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CN115702136A - 3-羟基丙酸盐晶体和回收3-羟基丙酸的方法 - Google Patents

3-羟基丙酸盐晶体和回收3-羟基丙酸的方法 Download PDF

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CN115702136A
CN115702136A CN202280004945.3A CN202280004945A CN115702136A CN 115702136 A CN115702136 A CN 115702136A CN 202280004945 A CN202280004945 A CN 202280004945A CN 115702136 A CN115702136 A CN 115702136A
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CN
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hydroxypropionate
hydroxypropionic acid
crystals
crystal
recovering
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Application number
CN202280004945.3A
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郑宇喆
许仁荣
李劲默
姜东均
金在亨
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LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
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Abstract

本公开涉及一种回收3‑羟基丙酸的方法和一种3‑羟基丙酸盐晶体，其中，所述方法包括如下步骤：在碱性金属盐存在下，在包含含量为300g/L以上的3‑羟基丙酸的浓缩物中形成3‑羟基丙酸盐晶体；和从所述浓缩物中分离出3‑羟基丙酸盐晶体并将其转化成3‑羟基丙酸。

Description

3-羟基丙酸盐晶体和回收3-羟基丙酸的方法
技术领域
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年1月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0006246和于2021年9月8日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0119997的权益，其公开内容通过引用全部并入本说明书中。
本公开涉及一种3-羟基丙酸盐晶体和一种回收3-羟基丙酸(3HP)的方法。更具体地，本公开涉及一种借助3-羟基丙酸盐结晶来回收3-羟基丙酸的方法和在该方法中形成的3-羟基丙酸盐晶体。
背景技术
3-羟基丙酸(3HP)是一种可以转化成如丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酰胺等各种化学品的平台化合物。3-羟基丙酸自2004年被美国能源部(DOE)评选为前12增值生物化学品之一以来，在学术界和工业界对3-羟基丙酸进行了积极地研究。
3-羟基丙酸的制备主要通过两种方法进行：化学方法和生物方法。然而，化学方法受到批评在于初始材料价格昂贵并且由于在制备过程中产生有毒物质而对生态环境不友好等，因此对环境友好的生物方法受到关注。
在通过微生物发酵制备有机酸的过程中，在使微生物发酵的过程中除了例如3-羟基丙酸等有机酸之外还产生其它副产品，因此需要从发酵溶液中提取和分离有机酸的工艺。电渗析、反渗透、包含有机酸的溶液-有机溶剂反应萃取等用作从微生物发酵溶液中提取和分离有机酸的方法。特别是，使用氢氧化钠(NaOH)的反萃取法因其高收率而被广泛地使用。然而，这些方法导致产物为有机酸盐的形式，因此具有需要将产物转化成有机酸的过程并且具有低纯度的缺点。
与通过发酵过程产生的其它有机酸不同，3-羟基丙酸在水中显示出高亲水性、高溶解度和反应性。因此，难以应用分离和纯化有机酸的常规方法，如沉淀法或萃取法。
反应萃取法是一种用与有机酸具有良好反应性的活性稀释剂如胺或醇来萃取有机酸的方法，因此其能够选择性地萃取有机酸并且显示出相对高的萃取效率。因此，也已进行尝试将反应萃取法应用于3HP的分离和纯化。作为一个实例，提出了使用三辛胺(TOA)作为胺的方法，但是存在3HP萃取效率低并且需要大量有机溶剂的问题。此外，当使用三癸胺(tridecylamine)作为胺时，3HP萃取效率高于TOA的3HP萃取效率，但是存在导致在萃取过程中有机相和水相无法分离的乳化现象的问题。
因此，需要开发一种从包含3-羟基丙酸的原料溶液例如微生物发酵溶液等中以高纯度和高收率回收3-羟基丙酸的方法。
发明内容
技术问题
在本公开中，提供一种包括制备3-羟基丙酸盐晶体的步骤的回收3-羟基丙酸的方法，和提供所述3-羟基丙酸盐晶体。
技术方案
在本公开中，提供一种回收3-羟基丙酸的方法，包括如下步骤：在碱性金属盐存在下，在包含含量为300g/L以上的3-羟基丙酸的浓缩物中形成3-羟基丙酸盐晶体；和从所述浓缩物中分离出3-羟基丙酸盐晶体并将其转化成3-羟基丙酸。
在本公开中，还提供了一种由下面结构式1或结构式2表示的3-羟基丙酸盐晶体：
[结构式1]
Cation(3HP)n
[结构式2]
Cation(3HP)n·mH2O
其中，Cation为阳离子；
3HP是与所述阳离子结合的3-羟基丙酸；
n是与所述阳离子结合的3HP的数量，是1以上的整数；和
m是水合物中水分子的数量，是1以上的整数。
在下文中，将更详细地描述根据本发明的具体实施方案的回收3-羟基丙酸的方法和3-羟基丙酸盐晶体。
关于构成本说明书中描述的制备方法的步骤，不要解释为构成一种制备方法的一个步骤和另一个步骤限于本说明书中描述的次序，除非这些步骤被描述为按顺序的或者连续的或者另有特别地提及。因此，所述制备方法的构成步骤的次序可以在本领域技术人员容易理解的范围内变化，并且在这种情况下，对于本领域技术人员显而易见的伴随的变化包括在本公开的范围内。
根据本公开的一个实施方案，提供一种回收3-羟基丙酸的方法，包括如下步骤：在碱性金属盐存在下，在包含含量为300g/L以上的3-羟基丙酸的浓缩物中形成3-羟基丙酸盐晶体；和从所述浓缩物中分离出3-羟基丙酸盐晶体并将其转化成3-羟基丙酸。
本发明人已通过实验证实，当在碱性金属盐存在下3-羟基丙酸以高浓度富集时，可以形成3-羟基丙酸盐晶体，并且已通过实验还证实得到的3-羟基丙酸盐晶体可以容易地从液相分离出(和纯化)，因此可以以高纯度和高效率回收3-羟基丙酸盐，从而完成本公开。
更具体地，包含3-羟基丙酸的浓缩物可以包含浓度为300g/L以上、350g/L以上、400g/L以上、450g/L以上或500g/L以上，且900g/L以下、850g/L以下或800g/L以下的3-羟基丙酸。
看来3-羟基丙酸的晶体的产生受碱性金属盐的存在、浓缩物中3-羟基丙酸的浓度等的影响。
此外，当浓缩物中3-羟基丙酸的晶体的浓度高于3-羟基丙酸的晶体的水溶解度时，可以更容易地制备3-羟基丙酸的晶体。
例如，Ca(3HP)2(其为3-羟基丙酸的晶体)在室温下的水溶解度为450g/L，因此当浓缩物中的3-羟基丙酸的浓度超过450g/L时，可以促进Ca(3HP)2晶体的产生。此外，Mg(3HP)2(其为3-羟基丙酸的晶体)在室温下的水溶解度为250g/L，因此当浓缩物中的3-羟基丙酸的浓度超过250g/L时，可以促进Mg(3HP)2晶体的产生。
3-羟基丙酸盐晶体可以从包含碱性金属盐的同时满足上述浓度的浓缩物中形成，并且碱性金属盐可以在形成3-羟基丙酸盐晶体的适当范围内选择而不限制。例如，所述碱性金属盐可以包含选自Na+、Mg2+和Ca2+中的一种或多种阳离子，但是当包含Mg2+或Ca2+时，可以更有效地形成3-羟基丙酸盐晶体。例如，碱性金属盐可以是Ca(OH)2、Mg(OH)2或它们的混合物。
所述碱性金属盐可以在制备3-羟基丙酸的发酵溶液的过程中加入并保留，或者可以在包含含量为300g/L以上的3-羟基丙酸的浓缩物中形成3-羟基丙酸的晶体的过程中加入。此外，碱性金属盐的浓度可以为3-羟基丙酸浓度的10％至100％或者30％至90％，例如可以以10g/L至900g/L、50g/L至800g/L、100g/L至700g/L或200g/L至600g/L的浓度存在于浓缩物中。
所述3-羟基丙酸盐晶体可以是下面结构式1或结构式2的形式。换句话说，3-羟基丙酸盐晶体可以包括下面结构式1或结构式2形式的3-羟基丙酸盐。
在下面结构式1和结构式2中，Cation可以表示阳离子，3HP可以表示与所述阳离子结合的3-羟基丙酸，n可以表示与所述阳离子结合的3HP的数量，为1以上的整数。在下面的结构式2中，m可以表示在水合物中与Cation(3HP)n结合的水分子的数量，为1以上的整数。阳离子可以是，例如Na+、Mg2+或Ca2+，但是在Mg2+或Ca2+的情况下，可以更有效地形成3-羟基丙酸盐晶体。
[结构式1]
Cation(3HP)n
[结构式2]
Cation(3HP)n·mH2O
此外，形成3-羟基丙酸盐晶体的步骤可以进一步包括搅拌浓缩物的步骤。
所述搅拌步骤可以在0℃至70℃、0℃至60℃、0℃至50℃、0℃至40℃、0℃至35℃、0℃至30℃、10℃至70℃、10℃至60℃、10℃至50℃、10℃至40℃、10℃至35℃、10℃至30℃、15℃至70℃、15℃至60℃、15℃至50℃、15℃至40℃、15℃至35℃、15℃至30℃、20℃至70℃、20℃至60℃、20℃至50℃、20℃至40℃、20℃至35℃或者20℃至30℃(例如，在室温下)和/或100至2000rpm、100至1500rpm、100至1000rpm、100至500rpm、100至400rpm或者200至400rpm(例如，约300rpm)下进行。
3-羟基丙酸盐晶体的粒径分布D50可以为20μm以上且90μm以下、25μm以上且85μm以下、30μm以上且80μm以下或35μm以上且75μm以下。
此外，3-羟基丙酸盐晶体的粒径分布D10可以为5μm以上且40μm以下、8μm以上且35μm以下或10μm以上且30μm以下，3-羟基丙酸盐晶体的粒径分布D90可以为50μm以上且200μm以下、60μm以上且190μm以下、65μm以上且180μm以下或70μm以上且175μm以下。
粒径分布D50、D10和D90可以分别指在颗粒的粒径分布曲线中与50％、10％和90％的体积累积对应的粒径，并且D50、D10和D90可以例如通过使用激光衍射方法测量。通常，激光衍射方法可以测量自亚微米区域起的数毫米的粒径，并且可以获得高再现性和高分辨率的结果。
如果3-羟基丙酸盐晶体具有过大的粒径分布D50、D10和D90，则在结晶过程中要去除的杂质可能包含在晶体中，导致纯化效率差。如果粒径分布过小，则在晶体过滤过程中3-羟基丙酸盐晶体可能具有低渗透性。
同时，3-羟基丙酸盐晶体可以具有1.00以上且3.00以下、1.20以上且2.80以下、1.40以上且2.60以下或者1.60以上且2.40以下的(D90-D10)/D50。
此外，3-羟基丙酸盐晶体的体积分布的平均直径可以为30μm以上且100以下、35μm以上且95μm以下或者40μm以上且90μm以下，数量分布的平均直径可以为1μm以上且30μm以下、3μm以上且25μm以下或者5μm以上且20μm以下，面积分布的平均直径可以为10μm以上且70μm以下、15μm以上且60μm以下或者20μm以上且55μm以下。
如果3-羟基丙酸盐晶体的体积分布、数量分布和面积分布的平均直径过大，则在结晶过程中要除去的杂质可能包含在晶体中，导致纯化效率差。如果体积分布、数量分布和面积分布的平均直径过小，则在晶体过滤过程中3-羟基丙酸盐晶体可能具有低渗透性。
此外，3-羟基丙酸盐晶体在粒径分布(D10、D50、D90)中可以分别具有0.50以上且3.00以下、0.70以上且2.80以下或者1.00以上且2.50以下的长宽比(LW比；长度与宽度之比)和平均长宽比。如果3-羟基丙酸盐晶体的长宽比过大，则在晶体运输过程中可能出现流动性和堵塞问题，如果长宽比过小，则在晶体过滤过程中渗透性可能会降低。
关于3-羟基丙酸盐晶体，可以通过卡尔·费歇尔法测量晶体中包含的水分含量，并且在3-羟基丙酸盐晶体中包含的水分含量可以为200ppm以上且5000ppm以下、250ppm以上且4800ppm以下、300ppm以上且4600ppm以下或者350ppm以上且4400ppm以下。
在这种情况下，在3-羟基丙酸盐晶体中包含的水分可以是指晶体之间包含的附着水分，而不是结晶水(例如，Ca(3HP)2·2H2O)。此外，如果在3-羟基丙酸盐晶体中包含的水分含量过大，则晶体可能以浆料而不是结晶固体的形式回收，或者杂质可能包含在水分中，这可能导致降低纯度改善的问题。
在根据上述一个实施方案的回收3-羟基丙酸的方法中，3-羟基丙酸盐晶体可以包含放射性同位素(14C)，这是因为3-羟基丙酸通过如下所述的使具有产生3-羟基丙酸等能力的菌株发酵的工艺制备。
放射性同位素(14C)在地球大气中可以是每1012个碳原子将近1个，半衰期为约5700年，由于涉及宇宙线和普通氮(14N)的核反应，上层大气中碳储量可以是丰富的。同时，在化石燃料中，放射性同位素很久以前就已经衰变，因此14C比例可能基本为零。当来自生物的原料用作3-羟基丙酸的原料或者当化石燃料一起使用时，可以根据ASTM D6866-21标准测量3-羟基丙酸中包含的放射性碳同位素的含量(现代碳百分比；pMC)和生物碳的含量。
例如，在待测化合物中包含的碳原子可以制成石墨或二氧化碳气体的形式，然后用质谱仪或根据液体闪烁光谱仪来测量。在这种情况下，两种同位素可以使用将14C离子与12C离子分离的加速器连同质谱仪等进行分离，因此含量和含量比可以使用质谱仪测量。
根据ASTM D6866-21标准测量，3-羟基丙酸盐晶体的放射性同位素含量可以为20pMC(现代碳百分比)以上、50pMC以上、90pMC以上或100pMC以上，并且生物碳含量可以为20重量％以上、50重量％以上、80重量％以上、90重量％以上或95重量％以上。
放射性同位素比率(pMC)可以是指3-羟基丙酸盐晶体中包含的放射性同位素(14C)与现代参比物质(其中在20世纪50年代的核试验项目的有效性继续且未熄灭)的放射性同位素(14C)的比率，因此该放射性同位素比率(pMC)可以大于100％。
此外，生物碳含量可以是指相对于3-羟基丙酸盐晶体中包含的总碳含量的生物碳的含量，并且较高的值可以对应于生态友好的化合物。
同时，如果3-羟基丙酸盐晶体的放射性同位素(pMC)和生物碳的含量过小，则生态友好性可能会降低，并且可能不会视为源自生物的材料。
3-羟基丙酸盐晶体的晶体状态可以通过X射线衍射(XRD)谱图中的峰等来确认。
例如，在X射线衍射(XRD)分析中，3-羟基丙酸盐晶体可以在8°至22°的2θ范围内显示晶格之间的峰。
例如，当由于浓缩物中包含的氢氧化镁(Mg(OH)2)而要形成的3-羟基丙酸盐晶体为Mg(3HP)2时，在Mg(3HP)2的X射线衍射(XRD)分析中，由3-羟基丙酸和镁之间的键引起的晶格之间的峰可以出现在8°至15°的2θ范围内。该峰可以表示与氢氧化镁(Mg(OH)2)或硫酸镁(Mg(SO4))的X射线衍射(XRD)分析的结果不同的结果。如果作为X射线衍射(XRD)分析的结果，特定峰出现在8°至15°的2θ范围内，则可以确认形成了Mg(3HP)2晶体。
具体地，在Mg(3HP)2的X射线衍射(XRD)分析中，至少三个、至少四个或至少五个峰可以出现在8°至15°的2θ范围内。例如，每个峰可以出现在8.2°至9.3°、9.5°至11.0°、11.2°至12.7°、12.9至13.3°或13.5°至14.8°的2θ范围内。
此外，当由于浓缩物中包含的氢氧化钙(Ca(OH)2)而要形成的3-羟基丙酸盐晶体为Ca(3HP)2时，在Ca(3HP)2的X射线衍射(XRD)分析中，由3-羟基丙酸和钙之间的键引起的晶格之间的峰可以出现在10°至22°的2θ范围内。该峰可以表示与氢氧化钙(Ca(OH)2)或硫酸钙(Ca(SO4))的X射线衍射(XRD)分析结果不同的结果。如果作为X射线衍射(XRD)分析的结果，特定峰出现在10°至22°的2θ范围内，则可以确认形成了Ca(3HP)2晶体。
具体地，在Ca(3HP)2的X射线衍射(XRD)分析中，至少三个、至少五个、至少七个或至少九个峰可以出现在10.0°至22°的2θ范围内。例如，每个峰可以出现在10.0°至11.0°、11.1°至11.6°、11.6°至12.5°、12.7°至13.6°、13.8°至16.0°、17.0°至18.0°、19.0°至19.8°、20.2°至21.2°或21.5°至22.0°的2θ范围内。
同时，入射角(θ)可以是指当X射线照射到特定晶面时，晶面和X射线之间的角度。在x-y平面的水平轴(X轴)是X射线的入射角的两倍值(2θ)和在x-y平面的垂直轴(y轴)是衍射强度的谱图中，当X射线的入射角的两倍值(2θ)(其为水平轴(X轴))以正方向增大时，峰可以是指如下的点，在该点处，X射线的入射角的两倍(2θ)值(其为水平轴(X轴))对于衍射强度(其为垂直轴(y轴))的一阶微分值从正值变为负值，并且一阶微分值(切线斜率，dy/dx)变为零。
此外，由X射线衍射(XRD)分析得出，3-羟基丙酸盐晶体在晶体中可以具有
Figure BDA0003988075330000071
以上且
Figure BDA0003988075330000072
以下、
Figure BDA0003988075330000073
以上且
Figure BDA0003988075330000074
以下、
Figure BDA0003988075330000075
以上且
Figure BDA0003988075330000076
以下或
Figure BDA0003988075330000081
以上且
Figure BDA0003988075330000082
以下的原子间距(d值)。
例如，当3-羟基丙酸盐晶体为Mg(3HP)2时，在8°至15°的2θ范围内显示的峰可以具有
Figure BDA0003988075330000083
以上且
Figure BDA0003988075330000084
以下、
Figure BDA0003988075330000085
以上且
Figure BDA0003988075330000086
以下、
Figure BDA0003988075330000087
以上且
Figure BDA0003988075330000088
以下或
Figure BDA0003988075330000089
以上且
Figure BDA00039880753300000810
以下的晶体中的原子间距(d值)。
此外，当3-羟基丙酸盐晶体为Ca(3HP)2时，在10°至22°的2θ范围内显示的峰可以具有
Figure BDA00039880753300000811
以上且
Figure BDA00039880753300000812
以下、
Figure BDA00039880753300000813
以上且
Figure BDA00039880753300000814
以下、
Figure BDA00039880753300000815
以上且
Figure BDA00039880753300000816
以下、
Figure BDA00039880753300000817
以上且
Figure BDA00039880753300000818
以下或
Figure BDA00039880753300000819
以上且
Figure BDA00039880753300000820
以下的晶体中的原子间距(d值)。
此外，3-羟基丙酸盐晶体可以具有-55℃以上且-30℃以下的玻璃化转变温度，30℃以上且170℃以下的熔点，以及25℃以上且170℃以下的结晶温度。
关于3-羟基丙酸盐晶体，可以通过差示扫描量热法(DSC)测量玻璃化转变温度、熔点和结晶温度，当测量时升温速率可以是1℃/min至20℃/min。此外，3-羟基丙酸盐晶体的玻璃化转变温度可以为-55℃以上且-30℃以下、-50℃以上且-35℃以下或-45℃以上且-40℃以下。此外，3-羟基丙酸盐晶体的熔点可以为30℃以上且170℃以下、31℃以上且160℃以下或32℃以上且150℃以下。此外，3-羟基丙酸盐晶体的结晶温度可以为25℃以上且170℃以下、27℃以上且160℃以下或30℃以上且150℃以下。此外，3-羟基丙酸盐晶体可以具有-40℃至150℃的结晶稳定区。
根据所述实施方案的回收3-羟基丙酸的方法可以包括如下步骤：通过使具有产生3-羟基丙酸能力的菌株发酵来制备3-羟基丙酸的发酵溶液；和在制备3-羟基丙酸盐晶体的步骤之前，通过浓缩发酵溶液来形成包含含量为300g/L以上的3-羟基丙酸的浓缩物。
所述具有产生3-羟基丙酸能力的菌株可以包含编码选自甘油脱水酶和醛脱氢酶中的至少一种或两种蛋白质的基因。
在一个实例中，所述产生3-羟基丙酸的菌株可以进一步包含编码甘油脱水酶再激活酶(GdrAB)的基因(gdrAB)。在一个实例中，所述产生3-羟基丙酸的菌株可以是能够额外生物合成维生素B12的菌株。
所述甘油脱水酶可以由dhaB(GenBank登录号U30903.1)基因编码，但是不局限于此。dhaB基因可以是源自肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumonia)的酶，但是不局限于此。编码甘油脱水酶的基因可以包括编码dhaB1、dhaB2和/或dhaB3的基因。甘油脱水酶蛋白质和编码该甘油脱水酶蛋白质的基因在保持将甘油分解为3-羟基丙醛(3-HPA)和水(H2O)的酶活性的范围内可以具有基因和/或氨基酸序列的突变。
编码醛脱氢酶(ALDH)的基因(aldH)可以是例如源自大肠杆菌(Escherichiacoli)或E.coli K12 MG1655细胞系的aldH(GenBank登录号U00096.3；EaldH)基因、源自肺炎克雷伯菌(K.pneumoniae)的puuC基因和/或源自巴西固氮螺菌(Azospirillumbrasilense)的KGSADH基因，但是不局限于此。醛脱氢酶蛋白质和编码该醛脱氢酶蛋白质的基因在保持由3-羟基丙醛产生3-羟基丙酸的活性的范围内可以具有基因和/或氨基酸序列的突变。
用于制备发酵溶液的培养基可以在用于制备3-羟基丙酸的适当范围内选择，而不限制。在一个实例中，培养基可以包含甘油作为碳源。在另一个实例中，培养基可以是粗甘油和/或预处理过的粗甘油，但是不限于此。在一个实例中，用于制备的培养基可以进一步包括维生素B12。
在通过使具有产生3-羟基丙酸能力的菌株发酵来制备3-羟基丙酸发酵溶液的步骤中，在3-羟基丙酸发酵溶液中包含的3-羟基丙酸的浓度可以是1g/L至200g/L、10g/L至150g/L、30g/L至130g/L或40g/L至100g/L。
此外，发酵可以是中性发酵，并且在发酵期间pH可以保持在6至8、6.5至8、6至7.5或6.5至7.5的范围内，但是不限于此。根据需要可以适当调整pH范围。为了中性发酵，可以加入碱性金属盐。碱性金属盐可以包含Mg2+、Ca2+或它们的混合物。此外，碱性金属盐可以是Ca(OH)2或Mg(OH)2，但是不限于此。
根据所述实施方案的回收3-羟基丙酸的方法还可以包括如下步骤：在制备3-羟基丙酸发酵溶液之后，从发酵溶液中除去(分离)细胞；将发酵溶液和/或没有细胞的发酵溶液纯化和/或脱色；和将发酵溶液和/或没有细胞的发酵溶液过滤。
除去(分离)细胞可以通过在除去细胞(菌株)的适当范围内选择本领域已知的方法来进行，而不限制。在一个实例中，分离细胞可以通过离心分离来进行。
发酵溶液和/或没有细胞的发酵溶液的纯化和/或脱色可以通过在纯化发酵溶液的适当范围内选择本领域已知的方法来进行，而不限制，例如，可以通过在与发酵溶液混合后除去活性炭来进行，但是不限于此。
发酵溶液和/或没有细胞的发酵溶液的过滤可以在除去固体杂质、除去蛋白质和/或具有疏水官能团的物质和/或脱色的适当范围内选择本领域已知的方法来进行，而不限制，例如，可以通过过滤器过滤和/或活性炭过滤方法来进行，但是不限于此。
根据所述实施方案的回收3-羟基丙酸的方法可以包括如下步骤：在通过使具有产生3-羟基丙酸能力的菌株发酵制备3-羟基丙酸发酵溶液之后，通过浓缩发酵溶液来形成包含含量为300g/L以上的3-羟基丙酸的浓缩物。
所述发酵溶液的浓缩可以通过蒸发发酵溶液(例如，发酵溶液的液体成分)来进行。
浓缩可以通过通常可用于蒸发发酵溶液的液体成分的任何手段进行，例如，通过旋转蒸发浓缩、蒸发浓缩、真空浓缩、减压浓缩等，但是不限于此。
在一个实例中，与浓缩前相比，浓缩后的发酵溶液中3-羟基丙酸的浓度可以提高2至50倍、2至40倍、2至30倍、2至20倍、2至10倍、5至50倍、5至40倍、5至30倍、5至20倍或5至10倍。
如上所述，在浓缩发酵溶液形成包含含量为300g/L以上的3-羟基丙酸的浓缩物后，在碱性金属盐存在下，可以在包含含量为300g/L以上的3-羟基丙酸的浓缩物中形成3-羟基丙酸盐晶体。
此外，在形成3-羟基丙酸盐晶体后，可以从浓缩物中分离出3-羟基丙酸盐晶体并将其转化成3-羟基丙酸。
从浓缩物中分离出3-羟基丙酸盐晶体可以通过在分离晶体的适当范围内选择本公开所属领域中已知的方法来进行，而不限制。在一个实例中，3-羟基丙酸盐晶体的回收可以通过干燥(例如，通过加热干燥等)和/或过滤来进行，但是不限于此。
此外，将分离出的3-羟基丙酸盐晶体转化(纯化)为3-羟基丙酸可以通过在纯化3-羟基丙酸的适当范围内选择本领域已知的方法来进行，而不限制。例如，可以使用下列方法中的至少一种，但是不限于此。
例如，可以是：i)通过阳离子交换树脂除去阳离子使3-羟基丙酸质子化的方法；
ii)通过使用液体阳离子交换用有机溶剂萃取阳离子(例如，Mg、Ca等)使3-羟基丙酸质子化的方法；和
iii)通过用酸(例如硫酸等)滴定以制备盐(例如，CaSO4(s)或MgSO4(s))使3-羟基丙酸质子化的方法。
在根据所述实施方案的回收3-羟基丙酸(3HP)的方法中，3-羟基丙酸的回收率可以通过下面公式1计算。
[公式1]
3HP回收率(％)＝{(晶体中3HP含量)/(结晶前发酵溶液中3HP含量)}*100
在一个实例中，在通过本公开提供的回收3-羟基丙酸的方法中，3-羟基丙酸的回收率可以是40％以上、50％以上、60％以上、70％以上、80％以上或90％以上，例如，40％至99.9％、50％至99.9％、60％至99.9％、70％至99.9％、80％至99.9％、90％至99.9％、40％至99％、50％至99％、60％至99％、70％至99％、80％至99％、90％至99％、40％至97％、50％至97％、60％至97％、70％至97％、80％至97％、90％至97％、40％至95％、50％至95％、60％至95％、70％至95％、80％至95％或90％至95％，但是不限于此。回收率可以根据重量计算。
此外，在回收3-羟基丙酸(3HP)的方法中，3-羟基丙酸盐晶体中包含的3-羟基丙酸盐的纯度可以计算为具有上述结构式1和/或结构式2的化合物的质量占总回收晶体的质量的百分比(％)。在一个实例中，在由本公开提供的回收3-羟基丙酸的方法中，待制备的3-羟基丙酸盐晶体中包含的3-羟基丙酸盐的纯度可以是70％以上、80％以上、90％以上、70％至99.9％、80％至99.9％、90％至99.9％、70％至99％、80％至99％或90％至99％，但是不限于此。
根据本公开的另一实施方案，提供一种由下面结构式1或结构式2表示的3-羟基丙酸盐晶体：
[结构式1]
Cation(3HP)n
[结构式2]
Cation(3HP)n·mH2O
在上述结构式1和结构式2中，Cation可以表示阳离子，3HP可以表示与阳离子结合的3-羟基丙酸，n可以表示与阳离子结合的3HP的数量，是1以上的整数。在结构式2中，m可以表示水合物中与Cation(3HP)结合的水分子的数量，可以是1以上的整数。所述阳离子可以是例如Na+、Mg2+或Ca2+，但是在Mg2+或Ca2+的情况下，可以更有效地形成3-羟基丙酸盐晶体。
3-羟基丙酸盐晶体可以在根据所述实施方案的回收3-羟基丙酸的方法中形成，例如可以在碱性金属盐存在下在包含含量为300g/L以上的3-羟基丙酸的浓缩物中形成3-羟基丙酸盐晶体中形成。
3-羟基丙酸盐晶体的粒径分布D50可以为20μm以上且90μm以下、25μm以上且85μm以下、30μm以上且80μm以下或35μm以上且75μm以下，粒径分布D10可以为5μm以上且40μm以下、8μm以上且35μm以下或10μm以上且30μm以下，粒径分布D90可以为50μm以上且200μm以下、60μm以上且190μm以下、65μm以上且180μm以下或70μm以上且175μm以下。
此外，3-羟基丙酸盐晶体可以具有1.00以上且3.00以下、1.20以上且2.80以下、1.40以上且2.60以下或1.60以上且2.40以下的(D90-D10)/D50。
此外，3-羟基丙酸盐晶体的体积分布的平均直径可以为30μm以上且100以下、35μm以上且95μm以下或40μm以上且90μm以下，数量分布的平均直径可以为1μm以上且30μm以下、3μm以上且25μm以下或5μm以上且20μm以下，面积分布的平均直径可以为10μm以上且70μm以下、15μm以上且60μm以下或20μm以上且55μm以下。
此外，3-羟基丙酸盐晶体在粒径分布(D10、D50、D90)中可以分别具有0.50以上且3.00以下、0.70以上且2.80以下或1.00以上且2.50以下的长宽比(LW比；长度与宽度之比)和平均长宽比。
3-羟基丙酸盐晶体中包含的水分含量可以为200ppm以上且5000ppm以下、250ppm以上且4800ppm以下、300ppm以上且4600ppm以下或350ppm以上且4400ppm以下。
根据ASTM D6866-21标准测量，3-羟基丙酸盐晶体的放射性同位素含量可以为20pMC(现代碳百分比)以上、50pMC以上、90pMC以上或100pMC以上，生物碳含量可以为20重量％以上、50重量％以上、80重量％以上、90重量％以上或95重量％以上。
此外，3-羟基丙酸盐晶体在X射线衍射(XRD)分析中可以具有在8°至22°的2θ范围内的晶格之间的峰，由XRD分析得出，在晶体中可以具有
Figure BDA0003988075330000121
以上且
Figure BDA0003988075330000122
以下、
Figure BDA0003988075330000123
以上且
Figure BDA0003988075330000124
以下、
Figure BDA0003988075330000125
以上且
Figure BDA0003988075330000126
以下或
Figure BDA0003988075330000131
以上且
Figure BDA0003988075330000132
以下的原子间距(d值)。
此外，3-羟基丙酸盐晶体可以具有-55℃以上且-30℃以下的玻璃化转变温度，30℃以上且170℃以下的熔点，以及25℃以上且170℃以下的结晶温度。
此外，3-羟基丙酸盐晶体中包含的3-羟基丙酸盐的纯度可以是70％以上、80％以上、90％以上、70％至99.9％、80％至99.9％、90％至99.9％、70％至99％、80％至99％或90％至99％。
此外，对于上述3-羟基丙酸盐晶体，用于测量粒径分布D10、D50、D90、(D90-D10)/D50，体积分布、数量分布和面积分布的平均直径，粒径分布(D10、D50、D90)中的长宽比和平均长宽比，水分含量，放射性同位素含量，生物碳含量，XRD分析结果(晶体中的原子间距(d值)、在特定2θ范围内显示的峰)，玻璃化转变温度，熔点，结晶温度，纯度等的条件可以与根据所述实施方案的回收3-羟基丙酸的方法中的上述条件相同。
根据本公开的另一实施方案，提供3-羟基丙酸盐晶体，包含3-羟基丙酸的碱性金属盐或3-羟基丙酸的碱性金属盐水合物，并且根据ASTM D6866-21标准测量，3-羟基丙酸盐晶体的生物碳含量为20重量％以上。
3-羟基丙酸的碱性金属盐可以是3-羟基丙酸的钙盐或镁盐。
此外，3-羟基丙酸的碱性金属盐可以由下面的结构式1表示，3-羟基丙酸的碱性金属盐的水合物可以由下面的结构式2表示。下面的Cation可以是Mg2+或Ca2+。
[结构式1]
Cation(3HP)n
[结构式2]
Cation(3HP)n·mH2O
此外，根据ASTM D6866-21标准测量，3-羟基丙酸盐晶体的放射性同位素含量可以为20pMC(现代碳百分比)以上、50pMC以上、90pMC以上或100pMC以上，生物碳含量可以为20重量％以上、50重量％以上、80重量％以上、90重量％以上或95重量％以上。
此外，3-羟基丙酸盐晶体的体积分布的平均直径可以为30μm以上且100μm以下、35μm以上且95μm以下或40μm以上且90μm以下，数量分布的平均直径可以为1μm以上且30μm以下、3μm以上且25μm以下或5μm以上且20μm以下，面积分布的平均直径可以为10μm以上且70μm以下、15μm以上且60μm以下或20μm以上且55μm以下。
此外，3-羟基丙酸盐晶体在粒径分布(D10、D50、D90)中可以分别具有0.50以上且3.00以下、0.70以上且2.80以下或1.00以上且2.50以下的长宽比(LW比；长度与宽度之比)和平均长宽比。
3-羟基丙酸盐晶体的粒径分布D50可以为20μm以上且90μm以下、25μm以上且85μm以下、30μm以上且80μm以下或35μm以上且75μm以下，粒径分布D10可以为5μm以上且40μm以下、8μm以上且35μm以下或10μm以上且30μm以下，粒径分布D90可以为50μm以上且200μm以下、60μm以上且190μm以下、65μm以上且180μm以下或70μm以上且175μm以下。
此外，3-羟基丙酸盐晶体可以具有1.00以上且3.00以下、1.20以上且2.80以下、1.40以上且2.60以下或1.60以上且2.40以下的(D90-D10)/D50。
3-羟基丙酸盐晶体中包含的水分含量可以为200ppm以上且5000ppm以下、250ppm以上且4800ppm以下、300ppm以上且4600ppm以下或350ppm以上且4400ppm以下。
此外，3-羟基丙酸盐晶体在X射线衍射(XRD)分析中可以具有在8°至22°的2θ范围内的晶格之间的峰，并且由XRD分析得出，在晶体中可以具有
Figure BDA0003988075330000141
以上且
Figure BDA0003988075330000142
以下、
Figure BDA0003988075330000143
以上且
Figure BDA0003988075330000144
以下、
Figure BDA0003988075330000145
以上且
Figure BDA0003988075330000146
以下或
Figure BDA0003988075330000147
以上且
Figure BDA0003988075330000148
以下的原子间距(d值)。
此外，3-羟基丙酸盐晶体可以具有-55℃以上且-30℃以下的玻璃化转变温度，30℃以上且170℃以下的熔点，以及25℃以上且170℃以下的结晶温度。
此外，3-羟基丙酸盐晶体中包含的3-羟基丙酸盐的纯度可以是70％以上、80％以上、90％以上、70％至99.9％、80％至99.9％、90％至99.9％、70％至99％、80％至99％或90％至99％。
对于上述3-羟基丙酸盐晶体，用于测量粒径分布D10、D50、D90、(D90-D10)/D50，体积分布、数量分布和面积分布的平均直径，在粒径分布(D10、D50、D90)中的长宽比和平均长宽比，水分含量，放射性同位素含量，生物碳含量，XRD分析结果(晶体中的原子间距(d值)、在特定2θ范围内显示的峰)，玻璃化转变温度，熔点，结晶温度，纯度等的条件及其详细描述可以与根据所述实施方案的回收3-羟基丙酸的方法中上述的条件及其详细描述相同。
有益效果
由本公开提供的3-羟基丙酸盐晶体可以包含高纯度的3-羟基丙酸盐，并且具有特定的粒径或形状，从而有助于从杂质(如发酵副产物)和/或添加剂中过滤出。此外，所述回收(分离、纯化)3-羟基丙酸的方法可以很容易地通过3-羟基丙酸盐的结晶而分离出发酵副产物和/或添加剂，因此可以高纯度地回收3-羟基丙酸盐，并且该方法可以在没有有机溶剂的情况下进行，以简化分离和纯化3-羟基丙酸的工艺，从而降低纯化3-羟基丙酸的成本。
附图说明
图1和图2是显示对实施例1的3-羟基丙酸盐(Ca(3HP)2)晶体的X射线衍射(XRD)分析结果的谱图。
图3和图4是显示对实施例2的3-羟基丙酸盐(Mg(3HP)2)晶体的X射线衍射(XRD)分析结果的谱图。
图5是显示对实施例1的3-羟基丙酸盐(Ca(3HP)2)晶体的差示扫描量热法(DSC)分析结果的曲线图。
图6是显示对实施例2的3-羟基丙酸盐(Mg(3HP)2)晶体的差示扫描量热法(DSC)分析结果的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参考实施例更详细地描述本公开。然而，提供以下实施例仅用于说明本公开的目的，因此本公开的范围不限于此。
在本公开中，除非另有规定，否则所有温度以摄氏度描述。
制备例1.产生3-羟基丙酸的菌株的制备
制备了插入编码甘油脱水酶和醛脱氢酶的基因的重组载体，甘油脱水酶和醛脱氢酶已知用于使用甘油作为底物产生3-羟基丙酸(3HP)。将制备的重组载体导入E.coliW3110菌株以制备产生3-羟基丙酸的菌株。
更具体地，通过将编码腺苷转移酶的BtuR基因克隆到包含编码甘油脱水酶的基因(dhaB)、编码醛脱氢酶的基因(aldH)和编码甘油脱水酶再激活酶的基因(gdrAB)的质粒pCDF中所获得的pCDF_J23101_dhaB_gdrAB_J23100_aldH_btuR载体，使用电穿孔装置(Bio-Rad，Gene Pulser Xcell)通过电穿孔导入W3110菌株(KCCM 40219)中来制备产生3-羟基丙酸的菌株。本制备例1的产生3-羟基丙酸的菌株的制备方法以及使用的载体、引物和酶参考韩国专利公开No.10-2020-0051375(通过引用并入本说明书)的实施例1来进行。
实施例1.Ca(3HP)2晶体的制备
将在制备例1中制备的用于产生3-羟基丙酸的菌株通过使用未精制的甘油作为碳源在5L发酵罐中在35℃发酵和培养，以产生3-羟基丙酸。为了防止由于产生3-羟基丙酸使pH下降，在发酵过程中添加碱性金属盐氢氧化钙(Ca(OH)2)以保持中性pH。
在发酵培养后，通过离心分离(4000rpm，10分钟，4℃)除去细胞，并且使用活性炭进行初级发酵溶液纯化(初级纯化)。具体地，将活性炭添加到通过离心分离从中去除细胞的发酵溶液中，充分混合，然后再次离心分离以分离出活性炭。之后，将从中分离出活性炭的发酵溶液通过0.7μm滤纸和真空泵过滤，以纯化3-羟基丙酸发酵溶液。
初级纯化后获得的发酵溶液中3-羟基丙酸的浓度为50至100g/L的水平，使用旋转蒸发器(50℃，50毫巴)将发酵溶液浓缩至600g/L的浓度，制备浓缩物，然后将其在室温(300rpm)下搅拌以制备Ca(3HP)2晶体。此时，浓缩物中碱性金属盐的浓度为493.3g/L(基于Ca(OH)2)。
将得到的晶体用乙醇(EtOH)洗涤三次，并且在50℃的烘箱中干燥，最终回收晶体。测量晶体的重量，将晶体溶解在水中，并且用高效液相色谱(HPLC)对3-羟基丙酸(3HP)的量进行定量，以测量晶体中3-羟基丙酸的量，之后与发酵溶液中通过HPLC测量的3-羟基丙酸的量进行比较来测量回收率(公式1)。
[公式1]
3HP回收率(％)＝{(晶体中3HP含量)/(结晶前发酵溶液中3HP含量)}*100
作为晶体回收的3-羟基丙酸的回收率测量为约92％。
实施例2.Mg(3HP)2晶体的制备
除了使用Mg(OH)2代替Ca(OH)2作为碱性金属盐之外，以与上述实施例1基本相同的方式进行发酵过程，然后进行浓缩以制备和回收Mg(3HP)2晶体。
下面表1示出对于每一浓缩物的每一浓度下Mg(3HP)2晶体的回收率。
【表1】
浓度(g/L) 通过晶体的3HP回收率(％)
461.2 92.4
527.9 94.3
576.2 95.9
800.0 96.5
如上面表1中可以看出，浓缩后由于结晶回收了至少90％的3-羟基丙酸，因此证实通过结晶3-羟基丙酸的回收率是优异的。
比较例1.发酵后用硫酸滴定
以与上述实施例1相同的方式进行发酵过程，并且用硫酸(H2SO4)将发酵溶液滴定至pH 2。除去滴定过程中产生的石膏(Ca(SO)4)，进行3-羟基丙酸的质子化。
首先以与上述实施例1基本相同的方式纯化和浓缩从中除去石膏的发酵溶液，以确认是否形成晶体。
然而，在浓缩过程中浓度为600g/L(基于3HP)的情况下，没有形成晶体，即使浓缩进行至1000g/L(基于3HP)，确认也没有形成晶体。
<测试例>
1、晶体中3-羟基丙酸盐的纯度分析
为了对上述实施例1和实施例2中获得的3-羟基丙酸盐晶体进行阳离子分析，进行离子色谱(IC)分析(Dionex Aquion；洗脱液：20mM甲烷磺酸；色谱柱：Dionex IonPacCS12A；流速：1.0ml/min；抑制器：Dionex CERS 500 4mm；电流：59mA)，以确认每种晶体中3-羟基丙酸盐的纯度。
下面表2示出实施例1的Ca(3HP)2晶体的阳离子分析结果，下面表3显示出对于实施例2的每一浓度下的Mg(3HP)2晶体的3-羟基丙酸盐测量纯度的结果。
【表2】
Figure BDA0003988075330000181
【表3】
实施例2的浓度(g/L) Mg(3HP)<sub>2</sub>的纯度
461.2 93.2
527.9 92.9
576.2 93.0
800.0 93.5
参考上面表2和表3，证实在实施例1和实施例2中的晶体中3-羟基丙酸盐的纯度为92.9％以上。Ca(3HP)2的纯度通过上面表2中阳离子类型中Ca2+的比例得到确认，因此，证实纯度为98％以上，这是非常优异的。
2、晶体中3-羟基丙酸的分析
进行高效液相色谱(HPLC)分析以分析实施例1和实施例2中得到的3-羟基丙酸盐晶体中3-羟基丙酸的含量。进行HPLC的具体条件如下面表4所示。
【表4】
类型 特征
检测器 RI/UV检测器
色谱柱 Bio-Rad Aminex HPX-87H Ion Exclusion Column 300mm×7.8mm
流动相 0.5mM H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
流速 0.4mL/min
运行时间 35min
柱温 35℃
检测器温度 35℃
注射体积 10μl
下面表5显示出对实施例1和实施例2的晶体进行HPLC的结果。在下面表5中，晶体中的3-羟基丙酸盐可以是指实施例1中的Ca(3HP)2和实施例2中的Mg(3HP)2。
【表5】
Figure BDA0003988075330000191
参考上面表5，证实作为对实施例1和实施例2的晶体进行HPLC的结果示出的晶体中3HP盐的纯度为93.20％以上。
3、3-羟基丙酸盐晶体的粒径分析
关于实施例1的3-羟基丙酸盐(Ca(3HP)2)晶体和实施例2的3-羟基丙酸盐(Mg(3HP)2)晶体，使用粒度和形状颗粒分析仪(Microtrac TurboSync)分别测量D10、D50、D90、体积分布的平均直径、数量分布的平均直径和面积分布的平均直径，结果示于下面表6中。
此外，关于实施例1和实施例2的3-羟基丙酸盐晶体，使用粒度和形状颗粒分析仪测量D10、D50和D90各自的长宽比(LW比；长度与宽度之比)和平均长宽比，结果示于下面表7中。
【表6】
Figure BDA0003988075330000201
【表7】
D<sub>10</sub>长宽比 D<sub>50</sub>长宽比 D<sub>90</sub>长宽比 平均长宽比
实施例1 27.41 71.40 170.40 88.71
实施例2 13.68 36.50 74.02 41.30
-长宽比(LW比；长度与宽度之比)
参考上面表6和表7，在实施例1和实施例2中，确认粒径分布D10为13.68μm至27.41μm；粒径分布D50为36.50μm至71.40μm；粒径分布D90为74.02μm至170.40μm；(D90-D10)/D50对于实施例1为2.00，对于实施例2为1.65；体积分布的平均直径为41.30μm至88.71μm；数量分布的平均直径为5.13μm至18.99μm；面积分布的平均直径为24.81μm至53.45μm；D10长宽比(LW比；长度与宽度之比)为13.68至27.41；D50长宽比为36.50至71.40；D90长宽比为74.02至170.40；平均长宽比为41.30至88.71。
4、3-羟基丙酸盐晶体的水分含量的分析
使用来自Metrohm的Karl Fischer滴定仪分析实施例1的3-羟基丙酸盐晶体(Ca(3HP)2)和实施例2的3-羟基丙酸盐晶体(Mg(3HP)2)中的水分含量，并示于下面表8中。
【表8】
浓度(g/L) 水分含量(ppm)
实施例1 600 351
实施例2 800 4370
参考上面表8，确认实施例1和实施例2的水分含量为351至4370ppm。
5、3-羟基丙酸盐晶体中生物碳含量的分析
用ASTM D 6866-21(方法B)分析了实施例1的3-羟基丙酸盐晶体(Ca(3HP)2)和实施例2的3-羟基丙酸盐晶体(Mg(3HP)2)中的放射性同位素比率(pMC)和生物碳含量，结果示于下面表9中。
生物碳含量可以是指分别在实施例1和实施例2的3-羟基丙酸盐晶体中包含的生物碳的含量，放射性同位素比率(pMC)可以是指3-羟基丙酸盐晶体中包含的放射性同位素(14C)与现代参比物质的放射性同位素(14C)的比率。
【表9】
浓度(g/L) 放射性同位素比率(pMC) 生物碳含量(％)
实施例1 600 101.52 100
实施例2 800 102.23 100
-pMC：现代碳百分比
参考上面表9，证实上述实施例1和实施例2的所有3HP盐晶体具有101pMC以上，生物碳含量为100％。
6、3-羟基丙酸盐晶体的X射线衍射(XRD)分析
用波长为
Figure BDA0003988075330000211
的Cu-Kα射线照射实施例1和实施例2中制备的晶体，以测量反射模式下X射线衍射(XRD)图案。
所使用的测量仪器是Bruker AXS D4 Endeavor XRD。使用的电压和电流分别为40kV和40mA，使用的光学元件和探测器如下：
-一次(入射光束)光学元件：电动发散狭缝，索勒狭缝2.3°
-二次(衍射光束)光学元件：索勒狭缝2.3°
-LynxEye探测器(1D探测器)
图1和图2是显示对实施例1的3-羟基丙酸盐晶体的X射线衍射(XRD)分析结果的谱图，图3和图4是显示对实施例2的3-羟基丙酸盐晶体的X射线衍射(XRD)分析结果的谱图。
图1和图2的XRD谱图中编号峰的2θ值和晶格平面间距(d值)显示在表10中，图3和图4的XRD谱图中编号峰的2θ值和晶格平面间距显示在下面表11中。
【表10】
Figure BDA0003988075330000221
【表11】
Figure BDA0003988075330000222
参照表10和表11，确认在实施例1中制备的3-羟基丙酸盐晶体为Ca(3HP)2，在实施例2中制备的3-羟基丙酸盐晶体为Mg(3HP)2。
7、3-羟基丙酸盐晶体的差示扫描量热法(DSC)分析
关于实施例1和实施例2的晶体，用差示扫描量热仪(由TA Instruments Co.，Ltd.制造的DSC(Q2000))确认每种晶体的熔点(Tm)。在实施例1的情况下，以10℃/min的升温速率在-60℃至150℃的范围内测量玻璃化转变温度、结晶温度等。在实施例2的情况下，以10℃/min的升温速率在-70℃至30℃的范围内测量玻璃化转变温度、结晶温度等，将结果示于下面表12中。
图5是示出对实施例1的3-羟基丙酸盐(Ca(3HP)2)晶体进行差示扫描量热仪(DSC)分析的结果的曲线图，图6是示出对实施例2的3-羟基丙酸盐(Mg(3HP)2)晶体进行差示扫描量热仪(DSC)分析的结果的曲线图。
【表12】
Figure BDA0003988075330000231
参照表12，证实实施例1和实施例2的玻璃化转变温度为-45℃至-40℃，熔点为32℃至155℃，结晶温度为30℃至150℃。

Claims (33)

1.一种回收3-羟基丙酸的方法，包括如下步骤：
在碱性金属盐存在下，在包含含量为300g/L以上的3-羟基丙酸的浓缩物中形成3-羟基丙酸盐晶体；和
从所述浓缩物中分离出所述3-羟基丙酸盐晶体并将其转化成3-羟基丙酸。
2.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，所述碱性金属盐包括选自Na+、Mg2+和Ca2+中的至少一种阳离子。
3.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，所述碱性金属盐是Ca(OH)2、Mg(OH)2或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，所述浓缩物包含含量为350g/L以上且900g/L以下的3一羟基丙酸。
5.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，所述3-羟基丙酸盐晶体为结构式1或结构式2的形式：
[结构式1]
Cation(3HP)n
[结构式2]
Cation(3HP)n·mH2O
其中，Cation为阳离子；
3HP是与所述阳离子结合的3-羟基丙酸；
n是与所述阳离子结合的3HP的数量，是1以上的整数；和
m是水合物中水分子的数量，是1以上的整数。
6.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，所述3-羟基丙酸盐晶体的粒径分布D50为20μm以上且90μm以下，并且(D90-D10)/D50为1.00以上且3.00以下。
7.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，所述3-羟基丙酸盐晶体的体积分布的平均直径为30μm以上且100μm以下，数量分布的平均直径为1μm以上且30μm以下，面积分布的平均直径为10μm以上且70μm以下。
8.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，所述3-羟基丙酸盐晶体具有0.50以上且3.00以下的平均长宽比(LW比；长度与宽度之比)。
9.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，根据卡尔费歇尔方法测量，所述3-羟基丙酸盐晶体的水分含量为200ppm以上且5000ppm以下。
10.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，根据ASTM D6866-21标准测量，所述3-羟基丙酸盐晶体的放射性同位素含量为20pMC(现代碳百分比)以上，生物碳含量为20重量％以上。
11.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，由X射线衍射(XRD)分析得出，所述3-羟基丙酸盐晶体在晶体中具有
Figure FDA0003988075320000021
以上且
Figure FDA0003988075320000022
以下的原子间距(d值)。
12.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，在X射线衍射(XRD)分析中，所述3-羟基丙酸盐晶体在8°至22°的2θ范围内显示晶格之间的峰。
13.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，在差示扫描量热法(DSC)分析中，所述3-羟基丙酸盐晶体具有-55℃以上且-30℃以下的玻璃化转变温度。
14.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，在差示扫描量热法(DSC)分析中，所述3-羟基丙酸盐晶体具有30℃以上且170℃以下的熔点。
15.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，在差示扫描量热法(DSC)分析中，所述3-羟基丙酸盐晶体具有25℃以上且170℃以下的结晶温度。
16.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，所述3-羟基丙酸盐晶体的纯度为70％以上。
17.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，还包括如下步骤：
通过使具有产生3-羟基丙酸能力的菌株发酵来制备3-羟基丙酸的发酵溶液；和
通过浓缩所述发酵溶液来形成包含含量为300g/L以上的3-羟基丙酸的浓缩物。
18.根据权利要求17所述的回收3-羟基丙酸的方法，还包括如下步骤：
在制备所述3-羟基丙酸的发酵溶液之后，
从所述发酵溶液中除去细胞；或者
将所述发酵溶液过滤或纯化。
19.根据权利要求17所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，在所述浓缩物的形成中，通过蒸发所述发酵溶液来进行浓缩。
20.根据权利要求1所述的回收3-羟基丙酸的方法，其中，所述3-羟基丙酸的回收率为40％以上。
21.一种3-羟基丙酸盐晶体，由下面结构式1或结构式2表示：
[结构式1]
Cation(3HP)n
[结构式2]
Cation(3HP)n·mH2O
其中Cation为阳离子；
3HP是与所述阳离子结合的3-羟基丙酸；
n是与所述阳离子结合的3HP的数量，是1以上的整数；和
m是水合物中水分子的数量，是1以上的整数。
22.根据权利要求21所述的3-羟基丙酸盐晶体，其中，所述3-羟基丙酸盐晶体的粒径分布D50为20μm以上且90μm以下，并且(D90-D10)/D50为1.00以上且3.00以下。
23.根据权利要求21所述的3-羟基丙酸盐晶体，其中，所述3-羟基丙酸盐晶体具有0.50以上且3.00以下的长宽比(LW比；长度与宽度之比)。
24.根据权利要求21所述的3-羟基丙酸盐晶体，其中，根据ASTM D6866-21标准测量，所述3-羟基丙酸盐晶体的放射性同位素含量为20pMC(现代碳百分比)以上，生物碳含量为20重量％以上。
25.根据权利要求21所述的3-羟基丙酸盐晶体，其中，由X射线衍射(XRD)分析得出，所述3-羟基丙酸盐晶体在晶体中具有
Figure FDA0003988075320000041
以上且
Figure FDA0003988075320000042
以下的原子间距(d值)。
26.根据权利要求21所述的3-羟基丙酸盐晶体，其中，在X射线衍射(XRD)分析中，所述3-羟基丙酸盐晶体在8°至22°的2θ范围内显示晶格之间的峰。
27.根据权利要求21所述的3-羟基丙酸盐晶体，其中，在差示扫描量热法(DSC)分析中，所述3-羟基丙酸盐晶体具有-55℃以上且-30℃以下的玻璃化转变温度。
28.根据权利要求21所述的3-羟基丙酸盐晶体，其中，在差示扫描量热法(DSC)分析中，所述3-羟基丙酸盐晶体具有30℃以上且170℃以下的熔点。
29.根据权利要求21所述的3-羟基丙酸盐晶体，其中，所述3-羟基丙酸盐晶体中包含的3-羟基丙酸盐的纯度为70％以上。
30.一种3-羟基丙酸盐晶体，包含3-羟基丙酸的碱性金属盐或其水合物，其中，根据ASTM D6866-21标准测量，生物碳含量为20重量％以上。
31.根据权利要求30所述的3-羟基丙酸盐晶体，其中，所述3-羟基丙酸的碱性金属盐是3-羟基丙酸的钙盐或镁盐。
32.根据权利要求30所述的3-羟基丙酸盐晶体，其中，所述3-羟基丙酸盐晶体的体积分布的平均直径为30μm以上且100μm以下，数量分布的平均直径为1μm以上且30μm以下，面积分布的平均直径为10μm以上且70μm以下。
33.根据权利要求30所述的3-羟基丙酸盐晶体，其中，所述3-羟基丙酸盐晶体具有0.50以上且3.00以下的平均长宽比(LW比；长度与宽度之比)。
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