ES2629282T3 - Composiciones y dispositivos de poli-4-hidroxibutirato - Google Patents

Composiciones y dispositivos de poli-4-hidroxibutirato Download PDF

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Abstract

Una composición que comprende polímero de poli-4-hidroxibutirato, teniendo la composición un contenido de lípidos de menos de 100 ppm de ácido palmítico medido mediante análisis por cromatografía de gases después de butanólisis.

Description

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En una realización particularmente preferida, la biomasa de P4HB derivada de E. coli K12 recombinante se lava con etanol para retirar impurezas. Se ha descubierto que el uso de etanol para extraer las impurezas de la biomasa de P4HB de E. coli K12 es muy eficiente. Durante la etapa de lavado, el etanol normalmente se decolorará con un aspecto amarillento a medida que las impurezas se extraen en el etanol. Estas impurezas se han identificado
5 principalmente como ácidos grasos saturados e insaturados mediante análisis por CG, siendo los ácidos grasos C16:0 y C18:1 y el oleato los más prevalentes. Al final de la etapa de lavado, el extracto de etanol concentrado (que tiene el aspecto de un alquitrán de color negro) tiene un alto contenido de nitrógeno que normalmente podría ser aproximadamente del 0,65 % en peso. Como tal, se ha demostrado que el lavado con etanol retira los contaminantes que contienen nitrógeno, así como los lípidos y los contaminantes coloreados.
Después del lavado con etanol, la biomasa puede separarse del lavado de etanol mediante un método de separación sólido-líquido y puede recogerse mediante cualquier medio adecuado. En una realización preferida, la biomasa de P4HB se recoge por filtración o centrifugación. Si se desea, puede realizarse un lavado adicional de la biomasa de P4HB recogida o la biomasa de P4HB puede aclararse con etanol o etanol acuoso durante la recogida.
15 Aunque no es necesario secar completamente la biomasa de P4HB después de retirar el lavado de etanol, en una realización preferida, la biomasa de P4HB lavada con etanol se seca al aire. En una realización particularmente preferida, la biomasa de P4HB se seca a una concentración de etanol residual de entre el 1 y el 30 % en peso de etanol. Se ha descubierto que la presencia de mayores cantidades de etanol residual en la biomasa de P4HB lavada no afecta adversamente al rendimiento de recuperación del polímero o al peso molecular promedio en peso del producto.
En comparación con los procedimientos de extracción acuosa, se ha descubierto que el lavado de la biomasa con etanol produce una biomasa de P4HB que es más fácil de secar. Cuando se requiere una biomasa de P4HB seca, el lavado con etanol no solo retira las impurezas, sino que también desplaza el agua de la biomasa, lo que facilita
25 considerablemente el secado. Como resultado, el lavado con etanol puede suponer un ahorro en los costes de secado y acelerar y simplificar el proceso de recuperación.
B. Extracción de biomasa de P4HB
Después de que la biomasa de P4HB se haya lavado con etanol, el polímero de P4HB puede extraerse con un disolvente. Idealmente, el polímero de P4HB tiene una alta solubilidad en disolventes utilizados para extraer el polímero. Los disolventes preferidos para la extracción del polímero de P4HB de la biomasa lavada con etanol incluyen cloruro de metileno, cloroformo, dicloroetano, tetracloroetano, tricloroetano, dibromometano, bromoformo, tetrahidrofurano, acetona, dimetilformamida y 1,4-dioxano. La relación de disolvente a biomasa depende del
35 contenido de polímero de la biomasa y de la naturaleza del disolvente. Si se usa demasiado poco disolvente, la viscosidad de la solución de polímero extraído puede volverse demasiado alta haciendo difícil el procesamiento adicional de la solución de polímero. En una realización particularmente preferida, la cantidad necesaria de disolvente se ajusta de manera que se forme una solución de disolvente de polímero que contenga el 2-5 % en peso de polímero de P4HB hacia el final de la extracción.
Se ha descubierto que la cantidad de disolvente requerida para extraer el polímero de P4HB con un buen rendimiento se reduce significativamente cuando se usa etanol para lavar la biomasa antes de la extracción del polímero. Además de ahorrar el coste de un disolvente adicional, el volumen de extracción reducido también disminuye la cantidad de no disolvente para el polímero de P4HB que posteriormente se necesita para precipitar el
45 polímero en la solución de disolvente. Aunque se prefiere precipitar el polímero en la solución para proporcionar un polímero con la mayor pureza posible, se produce una reducción de los costes de evaporación del disolvente si el polímero simplemente se concentra después de la extracción y no se precipita.
C. Precipitación del polímero de P4HB y secado
El polímero de P4HB puede recogerse a partir de soluciones de disolventes de P4HB, que se han extraído de biomasa de P4HB lavada con etanol, mediante la precipitación del polímero con un no disolvente. Esto es preferible a la cristalización del polímero en una solución de disolvente, que puede requerir cantidades muy grandes de disolvente con el fin de producir un producto altamente puro y, por tanto, puede ser muy costosa.
55 El no disolvente utilizado para precipitar el polímero de P4HB en una solución en disolvente de P4HB es preferentemente un alcohol o alcohol acuoso que sea un mal disolvente para el polímero de P4HB. Pueden usarse agua, etanol, etanol acuoso y el metanol para precipitar el P4HB, sin embargo, el metanol no es un no disolvente preferido debido a la potencial toxicidad de los residuos de metanol en el producto purificado. En una realización particularmente preferida, el mismo tipo de disolvente (o una solución acuosa del disolvente) que se usa para lavar la biomasa de P4HB también se usa como el no disolvente para precipitar el polímero de P4HB en la solución de polímero de P4HB. Esto es particularmente deseable, ya que limita el número de disolventes utilizados en el proceso de extracción y, por tanto, limita el número de residuos de disolvente es necesario retirar y someter a ensayo en el producto purificado final. En una realización particularmente preferida, se usa etanol para lavar la biomasa de P4HB
65 y se usa etanol o etanol acuoso como un no disolvente para precipitar el polímero en una solución en disolvente de P4HB. En una realización aún más preferida, la biomasa de P4HB se lava con etanol y el polímero se precipita en
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Ejemplo 7: Determinación del contenido de metales pesados, residuo de ignición, disolvente residual y contenido de azufre en polímero de P4HB de alta pureza
Se analizó el polímero de P4HB purificado de acuerdo con el método descrito en el presente documento para
5 determinar el contenido de metales pesados, residuo de ignición, la presencia de disolvente residual y el contenido de azufre. El contenido de metales pesados del polímero se determinó mediante USP <231> (un procedimiento colorimétrico basado en la precipitación de sulfuros metálicos insolubles) y se descubrió que era de <20 ppm. El residuo tras la ignición del polímero purificado se determinó mediante USP <281> y se descubrió que era del <0,1 %. La cantidad de disolvente residual en el polímero se midió por CG de espacio de cabeza-EM usando un HP 5890 II
10 GC equipado con un detector 5972 MS y una columna capilar ZB-5 (60 m x 0,32 mm DI x 1 µm FC). Las muestras de polímero se calentaron en viales tapados a 130 ºC durante una hora antes del análisis. Se descubrió que el contenido de disolvente residual del polímero de P4HB era de <5 ppm. El contenido de azufre del polímero de P4HB purificado se determinó por espectroscopía de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente y se descubrió que era de <50 ppm.
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