椰油氢化与微生物生物转化联产α,ω-二羧酸的绿色合成路径研究

这篇研究开创性地将化学氢化脱氧（HDO）与微生物（Candida tropicalis）生物转化技术结合，实现了椰油到高附加值α,ω-二羧酸（DCAs）的高效转化（产率80%）。通过优化固定床反应器条件（370°C/40 bar H2）获得86.7%生物烷烃，经5-L发酵系统产出>65 g/L DCAs，并开发出工业级纯化工艺（二甲酯纯度>99%），为生物基聚合物生产提供了可持续解决方案。

　　

Highlight

本研究通过化学与生物技术的协同创新，为可持续化学生产开辟了新路径。

Hydrodeoxygenation of coconut oil

椰油氢化脱氧过程中，在缺氢环境下脱羧反应（DCOx）占主导，会从油脂的偶数碳脂肪酸中脱去一个碳（图1a）。有趣的是，我们开发的Pt/TiO₂（WPT）催化剂在优化条件下（370°C，40 bar H₂）实现了86.7%的烷烃产率，产物中正构烷烃（n-paraffins）占比高达73%，这些"笔直"的碳链结构正是微生物转化的理想底物。

Microbial biotransformation

当这些生物烷烃（C₆-C₁₈）遇到"吃货"酵母——Candida tropicalis Ct6时，奇迹发生了：通过ω-氧化途径，这些烷烃被高效转化为α,ω-二羧酸（DCAs），在5升发酵罐中浓度突破65 g/L，转化率高达80%。特别值得注意的是，C₁₁和C₁₂链段的DCAs占据主导地位，完美继承了底物的碳数特征。

Separation and purification

为了获得化妆品级纯度，我们设计了一套"组合拳"：先通过反应蒸馏将DCA混合物转化为二甲酯，再经模拟蒸馏获得粗品（C12二甲酯占60.3%，C11占35.6%），最后通过多级蒸馏将两者纯度双双提升至99%以上——这纯度足以让任何化学家露出满意的微笑。

Conclusions

本研究证明氢化植物油（HVOs）是微生物转化的优质底物，不仅解决了脂肪酸直接转化的毒性难题，更建立了从生物质到高值化学品的完整产业链。特别是椰油衍生的正构烷烃，在C. tropicalis手中华丽变身为聚合物单体，为绿色材料领域提供了新选择。