[发明专利]通过碱土金属皂沉淀步骤的由得自包含醇、皂和/或脂肪酸的起始原料的脂质进行发酵的方法

说明书

本发明涉及用于由起始原料形成脂质或脂质的混合物的方法，所述起始原料包含至少一种醇和皂或皂的前体。本发明还涉及用于由含醇液相形成脂质或脂质的混合物的方法，所述液相包含至少一种醇。

发明背景

生物柴油主要是脂肪酸甲酯，通过将长链脂肪酸与醇(甲醇)进行酯交换产生。天然脂肪的脂肪酸酯主要由甘油三酯组成，因此，在酯交换时，不适宜作为生物柴油的水溶性甘油从中释放出来。从理论上讲，由甘油三酯产生10％重量的甘油。根据工艺条件，皂的比例可大幅变化，并且可上升至甘油三酯初始总量的百分之几十。由于皂化合物分散于且部分溶于形成中的甘油水溶液中，因此难以将其从水溶液中分离出来。皂破坏脂溶性脂肪酸酯与水溶性甘油之间的相，并趋于形成不同程度的乳状液，就分离技术而论，在大规模处理时造成极富挑战性的困难。醇(例如甲醇)的去除，也将需要昂贵的真空蒸馏。因此，可以断定，在现代技术中采用前述方法进行生物柴油的生产是一种原料的浪费。仅就甘油所需的纯化步骤而论，提高在该方法中所产生的甘油的值就已非常不合算。

一些微生物在其细胞中积累脂肪。已知甘油可用作微生物(即使是对于积累脂肪的微生物)的碳源(例如Microbial Lipids(微生物的脂质)，主编C.Ratledge和S.G.Wilkinson，第1卷，Academic Press，1988；Papanikolaou，S.和Aggelis，G.，Lipid production by Yarrowia lipolyticagrowing on industrial glycerol in a single-stage continuous culture(在一级连续培养中通过生长在工业用甘油中的亚罗解脂酵母进行脂质生产)，Bioresource Technol.82(2002)43-49)。另一方面，对于积累脂肪的微生物以及由其产生的脂肪，在十年间都未取得突破，除大多用于一些特殊脂肪的小规模生产以外。在来源于生物柴油工艺的甘油的利用中，尤其是在通过微生物形成的脂肪中，这种甘油的普遍不良质量，例如就脂肪酸的碱金属盐(下文亦称皂)和它含有的醇而论，已成为问题。皂和醇阻止大多数生物的生长，因此，除去皂和醇对于微生物利用甘油是必要的。

大多数天然脂肪含有包含烃链的脂肪酸，所述烃链与醇基结合形成脂肪最富含能量的部分。脂肪的这个最富含能量的部分可通过由其形成醇酯而释放。在这个过程中，释放出甘油水溶液，其与醇和由脂肪的脂肪酸形成的皂化合物(下文亦称皂)混合在一起。含有甘油、醇和皂的这个部分是水溶性的，并且仍具有高的能量含量，尤其相对于皂而言。仅就甘油而言，在生产脂肪酸醇酯时，主要含有甘油的这一水溶性部分从理论上讲就已形成10％以上的次要废液流(minor wasteflow)。甘油本身就已经不贵，而且其市场也已饱和。因此，就在产生脂肪酸醇酯时形成的含杂质的甘油而言，没有内在的能量高效用途，并且鉴于现有技术，如果形成产生成本问题的次要液流(minor flow)，对此没有能量高效(energy efficient)，因此也没有产生附加值的有益技术能量高效。

对通过化学技术从中获得的甘油或产品在商业上有价值的可能用途进行了广泛研究。尽管如此，目前仍没有可能较之前利用甘油的程度明显较高且经济上耐用的解决办法。在Sarantila的研究中，总结了有关甘油作为化学工业原料的适宜性以及与其用途有关的挑战的多个方面(Sarantila，Maiju：GlyserolinTeknillinen korkeakoulu，10.11.2006。[Sarantila，Maiju：Utilization ofGlycerol(甘油的利用)，毕业论文，Helsinki University of Technology，2006年11月10日])。下面，根据该论文，描述了目前已知的最实际可能的用于提高利用率和附加值的甘油用途。

甘油分子的氧含量相对较高，而碳含量较低，因此导致热量值较差。此外，甘油火焰的温度比传统化石燃料的低。在实践中，已知甘油的燃烧还需要特别安排，因为必需使它达到非常小的液滴大小才能达到与氧气充分混合。此外，在生产生物燃料时所释放的甘油含有水。

甘油可按照多种不同的方法以化学方式衍生化。例如，甘油的酯化、醚化、乙酸甘油酯和二醇的生产与油的聚合和氧化同样为人所熟知。主要是对于这些方法的产物没有大规模应用，尤其是考虑到其生产需要程度高的甘油纯度以及昂贵耗能的催化剂和反应器技术(reactor technology)。