CN111936523A - 用于纯化复杂生物组合物的方法 - Google Patents
用于纯化复杂生物组合物的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111936523A CN111936523A CN201980023856.1A CN201980023856A CN111936523A CN 111936523 A CN111936523 A CN 111936523A CN 201980023856 A CN201980023856 A CN 201980023856A CN 111936523 A CN111936523 A CN 111936523A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- complex biological
- temperature
- biological composition
- heating
- retentate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 48
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 claims description 29
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 28
- 239000012465 retentate Substances 0.000 claims description 27
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 26
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 21
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 18
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 14
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 9
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 9
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 238000011026 diafiltration Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 9
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 9
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000223678 Aureobasidium pullulans Species 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 4
- XUMBMVFBXHLACL-UHFFFAOYSA-N Melanin Chemical compound O=C1C(=O)C(C2=CNC3=C(C(C(=O)C4=C32)=O)C)=C2C4=CNC2=C1C XUMBMVFBXHLACL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 4
- FYGDTMLNYKFZSV-URKRLVJHSA-N (2s,3r,4s,5s,6r)-2-[(2r,4r,5r,6s)-4,5-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)-6-[(2r,4r,5r,6s)-4,5,6-trihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)oxane-3,4,5-triol Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1OC1[C@@H](CO)O[C@@H](OC2[C@H](O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]2O)CO)[C@H](O)[C@H]1O FYGDTMLNYKFZSV-URKRLVJHSA-N 0.000 description 3
- DSSYKIVIOFKYAU-XCBNKYQSSA-N (R)-camphor Chemical compound C1C[C@@]2(C)C(=O)C[C@@H]1C2(C)C DSSYKIVIOFKYAU-XCBNKYQSSA-N 0.000 description 3
- FEBUJFMRSBAMES-UHFFFAOYSA-N 2-[(2-{[3,5-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)-6-phosphanyloxan-4-yl]oxy}-3,5-dihydroxy-6-({[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxy}methyl)oxan-4-yl)oxy]-3,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl phosphinite Chemical compound OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(OC2C(C(OP)C(O)C(CO)O2)O)C(O)C(OC2C(C(CO)OC(P)C2O)O)O1 FEBUJFMRSBAMES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002498 Beta-glucan Polymers 0.000 description 3
- 241000723346 Cinnamomum camphora Species 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002305 Schizophyllan Polymers 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229960000846 camphor Drugs 0.000 description 3
- 229930008380 camphor Natural products 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 241000235349 Ascomycota Species 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100365384 Mus musculus Eefsec gene Proteins 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 239000003157 biological pigment Substances 0.000 description 2
- 235000010633 broth Nutrition 0.000 description 2
- -1 but not limited to Chemical class 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 2
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 1
- 229920000945 Amylopectin Polymers 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-CUHNMECISA-N D-Cellobiose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-CUHNMECISA-N 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 229920002527 Glycogen Polymers 0.000 description 1
- 229920002683 Glycosaminoglycan Polymers 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930183415 Suberin Natural products 0.000 description 1
- YTAHJIFKAKIKAV-XNMGPUDCSA-N [(1R)-3-morpholin-4-yl-1-phenylpropyl] N-[(3S)-2-oxo-5-phenyl-1,3-dihydro-1,4-benzodiazepin-3-yl]carbamate Chemical compound O=C1[C@H](N=C(C2=C(N1)C=CC=C2)C1=CC=CC=C1)NC(O[C@H](CCN1CCOCC1)C1=CC=CC=C1)=O YTAHJIFKAKIKAV-XNMGPUDCSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 description 1
- 239000003876 biosurfactant Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000003113 dilution method Methods 0.000 description 1
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002016 disaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 229940096919 glycogen Drugs 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000008101 lactose Substances 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000002029 lignocellulosic biomass Substances 0.000 description 1
- WRUGWIBCXHJTDG-UHFFFAOYSA-L magnesium sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-]S([O-])(=O)=O WRUGWIBCXHJTDG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/04—Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
- B01D61/145—Ultrafiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D25/00—Filters formed by clamping together several filtering elements or parts of such elements
- B01D25/12—Filter presses, i.e. of the plate or plate and frame type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D37/00—Processes of filtration
- B01D37/02—Precoating the filter medium; Addition of filter aids to the liquid being filtered
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
- C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
- C08B37/0009—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid alpha-D-Glucans, e.g. polydextrose, alternan, glycogen; (alpha-1,4)(alpha-1,6)-D-Glucans; (alpha-1,3)(alpha-1,4)-D-Glucans, e.g. isolichenan or nigeran; (alpha-1,4)-D-Glucans; (alpha-1,3)-D-Glucans, e.g. pseudonigeran; Derivatives thereof
- C08B37/0018—Pullulan, i.e. (alpha-1,4)(alpha-1,6)-D-glucan; Derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
- C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
- C08B37/0024—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Glucans; (beta-1,3)-D-Glucans, e.g. paramylon, coriolan, sclerotan, pachyman, callose, scleroglucan, schizophyllan, laminaran, lentinan or curdlan; (beta-1,6)-D-Glucans, e.g. pustulan; (beta-1,4)-D-Glucans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Glucans, e.g. lichenan; Derivatives thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
- B01D2311/04—Specific process operations in the feed stream; Feed pretreatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
- B01D2311/06—Specific process operations in the permeate stream
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
- B01D2311/10—Temperature control
- B01D2311/103—Heating
- B01D2311/1032—Heating or reheating between serial separation steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
- B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
- B01D2311/2673—Evaporation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2315/00—Details relating to the membrane module operation
- B01D2315/16—Diafiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/20—Specific permeability or cut-off range
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于纯化复杂生物组合物的方法。
Description
本发明涉及一种用于纯化复杂生物组合物的方法。
近年来，随着环保措施和对自然资源限制的认识的提高，用于功能性物质(如生物聚合物、酶、色素和表面活性剂)的天然替代物变得越来越重要。几种类型的微生物能够产生多种有价值的化合物，但是，纯化这种复杂组合物以及相应分离感兴趣的物质已被证明是困难的，并且限制了工业应用。这尤其适用于包含聚合物质(如生物聚合物)的组合物，该聚合物增加了组合物的粘度并严重影响了流变性能。Castillo等描述了含有硬葡聚糖的发酵液的下游加工的各种障碍(Castillo等，Microbial production of scleroglucan anddownstream processing,frontiers in microbiology，2015年10月15日)。
本发明的发明人将自己的任务设定为开发一种用于纯化复杂生物组合物的方法，该方法也可以应用于包含高含量天然生物聚合物的组合物，该方法在经济上可行且对环境友好，并且可以分离几种物质，因为另外的组分的结构和特征未受影响。本发明的方法能够在保留所有大分子特征的同时，实现精制级生物聚合物的高回收率。
这个任务已经通过包括以下步骤的方法解决：
a)提供复杂生物组合物；
b)将复杂生物组合物加热至50至140℃的温度；
c)将加热的复杂生物组合物分离成固相和液相；
d)对液相进行超滤并由此获得渗余物和渗透物。
将在以下更详细地描述本发明的要素。这些要素随特定的实施方式列出，然而，应当理解它们可以以任何方式和任何数量组合以形成另外的实施方式。各种不同地描述的实例和实施方式不应被解释为将本发明限制于仅明确描述的实施方式。这种描述应被理解为支持并涵盖将明确描述的实施方式与任意数量的所公开的要素相结合的实施方式。此外，除非上下文另外指出，否则应认为本申请的描述公开了本申请中所有描述的要素的任何排列和组合。
在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则词语“包含(comprise)”以及诸如“包括(comprises)”和“含有(comprising)”的变型将被理解为意指包括所述成员、整体或步骤或者成员、整体或步骤的组，但不排除任何其他成员、整体或步骤，或者成员、整体或步骤的组。在描述本发明的上下文中(特别是在权利要求的上下文中)使用的术语“一(a)”和“一个(an)”和“该(the)”以及相似的指代应解释为涵盖单数和复数，除非本文另有指示或与上下文明显矛盾。本文中数值范围的列举仅旨在用作分别提及落入范围内的每个单独数值的简写方法。除非本文另外指出，否则每个单独的值都被并入说明书中，如同在本文中被单独列举一样。除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序进行。本文提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“如”，“例如”，“具体的”，“具体的实施方式”)的使用仅旨在更好地说明本发明，而不构成对另外要求保护的发明范围的限制。说明书中的任何语言都不应解释为表示实施本发明必不可少的任何非要求保护的要素。
在本发明中，术语“复杂生物组合物”理解为包括任何含有至少两种不同分子结构的有机物质和至少一种微生物的细胞和/或细胞片段的组合物。本发明的方法特别适用于含有至少一种生物聚合物的生物组合物，例如，含有至少一种生物聚合物和至少一种选自表面活性剂、酶、色素、有机酸、盐及单体、二聚和/或多聚糖的物质的生物组合物。示例性的生物组合物是(1)包含至少一种微生物的细胞和/或细胞片段及至少一种生物聚合物、至少一种表面活性剂和至少一种色素的生物组合物；(2)包含至少一种生物聚合物、至少一种表面活性剂、至少一种色素和至少一种有机酸的生物组合物；(3)包含至少一种生物聚合物、至少一种表面活性剂、至少一种色素和至少一种盐的生物组合物。这样的生物组合物可以是由至少一种微生物发酵生物质产生的任何组合物，其中生物质可以是天然来源的，如木质纤维生物质的水解产物，或是人工发酵培养基。本发明的方法特别适合于由至少一种属于子囊菌门(Ascomycota)的真菌发酵生物质得到的任何生物组合物，如具有选自0.1至0.3wt.-％范围的干物质含量并含有低于0.02wt.-％的来自有机氮源的氮的生物质。适用于本发明方法的生物组合物还可以含有发酵液的上清液或由发酵液的上清液组成。
在本发明中，术语“生物聚合物”理解为由活的生物体产生的任何聚合物。本发明的方法和系统特别适用于在20至100℃的范围内或在20至80℃的范围内显示出非温度相关的粘度的生物聚合物。本发明的方法特别适用于含有共价键合的单体单元的生物聚合物，如聚合碳水化合物结构、橡胶、木栓质、黑色素和木质素。在示例性实施方式中，该至少一种生物聚合物具有至少0.8兆道尔顿的分子量，如硬葡聚糖、支链淀粉或β-葡聚糖。在另一个示例性实施方式中，至少一种生物聚合物具有最大0.5至5.0百万道尔顿(兆道尔顿)或0.75至3.5百万道尔顿(兆道尔顿)或1.0至2.0百万道尔顿(兆道尔顿)的分子量分布。在示例性实施方式中，生物聚合物具有通过常数b描述的剪切稀化行为，其中b是两对值x1/y1和x2/y2之间的梯度，其中x是0.1-100s-1范围中的剪切速率[s-1]，而y是在给定的剪切速率和20℃至80℃的生物聚合物温度和0.05至0.5wt.-％浓度下的动态粘度[mPas]。常数b可以通过式b＝-((lg(y1/y2)/(lg(x1/x2))来描述。在合适的但示例性的实施方式中，b选自0.65至1.05的范围。在另一个示例性实施方式中，b选自0.7至1.0的范围。在另一个示例性实施方式中，b选自0.75至0.9的范围。在本发明中，术语“β-葡聚糖”理解为是指特征在于形成具有1-3β-糖苷键的线性主链的β-D-葡萄糖多糖。在本发明的特定实施方式中，β-葡聚糖具有最大为0.5至5.0百万道尔顿(兆道尔顿)或0.75至3.5百万道尔顿(兆道尔顿)或1.0至2.0百万道尔顿(兆道尔顿)的分子量分布。
在本发明中，术语“表面活性剂”理解为包括任何降低两种液体之间、气体和液体之间或液体和固体之间的表面张力(或界面张力)的物质，如同时含有疏水基团和亲水基团的有机化合物(也称为“两性物质”)。在本发明中，示例性表面活性剂是金黄色表面活性素(aureosurfactin)和3-脱氧金黄色表面活性素(3-deoxyaureosurfactin)(例如，由Kim等描述的，Aureosurfactin and 3-deoxyaureosurfactin,novel biosurfactants producedby Aureobasidium pullulans,The Journal of Antibiotics(2016)69,759–761L3-GPY)
在本发明中，术语“色素”理解为包括任何作为波长选择性吸收的结果改变反射或透射的光的颜色的物质。本发明的方法特别适用于包含至少一种生物色素或生物颜料(如黑色素)的生物组合物。
在本发明中，术语“有机酸”理解为包括本领域技术人员已知的任何有机酸，例如但不限于羧酸，例如，乙酸、柠檬酸、甲酸和乳酸。
在本发明中，术语“盐”理解为包括任何含有阳离子(如，但不限于，Na+、K+、Mg2+、Ca2 +、Al3+)和/或阴离子(如，但不限于，Cl-、F-、SO4 2-、CO3 2-)的盐。
在本发明中，术语“单体、二聚和/或多聚糖”理解为包括本领域技术人员已知为单体或多聚糖的任何糖。单体糖可以包括但不限于葡萄糖、果糖、半乳糖，二聚糖可以包括但不限于蔗糖、乳糖、麦芽糖，而多聚糖可以包括但不限于淀粉、纤维二糖、糖原和淀粉。
本发明的方法特别适用于含有0.1至10.0wt-％，如0.2至7.5wt-％或0.5至5.0wt.-％的至少一种生物聚合物的生物组合物。本发明的方法还适用于含有0.001至2wt.-％，如0.002至1.5wt.-％，0.003至1.2wt.-％，0.005至1.0wt.-％或0.006至0.05wt.-％的至少一种表面活性剂的生物组合物。本发明的方法还适用于含有0.01至3wt.-％，如0.02至2wt.-％，0.03至1.5wt.-％，0.05至1.0wt.-％或0.07至0.9wt.-％的至少一种色素的生物组合物。进一步的合适的生物组合物含有0.1至10.0wt.-％的至少一种生物聚合物、0.001至2wt.％的至少一种表面活性剂和0.01至3wt.％的至少一种色素。
在本发明方法的步骤b)中，将复杂生物组合物加热至50至140℃的温度，例如，60至140℃，或70至140℃，如75至135℃或80至135℃或90至135℃的温度。在特别合适的实施方式中，本发明方法的步骤b)进行5秒至2小时的时间段，如10秒至1小时，或15秒至15分钟。在本发明方法的特别合适的实施方式中，该时间段由第一阶段(加热阶段)和第二阶段(保持阶段)组成，例如，5秒至2小时的加热阶段和1秒至2小时的保持阶段。实例是10至120秒的加热阶段以将复杂生物组合物从20至50℃的温度加热至100至140℃的温度，和1至30秒的保持阶段。
由此可以通过本领域技术人员已知的任何适用于本发明方法的方法来进行加热。特别适用于加热复杂生物组合物的方法是超高温加热(也称为UHT、超热处理(ultra heattreatment)或超巴氏杀菌)。超高温加热最有利地通过如之前所述包括两个加热阶段的两步过程来进行，其中最有利的是将复杂生物组合物预热至50至70℃的温度，持续4秒至4分钟的时间段，且其次加热至70至140℃的温度，持续1秒至4秒的时间段。特别合适的组合是5秒至3分钟加热至50至70℃温度的第一加热阶段和5秒至3分钟加热至80至140℃温度的第二加热阶段，或10秒至150秒加热至60至70℃温度的第一加热阶段和10秒至150秒加热至90至140℃温度的第二加热阶段。包括外部冷却装置的合适的流程设置显示于图6中。
加热可以直接进行，其中将复杂生物组合物与热蒸气直接接触，或间接进行，其中复杂生物组合物和加热介质被设备的接触表面保持分隔开。
根据本发明方法的步骤b)加热生物组合物具有可以显著减少微生物污染而同时复杂生物组合物的有价值的组分，如至少一种生物聚合物或至少一种表面活性剂或至少一种色素，仍然完整的优势。
在本发明方法的步骤c)中，将加热的复杂生物组合物分离成固相和液相。根据本发明方法的步骤(c)的分离可以通过本领域技术人员已知适合于本发明目的的任何方法来进行。在特别合适的实施方式中，通过固液分离，如过滤、压榨、膜分离、浮选、沉淀、滗析和离心或其组合，来进行分离。示例性的分离方法是通过使用压滤机的基于过滤器的固-液分离。过滤后的残余物应具有最小20％(wt./wt.)的固体含量，优选30％(wt./wt.)，特别优选40％(wt./wt.)和最优选50％(wt./wt.)的固体含量。用于根据步骤(c)的分离的另一种方法是离心，例如通过使用滗析器。也可以在步骤b)或c)之前或期间添加过滤助剂，如硅藻土或珍珠岩，其中对于本发明的方法，在步骤c)之前添加是最有利的。已经发现0.1wt.-％至15wt.-％(过滤助剂重量/生物组合物重量)，如0.5wt.-％至10wt.-％或1wt.-％至5wt.-％的过滤助剂是特别有利的。
本发明方法特别有利的是步骤c)可以在没有添加pH剂(如碱或酸)的情况下进行。
在特别合适的实施方式中，步骤c)在50至80℃，如55至75℃的温度下进行。由此特别合适的是在步骤b)和步骤c)之间没有进行单独的冷却步骤。这可以通过将这个过程(步骤b)和c))保持在50至80℃最大温度的温度范围内来实现。还可以通过利用超高温加热的第一加热步骤内的残余热或热损失来施行间接冷却系统(例如，逆流热交换)。示例性热交换装置是板式换热器或管束式换热器。示例性设置显示于图7中。
在另一个合适的实施方式中，本发明方法的步骤c)进行20秒至2小时的时间段，如1分钟至90分钟，3分钟至60分钟或5分钟至45分钟。在特别合适的实施方式中，以15至120l/(m2h)(m2:过滤器面积)的过滤速率来进行本发明方法的步骤c)。
在本发明方法的步骤d)中，源自步骤c)的液相进行超滤以获得渗余物和渗透物(permeate)。超滤可以通过本领域技术人员已知适用于本发明方法的任何方法来进行。术语“超滤”是本领域技术人员公知的并且构成多种膜过滤，其中如压力或浓度梯度的力导致通过半渗透膜的分离。悬浮的固体和高分子量的溶质保留在所谓的渗余物中，而水和小分子量溶质通过膜进入渗透物(滤液)中。在本发明中，已经发现对于含有至少一种生物聚合物的复杂生物组合物，选自5至500kDa，如10至450kDa或20至400kDa或30至350kDa的超滤膜截留分子量MWCO是特别有利的。在本发明方法的特别合适的实施方式中，超滤膜的MWCO是生物聚合物分子量的1/4至1/2。在本发明方法的特别合适的实施方式中，至少部分的超滤通过渗滤来进行。术语“渗滤”作为涉及通过使用小分子渗透性滤器基于其分子大小除去或分离溶液的可渗透分子(如盐类、小蛋白质、溶剂等)以获得纯溶液的稀释方法是本领域技术人员公知的。渗滤的特征在于添加其量对应于或等于通过过滤除去的量的液体。在本发明的另一个有利的实施方式中，超滤可以在5至55℃的温度下进行，其中25至55℃和40至55℃的温度也是合适的。
在本发明的另一个有利的实施方式中，本发明的方法进一步包括步骤e)：将步骤d)的渗余物加热至70至140℃的温度，其中75至135℃和80至130℃的温度也是合适的。
在合适的实施方式中，本发明方法的步骤e)进行10秒至2小时的时间段，如15秒至1小时或30秒至30分钟。根据步骤e)的加热还可以通过之前描述的两步过程来进行，包括持续10秒至150秒的时间将渗余物加热至70至90℃的温度的第一加热阶段，和持续1秒至150秒的时间段将渗余物加热至90至130℃的温度的第二加热阶段。
在本发明的另一个有利的实施方式中，本发明的方法进一步包括步骤f1)：步骤c)的液相或步骤d)的渗余物的沉淀。由此特别合适的是通过添加至少一种溶剂(如乙醇、丙酮和异丙醇)来进行沉淀。在本发明方法的特别合适的实施方式中，在惰性气氛下进行步骤e)。特别合适的是在步骤e)之前或期间冷却渗余物。
根据步骤f1)的沉淀的优势在于可以获得高纯度的固体生物聚合物产物。
在本发明方法的另一个特别有利的实施方式中，在没有配备内部搅拌器或混合装置的反应器(如鼓泡塔或气升式反应器)内进行本发明方法的步骤f1)，因为至少一种生物聚合物会粘在设备上，并且从反应器提取是费时和困难的。特别适合在这些装置中使用的气体是惰性气体。
在本发明方法的可选实施方式中，还可以将渗余物干燥。本发明的方法随后可以进一步包括步骤f2)：渗余物的干燥。干燥可以通过本领域技术人员已知适用于本发明方法的任何方法来进行。
如果步骤f1)在鼓泡塔或气升式反应器中进行，可以使用0.02至120W/m3的比功率输入(specific power input)P/V来进行沉淀，其中0.05至10W/m3的比功率输入也在本发明的范围内。比功率输入理解为
其中g是重力加速度[m s-2]，而ug是表观气体速度，限定为
其中QG是气体体积流量，理解为每秒喷射至培养基、至少一种真菌和至少一种碳源中的空气的体积，且Dr是容器的内径。
在本发明方法的另一个实施方式中，进一步包括步骤g)至i)以从复杂生物组合物分离至少一种如上限定的表面活性剂：
g)将步骤d)的渗透物接触至少一种有机溶剂5秒至30分钟的时间段；
h)将渗透物和至少一种有机溶剂分离成不同密度的两个相；
i)较低密度的相进行蒸发；
j)获得作为步骤i的残余物的表面活性剂。
由此“接触”可以通过本领域技术人员已知适用于本发明方法的任何方式和手段来进行。
在特别有利的实施方式中，至少一种有机溶剂是与水不混溶的有机溶剂。特别合适的有机溶剂选自乙酸乙酯、己烷、乙酸丁酯、甲基异丁酮、庚烷和煤油。
在另一个合适的实施方式中，至少一种有机溶剂以5至30vol.-％，如8至25vol.-％或10至22vol.-％的量添加。接触进行5秒至30分钟的时间段，如10秒至20分钟，15秒至18分钟，或30秒至15分钟。
根据步骤h)的分离可以通过本领域技术人员已知适用于本发明方法的任何方式或手段来进行，如离心或滗析。本发明方法的步骤h)中使用的合适的分离器包括离心提取器或滗析器和液-液分离器。
在本发明的步骤i)中，较低密度的相进行蒸发以获得至少一种表面活性剂。由此蒸发可以通过本领域技术人员已知适用于本发明方法的任何方式或手段来进行。在特别合适的实施方式中，相之间的密度差异为至少5％，如5至20％，或5至15％。本发明方法的步骤i)最有利地在低于有机溶剂沸点的温度下进行。合适的蒸发系统包括蒸馏塔、薄膜蒸发器、自然循环蒸发器和转膜蒸发器。在本发明方法的另一个合适的实施方式中，可以实施特别适用于在串行回路中运行的一个或多个蒸发器。在另一个合适的实施方式中，渗余物在根据步骤i)蒸发后干燥。在这个特别合适的实施方式中，本发明的方法进一步包括步骤j)：获得作为步骤i的残余物的表面活性剂。
本发明的具体实施方式
以下具体实施方式定义了对于纯化复杂生物组合物特别有利的实施方式。这些实施方式不是用来在任何方面限制本申请的范围。
具体实施方式A
用于纯化复杂生物组合物的方法，包括以下步骤：
a)提供复杂生物组合物；
b)将复杂生物组合物加热至50至140℃的温度；
c)将加热的复杂生物组合物分离成固相和液相；
d)将液相进行超滤，并由此获得渗余物和渗透物；
其中在步骤c)之前或期间，不添加pH剂，如酸或碱。
具体实施方式B
用于纯化复杂生物组合物的方法，包括以下步骤：
a)提供复杂生物组合物；
b)将复杂生物组合物加热至50至140℃的温度；
c)将加热的复杂生物组合物分离成固相和液相；
d)将液相进行超滤，并由此获得渗余物和渗透物；
其中步骤b)在高于100℃的温度下进行，例如，在100℃至140℃范围内的温度下，并且在步骤b)和步骤c)之间进行单独的冷却步骤。在这样的实施方式中，根据步骤c)的分离最合适的是通过使用压滤机进行。
具体实施方式C
用于纯化复杂生物组合物的方法，包括以下步骤：
a)提供复杂生物组合物；
b)将复杂生物组合物加热至50至140℃的温度；
c)将加热的复杂生物组合物分离成固相和液相；
d)将液相进行超滤，并由此获得渗余物和渗透物；
其中步骤d)在选自5至55℃范围的温度下进行。
具体实施方式D
用于纯化复杂生物组合物的方法，包括以下步骤：
a)提供复杂生物组合物；
b)将复杂生物组合物加热至50至140℃的温度；
c)将加热的复杂生物组合物分离成固相和液相；
d)将液相进行超滤，并由此获得渗余物和渗透物；
f1)步骤c)的液相或步骤d)的渗余物的沉淀。
具体实施方式E
用于纯化复杂生物组合物的方法，包括以下步骤：
a)提供复杂生物组合物；
b)将复杂生物组合物加热至50至140℃的温度；
c)将加热的复杂生物组合物分离成固相和液相；
d)将液相进行超滤，并由此获得渗余物和渗透物；
f1)步骤c)的液相或步骤d)的渗余物的沉淀；
其中步骤f1)在鼓泡塔式反应器中进行。
具体实施方式F
用于纯化复杂生物组合物的方法，包括以下步骤：
a)提供复杂生物组合物；
b)将复杂生物组合物加热至50至140℃的温度；
c)将加热的复杂生物组合物分离成固相和液相；
d)将液相进行超滤，并由此获得渗余物和渗透物；
其中在步骤c之前或期间，不添加pH剂，如酸或碱。
其中步骤b)在高于100℃的温度下进行，例如，在100℃至140℃范围内的温度下，并且在步骤b)和步骤c)之间进行单独的冷却步骤。在这样的实施方式中，根据步骤c)的分离最合适的是通过使用压滤机进行，
和其中步骤d)在选自5至55℃范围的温度下进行。
具体实施方式G
根据具体实施方式F的方法，进一步包括以下步骤：
e)将步骤d)的渗余物加热至70至140℃的温度；
f1)步骤c)的液相或步骤d)的渗余物的沉淀；
其中步骤f1)在鼓泡塔式反应器中进行。
实施例和附图
在下文中，通过具体的实施例和附图来描述本发明。实施例和附图仅用于说明的目的，而不限制本发明的范围。
附图列表
图1显示了温度对过滤的影响；
图2显示了酸加料对过滤的影响；
图3显示了液相中提取的表面活性剂；
图4显示了不同温度下的相对动态粘度；
图5显示了不同UHT处理下的动态粘度；
图6显示了包括热交换装置的示例性设置；
图7显示了用于包括热交换装置而没有外部冷却的高温处理和固-液分离的示例性设置。
实施例1
温度对过滤的影响
将150kg从出芽短梗霉菌(Aureobasidium pullulans)发酵(20℃)得到的包含β葡聚糖生物聚合物的复杂生物组合物与30kg DI-水和7.5kg过滤助剂Dicalite BF(DicaliteEurope nv，Gent，比利时)的悬浮液混合。
如下进行发酵：
制备100kg的以下培养基并在Techfors 150-反应器(Infors AG，Bottmingen，瑞士)中在121℃下高压灭菌20分钟：
50g/kg蔗糖(Südzucker AG)、0.4g/kg NaNO3(Sigma Aldrich，Steinheim，德国)、0.4g/kg K2HPO4、0.4g/kg NaCl(Sigma Aldrich，Steinheim，德国)、0.4g/kg MgSO4*7H2O(Sigma Aldrich，Steinheim，德国)、0.2g/kg酵母提取物(Lallemand，Montreal，加拿大)、1g/kg消泡剂204(Sigma Aldrich)。
高压灭菌后，对于实验的其余部分，将温度控制在26℃，pH使用5M H2SO4和5M NaOH调节至4.5+/-0.25，并对于剩余的发酵用5M NaOH控制在4.5+/-0.25，在52rpm下搅拌培养基并在0.2巴顶空压力下以150L/min通气。
当达到恒定状态时，每种培养基接种至0.019g/kg CDW的出芽短梗霉菌的浓度。在相应的培养基中在上述条件下培养生物体144h。
将混合物在搅拌容器中加热。根据表1改变复杂生物组合物的温度(20℃、50℃、75℃)和加热时间。此后，使用压滤机(Netzsch Filtrationstechnik GmbH，Selb，德国)，用2巴的加压空气将混合物过滤。对于过滤，使用滤布(MarsSyntex PP2442)。相对于过滤时间记录所产生的滤液质量。该图显示了过滤性能，其定义为在相应温度下30min过滤时间后所产生的滤液质量除以参考No.1的滤液质量，参考No.1是在20℃没有加热的情况下进行的。
表1过滤样品的制备
图1清楚地证明了在升高的温度下过滤提高了过滤性能，这意味着过滤更快。实验No.3与No.5的比较清楚地显示了在加热步骤后冷却至20℃没有改善过滤。
实施例2
酸加料对过滤性能的影响
将150kg具有与实施例1中使用的相同组成的生物组合物(20℃)与30kg DI-水和7.5kg过滤助剂Dicalite BF(Dicalite Europe nv，Gent，比利时)的悬浮液混合。将混合物在搅拌容器中加热。根据表2改变温度(20℃，75℃)和HNO3的添加。此后，在压滤机(NetzschFiltrationstechnik GmbH，Selb，德国)中用2巴的加压空气将混合物过滤。对于过滤，使用滤布(MarsSyntex PP2442)。相对于过滤时间记录所产生的滤液质量。图2显示了过滤性能，其定义为在相应温度下30min过滤时间后所产生的滤液质量除以参考No.1的滤液质量，参考No.1是在20℃下没有加热的情况下进行的。
表2具有酸进料的过滤样品的制备
图2清楚地证明了通过加热复杂生物组合物获得了最佳的过滤性能，而酸的添加(如现有技术提出的)甚至降低了过滤性能。
实施例3：获得富含表面活性剂的液体产物
为了生产生物聚合物，通过截留值为300kDa的超滤装置(Synder，LX-3A-2540M)浓缩之前实施例的实验No.3(75℃，无酸)的液体部分，浓缩系数为3。
此后，将200mg固体樟脑(Alfa Aeser，(1R)-(+)-Campher，98％)撒在所得渗透物的液体样品(100mL)的表面上。在没有表面活性剂的水性表面上，樟脑通过表面张力的转变而移动。在有表面活性剂时，由于表面活性剂降低了表面张力，所以樟脑不移动。对于对照，使用自来水作为阴性对照，而自来水+0.1wt％含有表面活性剂的清洁剂(Ecolab，P3-ultrasil 112)作为阳性对照。
表3测试设置：表面活性剂的证据
以上表3清楚地证明了通过进行超滤步骤，获得了含有表面活性剂的渗透物。由于表面活性剂是通过发酵产生的，因此可以认为该表面活性剂是生物表面活性剂。因此，可以证明本发明的方法能够获得富含表面活性剂的液体产物。
实施例4表面活性剂的提取
将先前实施例的渗透物与等体积的乙酸乙酯(Sigma Aldrich，Steinheim，德国)混合，然后通过离心(在14.000g下15分钟)分离两个液相。然后将密度较低的相在Heidolph旋转蒸发器中于40℃和150-250mbar下蒸发，直至固体残留物保留在蒸发器中。将残留物溶于pH 5的DI水中得到0.1重量％的干物质浓度。振摇后，观察到泡沫的形成。
图3清楚地显示了本发明的方法能够产生导致在水中形成泡沫的表面活性剂。
实施例5不同稳定下稳定的粘度
根据DIN 53019，使用Malvern Kinexus Lab+-流变仪(Malvern PanalyticalLtd.，Almelo，荷兰)在20s-1的剪切速率及20℃、50℃和80℃的温度下，用旋转流变仪和同轴圆筒测量实施例2的实验No.3(75℃，无酸)的液相超滤(Synder，LX-3A-2540M，截留值300kDa)后的渗余物的粘度。该图显示了相对动态粘度，其定义为测量温度下的粘度除以20℃下的动态粘度。
图4清楚地显示了随着提高的温度，粘度没有降低。这与大部分生物聚合物相反，大部分生物聚合物通常显示出随着温度提高粘度降低。
实施例6 UHT处理后的粘度
用UHT(Armfield FT74XTS)在110至135℃的温度下处理来自之前实施例的超滤(Synder，LX-3A-2540M，截留值300kDa)后的渗余物，保持时间为15s，然后在50s内冷却至20℃。根据DIN 53019，使用Malvern Kinexus Lab+-流变仪(Malvern Panalytical Ltd.，Almelo，荷兰)在20s-1的剪切速率和20℃的温度下，用旋转流变仪和同轴圆筒测量样品。该图显示了相对动态粘度，其定义为具有UHT处理的情况下的粘度除以没有UHT处理的情况下的动态粘度。
图5清楚地证明了UHT处理没有降低冷却后的粘度。因此，可以得出结论，UHT对生物聚合物没有负面影响。
实施例7在搅拌下的高温下的粘度
按照实施例2中所述的，将混合物在搅拌容器中加热，但在加热温度下的保持时间在70℃下延长至14小时。
根据DIN 53019，使用Malvern Kinexus Lab+-流变仪(Malvern PanalyticalLtd.，Almelo，荷兰)在20s-1的剪切速率和20℃的温度下，用旋转流变仪和同轴圆筒测量加热处理前后混合物的粘度。图8显示了相对动态粘度，其定义为与加热处理后的粘度相比的加热前的粘度。
图8清楚地显示了在升高的温度和搅拌条件下14小时，粘度没有降低。这与大部分生物聚合物相反，大部分生物聚合物通常显示出随着温度提高粘度降低。
Claims (14)
1.用于纯化复杂生物组合物的方法，其包括以下步骤：
a)提供复杂生物组合物；
b)将所述复杂生物组合物加热至50至140℃的温度；
c)将所述加热的复杂生物组合物分离成固相和液相；
d)将所述液相进行超滤并由此获得渗余物和渗透物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)进行5秒至2小时的时间段。
3.根据之前任一项权利要求所述的方法，其中根据步骤c)的所述分离通过使用压滤机来进行。
4.根据之前任一项权利要求所述的方法，其中所述超滤膜的截留分子量MWCO选自5至500kDa。
5.根据之前任一项权利要求所述的方法，其中至少部分的所述超滤通过渗滤来进行。
6.根据之前任一项权利要求所述的方法，进一步包括步骤
e)将步骤d)的所述渗余物加热至70至140℃的温度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中步骤e)进行10秒至2小时的时间段。
8.根据之前任一项权利要求所述的方法，进一步包括步骤
f1)步骤c)的所述液相或步骤d)的渗余物的沉淀。
9.根据权利要求1-7任一项所述的方法，进一步包括步骤
f2)所述渗余物的干燥。
10.根据之前任一项权利要求所述的方法，其中所述复杂生物组合物含有至少一种生物聚合物。
11.根据之前任一项权利要求所述的方法，其中在步骤b)或c)之前或期间添加至少一种过滤助剂。
12.根据之前任一项权利要求所述的方法，其中步骤c)在50至80℃的温度下进行。
13.根据权利要求1至8或10至12任一项所述的方法，其中步骤f1)在鼓泡塔或气升式反应器中进行。
14.根据之前任一项权利要求所述的方法，进一步包括以下步骤：
g)将步骤d)的所述渗透物接触至少一种有机溶剂5秒至30分钟的时间段；
h)将所述渗透物和至少一种有机溶剂分离成不同密度的两个相；
i)对较低密度的相进行蒸发；
j)获得作为步骤i的残余物的表面活性剂。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP18165788.3 | 2018-04-04 | ||
| EP18165788.3A EP3549958A1 (en) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | Process for the purification of complex biocompositions |
| PCT/EP2019/057465 WO2019192874A1 (en) | 2018-04-04 | 2019-03-25 | Process for the purification of complex biocompositions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111936523A true CN111936523A (zh) | 2020-11-13 |
Family
ID=62044471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201980023856.1A Pending CN111936523A (zh) | 2018-04-04 | 2019-03-25 | 用于纯化复杂生物组合物的方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210146308A1 (zh) |
| EP (2) | EP3549958A1 (zh) |
| CN (1) | CN111936523A (zh) |
| BR (1) | BR112020020010A2 (zh) |
| CA (1) | CA3094569A1 (zh) |
| MX (1) | MX2020010343A (zh) |
| RU (1) | RU2020134197A (zh) |
| WO (1) | WO2019192874A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2021403434A1 (en) * | 2020-12-14 | 2023-06-22 | Chreto Aps | A method and a system for filtering a suspension |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1662655A (zh) * | 2002-06-25 | 2005-08-31 | 旭电化工业株式会社 | 含有β－葡聚糖的油脂组合物以及生产β－葡聚糖的新型微生物 |
| CN101033247A (zh) * | 2007-01-08 | 2007-09-12 | 吴彬 | 从黄姜中分离出淀粉、纤维后提取皂素的工艺方法 |
| CN102311508A (zh) * | 2010-07-09 | 2012-01-11 | 郸城财鑫糖业有限责任公司 | 一种透明型高酰基结冷胶的提取工艺 |
| CN102796768A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-11-28 | 张爱诚 | 一种玉米秸秆高价值综合利用的方法 |
| US20140058122A1 (en) * | 2012-08-24 | 2014-02-27 | Gyeongbuk Institute for Marine Bio-industry | Novel biosurfactant produced by aureobasidium pullulans |
| CN103665371A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-03-26 | 天津北洋百川生物技术有限公司 | 一种利用超滤纳滤技术精制生物发酵液中聚谷氨酸的方法 |
| EP3141607A1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-03-15 | Clariant International Ltd | Process for the purification of biomass hydrolysate |
| EP3141608A1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-03-15 | Clariant International Ltd | Self-sufficient process for the production of biomass hydrolysate with reduced salt content |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3643467A1 (de) * | 1986-12-19 | 1988-06-30 | Wintershall Ag | Verfahren zur extrazellulaeren herstellung nichtionischer biopolymerer und deren verwendung |
| CN104974272A (zh) * | 2007-11-13 | 2015-10-14 | 卡吉尔公司 | 净化的β-(1,3)-D-葡聚糖的制备方法 |
| MX2012000322A (es) * | 2009-07-17 | 2012-02-08 | Novozymes As | Metodo de analisis del decaimiento de la celulosa en la hidrolisis del material celulosico. |
| CN102154408B (zh) * | 2011-01-13 | 2013-06-05 | 天津市工业微生物研究所 | 小核菌硬葡聚糖在线发酵提取方法及系统 |
| DE102012221519A1 (de) * | 2012-11-26 | 2014-05-28 | Evonik Industries Ag | Verfahren zur Isolierung von Rhamnolipiden |
| RU2656157C2 (ru) * | 2013-03-05 | 2018-05-31 | Винтерсхол Холдинг ГмбХ | Способ фильтрации гомополисахаридов |
| CN107354098A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-11-17 | 江苏大学 | 一种利用丝状藻类同时培养的微藻共收获方法 |
-
2018
- 2018-04-04 EP EP18165788.3A patent/EP3549958A1/en not_active Withdrawn
-
2019
- 2019-03-25 WO PCT/EP2019/057465 patent/WO2019192874A1/en unknown
- 2019-03-25 MX MX2020010343A patent/MX2020010343A/es unknown
- 2019-03-25 CN CN201980023856.1A patent/CN111936523A/zh active Pending
- 2019-03-25 CA CA3094569A patent/CA3094569A1/en not_active Abandoned
- 2019-03-25 RU RU2020134197A patent/RU2020134197A/ru unknown
- 2019-03-25 BR BR112020020010-7A patent/BR112020020010A2/pt active Search and Examination
- 2019-03-25 US US17/043,164 patent/US20210146308A1/en not_active Abandoned
- 2019-03-25 EP EP19711636.1A patent/EP3774928A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1662655A (zh) * | 2002-06-25 | 2005-08-31 | 旭电化工业株式会社 | 含有β－葡聚糖的油脂组合物以及生产β－葡聚糖的新型微生物 |
| CN101033247A (zh) * | 2007-01-08 | 2007-09-12 | 吴彬 | 从黄姜中分离出淀粉、纤维后提取皂素的工艺方法 |
| CN102311508A (zh) * | 2010-07-09 | 2012-01-11 | 郸城财鑫糖业有限责任公司 | 一种透明型高酰基结冷胶的提取工艺 |
| CN102796768A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-11-28 | 张爱诚 | 一种玉米秸秆高价值综合利用的方法 |
| US20140058122A1 (en) * | 2012-08-24 | 2014-02-27 | Gyeongbuk Institute for Marine Bio-industry | Novel biosurfactant produced by aureobasidium pullulans |
| CN103665371A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-03-26 | 天津北洋百川生物技术有限公司 | 一种利用超滤纳滤技术精制生物发酵液中聚谷氨酸的方法 |
| EP3141607A1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-03-15 | Clariant International Ltd | Process for the purification of biomass hydrolysate |
| EP3141608A1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-03-15 | Clariant International Ltd | Self-sufficient process for the production of biomass hydrolysate with reduced salt content |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| DAISUKE MURAMATSU 等: "β-Glucan Derived from Aureobasidium pullulans Is Effective for the Prevention of Influenza in Mice", 《PLOS ONE》 * |
| DAISUKE MURAMATSU等: "Aureobasidium pullulans produced β-glucan is effective to enhance Kurosengoku soybean extract induced Thrombospondin-1 expression", 《SCIENCE REPORTS》 * |
| DAVID MACHAKU: "出芽短梗霉发酵产liamocin的培养条件研究", 《浙江科技学院学报》 * |
| HIROSHI YAMASAKI等: "Characteristics of cross-flow filtration of pullulan broth", 《APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY》 * |
| JONG SHIK KIM等: "A Novel Biosurfactant Produced by Aureobasidium pullulans L3-GPY from a Tiger Lily Wild Flower, Lilium lancifolium Thunb.", 《PLOS ONE》 * |
| JONG-SHIK KIM等: "Aureosurfactin and 3-deoxyaureosurfactin, novel biosurfactants produced by Aureobasidium pullulans L3-GPY", 《THE JOURNAL OF ANTIBIOTICS》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019192874A1 (en) | 2019-10-10 |
| MX2020010343A (es) | 2020-10-22 |
| BR112020020010A2 (pt) | 2021-01-05 |
| CA3094569A1 (en) | 2019-10-10 |
| RU2020134197A (ru) | 2022-04-19 |
| US20210146308A1 (en) | 2021-05-20 |
| RU2020134197A3 (zh) | 2022-04-19 |
| EP3549958A1 (en) | 2019-10-09 |
| EP3774928A1 (en) | 2021-02-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4705604A (en) | Process for extracting poly-beta-hydroxybutyrates by means of a solvent from an aqueous suspension of microorganisms | |
| KR101130191B1 (ko) | 세포 바이오매스로부터 폴리하이드록시알카노에이트(˝ｐｈａｓ˝) 를 회수하는 방법 | |
| EP0036699B1 (en) | Extraction of poly-beta-hydroxybutyric acid | |
| CN107406867B (zh) | 鼠李糖脂组合物的制备 | |
| JP4589723B2 (ja) | ポリマー抽出法 | |
| JP6531096B2 (ja) | 細胞培養物からポリヒドロキシアルカノエートを回収しかつ精製するための方法 | |
| MX2007010829A (es) | Procedimiento para la separacion de polihidroxialcanoatos a partir de masa celular por extraccion con solventes incluyendo una etapa de tratamiento de la solucion de polihidroxialcanoato con agua y/o vapor para la evaporacion del solvente de polihidr | |
| DE60019098T2 (de) | Verfahren zur reinigung von polyhydroxyalkanoaten | |
| CN111936523A (zh) | 用于纯化复杂生物组合物的方法 | |
| CN108026502B (zh) | 用于浓缩包含产油酵母的粘质生物质的细胞悬液的方法 | |
| EP4335858A1 (en) | Method for purifying sophorolipid | |
| KR102376108B1 (ko) | 락톤형 소포로리피드의 정제방법 | |
| CN112156719A (zh) | 一种两性糖脂生物表面活性剂及其制备方法 | |
| CN101012152B (zh) | 一种从发酵液中分离2,3-丁二醇的双水相萃取方法 | |
| CN112920021B (zh) | 一种醇类混合溶剂萃取发酵液中1,3-丙二醇的方法 | |
| CN111233948A (zh) | 一种鼠李糖脂钙、制备方法及用途 | |
| US11834552B2 (en) | Process for isolating PHA from a PHA-containing bacterial biomass | |
| CN110129213B (zh) | 一株铜绿假单胞菌及其应用 | |
| US20240228415A9 (en) | Recovery of diols from a mixture | |
| US20240132429A1 (en) | Recovery of diols from a mixture | |
| CN111943836A (zh) | 回收2-酮-l-古洛糖酸的改进方法 | |
| CZ290334B6 (cs) | Způsob přípravy a výroby dihydroxyacetonu | |
| JP2011177085A (ja) | 発酵による１−ブタノールの製造方法 | |
| LU et al. | VERFAHREN ZUR GEWINNUNG VON POLYHYDROXYALKANOLATEN (PHAS) AUS ZELLBIOMASSE PROCEDE DE RECUPERATION DE POLYHYDROXIALCANOATES (" PHAS") DANS UNE BIOMASSE CELLULAIRE | |
| MXPA06006073A (en) | Process for recovering polyhydroxialkanoates ("phas") from cellular biomass |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201113 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |