DD215091A1 - Verfahren zur gewinnung von ubichinonen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung der Ubichinone aus Lipidextrakten, die bei der Extraktion mikrobiell erzeugter Biomassen erhalten werden und einen Kohlenwasserstoffgehalt < 1 % aufweisen. Ziel der Erfindung ist die kostenguenstige Gewinnung von Ubichinonen aus Lipidextrakten mikrobieller Herkunft bei minimalem Hilfsstoffverbrauch. Die Aufgabe d. Erfindg. besteht darin, vor der Gewinnung eine Anreicherung der Ubichinone vorzunehmen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass der Lipidextraktoder die acetonloesliche Fraktion des Lipidextraktes einer diskontinuierlichen oder kontinuierlichen multiplikativen Verteilung in einem Loesungsmittelsystem, bestehend aus einem Kohlenwasserstoff bzw. einem Kohlenwasserstoff-Gemisch, vorzugsweise im Siedebereich 50 bis 160 Grad C, einem Alkohol (Kettenlaenge C tief 1 bis C tief 4) u. einem Wasserzusatz von 0 bis 5 %, unterworfen wird. Aus den ubichinonhaltigen Phasen werden die Ubichinone abgetrennt und ggf. gereinigt.

Description

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Titel der Erfindung Verfahren zur Gewinnung von Ubichinonen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Ubichinonen aus Lipidextrakten, die durch Extraktion von mikrobiell erzeugten Biomassen mit Iunpolaren, polaren bzw» Kombinationen aus polaren und/ unpolaren Lösungsmitteln erhalten werden und die einen Kohlenwasserstoff gehalt '4L 1 % aufweisen« \ 7

Sie ist in die IPK C 12 P einzuordnen* Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Von den lipophilen Bestandteilen von Biomassen sind die Ubichinone, die coenzymatische Aktivität im Elektronentransportsystem der Atmungskette aufweisen, von besonderem Interesse. Für Ubichinone wurden zahlreiche pharmakologische Wirkungen gefunden· So wurden beispielsweise bemerkenswerte Effekte auf das Kongestions-Herzversagen, die Coronarinsuffizienz, die durch Fehlernährung verursachte Muskeldystrophie und Anämien nachgewiesen.

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Für die Gewinnung der Ubichinone sind mikrobielle Biomassen besonders geeignet, da sie im Vergleich zu anderen biologischen Ausgangsmaterialien höhere Ubichinongehalte aufweisen (FJ,* Crane, Progr* Chem« Fats Lipids 7 (1964), 257), Verfahren zur Gewinnung von Ubichinonen aus mikro~ biellen Biomassen bzw« daraus isolierten Lipidextrakten sind bekannt· So ist in OP-PS 37-9290 ein Verfahren beschrieben« das die Isolierung von Ubichinonen aus mikrobiellen Biomassen zum Ziel hat»

Der durch Extraktion mit einem polaren Lösungsmittel, beispielsweise Methanol« isolierte Lipidextrakt wird in Gegenwart von Pyrogallol mit alkoholischer Alkalihydroxidlösung verseift und aus der unverseifbaren Fraktion die Ubichinone säulenchromatographisch unter Verwendung von Silicagel ab~getrennt« Die weitere Reinigung der Ubichinone erfolgt durch Umkristallisation.

In DD-PS 115 899 wird über ein Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung von Ergosterol und Ubichinon-9 aus Lipidextrakten mikrobieller Herkunft berichtete

Aus dem Lipidextrakt werden nach einer alkalisch-ethanolischen Verseifung in Gegenwart eines Reduktionsmittels die unverseifbaren Bestandteile isoliert und daraus durch Kühlung Ergosterol sowie chromatographisch an Al_O, Ubichinon-9 abgetrennt» Nachteilig erweist sich bei dem inOP-PS 37-9290 und DD-PS 115 899 beschriebenen Verfahren, daß der überwiegende Teil der in den Lipidextrakten enthaltenen Lipide, wie Phosphatide und Fette, einem Stoffwandlungsprozeß unterworfen wird« Verseifung, Extraktion der Seifenlösung sowie die Isolierungder Ubichinone aus dem Unverseifbaren erfordern hohen Auf~ wand an Chemikalien, Arbeitszeit und Energie« Durch das in DE-OS 28 34 952 beschriebene Verfahren wird eine Stoffwandlung vermieden. Aus feuchter bzw» sprühgetrockneter Bakterienbiomasse, speziell der Art Xanthomones _{β W}i_rc| _mit _ei~nem Gemisch aus Methanol und Butanol ein Lipidextrakt ge~ wonnen. Aus der alkoholischen Lösung werden u» a„ die Ubi~

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chinone mit Hexan extrahiert und anschließend durch Acetonfällung die Phosphatide abgetrennt» Aus der acetonlöslichen Fraktion werden durch mehrfache Umkristallisation die Ubichinone gewonnen« Das beschriebene Verfahren weist ebenfalls eine Reihe von Nachteilen auf* Das Verfahren ist nur bei bakteriellen Lipidextrakten anwendbar, die Ubichinon-8, Ubichinon-9 oder Übichinon-lO enthalten, und die nicht weitere Bestandteile aufweisen» die sich gleichfalls in der ubichinonhaltigen Fraktion anreichern, wie Wachse, Alkoholeu,a·

Für Lipidextrakte, die die schwer kristallisierbaren Ubichinone der niederen Kettenlängen und/oder weitere Bestandteile enthalten» sind zusätzlich chromatographische Verfahren zur Abtrennung und Reinigung erforderlich*Für die Gewinnung der Ubichinone aus Lipidextrakten, die aus Hefen gewonnen werden, ist das in DE-OS 28 34 952beschriebene Verfahren durch den hohen Fett- und Ergosterolanteil prinzipiell nicht anwendbar«

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, das die Gewinnung von Ubichinonen aus Lipidextrakten, die durch Extraktion von mikrobiell erzeugten Biomassen mit unpolaren, polaren oder Kombinationen aus polaren und unpolaren Lösungsmitteln erhalten wurden und einen Kohlenwasserstoffgehalt < 1 %aufweisen, kostengünstig bei minimalem Hilfsstoffverbrauch und Arbeitsaufwand ermöglicht«

Darstellung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Ubichinone aus _Ί Lipidextrakten unter Ausnutzung der unterschiedlichen Löslichkeiten der einzelnen Komponenten des Lipidextraktesinlipophilen und hydrophilen Lösungsmitteln anzureichern_e

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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus dem Lipidextrakt oder der daraus durch Acetonbehandlung isolierten acetonlöslichen Fraktion die Ubichinone durch multiplikative Verteilung in einem Lösungsmittelsystem soweit angereichert werden, daß eine nachfolgende einfache Isolierung möglich ist.

Im einzelnen wird dabei wie folgt verfahren: Durch Acetonbehandlung wird der Lipidextrakt in bekannter Weise in eine acetqnunlösliche, die Phosphatide enthaltende Fraktion und eine acetonlösliche, u· a, die Ubichinone ent« haltende Fraktion getrennt» Die acetonlösliche Fraktion wird nach destillativer Entfernung des Acetone in einem Lösungsmittelgemisch aus einem Kohlenwasserstoff bzw« einem Kohlenwasserstoffgemisch, vorzugsweise im Siedebereich 50 bis 160 ⁰C, einem Alkohol (Kettenlänge C₁ bis C₄) und einem Wasserzusatz von O bis 5 % einer multiplikativen Verteilung unterworfen» Es ist auch möglich, direkt aus dem Lipidextrakt die Ubichinone durch multiplikative Verteilung anzureichern» Die multiplikative Verteilung kann diskontinuierlich oder kontinuierlich vorgenommen werden« Aus den ubichinonhaltigen Phasen, die im Ergebnis der multiplikativen Verteilung erhalten werden» können nach Entfernung des Lösungsmittels die Ubichinone durch Umkristallisation aus Alkohol weiter gereinigt werden» Es ist jedoch auch möglich, die multiplikative Verteilung so zu optimieren, deß ohne zusätzliche Reinigungsoperationen Ubichinone mit einer Reinheit > 95 % erhalten werden» Aus den bei der Craig-Verteilung gewonnenen Werten läßt sich ohne Schwierigkeit die kontinuierliche Abtrennung der Ubichinone nach O'Keeffe berechnen« Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Gewinnung der Ubichinone unter Ausschluß von Stoffwandlungsprozessen möglich ist. Dadurch verringert sich gleichzeitig der Zeit- und Arbeitsaufwand so» wie der Verbrauch an Energie und Chemikalien bei der Isolierung der Ubichinone·

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Alle im Verfahren genutzten Rohstoffe können darüber hineus einer wiederholten Nutzung zugeführt werden« Das erfindungsgemäße Verfahren kann für die Isolierung von Ubichinonen mit unterschiedlicher Länge der isoprenoiden Seitenkette (Ubichinon-6 bis Ubichinon-10) aus LipideXtrakten unterschiedlichster Herkunft» wie Lipidextrakte von Bakterien-, Hefen- oder Algenbiomassen» genutzt werden« sofern diese einen Kohlenwasserstoffgehalt 4L 1 % aufweisen« Aue sterolhaltigen Ausgangsbiomassen können ohne zusätzlichen Aufwand die Sterole isoliert werden« da bei der multiplikativen Verteilung Sterole und Ubichinone vollständig getrennt werden. Alle bei der Aufarbeitung anfallenden Fraktionen sind volkswirtschaftlich nutzbar, d. h, das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet abproduktfrei«

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird durch folgende; Bei- , spiele erläutert:

Beispiel 1

Ein Lipidextrakt wurde aus dem Methanol verwertenden Bakterienstamm Acetobacter spec· gewonnene Der Lipidextrakt ist wie folgt charakterisiert:

Phosphatide 63,5 %

Lipide (Vorwie- 32_#7 % gend Fettsäuren u. Glyceride)

Unverseifbares 4,8 % Ubichinon-10 0.7 % '

Zur Herstellung der Ober- und Unterphase für die Craig-Verteilung werden 14 1 Siedegrenzenbenzin mit 14 1 Methanol zur gegenseitigen Sättigung versetzt»50 g Lipidextrakt werden mit Oberphase auf 200 ml aufgefüllt und in die ersten beiden Verteilelemente eingegeben» Die Verteilung erfolgte in einer Craig-Apparatur mit einem Elementevolumen von 200 ml» Für die Verteilung wurden folgende Parameter eingestellt:

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Elemente zur	Sättigung:	5
zur	Verteilung:	100
Absetzzeit:		5 min
Temperatur:		15 0C

Nach dem Einengen der ubichinonhaltigen Elemente werden 480 mg Produkt mit einem Ubichinongehalt von 62 % gewonnen»

Durch Umkristellisation aus Ethanol werden 253 mg Reinubichinon erhalten,,

Beispiel 2

Zur Herstellung der Ober- und Unterphase für die Craig-Verteilung werden 14 1 Siedegrenzenbenzin mit 14 1 Methanol sowie 70 ml Wasser zur gegenseitigen Sättigung versetzt«

100 g eines aus Acetobacter spec« gewonnenen Lipidextraktes werden bei Raumtemperatur 10 Minuten mit 300 g Aceton gemischt» Die leichtere ubichinonhaltige Phase wird abgetrennt, das Aceton destillativ entfernt und der Rückstand mit Oberphase auf 200 ml aufgefüllt und in die ersten bei« den Verteilelemente eingegeben« Bei einem Elementevolumen von 200 ml wurden für die Craig-Verteilung folgende Parameter eingestellt:

Elemente zur Sättigung: 5

zur Verteilung: 100

Absetzzeit: 4 min

Temperatur: 22 bis 25 ⁰C

Nach dem Einengen der ubichinonhaltigen Elemente wurden 1205 mg Produkt mit einem Ubichinongehalt von 58 % gewonnen ·

Durch Umkristallisieren aus Ethanol werden 502 mg Reinubichinon erhalten«

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Beispiel 3

Ein Lipidextrakt, gewonnen aus Saccharomyces cerevisiee,, ist wie folgt charakterisiert:

Phosphatide 55 %

Sterole g % . .

Lipide (vorwiegend 35,8 % Fettsäuren u„ Ester)

Ubichinon-6 O_e15 %

Zur Herstellung der Ober- und Unterphase für die Vertexlung werden 14 1 Siedegrenzenbenzin mit 14 1 Methanol sowie 140 mlVlaseer zur gegenseitigen Sättigung versetzt« IGO g Lipidextrakt werden bei Raumtemperatur 10 Minuten mit 30Og Aceton gemischt. Die leichtere ubichinonhaltige Phase wird abgetrennt, das Aceton destillativ entfernt um der Rückstand mit Oberphase auf 200 ml aufgefüllt und in die ersten beiden Verteilelemente eingegeben* Bei einem Elementevolumen von 200 ml wurden für die Crsic Verteilung folgende Parameter eingestellt:

Elemente zur Sättigung: 5

" zur Verteilung: 100

Absetzzeit: 3 min

Temperatur: 20 ⁰C

Nach dem Einengen der ubichinonhaltigen Elemente wurden 198 mg Produkt mit einem Ubichinongehalt von 74 %'.gewonnen»

Durch Umkristallisieren aus Ethanol werden 133 mg Reim» ubichinon erhalten«

Claims (2)

1. κ*. N₁/ \J \j W sJ «wot

   Erf induncjsanepruch

   Verfahren zur Gewinnung von Ubichinonen aus Lipid~ extrakten» die durch Extraktion von mikrobiell erzeugter Biomasse mit unpolaren, polaren bzw« Kombinationen aus polaren und unpolaren Lösungsmitteln erhalten werden und einen Kohlenwasserstoffgehalt von< 1 % aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Lipidextrakt oder eine daraus isolierte Bcetonlösliche Fraktion einer multiplikativen Verteilung in einem Lösungsmittelsystem, bestehend aus einem Kohlenwasserstoff bzw. einem Kohlenwasserstoff-Gemisch, vorzugsweise im Siedebereich 50 bis 160 ⁰C, einem Alkohol (Kettenlänge C₁ bis C₄) und einem Wasserzusatz von O bis 5 % zur Anreicherung der Ubichinone unterwirft und aus den angereicherten Phasen die Übichinone gewinnt»
2. 2, Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet» daß die multipliketive Verteilung diskontinuierlich oder kontinuierlich vorgenommen wird»