ald和MVK水平提高。
表9显示，在120℃下加热样品6小时之后，在掺有3-羟基-丁醛和4-羟基-2-丁酮的石油-BG样品中3-羟基-丁醛和4-羟基-2-丁酮水平降低。发现纯净的和掺有3-羟基-丁醛和4-羟基-2-丁酮的石油-BG样品的总体纯度水平通过热处理基本不变。
这个实验确认了在分批蒸馏过程的条件下4-羟基-2-丁酮可以降解为MVK，3-羟基-丁醛可以降解为Cr-Ald，两种强力的气味副产物。
实施例6
活性炭处理
活性炭通常用于实验室规模和工业规模的生产和纯化过程，以从产物例如石油-BG中除去引起颜色和气味的杂质。例如，US 8,445,733 B1，其全部内容通过引用合并在本文中，旨在描述使用某些活性炭制品减少石油-BG产品的气味的方法。
该实施例给出了用活性炭制品处理生物-BG产物的实验结果。
测试的活性炭的说明
测试的活性炭类型和它们的性质：
Cabot Darco S-51AM-1967(Darco；Cabot Corp.，Boston，MA).。这种活性炭制品是基于煤炭的、蒸汽活化的，用pH 6-8中和的，以粉碎形式存在。它常用于糖应用中除去味道、气味或浅色。
Calgon FILTRASORB 300(FS 300；Calgon Carbon Corp.，Moon Township，PA)。这种活性炭制品是基于煤炭的，以12×40颗粒形式存在。它常用于从水、废水以及工业和食品加工流中除去味道、气味和颜色。
Calgon BG HHM(BG HHM；Calgon Carbon Corp.，Moon Township，PA)。这种活性炭制品是基于木材的、酸活化的，以粉碎形式存在。它被厂商设计用于食品和饮料加工以及药物产品纯化中的脱色。具体地，这种制品被开发为有效地吸附高分子量和低分子量有机杂质并满足食品化学法典要求。
Coconut shell(CS；Calgon Carbon Corp.，Moon Township，PA)。这种活性炭制品是基于椰子壳的，以颗粒形式存在。该制品的特征是非常大的内表面积，特点是微孔隙度和相对高的硬度和低灰尘。它常用于水和关键空气净化应用，例如关于使用滤水器和呼吸器。
Calgon CPG-LF(CPG-LF；Calgon Carbon Corp.，Moon Township，PA)。这种活性炭制品是基于煤炭的、用中性pH值酸洗，以12×40颗粒形式存在，含有降低水平的铁和灰。该制品具有强吸附性多孔结构，被设计用于吸附有机物、颜色体和气味分子。
通过摇瓶方法的活性炭测试
以最小的或低的1，3-BG材料需要量使用摇瓶方法快速测试多种活性炭制品。测试过程如下：
1)使用研钵和钵锤粉碎碳样品；
2)然后用水洗涤碳多次；
3)容许碳完全干燥，例如，使用烘箱；
4)等量的每种碳制品和生物-BG装入125mL烧瓶，目标比例为0.2g碳/g生物-BG；
5)在20℃和200rpm下摇动烧瓶24小时；
6)使用0.22μM真空过滤器从生物-BG中分离碳；
7)分析生物-BG的气味、纯度和UV。
在一个摇瓶实验中，测试了三种活性炭制品：FS 300、CS和BG HHM。
表10显示了没有用活性炭制品处理的含有生物-BG的进料、以及用不同的活性炭制品处理的三份生物-BG样品的GC-MS纯度数据。
表10：未处理的生物-BG进料和用指定的活性炭制品处理的生物-BG样品的GC-MS纯度结果。
Figure BDA0004132751540000721
FS 300处理的生物-BG样品显示了4-羟基-2-丁酮的最大降低。CS处理的生物-BG样品显示了3-羟基-丁醛的最大降低。用所有被测的活性炭制品处理都降低了生物-BG样品中的4-羟基-2-丁酮和3-羟基-丁醛。FS 300和CS将生物-BG的纯度提高0.7％，而BG HHM将生物衍生的1，3-BG的纯度提高0.5％。
第二项摇瓶研究比较了CPG-LF活性炭与FS 300和Darco活性炭制品。通过SPME-GCMS定量3-羟基-丁醛。第二项研究中测试的生物-BG进料样品获自最终的生物-BG馏出物(参见实施例1)，而第一项研究中测试的生物-BG进料样品获自较早的蒸馏级分，在它的总体纯度水平方面是不同的。SPME和GC-MS纯度结果在表11和表12中显示。
表11：SPME纯度结果(鉴定的(建议的)化合物的峰面积)
Figure BDA0004132751540000731
表12：GCMS纯度结果
Figure BDA0004132751540000732
发现所有三种活性炭制品降低3-羟基-丁醛和4-羟基-2-丁酮，并除去了某些未知的重物质和轻物质。
由受训的气味小组分析了生物-BG进料和FS 300和CPG-LF处理的生物-BG样品。气味小组结果显示，活性炭处理没有使得更难以辨别生物-BG样品与商业上可获得的美容级石油-BG材料。定性地，活性炭处理的生物-BG材料的气味强度稍微低于进料材料。
0.59″柱运行的活性炭结果
以柱形式测试了FS 300从生物-BG除去杂质和气味的能力。
第一个FS 300柱运行使用高纯度生物-BG“轻物质”馏出物进行。参见实施例1和表13。为了避免或降低水的添加，FS300材料干燥地加载到0.59′′柱上。FS 300柱的运行参数在表13中显示。
表13：活性炭实验的中试柱运行参数
Figure BDA0004132751540000741
表14显示了FS 300处理的(进料)和未处理的(产物)生物-BG样品的分析结果。FS300处理的生物-BG样品在270nm下的UV吸收降低了10倍，生物-BG产品的总体纯度提高0.1％。
表14：FS 300柱运行的进料和产物的生物-BG GC-MS分析
Figure BDA0004132751540000742
通过FS 300柱运行采集50mL生物-BG级分，直接从50mL试管中由未受训的小组筛选每个级分的气味。基于这种初步筛选，将选出的生物-BG的FS 300级分集中，提交给VAC。受训的气味鉴定员的气味分析表明，FS300处理不降低测试的生物-BG样品的气味。
第二个活性炭柱运行使用CPG-LF(0.59″直径柱中12×20颗粒大小)和较低纯度并且具有比生物-BS轻物质馏出物更强烈气味的生物-BG重物质馏出物。湿润地加载CPG-LF柱以防止窜流并改善生物-BG杂质对CPG-LF活性炭的吸收。从CPG-LF柱采集了六个生物-BG级分。相对于生物一BG进料，CPG-LF柱级分的总体纯度0.7％并降低了CPG-LF级分的UV吸收10倍。相对于加载到柱上的生物-BG进料，六个CPG-LF柱级分的任一个没有观察到相对气味强度的改善。
总之，相信的是，这个实施例说明，未发现生物-BG样品的活性炭处理引起生物-BG的气味的实质降低。这个观察结果不同于本领域中描述的活性炭对石油-BG的气味降低作用，例如，US 8,445,733中。
实施例7
向最终的蒸馏再沸器中的碱添加
已经报道了向粗品或低质量石油-BG中的碱添加帮助降低石油-BG制品的气味。参见，例如，JP-A-7-258129、US 6,376,725和EP 1046628，它们每一篇的全部内容通过引用合并在本文中。这个实施例描述了使用碱添加降低生物-BG的气味的实验结果。
不希望受到理论的限制，相信的是，生物-BG的碱添加可以降低3-羟基-丁醛脱水成丁烯醛和4-羟基-2-丁酮脱水成甲基-乙烯基酮(参见，例如，实施例5和附图12)，并促进醛和酮与较重的、挥发性较小的化合物的反应。相信的是在存在碱的情况下，醛和酮，例如，4-羟基-2-丁酮和3-羟基-丁醛可以形成烯醇化物并经历缩合反应，产生某些烯醇和醛醇。烯醇和醛醇可以进一步寡聚化，产生重沸点化合物，该化合物可以通过蒸馏与生物-BG分离。
在下文描述的实施例中，将碱加入到例如在实施例1中描述的实验室规模(2L)分批蒸馏系统中进行重物质蒸馏之后获得的粗制生物-BG制品中。99.8％纯度的具有强烈气味的生物-BG用作蒸馏系统的“进料”。2.73mL的10M氢氧化钠(NaOH)添加到再沸器中(等于0.2wt％NaOH)。在10-11托的低压以及118℃到124℃之间的低再沸器温度下进行蒸馏。样品的UV吸收分析显示了相对高的UV吸收。添加碱运行的示范性的生物-BG蒸馏的GC-MS分析结果在表15中描述。
Figure BDA0004132751540000761
获得了相对于进料具有更高纯度和降低的气味的几个高纯度生物-BG蒸馏级分，例如表15和16的馏分#4。随着馏出物的除去，NaOH保留在再沸器中，导致再沸器中碱的浓度随时间增加。不希望受到理论的限制，相信的是，碱浓度的这种增加与长的生物-BG保留时间相结合导致形成异丙醇(IPA)、正丁醇(n-But)、顺式和反式巴豆醇和3-丁烯-2-醇，所有这些都有强烈的气味。通过GC-MS所测定的，馏分#4是所产生的最清洁的生物-BG级分。参见表15和16。通过SPME-GCMS分析的，馏分#4还具有蒸馏级分中最低水平MVK和Cr-Ald。参见表15和16。然而，总体最低水平的MVK和Cr-A1d在生物-BG进料中。进料气味被认为是由于存在某些生物-BG轻物质成分。由气味小组确定的，馏分#3和#4的气味相对于生物-BG进料降低。参见表15和16。尽管如此，由同一气味小组发现，馏分#3和#4比商业上可获得的美容级石油-BG具有更高的气味强度(和不同的气味特征)。
表16：向最后的蒸馏的碱添加的进料和选定馏分的SPME-GCMS分析。数字是峰面积，是可比较的，而不是定量的。
Figure BDA0004132751540000771
附图13显示了几种1，3-BG制品的叠加的UV-VIS谱。除了馏分#4的硼氢化钠处理的版本(附图13中的制品#8，参见实施例9)之外，馏分#4(附图13中的制品#1)具有所有材料中最低的、但仍相对高的吸收。几种商业上可获得的石油-BG制品(例如，附图13中的制品#3和#4(美容级)和附图13中的制品#5和#6(工业级))显示了比馏分#4(附图13中的制品#1和#8)更高的UV-VIS吸收。没有发现UV吸收与测试的1，3-BG制品的气味强度或特征相关。
总之，相信的是，这个实施例说明，向最终的蒸馏再沸器中的碱添加降低了生物-BG制品的UV-VIS吸收，但是不显著改善生物-BG制品的气味特征。后一观察结果不同于文献中与石油-BG纯化过程一起描述的碱添加的气味降低作用。参见，例如，JP-A-7-258129，其全部内容通过引用合并在本文中。
实施例8
氢化
已经报道了氢化帮助产生高纯度的石油-BG以及降低石油-BG制品中引起气味的醛类的水平。这个实施例描述了使用氢化降低生物-BG的气味的实验结果。
初步实验被认为证明了，使用拉尼镍催化剂对石油-BG的延长的氢化(＞3-4小时)引起IPA和丁醇形成并提高了270nm处的UV吸收。这个观察结果被认为证明了，在生物-BG的镍催化氢化之后观察到的任何IPA和丁醇形成可能不产自源于生物-BG发酵过程的特定痕量杂质。
在生物-BG氢化反应中测试了三种镍催化剂：
Figure BDA0004132751540000781
和
Figure BDA0004132751540000782
(Clariant，Muttenz，Switzerland)。发现使用镍催化剂的降低的保留时间改善了生物-BG制品的纯度并降低了副产物形成。在1％的重量负载下测试了三种NiSAT催化剂，并将性能与拉尼镍催化剂进行了比较。运行条件是130℃、500psi，约2小时反应时间。在附图14A和14B以及附图14C和14D中，零分钟是指氢化反应器达到130℃的目标温度之时。加热时间在16-20分钟之间。120分钟的端点是指在130℃的目标温度以及15-20分钟的冷却时间下的组合的保留时间。
附图14A、14B、14C和14D显示了生物-BG氢化反应的结果。在＞90分钟的延长的氢化时间之后观察到UV吸收和4-羟基-丁酮水平的降低。参见附图14A和附图14B。在短至30分钟的氢化时间之后已经在生物-BG中发现(建议)提高的IPA和正丁醇水平，随着时间的过去观察到进一步的提高。参见附图14C和附图14D。发现与
Figure BDA0004132751540000783
或
Figure BDA0004132751540000784
催化剂相比，拉尼镍更强烈地提高IPA和正丁醇水平。
总之，这个实施例说明，生物-BG的延长的氢化可以降低UV吸收和某些污染物例如4-羟基-丁酮的水平，而提高其他化合物例如IPA或正丁醇的水平。这些结果表明，氢化可以影响生物-BG的纯度和气味特征，不同于在与石油-BG分离相关的文献中描述的对石油-BG的纯度和气味特征的影响。
实施例9
硼氢化钠(NaBH4)
这个实施例描述了使用硼氢化钠(NaBH4)降低生物-BG的气味，例如，通过消除杂质如MVK或Cr-Ald的实验结果。
用1000ppm当量(20mg)的NaBH4还原20g生物-BG样品。进料和产品样品进行SPME-GCMS和GCMS分析，定性地评估它们的气味特征。SPME-GCMS和GCMS分析结果在表17和表18中显示。
表17：NaBH4-处理的生物-BG(峰面积)(建议的化合物)的SPME-GCMS分析
Figure BDA0004132751540000791
表18：NaBH4处理的生物-BG(建议化合物)的GCMS液相分析。
Figure BDA0004132751540000792
SPME分析表明，生物-BG样品中测试的酮和醛(建议的化合物)的水平通过NaBH4处理实质上降低。GCMS纯度分析也确认了，3-羟基-丁醛和4-羟基-2-丁酮(建议的化合物)的生物-BG浓度降低10倍，而产生了相应的醇类。发现生物-BG样品中未知的轻物质提高150ppm，未知的重物质提高4500ppm。发现NaBH4处理的生物-BG样品的UV吸收从0.429降低到0.048。参见，例如，附图13(生物-BG制品#7对比#8)。UV吸收的实质降低表明，生物-BG的的大部分吸收可能由于醛和酮，其被NaBH4选择性地还原，而不是由于共轭双键系统，其不被NaBH4还原。
定性地，发现NaBH4处理的生物-BG样品气味更强烈且令人反感。
实施例10
已知的引起气味的化合物的ASPEN建模
在ASPEN中建立4-柱蒸馏模拟，以了解从生物衍生的1，3-BG中移动杂质的可能的挑战。也参见附图16。生物衍生的1，3-BG的以下的建议的痕量染污物被包括在蒸馏模拟中：
·2，3-丁二醇
·1，2-丙二醇
·乙缩醛(3-羟基-丁醛)
·4-OH-2-丁酮
在该模型中，脱水柱的真空度设置在80托，底部温度估计为144℃。三个以下蒸馏柱的真空度设置为每个柱中25托，底部温度估计为118-119℃。
ASPEN建模结果显示，所有的水、3-羟基-丁醛和4-羟基-2-丁酮和少量的2，3-BDO作为脱水馏出物从含有生物衍生的1，3-BG的产物流中除去。发现轻物质杂质(保留2，3-BDO和1，2-PDO)的余量在轻物质柱中除去。这些发现与建模的痕量污染物的沸点差一致，例如，表7中列出的污染物。没有观察到共沸物。
其他可选择的实施方式
虽然已经参考上文提供的实施方式和实施例描述了本发明，要理解的是，可以进行各种修改而不背离本发明的精神。

Claims (32)

1.包含生物衍生的1,3-丁烯乙二醇(1,3-BG)的组合物，其中所述组合物包含可检测水平的选自由3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮、4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和2,3-丁二醇构成的组的一种或多种化合物，其中所述组合物具有化学纯度为95％或更高的所述生物衍生的1,3-BG，其中在所述组合物中甲基乙烯基酮和巴豆醛二者的水平均小于1ppm，并且其中所述生物衍生的1,3-BG不具有特征性异味。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包含可检测水平的3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮和4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中所述组合物包含比石油-BG更高水平的选自3-羟基-丁醛、4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮、和4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮的组的一种或多种化合物。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述生物衍生的1,3-BG的手性纯度是95％或更高、96％或更高、97％或更高、98％或更高、99.0％或更高、99.1％或更高、99.2％或更高、99.3％或更高、99.4％或更高、99.5％或更高、99.6％或更高、99.7％或更高、99.8％或更高或99.9％或更高。
5.根据权利要求4所述的组合物，其中所述化学纯度为99.0％或更高、99.1％或更高、99.2％或更高、99.3％或更高、99.4％或更高、99.5％或更高、99.6％或更高、99.7％或更高、99.8％或更高或99.9％或更高。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述生物衍生的1,3-BG包含比S-对映异构体更多的R-对映异构体。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述化学纯度为99.0％或更高并且所述生物衍生的1,3-BG具有95％或更高的手性纯度。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中所述化学纯度为99.0％或更高并且所述生物衍生的1,3-BG具有99.0％或更高的手性纯度。
9.根据权利要求7所述的组合物，其中所述化学纯度为99.0％或更高并且所述生物衍生的1,3-BG具有99.5％或更高的手性纯度。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的组合物，其中所述生物衍生的1,3-BG是工业级或美容级的。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的组合物，其中所述生物衍生的1,3-BG包含5ppm或更高、10ppm或更高、20ppm或更高、30ppm或更高、40ppm或或更高以上、50ppm或更高、100ppm或更高、200ppm或更高、300ppm或更高、400ppm或更高、500ppm或更高、600ppm或更高、700ppm或更高、800ppm或更高、900ppm或更高、1,000ppm或更高、1,500ppm或更高或2,000ppm或更高的化合物的水平。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含可检测水平的、特征在于质谱115m/z片段和145m/z片段的化合物。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含在GC-MS色谱图中作为以0.97-0.99之间的相对保留时间洗脱的峰可检测的化合物，其中1,3-BG的相对保留时间是1.0。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含在GC-MS色谱图中作为以0.94-0.96之间的相对保留时间洗脱的峰可检测的化合物，其中1,3-BG的相对保留时间是1.0。
15.根据权利要求1到14中任一项所述的组合物，其中所述组合物不包含可检测水平的、在GC-MS色谱图中作为以0.8-0.95之间的相对保留时间洗脱的峰可检测的石油-BG的一种或更多种污染物，其中1,3-BG的相对保留时间是1.0。
16.根据权利要求1到15中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍或至少10倍更低水平的、在GC-MS色谱图中作为以0.8-0.95之间的相对保留时间洗脱的峰可检测的石油-BG的一种或更多种污染物，其中1,3-BG的相对保留时间是1.0。
17.根据权利要求1到16中任一项所述的组合物，其中所述生物衍生的1,3-BG的总体纯度是99％或更高，重物质的总体水平是0.8％或更低，以及轻物质的总体水平是0.2％或更低。
18.根据权利要求1到17中任一项所述的组合物，其中所述生物衍生的1,3-BG的220nm到260nm之间的UV吸收至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍或至少10倍低于石油-BG的UV吸收。
19.根据权利要求1到18中任一项所述的组合物，其中所述组合物不包含可检测水平的1-4-(4-甲基-1,3-二噁烷-2-基)丙-2酮。
20.根据权利要求1到19中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含比石油-BG至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍、或至少10倍更低水平的1-4-(4-甲基-1,3-二噁烷-2-基)丙-2酮。
21.根据权利要求1到20中任一项所述的组合物，其中所述可检测水平通过气相色谱偶联的质谱或液相色谱偶联质谱分析。
22.根据权利要求1到21中任一项所述的组合物，其中所述生物衍生的1,3-BG具有55％或更高的手性纯度。
23.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包含可检测水平的3-羟基-正醛。
24.根据权利要求23所述的组合物，其中所述组合物包含4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮、4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇或2,3-丁二醇中的至少一种。
25.根据权利要求24所述的组合物，其中所述组合物包含4-羟基-2-丁酮、4-(3-羟基丁氧基)丁-2-酮、4-((4-羟基丁-2-基)氧基)-丁-2-酮、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇或2,3-丁二醇中的至少两种。
26.根据权利要求1到25中任一项所述的组合物，其中在所述组合物中所述甲基乙烯基酮的水平小于200ppb。
27.根据权利要求1到25中任一项所述的组合物，其中在所述组合物中所述巴豆醛的水平小于120ppb。
28.根据权利要求1到25中任一项所述的组合物，其中在所述组合物中所述巴豆醛的水平小于35ppb。
29.一种生物衍生的1,3-BG途径中间物，其由细胞产生，并具有反映大气碳摄取来源、石油基碳摄取来源、或大气碳摄取来源和石油基碳摄取来源的组合的碳-12、碳-13和碳-14比例。
30.根据权利要求29所述的生物衍生的1,3-BG途径中间物，其中当所述生物衍生的1,3-BG途径中间物具有反映大气碳摄取来源的碳-12、碳-13和碳-14比例时，所述生物衍生的1,3-BG途径中间物具有至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少98％或100％的Fm值。
31.根据权利要求29所述的生物衍生的1,3-BG途径中间物，其中当所述生物衍生的1,3-BG途径中间物具有反映大气碳摄取来源的碳-12、碳-13和碳-14比例时，所述生物衍生的1,3-BG途径中间物具有小于95％、小于90％、小于85％、小于80％、小于75％、小于70％、小于65％、小于60％、小于55％、小于50％、小于45％、小于40％、小于35％、小于30％、小于25％、小于20％、小于15％、小于10％、小于5％、小于2％或小于1％的Fm值。
32.根据权利要求29所述的生物衍生的1,3-BG途径中间物，其中所述摄取来源是CO2。
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