JP2007277574A - 植物からポリヒドロキシアルカノエートを単離する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1つの実施態様では、PHAの単離のために、油料作物植物由来のバイオマスは、例えば、粉砕、破砕、または圧延によりプレプロセスされる。次いで、油を、第1の溶媒(この溶媒中に、油は溶解しかつPHAはあまり溶解しない)を用いてバイオマスから抽出し、油を取り除く。次いで、バイオマスは、第2の溶媒(この溶媒中に、PHAは溶解する)を用いて抽出され、PHAをバイオマスから分離し得る。あるいは、PHA含有バイオマスは、化学的薬剤または生化学的薬剤で処理され、PHAをPHA誘導体に化学的に変換する。次いで、PHA誘導体は、物理的分離プロセスを用いて混合物から分離される。
【選択図】なし
Description
(項目1) 植物油および粉(meal)を含む植物バイオマスからポリヒドロキシアルカノエート(「PHA」)を分離する方法であって、第1の溶媒を用いて該植物バイオマスを抽出して該バイオマスから該油を本質的に除去する工程、次いで、該植物バイオマスから該PHAを分離する工程を包含する、方法。
(項目2) 前記植物バイオマスが、トランスジェニック植物に由来する、項目1に記載の方法。
(項目3) 前記バイオマスから前記PHAを分離する前に、該PHAを誘導体化する工程をさらに包含する、項目1に記載の方法。
(項目4) 前記分離されたPHAが、以下の式を有する1つ以上のユニットを含む、項目1に記載の方法であって:
−OCR 1 R 2 (CR 3 R 4 ) n CO−
ここで、nは0または整数であり;そして
ここで、R 1 、R 2 、R 3 、およびR 4 はそれぞれ、炭化水素基、ハロおよびヒドロキシ置換基、ヒドロキシ基、ハロゲン基、窒素置換基、酸素置換基、ならびに水素原子からなる群より独立して選択される、方法。
(項目5) 前記分離されたPHAが、前記ユニットの、モノマー、ダイマー、直線状オリゴマーおよび環状オリゴマー、ならびにラクトンからなる群より選択される、項目4に記載の方法。
(項目6) 前記分離されたPHAが、以下からなる群より選択される項目3に記載の方法であって:
次式で定義されるエステル:HOCR 1 R 2 (CR 3 R 4 ) n CO 2 R 5 ;
次式で定義されるアミド:HOCR 1 R 2 (CR 3 R 4 ) n CONR 5 R 6 ;
次式で定義されるチオエステル:HOCR 1 R 2 (CR 3 R 4 ) n COSR 5 ;
次式で定義される酸:HOCR 1 R 2 (CR 3 R 4 ) n CO 2 H;
次式で定義されるエーテル:R 6 OCR 1 R 2 (CR 3 R 4 ) n CO 2 R 5 ;
次式で定義されるエステル:R 6 CO 2 R 1 R 2 (CR 3 R 4 ) n CO 2 R 5 ;
次式で定義される不飽和化合物:
R 1 R 2 C=CR 3 (CR 4 R 5 ) n CO 2 R 6 ;および
R 1 R 2 R 3 CC(R 4 )=C(R 5 )CO 2 R 6 ;
次式で定義されるジオール:HOCR 1 R 2 (CR 3 R 4 ) n CH 2 OH;
次式で定義されるラクトンまたはマクロライド:
ここで、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 、およびR 6 はそれぞれ、炭化水素基、ハロおよびヒドロキシ置換基、ヒドロキシ基、ハロゲン基、窒素置換基、酸素置換基、ならびに水素原子からなる群より独立して選択される、方法。
(項目7) 項目1に記載の方法であって、
a)PHAを含有する植物バイオマスを提供する工程;
b)該植物バイオマスをプレプロセシングして、該PHA、油および植物粉を含有する混合物を得る工程;
c)該油が溶解する温度にて、該油は溶解しかつ該PHAはあまり溶解しない第1の溶媒を用いて該混合物から該油を抽出し、該PHAを含有する残留粉混合物を得る工程;および
d)該PHAが溶解する第2の溶媒を用いて、工程c)において得られた該残留粉混合物を抽出し、該バイオマスから該PHAを分離する工程、
を包含する、方法。
(項目8) 項目1に記載の方法であって、
a)PHAを含有する植物バイオマスを提供する工程;
b)該植物バイオマスをプレプロセシングして、該PHA、油および植物粉を含有する混合物を得る工程;
c)該油が溶解する温度にて、該油は溶解しかつ該PHAはあまり溶解しない第1の溶媒を用いて該混合物から該油を抽出し、該PHAを含有する残留粉混合物を得る工程;
d)工程c)において得られたPHAを含有する該残留粉混合物を、少なくとも1つの化学的薬剤または生化学的薬剤で処理して、該PHAを化学的に誘導体化する工程;および
e)工程d)において得られた該残留粉混合物から誘導体化されたPHAを分離する工程;
を包含する、方法。
(項目9) 前記工程b)が、以下からなる群より選択される1つ以上のプロセス:乾燥、皮むき、クリーニング、エイジング、秤量、分解、圧ぺん、加圧、圧延、粉砕、クッキング、破砕、沈降、濾過、洗浄、遠心分離分画、および空気分級、を用いて前記植物バイオマスをプレプロセシングする工程を包含する、項目7または8に記載の方法。
(項目10) 前記第2の溶媒が、塩素化された有機溶媒、アルキルカーボネート、アルコール、ヒドロキシ酸、酢酸、およびそれらの混合物からなる群より選択される、項目7に記載の方法。
(項目11) 前記第2の溶媒が、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、およびジクロロアセテートからなる群より選択される塩素化された有機溶媒を包含する、項目10に記載の方法。
(項目12) 前記第2の溶媒が、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、トリフルオロエタノール、無水酢酸、酢酸、ジメチルホルムアミド、エチルアセトアセテート、トリオレイン、トルエン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ピリジン、および3より多い炭素原子を有するアルコールからなる群より選択される組成物を包含する、項目7に記載の方法。
(項目13) 前記工程d)において、前記PHAを含有する残留粉混合物が、酸、塩基、界面活性剤、酸化剤、キレート剤、還元剤、求核剤、求電子剤、金属イオン、およびフリーラジカルからなる群より選択される、少なくとも1つの化学的薬剤で処理される、項目8に記載の方法。
(項目14) 前記PHAが、エステル化、エステル交換、加水分解、けん化、アミノリシス、チオリシス、エーテル化、シリル化、付加、脱離、再配列、還元、および縮合からなる群より選択される化学変換により誘導体化される、項目8に記載の方法。
(項目15) 前記生化学的薬剤が酵素である、項目8に記載の方法。
(項目16) 前記酵素が、デポリメラーゼ、プロテアーゼ、ヌクレアーゼ、リパーゼ、ホスホリラーゼ、およびグリコシダーゼからなる群より選択される、項目15に記載の方法。
(項目17) 前記工程e)において、前記誘導体化されたPHAが、蒸留、抽出、遠心分離、濾過、蒸発、およびクロマトグラフィーからなる群より選択される物理的プロセスにより分離される、項目8に記載の方法。
(項目18) 前記第1および第2の溶媒がそれぞれ、30℃と250℃との間の沸点を有する、項目7または8に記載の方法。
(項目19) 前記分離されたPHA誘導体を沈殿させる工程をさらに包含する、項目7または8に記載の方法。
(項目20) 前記バイオマスが、ダイズ、ワタ、ココナッツ、アメリカホドイモ、ナタネ、ヒマワリの種子、オリーブ、ヤシ、ゴマの種子、アマニ、トウゴマ、ベニバナの種子、タバコ、トウモロコシ、アブラナ、およびジャガイモからなる群より選択される植物供給源に由来する、項目1に記載の方法。
(項目21) 前記分離されたPHAが、ヒドロキシブチレート、ヒドロキシバレレート、ヒドロキシヘキサノエート、ヒドロキシヘプタノエート、ヒドロキシオクタノエート、ヒドロキシノナノエート、およびヒドロキシデカノエートからなる群より選択される、1つ以上の同じまたは異なるユニットを含む、項目4に記載の方法。
(項目22) 前記分離されたPHAが、3-ヒドロキシ酪酸、4-ヒドロキシ酪酸、クロトン酸、およびそのアルキルエステルからなる群より選択される、項目8に記載の方法。
(項目23) 前記植物バイオマスが、Acinetobacter、Aeromonas、Alcaligenes、Azotobacter、Bacillus、Brevibacterium、Corynebacterium、Chromatium、Flavobacterium、Halobacterium、Pseudomonads、Nocardia、Rhodococcus、Thiocystis、Streptomyces、Streptococcus、およびZoogloeaからなる群より選択される微生物由来の異種PHAシンターゼ遺伝子を含む植物に由来する、項目2に記載の方法。
(項目24) 植物油を含む植物バイオマスからポリヒドロキシアルカノエート(「PHA」)を分離する方法であって、該油および該PHAが溶解する温度にて、該油および該PHAが溶解する第1の溶媒を用いて該植物バイオマスを抽出して、該バイオマスから該油および該PHAを本質的に取り出す工程、次いで、該油から該PHAを分離する工程を包含する、方法。
(項目25) 前記植物バイオマスが、トランスジェニック油料作物植物に由来する、項目24に記載の方法。
(項目26) 項目25に記載の方法であって、
a)PHAを含有する植物バイオマスを提供する工程;
b)該植物バイオマスをプレプロセシングして、該PHA、油および植物粉の混合物を得る工程;
c)該油および該PHAは溶解し、かつ該粉はあまり溶解しない第1の溶媒を用いて、該混合物から該油および該PHAを抽出する工程;および
d)該油から該PHAを分離する工程;
を包含する、方法。
(項目27) 前記工程d)において、前記PHA−油混合物を化学的薬剤または生化学的薬剤で処理し、それによって該PHAを化学的に誘導体化し、そして誘導体化されたPHAを該油から分離することによって、該PHAが該油から分離される、項目26に記載の方法。
(項目28) 前記溶媒が、塩素化された有機溶媒、アルキルカーボネート、アルコール、ヒドロキシ酸および炭化水素、ならびにそれらの混合物からなる群より選択される、項目26に記載の方法。
(項目29) 前記溶媒が、ヘキサン、トリフルオロエタノール、無水酢酸、ジメチルホルムアミド、エチルアセトアセテート、トリオレイン、酢酸、トルエン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、およびピリジンからなる群より選択される、項目26に記載の方法。
(項目30) 前記生化学的薬剤が、PHAデポリメラーゼ、プロテアーゼ、ヌクレアーゼ、リパーゼ、ヒドラターゼ、ホスホリラーゼ、セルラーゼ、およびグルコシダーゼからなる群より選択される酵素である、項目27に記載の方法。
(項目31) 前記分離されたPHAが、アミド、チオエステル、酸、エーテル、エステル、不飽和化合物、ジオール、ケトン、およびアルデヒドからなる群より選択される官能基を含む、項目7、8、26、または27に記載の方法。
(項目32) 前記分離されたPHAが、3-ヒドロキシ酸、4-ヒドロキシ酸、および5-ヒドロキシ酸からなる群より選択される1つ以上のユニットを含む、項目7、8、26、または27に記載の方法。
(項目33) 項目7または26に記載の方法であって、前記分離されたPHAが有機溶媒中にて分離され;ここで、該方法が、該有機溶媒中の該PHAを、界面活性剤を含有する水溶液中にエマルジョン化し、それによりPHAラテックスを形成する工程をさらに包含する、方法。
(項目34) 項目7または26に記載の方法であって、前記分離されたPHAが有機溶媒中にて分離され、ここで、該方法が、該有機溶媒中の該PHAを水溶液中にエマルジョン化する工程、および該溶媒を除去し、それによりPHAラテックスを形成する工程をさらに包含する、方法。
ポリヒドロキシアルカノエート(「PHA」)を植物から分離するための方法が提供される。1つの実施態様では、植物油を含むトランスジェニック作物植物に由来する植物バイオマスからPHAを単離するための方法が提供される。この方法は、油およびPHAの両方が植物バイオマスから回収されることを有利に可能にする。1つの実施態様では、PHAを単離するために、油料作物植物に由来するバイオマスは、例えば粉砕、破砕、または圧延によってプレプロセシング(pre-process)される。次いで、油は、第1の溶媒(油はこの溶媒に溶解し、PHAはこの溶媒にあまり溶解しない)を用いてバイオマスから抽出され、油はPHAから分離される。次いで、実質的に油を含まない植物バイオマスは、第2の溶媒(PHAはこの溶媒に溶解する)を用いて抽出され、PHAはバイオマスから分離される。あるいは、PHA含有バイオマスは、化学的薬剤または生化学的薬剤(例えば、酵素)を用いて処理され、PHAはPHA誘導体に化学的に変換される。次いで、誘導体化されたPHAは、例えば物理的分離プロセス(例えば、蒸留、抽出、またはクロマトグラフィー)を用いて、混合物から分離される。好都合なことに、この方法を用いて、植物油、PHA、およびPHA誘導体の全てが、トランスジェニックな油料作物植物のような植物から大規模で回収され得、そして精製され得る。
植物油および粉(meal)を含む植物バイオマスからポリヒドロキシアルカノエート(「PHA」)を分離するための方法が提供される。植物バイオマスから単離され得るPHAは、PHAの分解物また他の生成物(例えば、モノマー、ダイマー、オリゴマー、酸、エステル、アミド、およびラクトン)を含み、そしてこれは、バイオマスをプロセシングの間の、化学的、生化学的、または物理的処理から形成され得るか、または植物バイオマス内に生じるプロセスから形成され得る。好ましい実施態様では、PHAは、トランスジェニック油料作物植物に由来するバイオマスから単離される。PHA物質の回収を最大にすることに加えて、バイオマスからの商業的に有用な非PHA生成物の回収もまた最大となる。例えば、油料種子植物の種子からPHAを分離する場合、油および粉もまた単離され得、次いで商業的に使用され得る。
(A.単離され得るPHA物質)
植物バイオマスから単離され得るPHA物質は、モノマー、ポリマー、およびPHAから誘導される他の生成物(化学的および生物学的に改変された誘導体を含む)を含む。PHA物質は、1つの実施態様では、以下の式Iの1つ以上のユニット(例えば、10〜100,000ユニット、好ましくは、100〜30,000ユニット)を含むものとして定義される:
−OCR1R2(CR3R4)nCO−;
ここで、nは0または整数(例えば、1〜15の間)であり、そして好ましい実施態様では、1〜4の間であり;そして
ここで、R1、R2、R3、およびR4は、独立して、長鎖炭化水素基を含む炭化水素基;ハロおよびヒドロキシ置換基;ヒドロキシ基;ハロゲン基;窒素置換基;酸素置換基;ならびに/または水素原子であり得る。
-CR3R4 (ここで、nは1である);
-CR3R4CR3'R4'- (ここで、nは2である);および
-CR3R4CR3'R4'CR3"R4"- (ここで、nは3である);
ここで,R3、R4、R3'、R4'、R3"、およびR4"は、独立して、長鎖炭化水素基を含む炭化水素基;ハロおよびヒドロキシ置換基;ヒドロキシ基;ハロゲン基;窒素置換基;酸素置換基;ならびに/または水素原子であり得る。従って、式Iは、3-ヒドロキシ酸(n=1)、4-ヒドロキシ酸(n=2)、5-ヒドロキシ酸(n=3)から誘導されるユニットを含む。
次式で定義されるエステル:HOCR1R2(CR3R4)nCO2R5;
次式で定義されるアミド:HOCR1R2(CR3R4)nCONR5R6;
次式で定義されるチオエステル:HOCR1R2(CR3R4)nCOSR5;
次式で定義される酸:HOCR1R2(CR3R4)nCO2H;
次式で定義されるエーテル:R6OCR1R2(CR3R4)nCO2R5;
次式で定義されるエステル:R6CO2R1R2(CR3R4)nCO2R5;
次式で定義される不飽和化合物:
R1R2C=CR3(CR4R5)nCO2R6;および
R1R2R3CC(R4)=C(R5)CO2R6;
次式で定義されるジオール:HOCR1R2(CR3R4)nCH2OH;
次式で定義されるラクトンまたはマクロライド:
ここで、R1、R2、R3、R4、R5、およびR6は、それぞれ独立して、長鎖炭化水素基を含む炭化水素基、ハロおよびヒドロキシ置換基、ヒドロキシ基、ハロゲン基、窒素置換基、酸素置換基、ならびに水素原子であり;そしてここで、-(CR2R3)n-は、上記で定義される通りである。
(植物種)
PHAおよびPHA生成物は、植物(例えば、ダイズ、ワタ、ココナッツ、アメリカホドイモ、ナタネ、ヒマワリの種子、オリーブ、ヤシ、ゴマの種子、アマニ、トウゴマ(castor)、ベニバナの種子、タバコ、およびジャガイモ)由来の植物バイオマスから単離され得る。好ましい実施態様において、バイオマスは、油料作物植物(特に、ナタネ、ヒマワリの種子、ベニバナの種子、アマニ、およびダイズ)に由来し得る。PHAポリマーに加えて、種子作物植物中の植物油が単離され得、そしてプロセシングの間に回収される。植物油は、代表的には、種子の10〜50重量%を構成する。植物油の世界的な需要が考慮されている。植物バイオマスをプロセシングするための方法は、単離される特定のPHAポリマーまたは誘導体の性質に基づいて、および抽出される植物作物および植物成分の型に基づいて適合され得る。
トランスジェニック油料作物植物の使用は、多くの利点を提供する。PHA生成のためのトランスジェニック作物植物は、当該分野で利用可能な方法を用いて得られ得る。トランスジェニック植物作物の作製は、石油化学に由来するプラスチックと価格および規模の両方で競争し得るPHAポリマーを生成し得る。トランスジェニック植物由来のPHAポリマーまたはそれらの誘導体は、商業的に有用な形態で植物バイオマスからプロセスされ、そして分離され得る。植物作物におけるPHAの位置(例えば、葉、種子、茎、またはそれらの組合せ)は、植物からのPHAの収率を最大にするために変化され得る。
(A.植物バイオマスのプレプロセシング)
PHA含有植物バイオマス(例えば、異種PHAシンターゼ遺伝子を含むトランスジェニック油料作物植物)が栽培され、そして収穫される。植物バイオマスは、PHAポリマーの抽出の前に、当該分野で利用可能な方法(例えば、撹拌、加熱、冷却、圧縮、減圧、超音波処理、遠心分離、および/または放射)を用いてプレプロセシングされ得る。本明細書中で使用する用語「植物バイオマス」は、植物の構成部分(例えば、種子、葉、葉柄および茎)をいう。さらに、植物バイオマスは、乾燥、皮むき、クリーニング、エイジング、秤量、分解、圧ぺん、加圧、圧延、粉砕、クッキング、破砕、沈降、および/または濾過を含む手順の任意の1つ以上の組合せを用いてプレプロセシングされ得る。油を有する植物のプロセシングにおける粉から油を分離するこれらの手順の使用は、「OilCrops of the World」、G.Robblenら編、McGraw-Hill Publishing Company, 1989, 第11章に記載される。さらに、乾式製粉および湿式製粉の両方のアプローチを含むトウモロコシ製粉に使用される方法は、デンプンを含む胚乳から油を含む胚を分離する工程を含有する。これは、例えば、「CornChemistry and Technology」、1994年版、Watson,S.A.およびRamstad,P.E.編、AmericanAssociation of Cereal Chemists Inc.,St.Paul,Minnesotaに記載されるような、遠心分離または空気分級により達成され得る。
PHAのモノマー、ポリマーおよび誘導体は、適切な手段(溶媒抽出および/または溶媒洗浄、水抽出および/または水洗浄、破砕、温度処理、酵素処理、遠心分離、超臨界抽出法、高圧処理および/または減圧処理、クロマトグラフィー、蒸留、融解、あるいはPHA物質の分離を容易にするための試薬を用いた処理を含む)を用いて植物バイオマスから取り出され得る。
植物バイオマスからPHAを単離するための1つの好ましい方法は、図3のフローチャートにおいて例示される。この処理において、PHAを含有する植物バイオマスは、最初に必要に応じて上記に記載したようにプレプロセシングされる。次いで、プレプロセシングされたかまたはプロセシングされていないPHAを含有する植物バイオマスは、油が溶解しかつPHAおよび粉が高度に溶解しない溶媒に抽出されて、PHAを含有する植物バイオマスから大部分のまたは全ての油が取り出される。この溶媒は、油が良好に抽出され、そしてPHAおよび植物粉が低い溶解度により乏しく(poor)抽出されるように選択される。PHA-油-粉の混合物の抽出により、図3のフローチャートにおいて例示されるように、PHAを本質的に含まない油画分(例えば、約10重量%未満のPHAを含む)、および油を本質的に含まないPHA-粉混合物(例えば、約10重量%未満の油を含む)が得られる。次いで、PHA-粉混合物は、PHAが溶解する第2の溶媒で抽出されて、精製されたPHA物質が得られる。あるいは、図3に例示されるように、PHA-粉混合物は化学的または酵素的に処理され、次いでPHA誘導体が粉から単離されて得られる。
図4のフローチャートに示される別の実施態様において、PHAを含有する植物バイオマスは、必要に応じて最初に上記のようにプレプロセシングされる。次いで、プレプロセシングされたまたはプロセシングされていないPHAを含有する植物バイオマスは、油およびPHAが溶解し、かつ粉が低い溶解度を有する溶媒中に溶媒抽出されて、油およびPHAが植物粉から本質的に取り出される。その結果、例えば、約10重量%未満の油およびPHAは植物粉に残存する。このプロセスに使用される溶媒は、PHAおよび油に対する良好な抽出剤であり、そして粉に対する乏しい抽出剤であるように選択される。次いで、PHA-油産物中のPHA物質は、物理的分離工程(例えば、蒸留)により、またはPHAと油との間における溶解度差のさらなる利用により、油からさらに分離される。
上記のように、プロセシングの間、バイオマス中のPHA物質は、物質のそれらの単離の前に、物質の単離を容易にするためかまたは所望の誘導体生成物を生成するために、物理的、化学的、または酵素的な誘導体への変換により誘導体化され得る。形成され得るPHA誘導体として、当該分野で利用可能な方法を用いて形成され得る、酸、エステル、オリゴマー、環状オリゴマー、ラクトン、マクロライド、アミド、アミン、チオエステル、ジオール、および不飽和化合物が挙げられる。Griesbeck,A.およびSeebach,D.,Helv.Chim.Acta,70: 1320-1325 (1987); Plattner,D.A., Helv.Chim.Acta, 76:2004-2033 (1993); Seebach,D.ら、「Biological-Chemical Preparation of 3-HydroxycarboxylicAcids and Their Use in EPC-synthesis」、W.BartmannおよびK.B.Sharpless編、「Stereochemistryof Organic and Bioorganic Transformations」VCH, Weinheim,1987,85-126頁、およびSeebach,D.ら、Chimia,44: 112-116 (1990);Org.Synth.,71: 39-47 (1992); Angew.Chem.Int.Ed.Eng.,434-435(1992);およびHelv.Chim.Acta, 77: 1099-1123 (1994)。PHAポリマーを形成するために使用され得るエステルを誘導体化するためのさらなる方法は、当業者に公知である。
本明細書中に記載されるように単離されたPHAは、広範な種々の異なる適用に使用され得る。1つの実施態様において、単離されたPHAは、ラテックスを形成するために使用され得る。PCTWO 91/13207は、ラテックス(すなわち、非結晶性の、無定型の粒子の水性懸濁液)の形態のβ-ヒドロキシブチレートおよびβ-ヒドロキシバレレートのポリマーまたはコポリマーの使用を開示する。ラテックスは、例えば、生分解性かつ再生利用可能なフィルムまたは被覆紙を形成するために使用され得る。PCTWO 96/03468は、構築的な被覆におけるPHAラテックスの使用を記載する。精製された結晶性PHAからPHAラテックスを形成するための方法は、PCT WO94/07940に記載されている。この方法において、有機溶媒中のPHAの精製された溶液(これは、本明細書中に記載されるように得られ得る)は、界面活性剤を含む水溶液にエマルジョン化され、無定型ラテックスが形成される。従って、本明細書中に開示される方法は、種々の産業上の適用および生物医学的適用(例えば、PHAラテックス物質の形成)に使用され得る精製されたPHAを提供した。
図3に例示されるプロセスを用いて、ヘキサン(溶媒1)を用いた抽出により、植物バイオマスからポリヒドロキシブチレート(PHB)を単離して、油を取り出し、続いて炭化水素安定化クロロホルム(溶媒2)を用いた抽出によりPHBを単離した。
図3に例示されるプロセスを用いて、ヘキサン(溶媒1)を用いた植物バイオマスの抽出により、植物バイオマスからポリヒドロキシブチレート(PHB)を単離して、油画分を取り出し、続いて化学的処理、次いで誘導体形態のPHBの物理的分離を行った。
PHAを、以下のような図4のプロセスを用いて、ナタネからポリマー形態で抽出した。約40重量%の油を含むナタネのサンプル(20g)を、約94%の3-ヒドロキシオクタン酸および約6%の3-ヒドロキシヘキサン酸を含むコポリマーであるPHOの小片(5.43g、Pseudomonasputidaから単離された)と混合し、電気食物粉砕器で粉砕した。このサンプルは、31重量%の油および21重量%のPHOを含むトランスジェニック油料種子の代表例である。混合物を、12時間soxhlet装置中で、300mLのヘキサン(溶媒1)を用いて連続的に抽出した。サンプルを、冷却し、そして濾過して、有機溶媒相および固形粉(風乾後11.02g)を得た。溶媒相を濃縮して、黄色の非常に粘性のゲル様物質(12.92g、混合物の51重量%)を得た。静置すると、この物質は、黄色のプラスチック様固体になった。NMR分析により、この物質はPHOおよびナタネ油を含むことが示された。これらの結果により、PHO油混合物を、PHA含有植物バイオマスから90%を超える収率で容易に回収し得ることが示された。得られたPHA/油混合物は、さらなる精製に適切であった。
実施例3に記載された、さらなる精製の前に得られた黄色のPHO含有プラスチック様物質を、化学的処理および物理的分離により誘導体形態でさらに精製した:実施例3からのヘキサン抽出により単離された部分的に精製されたPHO含有プラスチック物質の一部(2.75g、約40重量%のPHOを含む)を、加熱しながらn-ブタノール(50mL)で溶解した。濃硫酸(0.7mL)を添加し、そして混合物を20時間加熱還流した。室温まで冷却した後、飽和炭酸ナトリウム(4mL)を混合し、混合物をpH紙に対して塩基性にした。反応混合物を濾過し、相を分離し、そして有機層をブライン(2×30mL)で洗浄した。有機相を約10mLまで濃縮し、クロロホルム(50mL)に溶解し、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、真空下で濃縮して黄色の油(2.75g)を得た。この物質を減圧下で蒸留した。93〜97℃および0.45torrで蒸留する画分を回収して、透明な無色の液体(0.41g)を得た。回収された物質の量は、プラスチック様開始物質に含まれるPHOの量に基づいて誘導体化されたPHOの25%収率を示す。この物質のNMR分析により、これは約95%純度のブチル3-ヒドロキシオクタノエートであり、そして非常に少量の不飽和物質を含むことが示された。
Claims (1)
- 植物油および粉(meal)を含む植物バイオマスからポリヒドロキシアルカノエート(「PHA」)を分離する方法であって、第1の溶媒を用いて該植物バイオマスを抽出して該バイオマスから該油を本質的に除去する工程、次いで、該植物バイオマスから該PHAを分離する工程を包含する、方法。
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