产生包含亲水性槐糖脂的组合物的方法技术

本发明专利技术提供了用于产生基于高HLB槐糖脂的组合物和/或用于提高槐糖脂组合物的水溶性的材料和方法。更具体地说，本发明专利技术提供了SLP分子的生产和发酵后改变，所述SLP分子可以用于配制多种有用的组合物。制多种有用的组合物。制多种有用的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】产生包含亲水性槐糖脂的组合物的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年5月20日提交的美国临时专利申请第63/027,676号的优先权，所述申请以全文引用的方式并入本文中。

技术介绍

[0003]对用于改良工业和消费类产品的可持续并且环境友好的技术的需求正在迅速增长。举例来说，石油和天然气工业在这些工艺中使用大量化学品例如石油化学类合成表面活性剂以例如使地层中的碳氢化合物流通，处理受污染或堵塞的油井，并改善碳氢化合物的运输。
[0004]表面活性剂为在除了石油和天然气工业之外的几乎所有工业领域中都有潜在应用的表面活性两亲分子。表面活性分子的性质可以通过亲水
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亲油平衡(HLB)来测量。HLB为表面活性分子的亲水性和亲油性部分的尺寸和强度的平衡。需要特定HLB值以例如形成稳定乳液。在水/油乳液和油/水乳液中，表面活性分子的极性部分朝向水取向，并且非极性基团朝向油取向，从而降低油相与水相之间的界面张力。
[0005]HLB值的范围为0到约20，其中较低HLB(例如10或更低)更可溶于油并且适用于油包水乳液，而较高HLB(例如10或更高)更可溶于水并且适用于水包油乳液。例如起泡、润湿、清洁和溶解能力的其它性质也取决于HLB。
[0006]合成和化学表面活性剂为有利的，这是因为它们易于生产并且可以基于其分子结构进行定制以执行期望功能；然而，过度使用和过度生产某些化学表面活性剂对环境和人类健康的影响已知为不利的，或者在一些情况下尚未知晓。
[0007]已经尝试制造可生物降解并且具有低毒性的生物基表面活性分子，但是所述分子更难以改性而不能生产具有特定物理和化学特征的产品。一组特定生物表面活性分子包含由微生物体产生的生物表面活性分子或生物表面活性剂。生物表面活性剂为一组结构多样的表面活性物质，所述物质由以下两部分组成：极性(亲水)部分和非极性(疏水)基团。
[0008]由于生物表面活性剂具有两亲结构，所有其可以例如增加疏水性水不溶性物质的表面积，增加所述物质的水生物可用度，并改变细菌细胞表面的性质。生物表面活性剂还可以降低水与油之间的界面张力，并因此降低移动截留液体以克服毛细管效应所需的静水压力。生物表面活性剂在界面处积聚，从而降低了界面张力并引起溶液中聚集胶束结构的形成。胶束的形成提供了用于例如在移动水相中移动油的物理机制。生物表面活性剂形成孔隙和使生物膜去稳定的能力也允许其用作抗细菌剂、抗真菌剂和溶血剂以例如控制害虫和/或微生物生长。
[0009]存在多种类型的生物表面活性剂，包括低分子量糖脂、脂肽、黄酮哌脂和磷脂以及高分子量聚合物例如脂蛋白、脂多糖
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蛋白质复合物和多糖
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蛋白质
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脂肪酸复合物。
[0010]通常来说，生物表面活性剂的亲水基团为糖(例如单糖、二糖或多糖)或肽，而疏水基团通常为脂肪酸。基于例如生物表面活性剂分子的糖类型、糖数量、肽大小、肽中存在哪些氨基酸、脂肪酸长度、脂肪酸饱和度、附加的乙酰化、附加的官能团、酯化、极性和电荷，所
述分子有无数潜在的变化形式。
[0011]特别地说，糖脂为包含碳水化合物和至少一种脂肪酸的生物表面活性剂。糖脂包括例如鼠李糖脂(RLP)、鼠李糖
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d
‑
磷脂、海藻糖脂、海藻糖二霉菌酸酯、海藻糖单霉菌酸酯、甘露糖赤藓糖醇脂(MEL)、纤维二糖脂、黑粉菌酸和/或槐糖脂(SLP)。
[0012]槐糖脂为由例如斯塔莫酵母演化支的各种酵母产生的糖脂生物表面活性剂。SLP由与长链羟基脂肪酸连接的二糖槐糖组成。其可以包括以β
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葡萄糖苷方式连接到17
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L
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羟基十八烷酸或17
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L
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羟基
‑
Δ9
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十八碳烯酸的部分乙酰化2
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O
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β
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D
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吡喃葡萄糖基
‑
D
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吡喃葡萄糖单元。羟基脂肪酸一般具有16或18个碳原子，并且可以含有一个或多个不饱和键。此外，槐糖残基可以在一个或多个6位和/或6
′
位上被乙酰化。脂肪酸羧基可以为游离的(酸性或线性的)或在4”位处被内部酯化(内酯酸的)。另外，熊蜂生假丝酵母(Starmerella bombicola)产生特定酶，所述特定酶称为熊蜂生假丝酵母内酯酯酶，所述特定酶催化线性SLP的酯化以产生内酯酸SLP。
[0013]内酯酸槐糖脂和酸性槐糖脂具有不同的功能性质。举例来说，酸性SLP具有比内酯酸SLP高的HLB和比内酯酸SLP低的临界胶束浓度(CMC)，而内酯酸SLP具有比酸性SLP低的HLB和比酸性SLP强的表面张力降低性质。另外，酸性SLP由于具有游离羧酸基团而具有高水溶性。
[0014]除了这些形式之外，还存在许多衍生物，所述衍生物的特征在于脂肪酸侧链中存在或不存在双键、碳链的长度、糖苷醚键的位置、存在或不存在被引入糖部分的羟基中的乙酰基和其它结构参数。
[0015]因此，取决于应用，某些结构SLP变体将比其它变体表现得更好。特别地说，SLP的乙酰化为一种重要的结构变化形式，这是因为其会影响例如水溶性、起泡性和生物活性。然而，在例如不使用基因修饰的酵母的情况下通过改变发酵参数由常规培养方法获得期望乙酰化程度具有挑战性。
[0016]SLP可以用于例如食品保藏、生物医药、化妆品、生物修复、重金属修复和各种家用清洁产品制造中。SLP还可以应用于石油工业的例如钻井、水泥浆、压裂、增强型石油采收、防止结垢、酸化、原油脱乳化、缓蚀、石油粘度降低、设备清洁、注水和/或泡沫驱和蒸汽驱中。此外，在农业和畜牧业生产中，SLP可以用作例如土壤改良剂、广谱生物杀虫剂、抗病毒剂、抗真菌剂和抗菌剂和/或用于增强营养吸收的动物饲料添加剂。
[0017]亲水性SLP分子例如非乙酰化线性SLP的特征和化学相互作用不同于疏水性SLP例如内酯酸SLP以及单乙酰化线性SLP和二乙酰化线性SLP的特征和化学相互作用，这意味着每组SLP都可以用于许多个性化用途。然而，由于SLP生产的生物学性质，获得具有特定用途所需的特别功能性质的SLP组合物具有挑战性。举例来说，由熊蜂生假丝酵母产生的疏水性SLP和亲水性SLP的混合物主要包含疏水性SLP(例如约70％)。因此，具有高HLB值的亲水性SLP的生产可能特别具有挑战性。因此，需要改进的产生具有增加的水溶性的高HLB亲水性SLP组合物的方法。

技术实现思路

[0018]本专利技术提供了用于产生包含亲水性槐糖脂(SLP)分子的组合物例如石油和天然气工业服务流体(“服务流体”)的材料和方法，其中所述组合物具有高亲水
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亲油平衡(HLB)
值，例如高达18到20。
[0019]在某些实施例中，所述方法提供SLP分子的发酵后功能化，所述发酵后功能化可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于产生HLB为9或更高的槐糖脂组合物的方法，所述方法包含：获得酵母发酵产物，所述酵母发酵产物包含通过培养产生SLP的微生物体而产生的亲水性SLP分子与疏水性SLP分子的混合物；通过将所述疏水性SLP分子中的全部或一部分转化为亲水性分子来对其进行功能化，从而产生主要包含亲水性SLP分子的SLP级分；并且任选地，将所述SLP级分与液体载体、与另一种SLP级分和/或分子和/或与特定于所述组合物的期望用途的附加组分混合。2.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述酵母发酵产物静置12至24小时，其中，大体上包含疏水性SLP分子的层沉降到所述产物的底部，其中，收取沉降层以获得粗制疏水性SLP级分，所述粗制疏水性SLP级分除了疏水性SLP分子之外还包含残余酵母细胞、葡萄糖、脂肪酸和/或发酵液，并且处理所述粗制疏水性SLP级分以除去所述残余酵母细胞、葡萄糖、脂肪酸和/或发酵液，从而产生纯化的疏水性SLP级分。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述产生SLP的微生物体为熊蜂生假丝酵母。4.根据权利要求2所述的方法，其中，通过水洗和/或油洗来处理所述粗制疏水性SLP级分。5.根据权利要求2所述的方法，其中，转化所述纯化的疏水性SLP级分的所述疏水性SLP分子包括改变所述SLP分子的分子结构，并且其中，所述结构改变调整了从HLB、溶解性、起泡、洗净、乳化、脱乳化和润湿性改变中选择的功能性质。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述功能性质为HLB。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述HLB增加至约9或更高。8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述功能性质为水溶性，并且其中，所述水溶性提高。9.根据权利要求5所述的方法，其中，通过将所述疏水性SLP级分与碱混合将所述疏水性SLP级分转化为亲水性SLP级分。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铵。11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述碱促进LSL分子的碱介导的内酯键断裂和/或LSL分子和/或ASL分子的碱介导的脱乙酰化。12.根据权利要求5所述的方法，其中，通过将所述级分与选自乙醇胺、三乙醇胺、丙胺和异丙胺的有机胺混合来提高所述疏水性SLP级分的水溶性。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述有机胺使所述疏水性SLP级分内的ASL分子的脂肪酸链的羧基去质子化，并且其中，所述去质子化产生羧酸铵盐。...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩，
申请(专利权)人：轨迹IP有限责任公司，
类型：发明
国别省市：