KR20220088933A - 장쇄 조성물, 장쇄 조성물의 조합, 이의 제조 방법 및 이의 응용 - Google Patents

장쇄 조성물, 장쇄 조성물의 조합, 이의 제조 방법 및 이의 응용 Download PDF

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Abstract

본 발명은 장쇄 조성물 또는 장쇄 조성물의 세트, 이의 제조 방법 및 이의 발효를 통한 장쇄 이염기산의 제조에서의 응용에 관한 것이다. 상기 장쇄 조성물은 C9-18 선형 또는 분지형 알칸으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 알칸 및 C9-18 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 지방족 모노카르복실산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 카르복실산을 포함하고, 여기서 장쇄 알칸 대 장쇄 카르복실산의 질량비는 1:1 내지 40:1 범위이다. 상기 장쇄 조성물은 발효를 통해 장쇄 이염기산을 제조하는 데에 시작 물질로 사용될 시, 더 높은 발효 정도 또는 더 높은 기질 이용률 등의 장점을 가진다.

Description

장쇄 조성물, 장쇄 조성물의 조합, 이의 제조 방법 및 이의 응용
본 출원은 생화학 엔지니어링 분야에 속하며, 특히 장쇄 조성물 또는 장쇄 조성물의 세트에 관한 것이다. 본 출원은 또한 장쇄 조성물 또는 장쇄 조성물의 세트의 제조 방법, 및 장쇄 이염기산의 제조에 있어서의 이의 응용에 관한 것이다.
도데칸디오산(dodecanedioic aicd; DDDA)는 탄소 사슬에 12개의 탄소 원자를 가진 지방족 디카르복실산의 일종으로, 중요하고 광범위하게 산업 응용되는 정밀 화학 제품이며 화학 산업의 고급 향신료, 고성능 나일론 엔지니어링 플라스틱, 고급 나일론 핫멜트 접착제, 고온 유전체, 고급 페인트 및 코팅, 고급 윤활유, 내한성 가소제, 수지, 의약품, 살충제 등의 중요한 출발 물질이기도 하다.
장쇄 이염기산을 제조하는 발효 방법에서, 장쇄 n-알칸의 양 말단의 메틸기가 α, ω-산화를 통해 카르복실기로 각각 전환되고, 상온 및 상압에서 미생물의 세포 내 효소에 의한 작용 및 특정 산화 능력에 의해, 상응하는 사슬 길이를 갖는 다양한 장쇄 이염기산이 생성된다. 발효를 통해 장쇄 이염기산을 제조할 수 있는 박테리아, 곰팡이 및 방선균은 여러 종류가 있으며, 그 중 칸디다 속 효모는 n-알칸의 발효를 통해 이염기산을 제조하는 제조성이 높은 미생물이다.
종래 기술에서는, 일반적으로 효모를 발효 균주로 사용하고 n-알칸을 기질로 사용하여 상응하는 탄소수를 갖는 장쇄 이염기산을 제조한다. 예를 들어, CN102115767A, CN102115768A 등은 각각 운데칸다이오산 및 헥사데칸다이오산에 대한 제조 방식을 제공한다. 또한, CN103805643A는 이염기산 균주에 대해 증폭 배양하여 종자 브로스(seed broth)를 얻는 단계, 종자 브로스에 증폭 발효를 수행하는 단계, 발효 과정 중에 유화된 알칸을 첨가하는 단계, 반응 종료 후 곰팡이단백질을 제거하고 결정화하여 장쇄 이염기산 생성물을 얻는 단계를 포함하는 장쇄 이염기산을 제조하는 방법을 개시한다.
본 발명의 발명자들은 종래 기술이 n-알칸을 기질로 사용하여 장쇄 이염기산을 제조할 때, 낮은 발효도 또는 낮은 기질 이용률의 문제를 여전히 겪고 있음을 발견하였다. 본 발명은 이러한 발견에 기초하여 완성되었다.
구체적으로, 본 발명은 하기 측면의 해결 방법에 관한 것이다.
1. 장쇄 조성물(바람직하게는 발효에 사용됨)로서, C9-18 선형 또는 분지형(바람직하게는 선형) 알칸으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 알칸(바람직하게는 n-도데칸, n-테트라데칸 및 n-헥사데칸으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 알칸, 특히 n-도데칸) 및 C9-18 선형 또는 분지형(바람직하게는 선형), 포화 또는 불포화(바람직하게는 포화) 지방족 모노카르복실산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 카르복실산(바람직하게는 라우르산, 미리스트산 및 팔미트산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 카르복실산, 특히 라우르산)을 포함하고, 여기서 장쇄 알칸 대 장쇄 카르복실산의 질량비는 1:1 내지 40:1(바람직하게는 2:1 내지 20:1 또는 5:1 내지 10:1) 범위이다.
2. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 장쇄 조성물로서, 물을 더 포함하고, 물의 질량은 장쇄 알칸의 질량 및 장쇄 카르복실산의 질량의 합의 0.5 내지 10배(바람직하게는 1 내지 5배, 또는 1 내지 3배)이다.
3. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 장쇄 조성물로서, 여기서 조성물은 pH가 5 내지 12(바람직하게는 7 내지 10, 7.5 내지 9 또는 7.5 내지 8.0) 범위이고, 및/또는 32℃에서 액체 또는 고체-액체 혼합물의 형태로 존재하고(바람직하게는 액체의 형태, 특히 수성 액체의 형태), 및/또는 장쇄 알칸 및 장쇄 카르복실산은 동일한 수의 탄소 원자를 갖는다.
4. 장쇄 조성물의 세트로서, 서로 독립적으로 존재하는(예를 들어, 서로 독립적으로 패키지 또는 분리됨) 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 장쇄 조성물 n개를 포함하고, 여기서, n은 2 내지 40 범위의 양의 정수(바람직하게는 4 내지 20 또는 5 내지 10)이고, i번째 장쇄 조성물(여기서 i는 2 내지 n 범위의 임의의 양의 정수를 나타냄)의 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비는 Ri이고, 첫번째 장쇄 조성물의 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비는 R1이고, n번째 장쇄 조성물의 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비는 Rn이며, Ri-1/Ri ≥ 1 (바람직하게는 Ri-1/Ri = 1-20, Ri-1/Ri = 1.0001-10, Ri-1/Ri = 1.001-10, Ri-1/Ri = 1.01-10, Ri-1/Ri = 1.1-5, 또는 Ri-1/Ri = 1.5-2)이고, 및 R1/Rn > 1 (바람직하게는 R1/Rn = 1.0001-30, R1/Rn = 1.001-20, R1/Rn = 1.01-10, R1/Rn = 1.1-5, 또는 R1/Rn = 1.5-2)이다.
5. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 장쇄 조성물의 세트로서, n개의 장쇄 조성물은 개별적으로 생성되고, 및/또는 n개의 장쇄 조성물 중 임의의 2개의 조성물 사이의 중량비(장쇄 조성물의 양을 기준으로 계산됨)는 동일하거나 또는 상이하고(바람직하게는 동일하거나 또는 실질적으로 동일함), 및/또는 n개의 장쇄 조성물 중 임의의 2개의 조성물 사이의 중량비(장쇄 알칸의 양을 기준으로 계산됨)는 동일하거나 실질적으로 동일하다.
6. 바람직하게는 발효에 사용되는 장쇄 조성물의 제조 방법으로서, C9-18 선형 또는 분지형(바람직하게는 선형) 알칸으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 알칸(바람직하게는 n-도데칸, n-테트라데칸 및 n-헥사데칸으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 알칸, 특히 n-도데칸), 및 C9-18 선형 또는 분지형 (바람직하게는 선형), 포화 또는 불포화(바람직하게는 포화) 지방족 모노카르복실산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 카르복실산(바람직하게는 라우르산, 미리스트산 및 팔미트산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 카르복실산, 특히 라우르산)을 포함하고, 여기서 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비는 1 : 1 내지 40 : 1 (바람직하게는 2 : 1 내지 20 : 1 또는 5 : 1 내지 10 : 1) 범위이고, 상기 방법은 선택적으로 가열(바람직하게는 45-70 °C 또는 50-60 °C의 가열 온도에서) 및 교반 하에서 (바람직하게는 50-250 rpm 또는 150-250 rpm의 교반 속도에서), 상기 질량비로 장쇄 알칸 및 장쇄 카르복실산을 혼합(바람직하게는 균일해질때까지)하여 장쇄 조성물을 얻는 혼합 단계를 적어도 포함한다.
7. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 물 및 pH 조절제(예를 들어, 알칼리, 특히 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나)가 혼합 단계에서 추가로 첨가되고, 및/또는, 상기 방법은 선택적으로 가열(바람직하게는 45-70 °C 또는 50-60 °C의 가열 온도에서) 및 교반 하에서 (바람직하게는 50-250 rpm 또는 150-250 rpm의 교반 속도에서), 장쇄 조성물에 물 및 pH 조절제(예를 들어, 알칼리, 특히 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나)를 첨가하는 단계를 더 포함하고, 여기서 물의 질량은 장쇄 알칸의 질량 및 장쇄 카르복실산의 질량의 합의 0.5 내지 10배(바람직하게는 1 내지 5배, 또는 1 내지 3배)이고, pH 조절제는 장쇄 조성물의 pH가 5 내지 12 범위(바람직하게는 7 내지 10, 7.5 내지 9, 또는 7.5 내지 8.0)가 되도록 하는 양으로 사용된다.
8. 장쇄 이염기산의 제조 방법으로서, 상기 장쇄 이염기산은 C9-18 선형 또는 분지형(바람직하게는 선형), 포화 또는 불포화(바람직하게는 포화) 지방족 디카르복실산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 이염기산(바람직하게는, 도데칸디오산, 테트라데칸디오산 및 헥사데칸디오산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 이염기산이고, 특히 도데칸디오산임)이고,
하기 단계를 포함한다:
(1) 장쇄 조성물로 총체적으로 지칭되는, 전술한 또는 후술할 임의의 측면에서 정의한 방법에 따른 장쇄 조성물을 제조, 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 장쇄 조성물의 제공, 또는 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 장쇄 조성물의 세트의 제공하는 단계
(2) 장쇄 조성물을 자이모파이트(zymophyte) 및 발효 배지의 존재하에 발효시켜 장쇄 조성물을 장쇄 이염기산으로 전환시키는 단계.
9. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 상기 자이모파이트는 완전한 α, ω-산화 경로를 갖는 효모(바람직하게는 칸디다(Candida), 크립토코커스(Cryptococcus), 엔도마이세스(Endomyces), 한세눌라(Hansenula), 피치아(Pichia), 로도토룰라(Rhodotorula), 토룰롭시스(Torulopsis), 트리코스포론(Trichosporon)으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 효모이고, 더 바람직하게는, 칸디다로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 효모이고, 특히 칸디다 트로피칼리스(Candida tropicalis)이고, 더욱 특히, 칸디다 트로피칼리스 돌연변이 균주 PF-UV-56 (기탁 번호 CGMCC No. 0356으로 China General Microbiological Culture Collection Center에 보존됨)임)이고, 및/또는 발효 배지는 자당 20 내지 28g/L, 옥수수 침지액 0.8 내지 1.5g/L, 효모 추출물 2.0 내지 4.0g/L, 염화나트륨 0.8 내지 1.2g/L, 인산이수소칼륨 3.0 내지 3.5g/L, 황산마그네슘 1.2 내지 1.8g/L, 요소 1.2 내지 4.8g/L, 황화암모늄 1.5 내지 2g/L 및 아세트산나트륨 1.5 내지 1.8g/L를 포함한다.
10. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 상기 발효는 하기 단계를 포함한다:
자이모파이트와 발효 배지를 혼합하고, 5-60시간(바람직하게는 10-40시간, 더 바람직하게는 20-30시간, 또는 24시간) 발효시켜 발효 염기용액을 얻는 예비 단계,
장쇄 조성물을 상기 발효 염기용액에 첨가하고, 60-400시간(바람직하게는 100-300 시간, 더 바람직하게는 100-160 시간 또는 100-140 시간) 발효시켜 장쇄 조성물을 장쇄 이염기산으로 전환시키는 전환 단계.
11. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 자이모파이트 종자 브로스가 총 액체 보유 부피(liquid-holding volume)의 2-30%(바람직하게는 5-20% 또는 10-15%)의 양(부피)으로 첨가되고, 및/또는 발효 반응은 25-37℃, 바람직하게는 28-32℃의 반응 온도로 수행되고, 및/또는 발효 반응은 100-1000 rpm (바람직하게는 120-500 rpm 또는 150-300 rpm)의 교반 속도로 수행되며, 및/또는 발효 반응은 0.2-10.0 VVM (바람직하게는 0.2-2.0 VVM 또는 0.5-1.0 VVM)의 폭기 속도(aeration rate)로 수행되고, 및/또는 발효 반응은 65 시간 이상(바람직하게는 120 시간 초과, 더 바람직하게는 130-400 시간, 130-300 시간, 130-200 시간, 또는 138-160 시간)의 반응 시간 동안 수행되고, 및/또는 상기 장쇄 조성물은 100-1000 g/L의 총 액체 보유 부피(바람직하게는 100-500 g/L의 총 액체 보유 부피 또는 150-250 g/L의 총 액체 보유 부피)의 양으로 첨가되고, 및/또는 발효 배지는 12-80 g/L의 총 액체 보유 부피 (바람직하게는 32-50 g/L의 총 액체 보유 부피, 35-45 g/L의 총 액체 보유 부피, 또는 37-42 g/L의 총 액체 보유 부피)의 양으로 첨가된다.
12. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 예비 단계 (바람직하게는 예비 단계 시작 후 24 시간 이내에서)에서, 상기 장쇄 조성물이 첨가되지 않고, 및 발효 반응의 pH는 자가 상태에 있으며(즉, pH 조절이 수행되지 않음), 및/또는, 전환 단계의 시작 시(바람직하게는 예비 단계 시작 후 24시간), 발효 반응의 pH는 6.0 및 7.5 사이(바람직하게는 6.8 및 7.0 사이)로 조정되며, 그 후, 발효 반응의 pH가 발효 반응이 종료될 때까지 5-60 시간의 간격(바람직하게는 10-40 시간의 간격 또는 20-30 시간의 간격 또는 24 시간의 간격)으로 0.05 내지 0.4(바람직하게는 0.1 내지 0.3) 증가한다.
13. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 전환 단계에서, 상기 장쇄 조성물은 n개의 배치(batch)로 첨가되고, 2개의 인접한 배치 사이의 시간 간격은 동일하거나 다를 수 있고(바람직하게는 5-60 시간, 10-40 시간, 20-30 시간, 또는 24 시간), 여기서, n은 2 내지 40의 양의 정수(바람직하게는 4 내지 20 또는 5 내지 10)이고, 또는 상기 장쇄 조성물은 반응 시간에 따라 연속적으로 첨가된다.
14. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 장쇄 조성물의 세트가 사용되고, n개의 장쇄 조성물이 n개의 배치로 분리되어 첨가되고(바람직하게는 첫번째 장쇄 조성물부터 n번째 장쇄 조성물의 순서대로), 또는 상기 장쇄 조성물은 R = f(t) 함수에 따라 연속적으로 첨가되고, 여기서, R은 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비이고, t는 전환 단계의 반응 시간이고, 및 f()는 임의의 비-증가 함수(non-increasing function)(바람직하게는, 임의의 감소 함수, 임의의 단조 감소 함수, 또는 임의의 선형 감소 함수)를 나타낸다.
15. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 발효 반응의 반응 생성물로부터 장쇄 이염기산을 분리하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 또한 하기 측면의 해결 방법에 관한 것이다.
1. 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도데칸디오산의 제조 방법:
(1) 도데칸 및 라우르산을 비율로 혼합하고, 가열 및 교반하여 라우르산을 완전히 용해시킨 후, 혼합물에 물을 첨가하고, 균일하게 혼합하고, 알칼리를 첨가하여 pH 값을 7-9로 조정하여 혼합된 기질을 얻는 단계;
(2) 자이모파이트 및 발효 배지를 발효를 위해 발효 탱크로 첨가하고, 발효가 종료될 때까지 단계(1)에서 얻은 혼합된 기질을 발효 공정 중에 공급하는 단계;
(3) 발효 완료 후 수득한 결과물을 해유화(demulsification), 막 여과, 산 침전, 여과, 및 건조하여 장쇄 이염기산 생성물을 얻는 단계.
2. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (1)에서 라우르산에 대한 도데칸의 질량비가 2:1 내지 10:1의 범위이고, 바람직하게는 5:1 내지 10:1의 범위인 것을 특징으로 한다.
3. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (1)에서, 가열은 온도가 45-70℃, 바람직하게는 50-60℃가 될 때까지 수행되고, 교반 속도는 50-250 rpm, 바람직하게는 150-250 rpm인 것을 특징으로 한다.
4. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (1)에서, 물이 혼합물 질량의 1-3 배의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 한다.
5. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (1)에서, 균일하게 혼합한 후 알칼리를 첨가하여 pH 값을 7-9, 바람직하게는 7.5-8.0로 조정하고, 및 상기 알칼리는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
6. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계(2)에서 사용되는 자이모파이트는 완전한 α, ω-산화 경로를 갖는 효모이고, 바람직하게는 칸디다(Candida), 크립토코커스(Cryptococcus), 엔도마이세스(Endomyces), 한세눌라(Hansenula), 피치아(Pichia), 로도토룰라(Rhodotorula), 토룰롭시스(Torulopsis), 트리코스포론(Trichosporon) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
7. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (2)에서 사용되는 발효 배지의 조성은 하기와 같은 것을 특징으로 한다: 자당 20 내지 28g/L, 옥수수 침지액 0.8 내지 1.5g/L, 효모 추출물 2.0 내지 4.0g/L, 염화나트륨 0.8 내지 1.2g/L, 인산이수소칼륨 3.0 내지 3.5g/L, 황산마그네슘 1.2 내지 1.8g/L, 요소 1.2 내지 4.8g/L, 황화암모늄 1.5 내지 2g/L 및 아세트산나트륨 1.5 내지 1.8g/L.
8. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (2)에서, 자이모파이트의 종자 브로스가 발효 브로스의 부피에 대해 5-20%, 바람직하게는 10-15%의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 한다.
9. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (2)에서, 발효 온도는 25-37℃, 바람직하게는 28-32℃이고; 교반 속도는 120-500 rpm, 바람직하게는 150-300 rpm이고; 폭기 속도는 0.2-1.0 VVM, 바람직하게는 0.5-1.0 VVM이며; 발효 시간은 138-144 시간인 것을 특징으로 한다.
10. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (2)에서 수행되는 pH 조절는 하기와 같은 것을 특징으로 한다: 발효 0-24 시간 이내에, pH 조절는 행해지지 않고; 24시간 후, pH는 중성 범위인 6.8-7.0으로 조정되고; 그 후, pH 값은 반응이 종료될 때까지 24시간 간격으로 0.1-0.3 증가한다.
11. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (2)에서, 단계(1)에서 얻은 혼합된 기질이 발효 공정 중 간헐적 또는 유동 공급 모드로 공급되는 것을 특징으로 한다.
12. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (2)에서, 간헐적 공급 모드가 채택되고, 공급은 5-10 배치에서 완료되고; 또는 유동 공급 모드가 채택되고, 공급 속도는 발효 시간에 따라 계산되는 것을 특징으로 한다.
13. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (3)의 해유화는 발효 브로스의 pH를 8.5-10, 바람직하게는 9-9.5로 조정하고, 발효 브로스를 75-90℃로 가열하고, 20-40분 유지시켜 수행되는 것을 특징으로 한다.
14. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (3)에서 막 여과는 막을 통해 해유화된 브로스를 여과하고, 고-액 분리를 수행하여 투명한 브로스를 얻는 것으로 수행되고; 여과 온도는 30-50℃, 바람직하게는 40-50℃이고, 막의 기공 직경은 10-50 nm, 바람직하게는 20-25 nm인 것을 특징으로 한다.
15. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계 (3)의 산 침전은 투명한 브로스의 pH를 산성 pH 조절제를 사용하여 조정하고, pH를 3-5, 바람직하게는 3-4로 제어하여, 장쇄 이염기산을 침전시키는 것으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
16. 전술한 또는 후술할 임의의 측면에 따른 방법에서, 단계(3)의 여과는 0.5-1.0MPa의 여과 압력, 20-30℃의 여과 온도에서 판-형 여과(plate-and-frame filtration)을 통해 수행되고; 건조 온도는 80-105℃, 및 건조 시간은 5-20 시간인 것을 특징으로 한다.
기술적 효과
종래 기술과 비교하여, 본 출원은 하기 기술적 효과 중 적어도 하나, 바람직하게는 모두를 실현할 수 있다.
(1) 본 출원의 장쇄 조성물에서, 장쇄 알칸 대 장쇄 카르복실산의 질량비는 본 출원에 기재된 요건을 충족하고, 장쇄 조성물이 다음에서 사용되는 경우 발효 공정, 발효 정도를 향상시킬 수 있고, 장쇄 카르복실산은 수용성이 나쁘고 발효 시스템에서 사용하기 어려운 문제를 해결할 수 있다.
(1) 본 발명의 장쇄 조성물에서, 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비는 본 발명에 설정된 요건을 충족하고, 장쇄 조성물이 발효 공정에 사용되는 경우, 발효 정도가 향상될 수 있고, 장쇄 카르복실산이 수용성이 낮고, 발효 시스템에서 사용되기 어렵다는 문제를 해결할 수 있다.
(2) 본 발명의 장쇄 조성물에서, 바람직한 경우에서, 2 단계의 물리적 용해 및 화학적 해리가 채택되어, 장쇄 카르복실산의 용해 효과가 향상될 수 있고, 장쇄 알칸 및 장쇄 카르복실산으로부터의 극성 가용성 미셸(micelles)의 형성이 촉진될 수 있고, 발효 정도가 더 향상될 수 있다.
(3) 본 발명의 장쇄 조성물의 제조 방법에서, 바람직한 경우에서, 알칼리 조정 방식이 채택되어, 재료 공급으로 인한 발효 공정에서의 pH 변동 문제가 감소될 수 있고, 재료가 유동 공급 모드로 추가로 공급되어, 기질 이용률이 향상될 수 있고, 발효 정도가 향상될 수 있다.
(4) 본 발명의 발효 방법에서, 장쇄 카르복실산은 또한 탄소원으로서 기능할 수 있고, 장쇄 카르복실산의 일부가 직접적인 지방산 대사를 통해, 중요한 중간 대사산물, 즉 아세틸 조효소 A로 전환될 수 있어, 바이오매스가 빠르게 축적될 수 있고, 발효 시간을 단축시킬 수 있으며, 장쇄 디카르복실산의 생산 강도를 향상시킬 수 있다.
(5) 본 발명의 발효 방법에서, 바람직한 경우에서, 발효 중의 장쇄 지방산의 후속 첨가량을 증가시킴으로써 장쇄 디카르복실산의 발효 정도 및 생산 강도가 더욱 향상될 수 있다.
이하, 본 발명을 이의 실시예를 참조하여 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위는 이러한 실시예에 의해 제한되지 않고 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다는 점에 유의해야 한다.
본 명세서에 인용된 모든 간행물, 특허 출원, 특허 및 기타 참고 문헌은 그 전체가 참조로 포함된다. 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 당해 기술 분야의 통상의 기술자(또는 당업자)에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 상충하는 경우 정의를 포함한 본 명세서에 기재된 내용이 우선한다.
본 명세서에 기재된 재료, 방법, 구성요소, 기기 또는 장치가 "통상의 기술자에게 공지된", "해당 분야에 일반적으로 공지된" 등의 표현으로 수정될 때, 상기 재료, 방법, 구성요소, 기기 또는 장치는 본 발명 출원 당시 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것 뿐만 아니라 현재 일반적으로 사용되지 않지만 유사한 목적에 적합하다고 당해 기술 분야에 통상적으로 공지될 것들을 포함한다.
본 출원의 맥락에서, 용어 "실질적으로"는 ±10% 이내, ±5% 이내, ±1% 이내, ±0.5% 이내 또는 ± 0.1% 이내, 존재하는 것이 허용됩니다.
본 출원의 맥락에서, 용어 "총 액체 보유 부피"는 발효기 내의 액상의 총 부피를 의미하며, 일반적으로 발효기 부피의 70-80%이다.
본 출원의 맥락에서, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 모든 백분율, 부, 비율 등은 중량으로 표시되고 주어진 모든 압력은 게이지 압력이다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "실질적으로"는 ±10% 이내, ±5% 이내, ±1% 이내, ±0.5% 이내 또는 ± 0.1% 이내와 같은 통상의 기술자에게 허용되거나 합리적으로 간주되는 편차의 존재가 허용되는 것을 의미한다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "총 액체 보유 부피"는 발효기 내 액상의 총 부피를 의미하고, 일반적으로 발효기 부피의 70-80%이다.
본 발명의 맥락에서, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 모든 백분율, 부, 비율 등은 중량 기준으로 표현되고, 모든 제공된 압력은 게이지 압력이다.
본 발명의 맥락에서, 본 발명의 임의의 2 이상의 실시예는 임의로 조합될 수 있으며, 결과적인 기술적 해결방법은 본 발명의 초기 개시내용의 일부를 형성하고 본 발명의 범위에 속한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 장쇄 조성물에 관한 것이다. 장쇄 조성물은 발효에 사용하기 위한 장쇄 조성물이 바람직하고, 이는 발효에 의해 장쇄 이염기산을 제조하기 위한 출발 물질로 사용하기에 특히 적합하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장쇄 조성물이 C9-18 선형 또는 분지형 알칸으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 알칸 및 C9-18 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 지방족 모노카르복실산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 카르복실산을 포함한다. 여기서, 상기 장쇄 알칸은 바람직하게는 C9-18 선형 알칸으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 알칸이고, 더 바람직하게는 n-도데칸, n-테트라데칸, 및 n-헥사데칸으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 알칸이고, 특히 바람직하게는 n-도데칸이다. 상기 장쇄 카르복실산은 바람직하게는 C9-18 선형, 포화 지방족 모노카르복실산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 카르복실산이고, 특히 바람직하게는 라우르산, 미리스트산, 및 팔미트산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 카르복실산이고, 및 특히 라우르산이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장쇄 알칸 대 장쇄 카르복실산의 질량비는 일반적으로 1:1 내지 40:1, 바람직하게는 2:1 내지 20:1, 또는 5:1 내지 10:1 이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 장쇄 조성물은 물을 더 포함한다. 여기서, 물의 질량은 일반적으로 장쇄 알칸의 질량 및 장쇄 카르복실산의 질량의 합의 0.5 내지 10배이고, 바람직하게는 1 내지 5배, 또는 1 내지 3배이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 장쇄 조성물은 pH가 일반적으로 5 내지 12, 바람직하게는 7 내지 10, 7.5 내지 9 또는 7.5 내지 8.0이다. 본 발명의 맥락에서, 장쇄 조성물의 pH 측정 방법은 pH 시험지 방법 또는 유리 전극 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 장쇄 조성물은 32℃에서 액체 또는 고체-액체 혼합물의 형태, 바람직하게는 액체 형태, 특히 수성 액체의 형태로 존재한다. 본 발명의 맥락에서, 용어 “액체”는 균질 및 비균질 액체를 모두 포함하고, 후자는 예를 들어 2개 이상의 액체의 다상 액체-유사 혼합물이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 장쇄 조성물에서, 장쇄 알칸 및 장쇄 카르복실산은 동일한 수의 탄소 원자를 갖고, 예를 들어, n-도데칸 및 라우르산의 조합이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 장쇄 조성물의 세트에 관한 것이고, 이는 본 발명의 임의의 실시예(들)에 따른 복수의 장쇄 조성물을 포함한다. 특히, 상기 장쇄 조성물의 세트는 서로 독립적으로 존재하는 본 발명의 임의의 실시예(들)에 따른 장쇄 조성물 n개를 포함한다. 여기서, n은 2 내지 40 범위의 양의 정수, 바람직하게는 4 내지 20 또는 5 내지 10이다. 또한, 표현 “서로 독립적으로”는 특히, 예를 들어 조성물이 서로 독립적으로 패키지되거나, 또는 서로 독립적으로 분리되는 것을 의미하고, 즉, 동일한 패키지에서 복수의 구획으로 분리되는 것을 의미한다.
본 발명의 이 실시예에 따르면, i번째 장쇄 조성물에서, 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비는 Ri이고, 첫번째 장쇄 조성물에서, 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비는 R1이고, n번째 장쇄 조성물에서, 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비는 Rn이며, 이 때, Ri-1/Ri 는 일반적으로 ≥ 1, 바람직하게는 Ri-1/Ri = 1-20, Ri-1/Ri = 1.0001-10, Ri-1/Ri = 1.001-10, Ri-1/Ri = 1.01-10, Ri-1/Ri = 1.1-5, 또는 Ri-1/Ri = 1.5-2이다. 여기서, i는 2 내지 n 범위의 임의의 양의 정수이다.
본 발명의 이 실시예에 따르면, R1/Rn > 1, 바람직하게는 R1/Rn = 1.0001-30, R1/Rn = 1.001-20, R1/Rn = 1.01-10, R1/Rn = 1.1-5, 또는 R1/Rn = 1.5-2인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장쇄 조성물의 세트에서, n개의 장쇄 조성물은 서로 개별적으로 생성된다. 이들 장쇄 조성물의 제조 방법은 후술할 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장쇄 조성물의 세트에서, n개의 장쇄 조성물 중 임의의 2개의 조성물 사이의 중량비(장쇄 조성물의 양을 기준으로 계산됨)는 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 바람직하게는 동일하거나 또는 실질적으로 동일할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 장쇄 조성물의 세트의 n개의 장쇄 조성물 중 임의의 2개의 조성물 사이의 중량비(장쇄 알칸의 양을 기준으로 계산됨)는 동일하거나 실질적으로 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 장쇄 조성물은 단일 방법에 의해 제조될 수 있다. 특히, 예를 들어, 상기 방법은 하기 혼합 단계를 적어도 포함한다.
혼합 단계: 상기 질량비로 장쇄 알칸을 장쇄 카르복실산을 혼합하여 장쇄 조성물을 얻는다. 상기 혼합은 선택적으로 가열 및 교반 하에서 수행된다. 가열에서, 가열 온도는 45-70 ℃ 또는 50-60 ℃가 특히 언급될 수 있다. 또한, 교반에서, 교반 속도는 50-250 rpm 또는 150-250 rpm이 특히 언급될 수 있다. 또한, 혼합에서, 혼합은 균일해질 때까지 하는 것, 균일한 액체 혼합물이 얻어질 때까지 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 물 및 pH 조절제가 상기 방법의 혼합 단계에서 추가로 첨가된다, 여기서, pH 조절제는 예를 들어, 알칼리, 특히 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 장쇄 조성물에 물 및 pH 조절제를 첨가하는 단게를 추가로 포함한다. 여기서, 상기 단계는 선택적으로 가열 및 교반 하에서 수행된다. 가열에서, 가열 온도는 45-70 ℃ 또는 50-60 ℃가 특히 언급될 수 있다. 또한, 교반에서, 교반 속도는 50-250 rpm 또는 150-250 rpm이 특히 언급될 수 있다. pH 조절제는 예를 들어, 알칼리, 특히 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 첨가 시, 물의 질량은 일반적으로 장쇄 알칸의 질량 및 장쇄 카르복실산의 질량의 합의 0.5 내지 10배, 바람직하게는 1 내지 5배, 또는 1 내지 3배이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, pH 조절제는 첨가 시, 장쇄 조성물의 pH가 5 내지 12 범위, 바람직하게는 7 내지 10, 7.5 내지 9, 또는 7.5 내지 8.0이 되도록 하는 양으로 일반적으로 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 장쇄 이염기산의 제조 방법에 관한 것이다. 여기서, 장쇄 이염기산은 C9-18 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 지방족 디카르복실산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 이염기산이고, 바람직하게는 C9-18 선형, 포화 지방족 디카르복실산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 이염기산이고, 바람직하게는, 도데칸디오산, 테트라데칸디오산 및 헥사데칸디오산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 이염기산이고, 특히 도데칸디오산이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 하기 단계를 포함한다:
(1) 본 발명의 임의의 일 실시예에 따른 장쇄 조성물 또는 장쇄 조성물의 세트(장쇄 조성물로 총체적으로 지칭됨)를 제공하는 단계;
(2) 장쇄 조성물을 자이모파이트(zymophyte) 및 발효 배지의 존재하에 발효시켜 장쇄 조성물을 장쇄 이염기산으로 전환시키는 단계.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 상기 자이모파이트는 완전한 α, ω-산화 경로를 갖는 효모, 바람직하게는 칸디다(Candida), 크립토코커스(Cryptococcus), 엔도마이세스(Endomyces), 한세눌라(Hansenula), 피치아(Pichia), 로도토룰라(Rhodotorula), 토룰롭시스(Torulopsis), 트리코스포론(Trichosporon)으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 효모이고, 더 바람직하게는, 칸디다로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 효모이고, 특히 칸디다 트로피칼리스(Candida tropicalis)이고, 더욱 특히, 칸디다 트로피칼리스 돌연변이 균주 PF-UV-56 (1998년 8월 31일, 기탁 번호 CGMCC No. 0356으로 China General Microbiological Culture Collection Center에 보존됨)이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 상기 발효 배지는 당업계에서 발효를 통해 장쇄 이염기산을 제조하는데 통상적으로 사용되는 발효배지일 수 있고, 일반적으로 탄소원 10-60g/L, 질소원 1-10g/L, 인원(phosphorus source) 1-10g/L, 및 미량 금속 원소원 0.1-50ppm 등을 포함한다. 여기서, 탄소원으로서, 예를 들어, 포도당, 자당, 엿당, 과당, 당밀, 글리세롤, 소르비톨, 아라비노스, 람노스, 메탄올 및 에탄올로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다. 질소원으로서, 예를 들어, 효모 추출물, 펩톤, 옥수수 침지액, 요소, 암모늄염 및 질산염으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다. 인원으로서, 예를 들어, 오쏘인산염, 인산일수소염 및 인산이수소염으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상, 및 바람직하게는 인산이수소칼륨, 인산수소이칼륨, 인산이수소암모늄, 인산수소이암모늄, 인산이수소나트륨, 및 인산수소이나트륨으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상을 들 수 있다. 미량 금속 원소원으로서, 예를 들어, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 철, 구리, 아연, 및 망간의 황산염, 염산염, 아세트산염, 및 질산염으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상, 및 바람직하게는, 염화나트륨, 아세트산나트륨, 염화칼륨, 황산마그네슘, 염화칼슘, 염화철, 및 황산구리로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나를 들 수 있다. 특히, 상기 발효 배지는 바람직하게는 자당 20 내지 28g/L, 옥수수 침지액 0.8 내지 1.5g/L, 효모 추출물 2.0 내지 4.0g/L, 염화나트륨 0.8 내지 1.2g/L, 인산이수소칼륨 3.0 내지 3.5g/L, 황산마그네슘 1.2 내지 1.8g/L, 요소 1.2 내지 4.8g/L, 황화암모늄 1.5 내지 2g/L 및 아세트산나트륨 1.5 내지 1.8g/L를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 상기 발효 반응은 하기 두 단계를 적어도 포함한다.
자이모파이트와 발효 배양 배지를 혼합하고, 5-60시간 발효시켜 발효 염기용액을 얻는 예비 단계로서, 여기서, 예비 단계의 반응 시간은 바람직하게는 10-40시간, 더 바람직하게는 20-30시간, 또는 24시간인, 예비 단계;
장쇄 조성물을 상기 발효 염기용액에 첨가하고, 60-400시간 발효시켜 장쇄 조성물을 장쇄 이염기산으로 전환시키는 전환 단계로서, 여기서 전환 단계의 반응 시간은 바람직하게는 100-300 시간, 더 바람직하게는 100-160 시간 또는 100-140 시간인, 전환 단계.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 자이모파이트 종자 브로스가 일반적으로 총 액체 보유 부피의 2-30%, 바람직하게는 5-20% 또는 10-15%의 양(부피)으로 첨가된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 발효 반응의 반응 온도는 일반적으로 25-37 °C, 바람직하게는 28-32 °C이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 발효 반응의 교반 속도는 일반적으로 100-1000 rpm, 바람직하게는 120-500 rpm 또는 150-300 rpm이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 발효 반응은 일반적으로 0.2-10.0 VVM, 바람직하게는 0.2-2.0 VVM 또는 0.5-1.0 VVM의 폭기 속도로 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 발효 반응의 반응 시간은 일반적으로 65시간 이상, 바람직하게는 120시간 초과, 더 바람직하게는 130-400 시간, 130-300 시간, 130-200 시간, 또는 138-160 시간이다. 여기서, 반응 시간은 예비 단계의 반응 시간 및 전환 단계의 반응 시간을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서 첨가되는 장쇄 조성물의 양은 일반적으로 100-1000 g/L의 총 액체 보유 부피, 바람직하게는 100-500 g/L의 총 액체 보유 부피 또는 150-250 g/L의 총 액체 보유 부피이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 발효 배지는 일반적으로 12-80 g/L의 총 액체 보유 부피, 바람직하게는 32-50 g/L의 총 액체 보유 부피, 35-45 g/L의 총 액체 보유 부피, 또는 37-42 g/L의 총 액체 보유 부피의 양으로 첨가된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 예비 단계에서, 바람직하게는 예비 단계 시작 후 24시간 이내에, 장쇄 조성물이 첨가되지 않고, 발효 반응의 pH가 자가상태이고, 즉, pH 조절이 이 단계 또는 이 시간 주기 중에서 수행되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 전환 단계가 시작할 때, 바람직하게는 예비 단계 시작 후 24시간에, 발효 반응의 pH는 6.0 및 7.5 사이, 바람직하게는 6.8 및 7.0 사이로 조정된다. 더 바람직하게는, 그 후 발효 반응의 pH는 발효 반응이 종료될 때까지, 5-60시간, 바람직하게는 10-40 시간 또는 20-30 시간의 간격으로, 0.05 내지 0.4, 바람직하게는 0.1 내지 0.3 증가한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 전환 단계에서, 상기 장쇄 조성물은 n개의 배치(batch)로 첨가된다(간헐 공급이라고도 함). 여기서, 2개의 인접한 배치 사이의 시간 간격은 동일하거나 다를 수 있고, 바람직하게는 동일하다. 시간 간격의 예는 바람직하게는 5-60 시간, 10-40 시간, 20-30 시간, 또는 24 시간을 포함할 수 있따. 또한, n은 2 내지 40의 범위의 양의 정수, 바람직하게는 4 내지 20 또는 5 내지 10이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 전환 단계에서, 본 발명의 임의의 일 실시예에 따른 장쇄 조성물의 세트가 사용되고, 장쇄 조성물 n개가 n 개의 배치로 각각 첨가되고, 바람직하게는 첫번째 장쇄 조성물 내지 n번째 장쇄 조성물의 순서로 첨가된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 전환 단계에서, 장쇄 조성물이 반응 시간에 따라 연속적으로 첨가된다(유동 공급이라고도 함). 여기서, 연속 첨가는 일정한 유속이거나 아닐 수 있고, 바람직하게는 일정한 유속이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법에서, 전환 단계에서, 상기 장쇄 조성물은 R = f(t) 함수에 따라 연속적으로 첨가된다. 여기서, R은 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비를 나타내고, t는 전환 단계의 반응 시간을 나타내며, f()는 임의의 비-증가 함수(non-increasing function), 바람직하게는, 임의의 감소 함수, 임의의 단조 감소 함수, 또는 임의의 선형 감소 함수를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 발효 반응의 반응 생성물(발효 브로스라고 함)로부터 장쇄 이염기산을 분리하는 단계를 더 포함한다. 예를 들어, 발효 반응 완료 후, 결과물을 해유화(demulsification), 막 여과, 산 침전, 여과, 및 건조하여 장쇄 이염기산 생성물을 얻는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 해유화는 당해 기술 분야에 통상적으로 알려진 임의의 방식으로 수행될 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 해유화는 발효 브로스의 pH를 8.5-10, 바람직하게는 9-9.5로 조정하고, 발효 브로스를 75-90℃로 가열하고, 20-40분 유지시켜 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 막 여과는 당해 기술 분야에 통상적으로 알려진 임의의 방식으로 수행될 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 막 여과는 막을 통해 해유화된 발효 브로스를 막 여과한 후, 고-액 분리하여 투명한 브로스를 얻는 것으로 수행될 수 있다. 여기서, 여과 온도는 일반적으로 30 내지 50℃, 바람직하게는 40 내지 50℃이다. 막의 기공 직경은 일반적으로 10 내지 50 nm, 바람직하게는 20 내지 25 nm이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 산 침전은 당해 기술 분야에 통상적으로 알려진 임의의 방식으로 수행될 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 산 침전은 투명한 브로스의 pH를 산성 pH 조절제를 사용하여 조정하고, pH를 3-5, 바람직하게는 3-4로 제어하여, 장쇄 이염기산을 침전시키는 것으로 수행될 수 있다. 여기서, 산성 pH 조절제는 일반적으로 강산이고, 황산, 염산, 및 질산 등 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여과는 당해 기술 분야에 통상적으로 알려진 임의의 방식으로 수행될 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 여과는 판-형 여과를 통해 수행될 수 있다. 여기서, 여과 압력은 일반적으로 0.5-1.0MPa이고, 여과 온도는 일반적으로 실온, 예를 들어 20-30℃이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 건조는 당해 기술 분야에 통상적으로 알려진 임의의 방식으로 수행될 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 건조 온도는 80-105℃, 및 건조 시간은 5-20 시간일 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 실험 과정은 달리 명시되지 않는 한, 모두 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이다. 하기 실시예 및 비교예에 사용된 실험 재료는 달리 명시되지 않는 한 생화학 제품 스토어에서 상업적으로 입수할 수 있다.
장쇄 이염기산의 총 추출 수율 T는 하기 식에 따라 계산된다:
Figure pct00001
여기서 V(단위: L)는 장쇄 이염기산 발효 브로스를 막 여과하고, 반응하지 않은 알칸을 제거한 후 얻은 투명한 브로스의 부피를 나타내고; M(단위: g)은 추출된 장쇄 이염기산의 건조 중량을 나타내고; C(단위: g/L)는 장쇄 이염기산의 저부 탱크 농도를 나타낸다.
혼합된 기질의 몰 전환율 K는 하기 식을 따라 계산된다:
Figure pct00002
여기서 M(단위: g)은 추출된 장쇄 이염기산의 건조 중량을 나타내고; M1(단위: g)은 알칸의 질량을 나타내고; M2(단위: g)는 라우르산의 질량을 나타내고; m은 장쇄 이염기산의 몰 중량을 나타내고; m1은 알칸의 몰 중량을 나타내고; m2는 라우르산의 몰 중량을 나타낸다.
장쇄 디카르복실산의 생산 강도 Q는 하기 식을 따라 계산된다:
Figure pct00003
여기서, C(단위: g/L)는 장쇄 이염기산의 저부 탱크 농도를 나타내고; H(단위: h)는 발효 기간을 나타낸다.
본 발명의 실시예에서, Candida tropicalis 돌연변이 PF-UV-56를 자이모파이트 균주로 선택하여 장쇄 알칸 발효를 수행하여 장쇄 이염기산을 제조하였고, 상기 돌연변이는 기탁 번호 CGMCC No. 0356으로 China General Microbiological Culture Collection Center에 보존되었다.
발효 종자 브로스의 제조: 비스듬히(slant) 보존된 균주를 45L 진탕 플라스크(진탕 플라스크의 액체 보유 부피는 300 mL임)에 접종하여 32℃의 배양 온도 및 200 rpm의 진탕 배양기 회전수에서 균주 활성 및 배양하였다. 48시간 배양 후, 활성된 종자 브로스 1.2 L를 발효 종자 브로스로 취하였다.
발효 배지 조성은 하기와 같았다: 자당 20 g/L, 옥수수 침지액 0.8 g/L, 효모 추출물 2.0 g/L, 염화나트륨 0.8 g/L, 인산이수소칼륨 3.0 g/L, 황산마그네슘 1.2 g/L, 요소 1.2 g/L, 황화암모늄 1.5 g/L 및 아세트산나트륨 1.5 g/L
실시예 1
(1) 도데칸 1650g을 취하고 라우르산 330g을 첨가하고, 결과물을 60℃로 가열하고, 150rpm의 교반속도 하에서 혼합 및 용해한 후, 물 1980g을 첨가하고 충분히 혼합한 후, 고체 수산화나트륨을 첨가해 시스템의 pH 값을 8로 조정하여, 혼합 기질을 얻었다.
(2) 장쇄 이염기산의 발효는 총 액체 보유 부피 12L, 자이모파이트 종자 브로스 부피 1.2L, 발효 온도 32℃, 폭기 속도 1.0 VVM, 및 교반 속도 250 rpm 하에서 15L 발효 탱크에서 수행되었고, 여기서, 발효 0-24시간 이내에 pH 조절이 수행되지 않고, 24시간 후에 pH를 7.0으로 조절한 다음, pH 조절 값을 24시간 간격으로 0.15 증가시키고, 단계 (1)에서 제조된 알칸/라우르산 혼합 기질을 발효 24h, 48h, 72h, 96h 및 120h의 시간에 5개의 배치로 발효 시스템에 첨가하였다.
(3) 발효 기간은 총 145 시간이었다. 발효 완료 후, 발효 브로스를 pH 9.5로 조정하고, 90℃로 가열하고, 20분 동안 유지시켰고; 해유화된 발효 브로스를 막의 기공 직경 20nm, 여과 온도 40℃를 포함하는 여과 조건 하에서, 막 여과에 의해 고-액 분리하여 투명한 수성 브로스를 얻었고; 진한 황산을 투명한 수성 브로스에 첨가하고, pH를 3으로 조정하고, 투명한 수성 브로스 중의 장쇄 이염기산을 결정화하고 분리하였다. 분리된 장쇄 이염기산을 판-형 여과 및 건조하여 장쇄 이염기산 조생성물을 얻었다. 여과 조건은 0.5MPa의 여과 압력 및 30℃의 여과 온도를 포함하였다. 건조 조건은 80℃의 온도와 20시간의 건조 시간을 포함하였다.
발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 152.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.4L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1914.5g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 62.4%였다.
실시예 2
(1) 도데칸 1900g을 취하고 라우르산 190g을 첨가하고, 결과물을 60℃로 가열하고, 250rpm의 교반속도 하에서 혼합 및 용해한 후, 물 2090g을 첨가하고 충분히 혼합한 후, 고체 수산화나트륨을 첨가해 시스템의 pH 값을 7.5로 조정하여, 혼합 기질을 얻었다.
(2) 장쇄 이염기산의 발효는 총 액체 보유 부피 12L, 자이모파이트 종자 브로스 부피 1.2L, 발효 온도 32℃, 폭기 속도 1.0 VVM, 및 교반 속도 250 rpm 하에서 15L 발효 탱크에서 수행되었고, 여기서, 발효 0-24시간 이내에 pH 조절이 수행되지 않고, 24시간 후에 pH를 7.0으로 조절한 다음, pH 조절 값을 24시간 간격으로 0.2 증가시키고, 단계 (1)에서 제조된 알칸/라우르산 혼합 기질을 발효 24h, 48h, 72h, 96h 및 120h의 시간에 5개의 배치로 발효 시스템에 첨가하였다.
(3) 발효 기간은 총 150 시간이었다. 발효 완료 후, 발효 브로스를 pH 9로 조정하고, 75℃로 가열하고, 40분 동안 유지시켰고; 해유화된 발효 브로스를 막의 기공 직경 25nm, 여과 온도 50℃를 포함하는 여과 조건 하에서, 막 여과에 의해 고-액 분리하여 투명한 수성 브로스를 얻었고; 진한 황산을 투명한 수성 브로스에 첨가하고, pH를 4로 조정하고, 투명한 수성 브로스 중의 장쇄 이염기산을 결정화하고 분리하였다. 분리된 장쇄 이염기산을 판-형 여과 및 건조하여 장쇄 이염기산 조생성물을 얻었다. 여과 조건은 1.0MPa의 여과 압력 및 20℃의 여과 온도를 포함하였다. 건조 조건은 105℃의 온도와 5시간의 건조 시간을 포함하였다.
발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 156.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.6L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1973.0g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 93%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 60.2%였다.
실시예 3
(1) 도데칸 1650g을 취하고 라우르산 330g을 첨가하고, 결과물을 60℃로 가열하고, 150rpm의 교반속도 하에서 혼합 및 용해한 후, 물 5940g을 첨가하고 충분히 혼합한 후, 고체 수산화나트륨을 첨가해 시스템의 pH 값을 8로 조정하여, 혼합 기질을 얻었다.
(2) 장쇄 이염기산의 발효는 총 액체 보유 부피 12L, 자이모파이트 종자 브로스 부피 1.2L, 발효 온도 32℃, 폭기 속도 1.0 VVM, 및 교반 속도 250 rpm 하에서 15L 발효 탱크에서 수행되었고, 여기서, 발효 0-24시간 이내에 pH 조절이 수행되지 않고, 24시간 후에 pH를 7.0으로 조절한 다음, pH 조절 값을 24시간 간격으로 0.15 증가시키고, 단계 (1)에서 제조된 알칸/라우르산 혼합 기질을 발효 24시간 시점부터 유동 공급 모드로 발효 시스템에 첨가하였고, 유속은 66 g/h로 조절하였다.
(3) 발효 기간은 총 144 시간이었다. 발효 완료 후, 발효 브로스를 pH 9.5로 조정하고, 90℃로 가열하고, 20분 동안 유지시켰고; 해유화된 발효 브로스를 막의 기공 직경 20nm, 여과 온도 40℃를 포함하는 여과 조건 하에서, 막 여과에 의해 고-액 분리하여 투명한 수성 브로스를 얻었고; 진한 황산을 투명한 수성 브로스에 첨가하고, pH를 3으로 조정하고, 투명한 수성 브로스 중의 장쇄 이염기산을 결정화하고 분리하였다. 분리된 장쇄 이염기산을 판-형 여과 및 건조하여 장쇄 이염기산 조생성물을 얻었다. 여과 조건은 0.5MPa의 여과 압력 및 30℃의 여과 온도를 포함하였다. 건조 조건은 80℃의 온도와 20시간의 건조 시간을 포함하였다.
발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 153.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.5L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1941.6g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 63.3%였다.
비교예 1
실험은 단계 (1)에서 알칸 및 라우르산의 혼합 기질을 사용하지 않고, 총 질량이 1980g인 알칸이 단계 (2)의 발효 중에서만 배치로 첨가된 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행되었다. 발효 기간은 총 158 시간이었고, 발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 150.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.0L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1833g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 58.2%였다.
비교예 2
실험은 단계 (1)에서 알칸 및 라우르산의 혼합 기질을 사용하지 않고, 총 질량이 1980g인 라우르산이 단계 (2)의 발효 중에서만 배치로 첨가된 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행되었다. 발효 기간은 총 155 시간이었고, 발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 15.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 12.0L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 169.2g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 6.3%였다.
비교예 3
실험은 단계 (1)에서 알칸 및 라우르산의 혼합 기질을 사용하지 않고, 총 질량이 1848g인 알칸이 단계 (2)의 발효 중에서만 배치로 첨가된 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행되었다. 발효 기간은 총 150 시간이었고, 발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 141.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 12.9L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1709.8g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 58.2%였다.
실시예 4
실험은 단계 (1)에서 알칸 및 라우르산을 교반 하에서 실온에서 혼합하고, 물 1980g을 첨가하고, 충분히 혼합한 후, 고체 수산화나트륨을 첨가하여 시스템의 pH를 8로 조정하여 혼합 기질을 얻은 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행되었다. 발효 기간은 총 144 시간이었고, 발효 결과는 다음과 같았다: 측정 및 계산 후, 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 142.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.2L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1762g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 57.4%였다.
실시예 5
실험은 단계 (1)에서 알칸 및 라우르산을 교반 하에서 60℃에서 용해시킨 후, 물을 첨가하여 수용액을 제조하지 않고, 결과물을 알칼리 pH 조절 없이 단계 (2)의 발효 공정에 직접 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행되었다. 발효 기간은 총 144 시간이었고, 발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 135.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.0L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1650g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 53.8%였다.
실시예 6
실험은 단계 (1)에서 알칸 및 라우르산을 교반 하에서 60℃에서 용해시킨 후, 물을 첨가하여 수용액을 얻고, 수용액을 알칼리 pH 조절 없이 단계 (2)의 발효 공정에 직접 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행되었다. 발효 기간은 총 145 시간이었고, 발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 142.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.5L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1802g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 58.7%였다.
실시예 7
(1) 도데칸 1800g을 취하고 라우르산 300g을 첨가하고, 결과물을 60℃로 가열하고, 150rpm의 교반속도 하에서 혼합 및 용해한 후, 물 4200g을 첨가하고 충분히 혼합한 후, 고체 수산화나트륨을 첨가해 시스템의 pH 값을 7.5로 조정하여, 혼합 기질을 얻었다.
(2) 장쇄 이염기산의 발효는 총 액체 보유 부피 12L, 자이모파이트 종자 브로스 부피 1.2L, 발효 온도 32℃, 폭기 속도 1.0 VVM, 및 교반 속도 250 rpm 하에서 15L 발효 탱크에서 수행되었고, 여기서, 발효 0-24시간 이내에 pH 조절이 수행되지 않고, 24시간 후에 pH를 7.0으로 조절한 다음, pH 조절 값을 24시간 간격으로 0.2 증가시키고, 단계 (1)에서 제조된 알칸/라우르산 혼합 기질을 발효 24h, 48h, 72h, 96h 및 120h의 시간에 5개의 배치로 발효 시스템에 첨가하였다.
(3) 발효 기간은 총 153 시간이었다. 발효 완료 후, 장쇄 이염기산의 추출은 실시예 1의 단계(1)과 동일한 방식으로 수행하였다.
발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 160.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.6L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 2030.4g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 62.2%였다.
실시예 8
(1) 도데칸 1650g을 취하고 라우르산 198g을 첨가하고, 결과물을 60℃로 가열하고, 150rpm의 교반속도 하에서 혼합 및 용해한 후, 물 1848g을 첨가하고 충분히 혼합한 후, 고체 수산화나트륨을 첨가해 시스템의 pH 값을 8로 조정하여, 혼합 기질을 얻었다.
(2) 장쇄 이염기산의 발효는 총 액체 보유 부피 12L, 자이모파이트 종자 브로스 부피 1.2L, 발효 온도 32℃, 폭기 속도 1.0 VVM, 및 교반 속도 250 rpm 하에서 15L 발효 탱크에서 수행되었고, 여기서, 발효 0-24시간 이내에 pH 조절이 수행되지 않고, 24시간 후에 pH를 7.0으로 조절한 다음, pH 조절 값을 24시간 간격으로 0.2 증가시키고, 단계 (1)에서 제조된 알칸/라우르산 혼합 기질을 발효 24h, 48h, 72h, 96h 및 120h의 시간에 5개의 배치로 발효 시스템에 첨가하였다.
(3) 발효 기간은 총 142 시간이었다. 발효 완료 후, 장쇄 이염기산의 추출은 실시예 1의 단계(1)과 동일한 방식으로 수행하였다.
발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 148.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 12.9L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 2048.9g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 62.1%였다.
실시예 9
실험은 단계 (1)에서 알칸 및 라우르산의 조합 대신 테트라데칸 및 미리스트산의 조합을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행되었다. 발효 기간은 총 144 시간이었고, 발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 115.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.0L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1405.3g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 53.2%였다.
실시예 10
실험은 단계 (1)에서 알칸 및 라우르산의 조합 대신 헥사데칸 및 팔미트산의 조합을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행되었다. 발효 기간은 총 144 시간이었고, 발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 98.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.0L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1197.6g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 51.6%였다.
실시예 11
(1) 도데칸 1650g을 취하고 각각 330g의 5 파트로 나눈 후, 라우르산 33.0g, 36.3 g, 39.6 g, 42.9 g 및 46.2g 을 각각 첨가하여 알칸 및 라우르산을 각기 다른 비율로 포함하는 혼합물을 형성하고, 이를 No. 1-5로 지정하였다. 알칸 및 라우르산의 혼합물의 전처리를 실시예 1의 단계(1)과 동일한 방식으로 수행하였다.
(2) 장쇄 이염기산의 발효는 단계 (1)에서 제조한 알칸/라우르산 혼합 기질을 발효 24h, 48h, 72h, 96h 및 120h의 시간에 No.1 내지 No.5의 순서로 발효 시스템에 순차적으로 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1의 단계(2)와 동일한 방식으로 수행하였다.
(3) 발효 기간은 총 140 시간이었다. 발효 완료 후, 조 장쇄 이염기산의 추출은 실시예 1의 단계(3)과 동일한 방식으로 수행하였다.
발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 149.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.0L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1820.8g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 63.0%였다.
실시예 12
(1) 도데칸 1650g을 취하고 각각 330g의 5 파트로 나눈 후, 라우르산 52.8g, 56.1g, 59.4g, 62.7g 및 66.0 g 을 각각 첨가하여 알칸 및 라우르산을 각기 다른 비율로 포함하는 혼합물을 형성하고, 이를 No. 1-5로 지정하였다. 알칸 및 라우르산의 혼합물의 전처리를 실시예 1의 단계(1)과 동일한 방식으로 수행하였다.
(2) 장쇄 이염기산의 발효는 단계 (1)에서 제조한 알칸/라우르산 혼합 기질을 발효 24h, 48h, 72h, 96h 및 120h의 시간에 No.1 내지 No.5의 순서로 발효 시스템에 순차적으로 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1의 단계(2)와 동일한 방식으로 수행하였다.
(3) 발효 기간은 총 140 시간이었다. 발효 완료 후, 조 장쇄 이염기산의 추출은 실시예 1의 단계(3)과 동일한 방식으로 수행하였다.
발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 154.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.4L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1939.8g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 64.2%였다.
실시예 13
(1) 도데칸 1650g을 취하고 각각 330g의 5 파트로 나눈 후, 라우르산 33.0g, 36.3 g, 39.6 g, 42.9 g 및 46.2g 을 각각 첨가하고, 실시예 1의 단계(1)과 동일한 방식으로 가열 및 용해한 후, 물을 각각 첨가하여 총 질량을 768g으로 조절하였다. 고체 수산화나트륨을 추가로 첨가하여 시스템의 pH를 7.5로 조절하여, 알칸 및 라우르산을 각기 다른 비율로 포함하는 혼합물을 얻었고, 이를 No. 1-5로 지정하였다.
(2) 장쇄 이염기산의 발효는 단계 (1)에서 제조한 알칸/라우르산 혼합 기질을 발효 24h-48 h, 48 h-72 h, 72 h-96 h, 96h-120h 및 120 h-144 h 의 시간 이내에 No.1 내지 No.5의 순서로 일정한 유속의 유동 공급 방식으로 발효 시스템에 순차적으로 첨가하였고, 유속은 32g/h로 조절된 것을 제외하고는 실시예 1의 단계(2)와 동일한 방식으로 수행하였다.
(3) 발효 기간은 총 144 시간이었다. 발효 완료 후, 조 장쇄 이염기산의 추출은 실시예 1의 단계(3)과 동일한 방식으로 수행하였다.
발효 결과는 다음과 같았다: 단계 (2)에서 장쇄 이염기산의 발효 농도는 152.0g/L이었고, 단계 (3)에서 막 여과 후 투명한 발효 브로스 13.2L를 얻었고, 산 침전 후 얻은 장쇄 이염기산 조생성물의 질량은 1886.0g였고, 조산(crude acid)의 추출 수율은 94%였고, 알칸 및 라우르산의 혼합 기질의 몰 전환율은 65.3%였다.

Claims (15)

  1. 장쇄 조성물(바람직하게는 발효에 사용됨)로서,
    C9-18 선형 또는 분지형(바람직하게는 선형) 알칸으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 알칸(바람직하게는 n-도데칸, n-테트라데칸 및 n-헥사데칸으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 알칸, 특히 n-도데칸) 및 C9-18 선형 또는 분지형(바람직하게는 선형), 포화 또는 불포화(바람직하게는 포화) 지방족 모노카르복실산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 카르복실산(바람직하게는 라우르산, 미리스트산 및 팔미트산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 카르복실산, 특히 라우르산)을 포함하고,
    상기 장쇄 알칸 대 장쇄 카르복실산의 질량비는 1:1 내지 40:1(바람직하게는 2:1 내지 20:1 또는 5:1 내지 10:1) 범위인, 장쇄 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    물을 더 포함하고, 상기 물의 질량은 장쇄 알칸의 질량 및 장쇄 카르복실산의 질량의 합의 0.5 내지 10배(바람직하게는 1 내지 5배, 또는 1 내지 3배)인, 장쇄 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 pH가 5 내지 12(바람직하게는 7 내지 10, 7.5 내지 9 또는 7.5 내지 8.0) 범위이고, 및/또는 32℃에서 액체 또는 고체-액체 혼합물의 형태로 존재하고(바람직하게는 액체의 형태, 특히 수성 액체의 형태), 및/또는 장쇄 알칸 및 장쇄 카르복실산은 동일한 수의 탄소 원자를 갖는, 장쇄 조성물.
  4. 장쇄 조성물의 세트로서,
    서로 독립적으로 존재하는(예를 들어, 서로 독립적으로 패키지 또는 분리됨) 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 장쇄 조성물 n개를 포함하고, 여기서, n은 2 내지 40 범위의 양의 정수(바람직하게는 4 내지 20 또는 5 내지 10)이고, i번째 장쇄 조성물(여기서 i는 2 내지 n 범위의 임의의 양의 정수를 나타냄)의 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비는 Ri이고, 첫번째 장쇄 조성물의 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비는 R1이고, n번째 장쇄 조성물의 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비는 Rn이면, Ri-1/Ri ≥ 1 (바람직하게는 Ri-1/Ri = 1-20, Ri-1/Ri = 1.0001-10, Ri-1/Ri = 1.001-10, Ri-1/Ri = 1.01-10, Ri-1/Ri = 1.1-5, 또는 Ri-1/Ri = 1.5-2)이고, 및 R1/Rn > 1 (바람직하게는 R1/Rn = 1.0001-30, R1/Rn = 1.001-20, R1/Rn = 1.01-10, R1/Rn = 1.1-5, 또는 R1/Rn = 1.5-2)인, 장쇄 조성물의 세트.
  5. 제4항에 있어서,
    n개의 장쇄 조성물은 개별적으로 생성되고, 및/또는 n개의 장쇄 조성물 중 임의의 2개의 조성물 사이의 중량비(장쇄 조성물의 양을 기준으로 계산됨)는 동일하거나 또는 상이하고(바람직하게는 동일하거나 또는 실질적으로 동일함), 및/또는 n개의 장쇄 조성물 중 임의의 2개의 조성물 사이의 중량비(장쇄 알칸의 양을 기준으로 계산됨)는 동일하거나 또는 실질적으로 동일한, 장쇄 조성물의 세트.
  6. 바람직하게는 발효에 사용되는, 장쇄 조성물의 제조 방법으로서,
    C9-18 선형 또는 분지형(바람직하게는 선형) 알칸으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 알칸(바람직하게는 n-도데칸, n-테트라데칸 및 n-헥사데칸으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 알칸, 특히 n-도데칸), 및 C9-18 선형 또는 분지형 (바람직하게는 선형), 포화 또는 불포화(바람직하게는 포화) 지방족 모노카르복실산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 카르복실산(바람직하게는 라우르산, 미리스트산 및 팔미트산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 카르복실산, 특히 라우르산)을 포함하고, 여기서 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비는 1 : 1 내지 40 : 1 (바람직하게는 2 : 1 내지 20 : 1 또는 5 : 1 내지 10 : 1) 범위이고,
    상기 방법은 선택적으로 가열(바람직하게는 45-70 °C 또는 50-60 °C의 가열 온도에서) 및 교반 하에서 (바람직하게는 50-250 rpm 또는 150-250 rpm의 교반 속도에서), 상기 질량비로 장쇄 알칸 및 장쇄 카르복실산을 혼합(바람직하게는 균일해질 때까지)하여 장쇄 조성물을 얻는 혼합 단계를 적어도 포함하는, 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    물 및 pH 조절제(예를 들어, 염기, 특히 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나)가 상기 혼합 단계에서 추가로 첨가되고, 및/또는, 상기 방법은 선택적으로 가열(바람직하게는 45-70 °C 또는 50-60 °C의 가열 온도에서) 및 교반 하에서 (바람직하게는 50-250 rpm 또는 150-250 rpm의 교반 속도에서), 장쇄 조성물에 물 및 pH 조절제(예를 들어, 염기, 특히 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나)를 첨가하는 단계를 더 포함하고, 여기서 물의 질량은 장쇄 알칸의 질량 및 장쇄 카르복실산의 질량의 합의 0.5 내지 10배(바람직하게는 1 내지 5배, 또는 1 내지 3배)이고, pH 조절제는 장쇄 조성물의 pH가 5 내지 12 범위(바람직하게는 7 내지 10, 7.5 내지 9, 또는 7.5 내지 8.0)가 되도록 하는 양으로 사용되는, 제조 방법.
  8. 장쇄 이염기산의 제조 방법으로서,
    상기 장쇄 이염기산은 C9-18 선형 또는 분지형(바람직하게는 선형), 포화 또는 불포화(바람직하게는 포화) 지방족 디카르복실산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 이염기산(바람직하게는, 도데칸디오산, 테트라데칸디오산 및 헥사데칸디오산으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 장쇄 이염기산이고, 특히 도데칸디오산임)이고,
    상기 방법은 하기 단계를 포함하는, 제조 방법:
    (1) 장쇄 조성물로 총체적으로 지칭되는, 제6항에 따른 방법에 따라 장쇄 조성물을 제조하거나, 제1항에 따른 장쇄 조성물을 제공하거나, 또는 제4항에 따른 장쇄 조성물의 세트를 제공하는 단계;
    (2) 장쇄 조성물을 자이모파이트(zymophyte) 및 발효 배지의 존재 하에 발효시켜 장쇄 조성물을 장쇄 이염기산으로 전환시키는 단계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 자이모파이트는 완전한 α, ω-산화 경로를 갖는 효모(바람직하게는 칸디다(Candida), 크립토코커스(Cryptococcus), 뉴로스포라(Neurospora), 한세눌라(Hansenula), 피치아(Pichia), 로도토룰라(Rhodotorula), 토룰롭시스(Torulopsis), 트리코스포론(Trichosporon)으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 효모이고, 더 바람직하게는, 칸디다속으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 효모이고, 특히 칸디다 트로피칼리스(Candida tropicalis)이고, 더욱 특히, 칸디다 트로피칼리스 돌연변이 균주 PF-UV-56 (기탁 번호 CGMCC No. 0356으로 China General Microbiological Culture Collection Center에 보존됨)임)이고, 및/또는 발효 배지는 자당 20 내지 28g/L, 옥수수 침지액 0.8 내지 1.5g/L, 효모 추출물 2.0 내지 4.0g/L, 염화나트륨 0.8 내지 1.2g/L, 인산이수소칼륨 3.0 내지 3.5g/L, 황산마그네슘 1.2 내지 1.8g/L, 요소 1.2 내지 4.8g/L, 황화암모늄 1.5 내지 2g/L 및 아세트산나트륨 1.5 내지 1.8g/L를 포함하는, 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 발효는,
    예비 단계로서, 자이모파이트와 발효 배지를 혼합하고, 5-60시간(바람직하게는 10-40시간, 더 바람직하게는 20-30시간, 또는 24시간) 발효시켜 발효 염기용액을 얻는 예비 단계,
    전환 단계로서, 장쇄 조성물을 상기 발효 염기용액에 첨가하고, 60-400시간(바람직하게는 100-300 시간, 더 바람직하게는 100-160 시간 또는 100-140 시간) 발효시켜 장쇄 조성물을 장쇄 이염기산으로 전환시키는 전환 단계
    를 포함하는, 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 자이모파이트 종자 브로스가 총 액체 보유 부피(liquid-holding volume)의 2-30%(바람직하게는 5-20% 또는 10-15%)의 양(부피)으로 첨가되고, 및/또는 발효 반응은 25-37℃, 바람직하게는 28-32℃의 반응 온도로 수행되고, 및/또는 발효 반응은 100-1000 rpm (바람직하게는 120-500 rpm 또는 150-300 rpm)의 교반 속도로 수행되며, 및/또는 발효 반응은 0.2-10.0 VVM (바람직하게는 0.2-2.0 VVM 또는 0.5-1.0 VVM)의 폭기 속도(aeration rate)로 수행되고, 및/또는 발효 반응은 65 시간 이상(바람직하게는 120 시간 초과, 더 바람직하게는 130-400 시간, 130-300 시간, 130-200 시간, 또는 138-160 시간)의 반응 시간 동안 수행되고, 및/또는 상기 장쇄 조성물은 100-1000 g/L의 총 액체 보유 부피(바람직하게는 100-500 g/L의 총 액체 보유 부피 또는 150-250 g/L의 총 액체 보유 부피)의 양으로 첨가되고, 및/또는 발효 배지는 12-80 g/L의 총 액체 보유 부피 (바람직하게는 32-50 g/L의 총 액체 보유 부피, 35-45 g/L의 총 액체 보유 부피, 또는 37-42 g/L의 총 액체 보유 부피)의 양으로 첨가되는, 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 예비 단계 (바람직하게는 예비 단계 시작 후 24 시간 이내에서)에서, 상기 장쇄 조성물이 첨가되지 않고, 및 발효 반응의 pH는 자가 상태에 있으며(즉, pH 조절이 수행되지 않음), 및/또는, 전환 단계의 시작 시(바람직하게는 예비 단계 시작 후 24시간), 발효 반응의 pH는 6.0 및 7.5 사이(바람직하게는 6.8 및 7.0 사이)로 조정되며, 그 후, 발효 반응의 pH가 발효 반응이 종료될 때까지 5-60 시간의 간격(바람직하게는 10-40 시간의 간격 또는 20-30 시간의 간격 또는 24 시간의 간격)으로 0.05 내지 0.4(바람직하게는 0.1 내지 0.3) 증가하는, 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 전환 단계에서, 상기 장쇄 조성물은 n개의 배치(batch)로 첨가되고, 2개의 인접한 배치 사이의 시간 간격은 동일하거나 다를 수 있고(바람직하게는 5-60 시간, 10-40 시간, 20-30 시간, 또는 24 시간), 여기서, n은 2 내지 40의 양의 정수(바람직하게는 4 내지 20 또는 5 내지 10)이고, 또는 상기 장쇄 조성물은 반응 시간에 따라 연속적으로 첨가되는, 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    제4항에 따른 장쇄 조성물의 세트가 사용되고, n개의 장쇄 조성물이 n개의 배치로 분리되어 첨가되고(바람직하게는 첫번째 장쇄 조성물부터 n번째 장쇄 조성물의 순서대로), 또는 상기 장쇄 조성물은 R = f(t) 함수에 따라 연속적으로 첨가되고, 여기서, R은 장쇄 카르복실산에 대한 장쇄 알칸의 질량비이고, t는 전환 단계의 반응 시간이고, 및 f()는 임의의 비-증가 함수(non-increasing function)(바람직하게는, 임의의 감소 함수, 임의의 단조 감소 함수, 또는 임의의 선형 감소 함수)를 나타내는, 제조 방법.
  15. 제8항에 있어서,
    발효 반응의 반응 생성물로부터 장쇄 이염기산을 분리하는 단계를 더 포함하는, 제조 방법.
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