DE4126997A1 - Verbessertes verfahren zur fermentativen herstellung von (gamma)-lactonen - Google Patents
Verbessertes verfahren zur fermentativen herstellung von (gamma)-lactonenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von als
Aromastoffe begehrten γ-Lactonen, insbesondere von γ-Decalacton, auf
fermentativem Weg.
γ-Lactone von γ-Hydroxy-carbonsäuren, wie γ-Hydroxy-octansäure und
γ-Hydroxy-decansäure haben wertvolle organoleptische Eigenschaften und
sind daher als Aromen und Duftstoffe sehr gefragt. So besitzt γ-Octalacton
einen fruchtigen, kokosähnlichen Geruch und Geschmack, während γ-Deca
lacton einen fruchtigen, pfirsich-ähnlichen Geschmack und Geruch aufweist.
Die Isolierung der genannten Lactone aus Früchten oder Blättern durch
Extraktion und Destillation ist technisch nicht sinnvoll, da sie hierin
nur in extrem niedrigen Konzentrationen enthalten sind. Bessere Herstel
lungsmöglichkeiten ergeben sich aus der Tatsache, daß diese Lactone als
Metaboliten verschiedener Mikroorganismen aufgefunden wurden.
So ist aus US 45 60 656 ist ein Verfahren zur Herstellung von optisch
aktivem γ-Decalacton durch Fermentieren mit Mikroorganismen, die fähig
sind, Rizinusöl hydrolytisch zu spalten und eine β-Oxidation des
gebildeten Hydrolysates zu gewährleisten, in Gegenwart von Rizinusöl und
anschließende Lactonisierung der so gebildeten γ-Hydroxy-decansäure
bekannt.
Weiterhin ist aus EP 2 58 993 ein mikrobielles Verfahren zur Herstellung
von γ-Hydroxy-decansäure aus Rizinusöl und dessen Lactonisierung zu
optisch aktivem γ-Decalacton bekannt. Auch hierbei erfolgt die Lacto
nisierung durch Ansäuern der erhaltenen Kulturbrühe auf einen pH-Wert von
1,5 und anschließendes Erhitzen auf 120°C.
Ferner ist aus WO 89/12 104 ein mikrobielles Verfahren zur Herstellung von
γ- und δ-Lactonen durch Fermentieren von verschiedenen Arten von Pilzen
der Gattung Mucor in einem geeigneten Medium enthaltend organische Carbon
säuren oder deren Derivate, wie Ester oder Amide, und anschließende
Extraktion bekannt.
Nachteilig an den genannten Verfahren ausgehend von Rizinusöl ist, daß
während der Spaltung des Rizinusöls durch die Mikroorganismen Glyceride
(d. h. Ricinolsäure-Glycerin-Derivate, wie Monoricino1säureglycerid)
gebildet werden, die sich wie Emulgatoren oder Seifen verhalten und zu
einer starken Schaumbildung im Fermenter führen. Durch die Schaumbildung
ergeben sich große Probleme beim Belüften des Fermentansatzes. Außerdem
ergeben sich Probleme bei der Isolierung des Wertproduktes durch
Extraktion aus der Kulturbrühe, da durch Emulsionsbildung eine optimale
Phasentrennung unmöglich gemacht wird.
Es war daher die Aufgabe der Erfindung die Verfahren zur fermentativen
Herstellung von γ-Lactonen so zu verbessern, daß eine derartige Schaum
bildung und Emulsionsbildung verhindert wird.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Schaumbildung- und
Emulsionsbildungsprobleme fast völlig verhindert werden können, wenn man
als Substrat nicht Rizinusöl, sondern Ricinolsäurealkylester verwendet.
Die durch die Schaum- bzw. Emulsionsbildung bedingten Probleme sind so
gravierend, daß es sich in jedem Fall lohnt, den zusätzlichen Schritt der
Esterherstellung durchzuführen.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur mikrobiellen Her
stellung von γ-Decalacton unter Verwendung von Mikroorganismen, die zur
Spaltung von Ricinolsäureestern und zur β-Oxidation der bei der Spaltung
gebildeten Ricinolsäure unter aeroben Bedingungen befähigt sind und
Lactonisierung der dabei gebildeten 4-Hydroxy-decansäure im sauren
pH-Bereich, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Ricinolsäure
alkylester, vorzugsweise Ricinolsäureethyl- oder Ricinolsäurebutylester
anstelle von Ricinusöl oder Ricinolsäure als Substrat verwendet.
Als Mikroorganismen sind für das erfindungsgemäße Verfahren alle
diejenigen Mikroorganismen geeignet, mit deren Hilfe man aus Rizinusöl
γ-Decalacton herstellen kann. Genannt seien beispielsweise Pilzkulturen
von Aspergillus oryzae, Geotrichium klebahnii, Yarrowia lipolytica und
Hansenula saturnus, wie sie in US 45 60 656 beschrieben werden.
Als Ricinolsäurealkylester verwendet man im allgemeinen die Ester von
Ricinolsäure mit Alkanolen mit 1 bis 4 C-Atomen, insbesondere 2 oder
4 C-Atomen. Mit besonderem Vorteil verwendet man Ricinolsäureethylester.
Die Ricinolsäurealkylester können aus Rizinusöl und den entsprechenden
Alkanolen durch enzymatische oder chemische Umesterung oder durch
Veresterung von Ricinolsäure mit den entsprechenden Alkanolen gewonnen
werden.
Das Lactonisieren der bei dem mikrobiellen Prozeß erhaltenen γ-Hydroxy
decansäure erfolgt im allgemeinen durch Erwärmen der diese Säure ent
haltenden Kulturbrühe bei einem pH-Wert unterhalb von 7 auf Temperaturen
von 60 bis 130°C.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeitet man im allge
meinen wie es aus den bekannten Verfahren, beispielsweise US 45 60 656,
bekannt ist, nur daß man anstelle von Rizinusöl oder Ricinolsäure erfin
dungsgemäß Ricinolsäurealkylester als Substrat einsetzt. Im Gegensatz zu
dem Verfahren gemäß US 45 60 656 läßt sich die Fermentation in Fermentern,
also unter technischen Bedingungen, mit Ricinolsäurealkylestern wesentlich
besser durchführen, da die sehr starke Schaumbildung weitgehend unter
bleibt, ja sogar gewisse Antischaumwirkung zu beobachten ist. Zusätzlich
ergibt sich durch das Fehlen von Monoglyzeriden, die Emulgatoreigen
schaften besitzen, eine wesentlich bessere Extrahierbarkeit, da zusammen
mit dem Extraktionsmittel keine stabilen, schlecht extrahierbaren und
schlecht trennbaren Emulsionen entstehen und die Trennung von organischer
und wäßriger Phase so wesentlich besser durchführbar ist.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann γ-Decalacton auf mikro
biellem Wege vorteilhaft hergestellt werden, ohne daß die Belüftung des
Fermentationsansatzes durch Schaumbildung wesentlich beeinträchtigt wird
und ohne daß die Isolierung des Produktes durch Emulsionsbildung erschwert
wird.
10 Liter eines wäßrigen Mediums, enthaltend 5 g/l Hefeextrakt (Wachstums
mittel), 1 g/l KH2PO4, 0,5 g/l MgSO4, 0,05 g/l MnSO4, 0,2 g/l Tween 80,
1 g/l Antischaummittel (Silikonentschäumer ASM 30) und 70 g/l Ricinol
säureethylester (pH-Wert = 7,0) wurde in einem 14 l-Fermenter mit 200 ml
einer Vorkultur des Pilzes Yarrowia lipolytica beimpft und bei 28°C mit
500 Upm und 0,5 Volumenteile Luft/Fermentervolumen und Minute (vvm)
Belüftung inkubiert, wobei kaum Schaumbildung zu beobachten war. Nach
70 Stunden Fermentationszeit waren 5,1 g/l 4-Hydroxy-decansäure im Medium
enthalten. Das Medium wurde bei einem pH-Wert von 2,0 auf Temperaturen von
90°C erwärmt. Anschließend wurde das durch Lactonisierung gebildete
γ-Decalacton durch Extraktion mit Methyl-tert.-butylether (3facher
Überschuß) aus dem Medium isoliert. Auch die Extraktion erfolgte ohne
Erschwerung durch Schaum- und Emulsionsbildung. Der organische Extrakt
wurde durch Abdampfen vom Lösungsmittel befreit. Im erhaltenen Rückstand
waren 46,1 g γ-Decalacton enthalten.
Claims (2)
1. Verfahren zur mikrobiellen Herstellung von γ-Decalacton unter Ver
wendung von Mikroorganismen, die zur Spaltung von Ricinolsäureestern
und zur β-Oxidation der bei der Spaltung gebildeten Ricinolsäure unter
aeroben Bedingungen befähigt sind, und anschließende Lactonisierung
der dabei gebildeten 4-Hydroxy-decansäure im sauren pH-Bereich,
dadurch gekennzeichnet, daß man einen Ricinolsäurealkylester anstelle
von Ricinusöl oder Ricinolsäure als Substrat verwendet.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Ricinol
säureethylester als Substrat verwendet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914126997 DE4126997A1 (de) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | Verbessertes verfahren zur fermentativen herstellung von (gamma)-lactonen |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4126997A1 true DE4126997A1 (de) | 1993-02-18 |
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ID=6438362
Family Applications (1)
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DE19914126997 Withdrawn DE4126997A1 (de) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | Verbessertes verfahren zur fermentativen herstellung von (gamma)-lactonen |
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Country | Link |
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DE (1) | DE4126997A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-08-16 DE DE19914126997 patent/DE4126997A1/de not_active Withdrawn
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