CN102083993A - 制备游离羧酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主题是制备游离羧酸的方法，其包括下列方法步骤：A)在添加通式(I)的胺的情况下通过在含水培养基中存在的生物细胞制备羧酸，其中R1、R2和R3是彼此独立地相同或不同的、支化或非支化的、任选取代的烃基残基或H，B)对于在方法步骤A)中所添加的胺是水溶性的情况，添加通式(I)的水不溶性胺，其中在方法步骤A)或B)中获得多相体系，并由水不溶性胺和羧酸形成相应的羧酸铵，和C)分离水不溶相和D)加热水不溶相以释放游离羧酸。

Description

制备游离羧酸的方法
发明领域
本发明的主题是制备游离羧酸的方法，其包括下列方法步骤：
A)在添加通式(I)的胺下通过在含水培养基中存在的生物细胞制备羧酸，
Figure BDA0000042618240000011
式(I)
其中R1、R2和R3是彼此独立地相同或不同的、支化或非支化的、任选取代的烃基残基或H，
B)对于在方法步骤A)中所添加的胺是水溶性的情况，添加通式(I)的水不溶性胺，
其中在方法步骤A)或B)中获得多相体系，并由水不溶性胺和羧酸形成相应的羧酸铵，和
C)分离水不溶相，和
D)加热水不溶相以释放游离羧酸。
现有技术
由于例如乳酸产品或柠檬酸产品，生化制备羧酸是熟知的。因为多数发酵过程在培养基处于待制备羧酸的pKs值之上的pH值下进行，羧酸大部分作为盐而非游离酸产生。这种碳酸盐大多通过添加酸而转化为它们的游离酸。
WO9815517描述了用碱性有机溶剂或水不可溶性胺萃取乳酸的方法。
DE102006052311描述了制备游离α-羟基羧酸的方法，该方法通过在叔胺的存在下加热相应的羧酸铵，在蒸馏去除产生的氨的情况下接着进行进一步蒸馏并由此随之形成叔胺和游离的α-羟基羧酸。
US 4,275,234描述了用胺作为萃取剂萃取羧酸的方法，该方法包括额外的、水性反萃取步骤，该步骤使羧酸又存在于水溶液中。
US 4,444,881描述了从发酵液中分离有机酸的方法，该方法通过将酸转化成其钙盐，在形成三烷基铵盐的情况下混合水溶性叔胺碳酸盐和沉淀的碳酸钙，浓缩三烷基铵盐溶液并通过加热分解三烷基铵盐。
EP 1385593描述了在添加共沸碳氢化合物的情况下通过蒸馏由短链羧酸的烷基铵复合物溶液后加工(Aufarbeitung)短链羧酸的方法，该方法在所述烷基铵复合物分解成游离的短链羧酸和烷基胺的条件下进行。
US 5,510,526描述了通过萃取由发酵液后加工游离乳酸的方法，该方法在CO2的存在下使用含有与水不可混合的、具有至少18个碳原子数目的三烷基胺的萃取剂，从水相分离有机相并随即从有机相分离游离乳酸。
WO02090312描述了从水溶液中纯化游离羧酸的方法，其中将水溶液作为与有机溶剂的混合物加热，并由此获得游离酸。
US 5,132,456描述了从含水介质中纯化游离羧酸的多步方法，其中首先用酸吸收剂萃取羧酸，并且在从所述含水介质中分离所述酸吸收剂后，用水溶性胺由/从所述酸吸收剂重新将羧酸作为羧酸铵反萃取。随即将所述羧酸铵分解。
所有方法的缺点在于，产生大量的含水物流(
Figure BDA0000042618240000021
Figure BDA0000042618240000022
)或产生不能再供应给该方法并由此作为废物存在的产物。
本发明的任务是，提供克服现有技术前述缺点的方法。
发明描述
令人惊奇地发现，包括以下方法步骤的用于制备游离羧酸的方法解决了本发明的任务：在添加胺的情况下通过生物细胞制备羧酸并任选地在所添加的胺是水溶性的情况下，添加另一种水不溶性胺，分离水不溶相并在释放游离羧酸的情况下加热该水不溶相。
本发明优点是，避免反应溶液例如被无机酸或二氧化碳酸化。由此不产生大量的盐，例如硫酸铵或石膏，如通常在其他工艺中所出现的那样。
进一步的优点是，通过例如相分离将水提前在该方法中能量有利地分离，并由此在该方法中进一步降低消耗能量的物流
Figure BDA0000042618240000031
同样，将该物流蒸发是不必要的。
本发明还有一个优点如下事实，即在生化过程中常常出现的产物抑制可以通过使用水不溶性胺避免。
术语“羧酸”在本发明的意义中既包括游离羧酸(-COOH)又包括相应的盐(-COO-)。
术语“羟基羧酸”在本发明的意义中表示具有至少一个羟基和一个羧基基团的羧酸并且既包括游离羧酸(-COOH)又包括相应的盐(-COO-)。
术语“羧酸铵”在本发明的意义中包括具有四键连的氮的一价阳离子基团的所有羧酸盐。例如被称作下列通式：
Figure BDA0000042618240000032
其中，R1′、R2′、R3′和R4′是彼此独立地相同或不同的、支化或非支化的、任选取代的烃基残基或H。
术语“水不溶性”在本发明的意义中被定义为溶解性小于100g/kg的水溶液。
术语“水溶性”在本发明的意义中被定义为溶解性等于或大于100g/kg的水溶液。
除非另有说明，所有给出的百分率(％)是质量百分率。
本发明的主题因此是制备游离羧酸的方法，该方法包括以下方法步骤：
A)在添加通式(I)的胺的情况下通过在含水培养基中存在的生物细胞制备羧酸，
Figure BDA0000042618240000041
式(I)
其中R1、R2和R3是彼此独立地相同或不同的、支化或非支化的、任选取代的烃基残基或H，
B)对于在方法步骤A)中所添加的胺是水溶性的情况，添加通式(I)的水不溶性胺，
其中在方法步骤A)或B)中获得多相体系，并由所述水不溶性胺和所述羧酸形成相应的羧酸铵，和
C)分离水不溶相，和
D)加热水不溶相以释放游离羧酸。
在本发明范围内优选的羧酸选自下组：乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、丙二酸和琥珀酸。
在根据本发明方法的范围内同样优选的是，羧酸是羟基羧酸。
优选的羟基羧酸的组包括α-羟基羧酸。在此优选涉及乳酸、柠檬酸、酒石酸、乙醇酸和2-羟基异丁酸，其中2-羟基异丁酸是特别优选的。
另一组优选的羟基羧酸包括β-羟基羧酸。在此优选涉及3-羟基丙酸，3-羟基丁酸，3-羟基戊酸、3-羟基己酸、3-羟基庚酸、3-羟基辛酸和3-羟基异丁酸，其中3-羟基异丁酸是特别优选的。
在方法步骤A中通过含水培养基中存在的生物细胞按本领域技术人员公知的方法制备羧酸。分别根据所使用的细胞和所制备的羧酸，相应调整方法参数。在该方法中例如可以涉及发酵方法。
优选的是，在方法步骤A)中所使用的细胞是微生物。
所使用的细胞优选自以下属的组：
曲霉属(Aspergillus)、棒杆菌属(Corynebacterium)、短杆菌属(Brevibacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、不动杆菌属(Acinetobacter)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、乳杆菌属(Lactobacillus)、副球菌属(Paracoccus)、乳球菌属(Lactococcus)、假丝酵母属(Candida)、毕赤酵母属(Pichia)、汉逊酵母属(Hansenula)、克鲁维酵母属(Kluyveromyces)、糖酵母属(Saccharomyces)、埃希氏菌属(Escherichia)、发酵单胞菌属(Zymomonas)、耶氏酵母属(Yarrowia)、甲基杆菌属(Methylobacterium)、Ralstonia、假单胞菌属(Pseudomonas)、红螺菌属(Rhodospirillum)、红细菌属(Rhodobacter)、伯克氏菌属(Burkholderia)、梭状芽胞杆菌属(Clostridium)和贪铜菌属(Cupriavidus)。
特别优选的是所使用的细胞选自下组：构巢曲霉(Aspergillusnidulans)、黑曲霉(Aspergillus niger)、广泛产碱菌(Alcaligeneslatus)、巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、黄色短杆菌(Brevibacterium flavum)、Brevibacterium lactofermentum、大肠埃希氏菌(Escherichia coli)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、Kluveromyces lactis、Candidablankii、皱褶念珠菌(Candida rugosa)、谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)、Corynebacterium efficiens、运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)、Yarrowia lipolytica、多形汉逊酵母(Hansenula polymorpha)、扭脱甲基杆菌(Methylobacteriumextorquens)、Ralstonia eutropha，尤其是Ralstonia eutropha H16、深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum)、类球红细菌(Rhodobactersphaeroides)、Paracoccus versutus、铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)、乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus)和巴斯德毕赤酵母(Pichiapastoris)，其中大肠埃希氏菌、Yarrowia lipolytica、谷氨酸棒状杆菌和Ralstonia eutropha是完全特别优选的。
本发明方法的特别实施方案的特征在于，在方法步骤A)中使用细胞，其能够由选自二氧化碳和一氧化碳组成的组的至少一种碳源形成羧酸。因此在这种情况下涉及使用产乙酸菌或自养生长细胞，优选涉及这种选自下组的细胞：凯伍产醋菌(Acetogenium kivui)、伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)、潮湿厌氧醋菌(Acetoanaerobiumnoterae)、醋酸梭菌(Clostridium Aceticum)、食甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)、热醋穆尔氏菌(Clostridium thermoaceticum)、粘液真杆菌(Eubacterium limosum)、产生消化链球菌(Peptostreptococcus productus)、扬氏梭菌(Clostridiumljungdahlii)、Ralstonia eutropha和Clostridiumcarboxydivorans。
在方法步骤A)中作为所添加的胺可以使用氨水和烷基胺，在此可以使用伯、仲和叔烷基胺以及季铵盐。
优选的是，在方法步骤A)中使用所添加的胺，以便影响含水培养基的pH值，优选将其提高。优选在方法步骤A)中通过添加的胺将pH值保持在2至9，优选4至8，特别优选5至7的范围内。
在方法步骤A)中优选使用水不溶性胺作为胺。在方法步骤A)中优选使用胺，其中R1、R2和R3是彼此独立地相同或不同的、非支化的、具有优选2至20(特别优选4至16、完全特别优选6至12)个C原子的未取代的烷基残基，或H。
优选在方法步骤A)中水不溶性胺是具有至少16个碳原子的烷基胺，优选三烷基胺和特别优选自下组的三烷基胺：三己胺、三辛胺、三癸胺、三辛胺、三-十二烷基胺。
在根据本发明方法的特别实施方式中，可以有利的是，在方法步骤A)中使用具有较强碱性强度的胺；在这种情况下优选的是，使用二烷基胺作为胺并优选使用选自下组的二烷基胺作为胺：二-异-三癸胺、双(2-乙基己基)胺、月桂基-三烷基甲胺，二-十一烷胺、二癸胺。
在方法步骤A)中基于羧酸计至少以1.1∶1，优选1.5至5∶1的摩尔比添加所述胺。
在方法步骤A)之后或持续在方法步骤A)中采用对于技术人员已知的方法例如离心、正切过滤等可以将液体组分或液体组分的一部分与生物细胞彼此相互分离。任选地可以将所分离的组分如含水培养基或细胞重新供应给该方法。
任选地可以将在方法步骤A)中所获得的液体组分在进一步的方法步骤之前浓缩。
作为所添加的胺在方法步骤B)中可以使用所有本领域技术人员已知的水不溶性胺，优选烷基胺。优选在方法步骤B)使用的水不溶性胺，其中R1、R2和R3是彼此独立地相同或不同的、非支化的、具有优选2至20(特别优选4至16，完全特别优选6至12)个碳原子的未取代的烷基残基或H。
进一步优选所使用的胺相应于上述在方法步骤A)中的水不溶性胺。在方法步骤B)中基于羧酸计至少以1.1∶1，优选1.5至5∶1的摩尔比添加所述胺。
在方法步骤B)中可以将方法步骤A)的水溶性胺至少部分地分离。特别是，当在方法步骤B)中使用水不溶性胺(其作为水溶性胺是较弱的碱(具有较小的pKB))时，优选的是，将至少部分水溶性胺分离。
这例如可以通过萃取、离子交换，通过加热和由此水溶性胺的热排除得以实现，或者通过引入CO2，其中水溶性胺作为碳酸盐而沉淀。用于分离水溶性胺的示例方法描述于DE 102006052311中。
所分离的水溶性胺可以重新供给所述方法步骤A)。
在方法步骤A)或B)之后出现多相体系，并且由水不溶性胺和羧酸形成相应的羧酸铵。
该羧酸铵优选，基于从水相到有机相的相同体积计，大部分地，优选超过60％，特别优选超过80％和完全特别优选超过90％地存在于水不溶相中。
额外的、水不溶性溶剂可以在该水不溶性胺中任选地加入，以便确保有利的性质如较好的相分离或稳定的相，降低胺的粘性或提高羧酸的溶解性。
作为额外的，水不溶性溶剂例如可以使用具有至少8个碳原子的醇；酮，如甲基异丁酮；芳族溶剂如甲苯和二甲苯；脂族非极性溶剂如煤油和己烷。优选使用油醇和十二烷醇。
优选使用如此额外的溶剂，其沸点在水不溶性胺的沸点以上。
在方法步骤C)中将含有羧酸铵的水不溶相从水相中分离。这可以通过本领域技术人员已知的所有方法进行，采用这些方法可以从水相分离有机相，如倾析、离心或蒸馏。例如，为此尤其在Perry′s ChemicalEngineer s′Handbook(Section 15)中，由Robert H Perry，Don WGreen，James O Malone编写，出版于1999年；McGraw-Hill。
在本发明方法范围内有利的是，将分离的水相再供应给该方法。
同样有利的是，将分离的水不溶相再次纯化，例如通过萃取、过滤、离心、离子交换或浓缩如通过蒸馏、萃取。
在方法步骤D)中游离羧酸的释放通过加热水不溶相来进行，优选在减压下，通过羧酸铵裂解。
在本发明的意义中减压表示小于1*105Pa的压力，优选小于0.9*105Pa，且特别优选小于0.8*105Pa。
加热的方法取决于所使用的仪器/设备，并可以例如经热浴(Heizbad)、可控温的反应器外壳或通过水不溶相与加热的气流接触来进行。取决于所使用的压力如此选择温度，即进行热盐解并最小化副产物的形成。优选同时蒸馏分离至少一部分在反应中形成的羧酸。合适的温度范围和压力范围以及热处理所必需的持续时间可以由本领域技术人员例如通过监测所形成的胺量或羧酸量或反应溶液的温度进程来确定。
在优选的实施方式中，方法步骤D)中的温度在80℃-300℃的温度范围内，优选120℃-250℃，特别优选150℃-220℃。
在方法步骤D)中获得的水不溶性胺可以再供应给该方法。
在方法步骤D)中所获得的含有羧酸的产物馏份可以无需进一步纯化而转化成终产物。在本发明的意义中优选的是由羟基羧酸脱水成不饱和羧酸。
羟基羧酸脱水的一系列方法对本领域技术人员是已知的，这些方法如在PCT/EP2007/055394、US 3,666,805和US 5,225,594中描述。
根据本发明的方法此外还包括一个或多个用于从产物馏份中纯化和分离所述羧酸的紧随步骤。合适的方法步骤尤其是浓缩、结晶、离子交换色谱、电渗析、用反应溶剂萃取和通过羧酸与合适的醇的酯化的纯化、所获得的酯的后续蒸馏和随即水解酯生成游离酸以及这些步骤的组合。在产物馏份中含有的副产物可以在分离热盐解中形成的游离羧酸之前或之后去除或转化成羧酸。
在以下所列出的实施例中将示例性描述本发明，而并非将本发明、由整个说明书及其权利要求书提供的本发明的应用范围限制在实施例所述的实施形式中。
以下附图是实施例的组成部分：
图1：在各种TOA浓度的存在下细胞的生长
图2：在各种TOA浓度的存在下制备2-羟基异丁酸
图3：在方法步骤A)使用水不溶性胺的过程示意图
图4：在方法步骤A)使用水溶性胺的过程示意图
实施例：
TOA(三辛胺)与Ralstonia eutropha的生物相容性
以400ml规模在标准培养基中，将用具有SEQ ID No.1的质粒：pBBR1MCS-2::icmA-icmB转化的Ralstonia eutropha PHB-4(重新分类为钩虫贪铜菌(Cupriavidus necator)，DSMZ 541)培养物在标准条件下(30℃；pH 6，8；rpm 250-750；pO2 20％)发酵46小时直至OD(在600nm下的光密度)为约30，这相应于1x1011每ml的CFU(菌落形成单位)。
在48小时的发酵时间后，无菌添加0.5％、1％、5％和10％(w/v)三辛胺(TOA)。然后在6和20小时后测定CFU。
为了确定CFU，制备发酵液的系列稀释液。将稀释液在琼脂板上涂板并在30℃下孵育24小时。对107和108的稀释液进行四次测量。
结果：在超过20小时的时间间隔(发酵时间46-65小时)在TOA(0.5％、1％、5％和10％(w/v))存在下CFU继续增大。
将所述值归纳于下表，CFU值标准化到1ml发酵液。
  0小时   6小时   24小时
  0.5％TOA   3.75E+10   5.31E+10   6.00E+10
  1％TOA   3.60E+10   3.73E+10   1.44E+11
  5％TOA   1.44E+11   1.25E+11   8.08E+11
  10％TOA   1.34E+11   1.61E+11   1.82E+11
通过在含水培养基中存在的生物细胞在三烷基胺存在下制备羧酸
将用具有SEQ ID No 1的质粒pBBR1MCS-2::icmA-icmB转化的产2-羟基异丁酸的Ralstonia eutropha PHB-4(重新分类为钩虫贪铜菌，DSMZ 541)作为2个50ml的培养物在振荡培养箱中在标准条件下(30℃，140rpm，20h)接入LB培养基。
为了生产生物质，从中取出5x10ml接种在40ml改良的无机盐培养基(根据Schlegel et al.，1961)中并在标准条件下孵育10小时。
将生物质培养物离心并在10ml改良的无机盐培养基中重悬浮。用该重悬浮液接种Ramos振荡培养箱的5个烧瓶(呼吸活性检测系统)。所述烧瓶装有具有维生素B12(60mg/l)的改良无机盐培养基(添加1g/L酵母提取物和15g/L果糖)。3个烧瓶额外含有1、5和10％(w/v)的三辛胺(TOA)。
将烧瓶在标准条件下(30℃，140rpm)孵育24小时。
在0、15和24小时后取出样品，确定发酵液中的CFU(OD)、pH和2HIB浓度。
为了确定CFU，制备发酵液的系列稀释液。将稀释液涂板到具有300mg/l卡那霉素的LB琼脂平板上并在30℃孵育24小时。对10-8和10-9的稀释液进行四次测量。
图1显示培养结果，CFU值标准化为1ml发酵液。细胞生长明显不受烷基胺存在的影响。
借助离子色谱(IC)(Methrom 761 Compact mit Autosampler，Methode Dionex AS154x250mm+
Figure BDA0000042618240000111
AG 154x350ml)和HPLC(Agilent Technologies HPLC series 1200，Methode Aminex)进行所制备的羧酸2-羟基异丁酸的浓度确定。
图2显示上述2-HIB浓度培养的IC测量值。
所有配料方案在历经整个试验时间后生成了2-羟基异丁酸。
烷基铵盐的热解
通过混合2-羟基异丁酸(2-HIB)与三辛胺(TOA)制备三辛铵盐溶液。为此称取10g 2-羟基异丁酸并溶解于90g TOA中。由该称取物产生化学计量的TOA/2-羟基异丁酸的比值为2.64。
在旋转蒸发器中预置50.6g该三辛铵盐溶液。借助真空泵调置绝对压力为27毫巴用于热解。将用于加热该预置物所使用的油浴调节到180℃并保持恒定。约20分钟后在冷却的玻璃部件上结晶出白色晶体。在约4小时后终止试验。在热解后称量所述预置物，产生3.5g的质量减少。将玻璃杯上存在的白色晶体用水洗出并借助HPLC分析。该分析显示，这种晶体是2-羟基异丁酸。借助元素分析(C、H、N、O)对样品在试验开始前和试验结束后进行分析。基于这种分析，可以计算各物质的浓度和物质量(Stoffmengen)。98.4％的所产生的TOA量在试验后仍存在于预置物中；2-羟基异丁酸的初始物质量的34.4％在试验结束后仍作为三烷基铵盐存在于预置物中。65.6％所称取的2-羟基异丁酸的质量由盐热分解，并部分地作为在冷却的玻璃部件上的晶体回收。
方法步骤A)中使用水不溶性胺的示例性过程示意图
图3描述了一种根据本发明的设计方案，其中在方法步骤A)中使用水不溶性胺。这用于在发酵罐中调节pH值。经此在发酵罐中形成羧酸铵。在生物质分离后可以分开水不溶相和水相。水相可以在最终纯化后返回到发酵罐中。在水不溶相中存在羧酸铵。羧酸铵可以在随后的热盐解中分解成游离酸和相应的胺。在最终纯化后可以将胺再次回输到发酵罐以调节pH值并因此进行循环。
方法步骤A)中使用水溶性胺的示例性过程示意图
图4描述了一种根据本发明的设计方案，其中在方法步骤A)中使用水溶性胺以调节pH值。经此在发酵罐中形成羧酸铵。在生物质分离后将水不溶性胺添加到水溶液中。在方法步骤B)中将羧酸盐导入有机相中并任选部分去除水不溶性胺。将有机相供应给热盐解，由此一方面形成游离酸，并且另一方面形成胺。如果需要的话，将这两种物流在分开的纯化步骤中进行纯化(不在本方法中考虑)。所获得的胺可以再次供应给该方法。
Figure IDA0000042618290000011
Figure IDA0000042618290000021
Figure IDA0000042618290000031

Claims (10)

1.制备游离羧酸的方法，其包括下列方法步骤：
A)在添加通式(I)的胺的情况下通过在含水培养基中存在的生物细胞制备羧酸，
Figure FDA0000042618230000011
式(I)
其中R1、R2和R3是彼此独立地相同或不同的、支化或非支化的、任选取代的烃基残基或H，
B)对于在方法步骤A)中所添加的胺是水溶性的情况，添加通式(I)的水不溶性胺，
其中在方法步骤A)或B)中获得多相体系，并由水不溶性胺和羧酸形成相应的羧酸铵，和
C)分离水不溶相，和
D)加热水不溶相以释放游离羧酸。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述羧酸是α-或β-羟基羧酸。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在方法步骤A)中添加通式(I)的水不溶性胺。
4.根据权利要求1-3至少一项的方法，其特征在于，在方法步骤A)或B)中R1、R2和R3是彼此独立地相同或不同的、非支化的、未取代的烷基残基或H。
5.根据权利要求1-4至少一项的方法，其特征在于，在方法步骤D)中在减压下释放游离羧酸。
6.根据权利要求1-5至少一项的方法，其特征在于，在方法步骤D)中在80℃至300℃，优选120℃至250℃，特别优选150℃至220℃的温度范围内释放游离羧酸。
7.根据权利要求1-6至少一项的方法，其特征在于，在方法步骤A)中使用所添加的胺，以便影响含水培养基的pH值。
8.根据权利要求1-7至少一项的方法，其特征在于，在方法步骤D)中回收通式(I)的化合物并再次返回该方法。
9.根据权利要求1-8至少一项的方法，其特征在于，在方法步骤A)中使用的细胞是微生物。
10.根据权利要求1-9至少一项的方法，其特征在于，在方法步骤A)中使用的细胞选自以下属的组：
曲霉属(Aspergillus)、棒杆菌属(Corynebacterium)、短杆菌属(Brevibacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、不动杆菌属(Acinetobacter)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、乳杆菌属(Lactobacillus)、副球菌属(Paracoccus)、乳球菌属(Lactococcus)、假丝酵母属(Candida)、毕赤酵母属(Pichia)、汉逊酵母属(Hansenula)、克鲁维酵母属(Kluyveromyces)、糖酵母属(Saccharomyces)、埃希氏菌属(Escherichia)、发酵单胞菌属(Zymomonas)、耶氏酵母属(Yarrowia)、甲基杆菌属(Methylobacterium)、Ralstonia、假单胞菌属(Pseudomonas)、红螺菌属(Rhodospirillum)、红细菌属(Rhodobacter)、伯克氏菌属(Burkholderia)、梭状芽胞杆菌属(Clostridium)和贪铜菌属(Cupriavidus)。
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Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007052463A1 (de) * 2007-11-02 2009-05-07 Evonik Degussa Gmbh Fermentative Gewinnung von Aceton aus erneuerbaren Rohstoffen mittels neuen Stoffwechselweges
DE102007060705A1 (de) * 2007-12-17 2009-06-18 Evonik Degussa Gmbh ω-Aminocarbonsäuren oder ihre Lactame, herstellende, rekombinante Zellen
DE102009009580A1 (de) 2009-02-19 2010-08-26 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung freier Säuren aus ihren Salzen
DE102009046623A1 (de) 2009-11-11 2011-05-12 Evonik Röhm Gmbh Verwendung eines zu einem MeaB-Protein homologen Proteins zur Erhöhung der enzymatischen Aktivität einer 3-Hydroxycarbonsäure-CoA-Mutase
DE102009046626A1 (de) 2009-11-11 2011-05-12 Evonik Degussa Gmbh Candida tropicalis Zellen und deren Verwendung
DE102010014680A1 (de) 2009-11-18 2011-08-18 Evonik Degussa GmbH, 45128 Zellen, Nukleinsäuren, Enzyme und deren Verwendung sowie Verfahren zur Herstellung von Sophorolipiden
DE102010015807A1 (de) 2010-04-20 2011-10-20 Evonik Degussa Gmbh Biokatalytisches Oxidationsverfahren mit alkL-Genprodukt
DE102011004465A1 (de) 2010-09-10 2012-03-15 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur direkten Aminierung sekundärer Alkohole mit Ammoniak zu primären Aminen
DE102010043470A1 (de) 2010-11-05 2012-05-10 Evonik Degussa Gmbh Zusammensetzung aus Polyamiden mit niedriger Konzentration an Carbonsäureamidgruppen und elektrisch leitfähigem Kohlenstoff
DE102011075162A1 (de) 2010-12-08 2012-06-14 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur homogen-katalysierte, hochselektiven direkten Aminierung von primären Alkoholen mit Ammoniak zu primären Aminen bei hohem Volumenverhältnis von Flüssig- zu Gasphase und/oder hohen Drücken
UA112980C2 (uk) 2011-02-16 2016-11-25 Евонік Дегусса Гмбх Рідкі катіоніти
CA2826415A1 (en) 2011-02-21 2012-08-30 Evonik Degussa Gmbh Process for the direct amination of alcohols by means of ammonia to primary amines using a xantphos catalyst system
EP2540170A1 (de) 2011-06-29 2013-01-02 Evonik Degussa GmbH Dermatologisch wirksamer Hefeextrakt
CN107217078A (zh) 2011-07-20 2017-09-29 赢创德固赛有限公司 伯醇的氧化和胺化
DE102011084518A1 (de) 2011-10-14 2013-04-18 Evonik Industries Ag Verwendung einer Mehrschichtfolie mit Polyamid- und Polyesterschichten fürdie Herstellung photovoltaischer Module
EP2602328A1 (de) 2011-12-05 2013-06-12 Evonik Industries AG Verfahren zur Oxidation von Alkanen unter Verwendung einer AlkB Alkan 1-Monooxygenase
EP2607490A1 (de) 2011-12-22 2013-06-26 Evonik Industries AG Verfahren zur verbesserten Abtrennung einer hydrophoben organischen Lösung von einem wässrigen Kulturmedium
EP2607479A1 (en) 2011-12-22 2013-06-26 Evonik Industries AG Biotechnological production of alcohols and derivatives thereof
DE102012200907A1 (de) 2012-01-23 2013-07-25 Evonik Industries Ag Verfahren und Absorptionsmedium zur Absorption von CO2 aus einer Gasmischung
EP2631298A1 (en) 2012-02-22 2013-08-28 Evonik Industries AG Biotechnological method for producing butanol and butyric acid
EP2639308A1 (de) 2012-03-12 2013-09-18 Evonik Industries AG Enzymatische omega-Oxidation und -Aminierung von Fettsäuren
EP2647696A1 (de) 2012-04-02 2013-10-09 Evonik Degussa GmbH Verfahren zur aeroben Herstellung von Alanin oder einer unter Verbrauch von Alanin entstehenden Verbindung
DE102012207509A1 (de) 2012-05-07 2013-11-07 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Absorption von CO2 aus einer Gasmischung
DE102012207921A1 (de) 2012-05-11 2013-11-14 Evonik Industries Ag Mehrstufiges Syntheseverfahren mit Synthesegas
EP2700448A1 (de) 2012-08-21 2014-02-26 Evonik Industries AG Verzweigte Fettsäuren als flüssige Kationenaustauscher
ES2531144T3 (es) 2012-09-07 2015-03-11 Evonik Industries Ag Composiciones curables a base de resinas epoxídicas sin alcohol bencílico
TWI494433B (zh) * 2012-10-15 2015-08-01 Green Cellulosity Corp 製造羧酸及／或醇的方法
EP2730655A1 (de) 2012-11-12 2014-05-14 Evonik Industries AG Verfahren zur Umsetzung eines Carbonsäureesters unter Verwendung BioH-defizienter Zellen
EP2746400A1 (de) 2012-12-21 2014-06-25 Evonik Industries AG Herstellung von Aminen und Diaminen aus einer Carbonsäure oder Dicarbonsäure oder eines Monoesters davon
EP2746397A1 (de) 2012-12-21 2014-06-25 Evonik Industries AG Herstellung von Omega-Aminofettsäuren
EP2759598A1 (de) 2013-01-24 2014-07-30 Evonik Industries AG Verfahren zur Herstellung von alpha, omega-Alkandiol
EP2944697A1 (en) 2014-05-13 2015-11-18 Evonik Degussa GmbH Method of producing nylon
CA2937594A1 (en) 2015-02-26 2016-08-26 Evonik Degussa Gmbh Alkene production
DE102015212749A1 (de) 2015-07-08 2017-01-12 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Entfeuchtung von feuchten Gasgemischen
EP3173478A1 (en) 2015-11-25 2017-05-31 Evonik Degussa GmbH Biotechnological production of omega-functionalised carboxylic acids and esters thereof
US11174496B2 (en) 2015-12-17 2021-11-16 Evonik Operations Gmbh Genetically modified acetogenic cell
EP3257843A1 (en) 2016-06-14 2017-12-20 Evonik Degussa GmbH Method of preparing a high purity imidazolium salt
DE102016210483A1 (de) 2016-06-14 2017-12-14 Evonik Degussa Gmbh Verfahren und Absorptionsmittel zur Entfeuchtung von feuchten Gasgemischen
DE102016210484A1 (de) 2016-06-14 2017-12-14 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Entfeuchtung von feuchten Gasgemischen
EP3257568B1 (de) 2016-06-14 2019-09-18 Evonik Degussa GmbH Verfahren zur entfeuchtung von feuchten gasgemischen mit ionischen flüssigkeiten
DE102016210478A1 (de) 2016-06-14 2017-12-14 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Entfeuchtung von feuchten Gasgemischen
DE102016210481B3 (de) 2016-06-14 2017-06-08 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zum Reinigen einer ionischen Flüssigkeit
EP3490969B1 (en) 2016-07-27 2020-07-22 Evonik Operations GmbH N-acetyl homoserine
KR102252883B1 (ko) 2018-10-17 2021-05-14 주식회사 엘지화학 유기산의 정제방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4405717A (en) * 1981-10-26 1983-09-20 Cpc International Inc. Recovery of acetic acid from a fermentation broth
US4444881A (en) * 1981-10-26 1984-04-24 Cpc International Inc. Recovery of organic acids from a fermentation broth
WO2000014052A1 (en) * 1998-09-08 2000-03-16 Bioengineering Resources, Inc. Microbial process for the preparation of acetic acid as well as solvent for its extraction from the fermentation broth

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH455748A (de) 1965-03-12 1968-05-15 Lonza Ag Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure aus a-Oxyisobuttersäure
IL39710A (en) 1972-06-19 1975-04-25 Imi Inst For Res & Dev Recovery of acids from aqueous solutions by solvent extraction
DE3831071A1 (de) 1988-09-13 1990-03-15 Basf Ag Verfahren zur isolierung von 2-keto-polyhydroxy-c(pfeil abwaerts)6(pfeil abwaerts)-carbonsaeuren, insbesondere von 2-keto-l-gulonsaeure aus waessrigen fermentationsaustraegen
JP2959121B2 (ja) 1990-11-28 1999-10-06 三菱瓦斯化学株式会社 メタクリル酸の製造法
US5132456A (en) 1991-05-07 1992-07-21 The Regents Of The University Of California Sorption of carboxylic acid from carboxylic salt solutions at PHS close to or above the pKa of the acid, with regeneration with an aqueous solution of ammonia or low-molecular-weight alkylamine
US5510526A (en) 1993-06-29 1996-04-23 Cargill, Incorporated Lactic acid production, separation and/or recovery process
DE69709705T2 (de) * 1996-02-26 2002-06-13 Nippon Soda Co Verfahren zur herstellung von freien alpha-hydroxysäuren aus ammoniumsalzen
DE19629372A1 (de) 1996-07-20 1998-01-22 Degussa Verfahren zur Herstellung von Malonsäure oder einem Salz derselben
DE19629371A1 (de) 1996-07-20 1998-01-22 Degussa Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxypropionsäure oder einem Salz derselben
IL119387A (en) * 1996-10-09 2001-06-14 Cargill Inc Process for the recovery of lactic acid by liquid-liquid extraction with a basic extractant
US6684061B1 (en) 2000-07-20 2004-01-27 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Systems and methods for measuring interference reciprocity between uplink and downlink directions in a wireless communications system
US6926810B2 (en) 2001-03-15 2005-08-09 A. E. Staley Manufacturing Co. Process for obtaining an organic acid from an organic acid ammonium salt, an organic acid amide, or an alkylamine organic acid complex
DE102004008042A1 (de) 2004-02-19 2005-09-01 Goldschmidt Gmbh Verfahren zur Herstellung von Aminosäureestern und deren Säure-Additions-Salzen
JP2007082490A (ja) 2005-09-22 2007-04-05 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 有機酸の抽出発酵による生産方法及び該生産方法に用いる有機酸生産酵母
DE102006017760A1 (de) 2006-03-24 2007-09-27 Ufz-Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle Gmbh Verfahren zur enzymatischen Herstellung von 2-Hydroxy-2-methylcarbonsäuren
DE102006025821A1 (de) 2006-06-02 2007-12-06 Degussa Gmbh Ein Enzym zur Herstellung von Mehylmalonatsemialdehyd oder Malonatsemialdehyd
DE102006052311A1 (de) 2006-11-07 2008-05-08 Kiefer, Hans, Dr. Verbessertes Verfahren zur Herstellung von alpha-Hydroxysäuren
DE102006055426A1 (de) 2006-11-22 2008-05-29 Evonik Röhm Gmbh Verfahren zur Herstellung von Alkyl(meth)acrylaten unter Verwendung einer enzymatischen Cyanhydrinhydrolyse
DE102007015583A1 (de) 2007-03-29 2008-10-02 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Ein Enzym zur Herstellung von Methylmalonyl-Coenzym A oder Ethylmalonyl-Coenzym A sowie dessen Verwendung
DE102009001008A1 (de) 2009-02-19 2010-08-26 Evonik Degussa Gmbh Reaktivextraktion von freien organischen Säuren aus deren Ammoniumsalzen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4405717A (en) * 1981-10-26 1983-09-20 Cpc International Inc. Recovery of acetic acid from a fermentation broth
US4444881A (en) * 1981-10-26 1984-04-24 Cpc International Inc. Recovery of organic acids from a fermentation broth
WO2000014052A1 (en) * 1998-09-08 2000-03-16 Bioengineering Resources, Inc. Microbial process for the preparation of acetic acid as well as solvent for its extraction from the fermentation broth

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WASEWAR K L ET AL: "Fermentation of Glucose to Lactic Acid Coupled with Reactive Extraction: A review", 《INDUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CA2729894C (en) 2017-01-17
ES2545490T3 (es) 2015-09-11
WO2010000506A2 (de) 2010-01-07
RU2011103873A (ru) 2012-08-10
EP2294206A2 (de) 2011-03-16
EP2294206B1 (de) 2015-06-03
US8703451B2 (en) 2014-04-22
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MX2010013471A (es) 2010-12-21
WO2010000506A3 (de) 2010-02-25
DE102008040193A1 (de) 2010-01-07
JP2011526149A (ja) 2011-10-06
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US20110189742A1 (en) 2011-08-04

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