JP2008095022A

JP2008095022A - Method for purifying polyhydroxyalkanoic acid

Info

Publication number: JP2008095022A
Application number: JP2006280521A
Authority: JP
Inventors: Jun Tsubota; 潤坪田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-10-13
Also published as: JP5019842B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique to simply and efficiently prepare pure PHA (polyhydroxyalkanoic acid) from a mixture containing PHA and polyphosphoric acid. <P>SOLUTION: An inorganic acid is added to a mixture containing PHA (particularly PHB) and polyphosphoric acid, followed by treating the resulting mixture to thereby selectively decompose polyphosphoric acid to efficiently purify PHA (particularly PHB). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポリヒドロキシアルカン酸及びポリリン酸を含む混合物から、簡便且つ効率的に、ポリヒドロキシアルカン酸を精製する方法に関する。 The present invention relates to a method for easily and efficiently purifying polyhydroxyalkanoic acid from a mixture containing polyhydroxyalkanoic acid and polyphosphoric acid.

ポリヒドロキシ酪酸（以下、ＰＨＢと表記する）を初めとするポリヒドロキシアルカン酸（以下、ＰＨＡと表記する）は、生物分解性を有していながら、ポリプロピレンに匹敵する熱可塑性をも備えているため、リサイクルすることが難しい合成ポリマーの代替材料として注目を浴びている。従来、ＰＨＡの製造方法としては、メタン資化菌、メタノール資化菌等のＰＨＡ産生菌を培養し、その菌体内に蓄積されるＰＨＡを回収する方法が知られている。 Polyhydroxyalkanoic acid (hereinafter referred to as PHA) including polyhydroxybutyric acid (hereinafter referred to as PHB) has biodegradability and also has thermoplasticity comparable to polypropylene. It is attracting attention as an alternative to synthetic polymers that are difficult to recycle. Conventionally, as a method for producing PHA, a method of culturing PHA-producing bacteria such as methane-utilizing bacteria and methanol-utilizing bacteria and recovering PHA accumulated in the cells is known.

また、今日では、ＰＨＡを効率的に生産させる技術が精力的に検討されており、様々なＰＨＡ高産生菌が開発され、またＰＨＡの高生産に適した培養方法についても種々提案されている。 In addition, today, techniques for efficiently producing PHA have been energetically studied, various PHA high-producing bacteria have been developed, and various culture methods suitable for high PHA production have been proposed.

一方、ＰＨＡ産生菌には、菌体内にＰＨＡを蓄積すると共に、ポリリン酸も蓄積するという特性がある。そのため、ＰＨＡ産生菌を用いてＰＨＡを製造する際には、当該菌の培養後にＰＨＡとポリリン酸とを分離することが不可欠である。従来、ＰＨＡとポリリン酸との分離は、有機溶媒でＰＨＡを溶解させ不溶性のポリリン酸と分離することによって行われている。しかしながら、従来の分離方法では、操作が煩雑である、分離効率が悪い等の問題点があった。 On the other hand, PHA-producing bacteria have the property of accumulating PHA in the cells and also accumulating polyphosphoric acid. Therefore, when producing PHA using a PHA-producing bacterium, it is essential to separate PHA and polyphosphoric acid after culturing the bacterium. Conventionally, PHA and polyphosphoric acid are separated by dissolving PHA in an organic solvent and separating it from insoluble polyphosphoric acid. However, the conventional separation methods have problems such as complicated operations and poor separation efficiency.

このような従来技術を背景として、より低コストでＰＨＡを工業的に製造するために、ＰＨＡとポリリン酸とを簡便且つ効率的に分離して、ＰＨＢを精製する技術の開発が切望されていた。
特表２００２−５４３７９４号公報 In order to industrially manufacture PHA at a lower cost against the background of such conventional technology, development of a technology for purifying PHB by separating PHA and polyphosphoric acid simply and efficiently has been eagerly desired. .
JP-T-2002-543794

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ＰＨＡ及びポリリン酸を含む混合物から、簡便且つ効率的に、ＰＨＡを精製する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide a technique for easily and efficiently purifying PHA from a mixture containing PHA and polyphosphoric acid.

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、ＰＨＡ（特に、ＰＨＢ）及びポリリン酸を含む混合物に、無機酸を添加して処理することによりポリリン酸を選択的に分解でき、その結果、ＰＨＡ（特に、ＰＨＢ）を効率的に精製することが可能になるることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて、更に改良を重ねることにより完成したものである。 As a result of diligent studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors selectively decompose polyphosphoric acid by adding an inorganic acid to a mixture containing PHA (particularly PHB) and polyphosphoric acid. As a result, it was found that PHA (particularly PHB) can be efficiently purified. The present invention has been completed by making further improvements based on these findings.

即ち、本発明は、下記に掲げるＰＨＡの精製方法を提供する。
項１．ポリヒドロキシアルカン酸及びポリリン酸を含む混合物から、ポリヒドロキシアルカン酸を精製する方法であって、
上記混合物に酸を添加することにより、ポリリン酸を分解する工程を含むことを特徴とする、ポリヒドロキシアルカン酸の精製方法。
項２．ポリヒドロキシアルカン酸がポリヒドロキシ酪酸である、項１に記載の精製方法。
項３．酸が塩酸である、項１又は２に記載の精製方法。
項４．無機酸と共に低級アルコールを上記混合物に添加する、請求項１乃至３のいずれかに記載の精製方法。 That is, the present invention provides the following PHA purification methods.
Item 1. A process for purifying polyhydroxyalkanoic acid from a mixture comprising polyhydroxyalkanoic acid and polyphosphoric acid, comprising:
A method for purifying polyhydroxyalkanoic acid, comprising the step of decomposing polyphosphoric acid by adding an acid to the mixture.
Item 2. Item 2. The purification method according to Item 1, wherein the polyhydroxyalkanoic acid is polyhydroxybutyric acid.
Item 3. Item 3. The purification method according to Item 1 or 2, wherein the acid is hydrochloric acid.
Item 4. The purification method according to any one of claims 1 to 3, wherein a lower alcohol is added to the mixture together with an inorganic acid.

本発明によれば、ＰＨＡ及びポリリン酸を含む混合物に対して、ＰＨＡを安定に保ちながら、ポリリン酸を選択的に分解できるので、簡便且つ効率的にＰＨＡを精製することが可能になる。特に、本発明の方法によれば、ＰＨＡ産生菌を利用したＰＨＡの製造において、より安価にＰＨＡを回収することができ、ＰＨＡの生産効率を向上せしめることができる。 According to the present invention, polyphosphoric acid can be selectively decomposed while keeping PHA stable with respect to a mixture containing PHA and polyphosphoric acid, so that PHA can be purified easily and efficiently. In particular, according to the method of the present invention, in the production of PHA using PHA-producing bacteria, PHA can be recovered at a lower cost, and the production efficiency of PHA can be improved.

本発明は、ＰＨＡ及びポリリン酸を含む混合物から、ＰＨＡを精製する方法である。ここで、精製に供される混合物としては、ＰＨＡ及びポリリン酸を含むものである限り、特に限定されないが、具体例としては、ＰＨＡ産生菌の培養物、ＰＨＡ産生菌の菌体破砕物、及びこれらをＰＨＡ抽出のために粗精製したもの等が例示される。特に、高密度培養した菌体の培養物やその菌体破砕物には、ポリリン酸の蓄積量が多くなる傾向があるので、本発明の精製方法を好適に適用できる。本発明において、精製処理に供される上記混合物の一例として、ＰＨＡを１０〜８０重量％及びポリリン酸を０．０１〜１重量％含むものが例示される。 The present invention is a method for purifying PHA from a mixture containing PHA and polyphosphoric acid. Here, the mixture used for purification is not particularly limited as long as it contains PHA and polyphosphoric acid. Specific examples include a culture of PHA-producing bacteria, a disrupted cell of PHA-producing bacteria, and these. For example, a crude product purified for PHA extraction is exemplified. In particular, since the accumulated amount of polyphosphoric acid tends to increase in cultures of microbial cells cultured at high density and crushed microbial cells thereof, the purification method of the present invention can be suitably applied. In the present invention, an example of the above mixture to be subjected to the purification treatment includes 10 to 80% by weight of PHA and 0.01 to 1% by weight of polyphosphoric acid.

また、本発明の精製対象となるＰＨＡの種類については、特に制限されるものではないが、例えば、ＰＨＢ、ポリヒドロキシ吉草酸（ＰＨＶ）、及びこれらの混合物が挙げられる。これらの中でも、本発明の精製対象として、ＰＨＢが最も好適である。 Further, the type of PHA to be purified in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include PHB, polyhydroxyvaleric acid (PHV), and a mixture thereof. Among these, PHB is most suitable as a purification target of the present invention.

本発明の精製方法では、上記混合物に酸を添加することにより、ポリリン酸を分解する工程を含むことを特徴とする。ここで、酸としては、無機酸と有機酸の別を問うものではないが、好ましくは無機酸である。無機酸としては、具体的には、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸等が例示される。これらの中でも、より効率的なＰＨＡの精製（特にＰＨＢの精製）を行うという観点から、塩酸は好適である。これらの無機酸は、１種単独で使用してもよく、また２種以上を任意に組み合わせて使用してもよい。 The purification method of the present invention includes a step of decomposing polyphosphoric acid by adding an acid to the mixture. Here, the acid is not limited to an inorganic acid or an organic acid, but is preferably an inorganic acid. Specific examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid and the like. Among these, hydrochloric acid is preferable from the viewpoint of more efficient PHA purification (particularly PHB purification). These inorganic acids may be used alone or in any combination of two or more.

添加する酸の量は、例えば、上記混合物中で、当該酸が０．１Ｎ以上、好ましくは０．１〜０．２Ｎ程度の濃度となるように設定すればよい。酸をこのような濃度範囲に調整することによって、ＰＨＡは分解することなく、ポリリン酸を選択的に分解することが可能になる。 What is necessary is just to set the quantity of the acid to add, for example in the said mixture so that the said acid may become the density | concentration of 0.1N or more, Preferably about 0.1-0.2N. By adjusting the acid to such a concentration range, it becomes possible to selectively decompose polyphosphoric acid without decomposing PHA.

また、本発明の精製方法において、上記無機酸の添加と共に、低級アルコールを添加することが望ましい。無機酸と低級アルコールとを上記混合物に添加することによって、ポリリン酸の分解を促進して、一層効率的なＰＨＢの精製が可能になる。 In the purification method of the present invention, it is desirable to add a lower alcohol together with the addition of the inorganic acid. By adding an inorganic acid and a lower alcohol to the above mixture, the decomposition of polyphosphoric acid is promoted and PHB can be purified more efficiently.

当該低級アルコールとしては、具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール等の炭素数１〜５のアルコールが例示される。これらの中でも、好ましくはエタノール、イソプロパノールが挙げられる。これらの低級アルコールは、１種単独で使用してもよく、また２種以上を任意に組み合わせて使用してもよい。 Specific examples of the lower alcohol include alcohols having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, and pentanol. Among these, Preferably, ethanol and isopropanol are mentioned. These lower alcohols may be used alone or in any combination of two or more.

低級アルコールの添加量については、低級アルコールの種類、上記無機酸の種類や濃度等に応じて異なり、一律に規定するこはできないが、例えば、低級アルコールの添加量については、上記混合物の総量当たり低級アルコールが５〜９０重量％となる濃度を満たすように、設定すればよい。 The amount of the lower alcohol varies depending on the type of the lower alcohol, the type and concentration of the inorganic acid, and cannot be uniformly defined. For example, the amount of the lower alcohol added per total amount of the mixture. What is necessary is just to set so that the density | concentration which becomes 5 to 90 weight% of lower alcohol may be satisfy | filled.

本発明の精製方法では、上記混合物に、無機酸、及び必要に応じて低級アルコールを添加して混合した後、２０〜６０℃、好ましくは３０〜４５℃の温度条件下で、０．５〜２時間、好ましくは１時間程度インキュベートする。この間、必要に応じて撹拌を行ってもよい。このような条件下で処理することによって、ポリリン酸を選択的に分解して、ＰＨＡを残存させることができる。 In the purification method of the present invention, an inorganic acid and, if necessary, a lower alcohol are added to the above mixture and mixed, and then the temperature is 20 to 60 ° C., preferably 30 to 45 ° C., and 0.5 to Incubate for 2 hours, preferably about 1 hour. During this time, stirring may be performed as necessary. By treating under such conditions, polyphosphoric acid can be selectively decomposed to leave PHA.

斯くしてポリリン酸を分解処理した後に、得られた処理物を、遠心分離、濾過等の公知のＰＨＡ回収手段に供することによって、ＰＨＡを分離、回収することができる。 Thus, after polyphosphoric acid is decomposed, the resulting product is subjected to known PHA recovery means such as centrifugation and filtration, whereby PHA can be separated and recovered.

以下、実施例を挙げて、本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１−４
ポリリン酸とＰＨＢの混合物（ポリリン酸0.2重量％及びＰＨＢ99.8重量％含有、ＰＨＢの平均分子量２５０万）10mgを収容したマイクロチューブに、表１に示す無機酸及び低級アルコールを所定量添加し、マイクロチューブを密閉して35℃で、15分毎に軽く撹拌しながら1時間インキュベートした。次いで、遠心分離により固液分離を行い、ＰＨＢ（沈殿物）を回収した。回収したＰＨＢに精製水1mLを添加し、良く懸濁した後に、遠心分離に供して、再度ＰＨＢを回収した。更に、精製水の代わりにメタノールを用いて、同条件でＰＨＢの洗浄、回収を行った。回収されたＰＨＢから、減圧下でメタノールを完全に留去させた。斯くして精製されたＰＨＢに混入しているポリリン酸量をIPC発光分光分析法によって測定した。また、精製されたＰＨＢの平均分子量を、ＧＰＣ（ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー）法により測定した。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited to these Examples.
Example 1-4
A predetermined amount of inorganic acid and lower alcohol shown in Table 1 were added to a microtube containing 10 mg of a mixture of polyphosphoric acid and PHB (containing 0.2 wt% polyphosphoric acid and 99.8 wt% PHB, and an average molecular weight of PHB of 2.5 million), The microtube was sealed and incubated at 35 ° C. for 1 hour with gentle agitation every 15 minutes. Subsequently, solid-liquid separation was performed by centrifugation, and PHB (precipitate) was recovered. 1 mL of purified water was added to the recovered PHB and suspended well, followed by centrifugation to recover PHB again. Furthermore, methanol was used instead of purified water, and PHB was washed and recovered under the same conditions. Methanol was completely distilled off from the recovered PHB under reduced pressure. The amount of polyphosphoric acid contained in the thus-purified PHB was measured by IPC emission spectroscopy. Further, the average molecular weight of the purified PHB was measured by GPC (gel permeation chromatography) method.

得られた結果を表１に示す。この結果から、0.1〜0.2N程度の塩酸の存在によって、ＰＨＢを安定に保持したまま、ポリリン酸を選択的に分解できることが分かった。また、本実施例では、低級アルコールとしてエタノール及びイソプロパノールを添加したが、ポリリン酸の分解性及びＰＨＢの安定性の点では両者に違いは殆ど認められなかった。 The obtained results are shown in Table 1. From this result, it was found that polyphosphoric acid can be selectively decomposed while maintaining PHB stably by the presence of hydrochloric acid of about 0.1 to 0.2N. In this example, ethanol and isopropanol were added as lower alcohols, but almost no difference was observed in terms of polyphosphoric acid decomposability and PHB stability.

Claims

A process for purifying polyhydroxyalkanoic acid from a mixture comprising polyhydroxyalkanoic acid and polyphosphoric acid, comprising:
A method for purifying polyhydroxyalkanoic acid, comprising the step of decomposing polyphosphoric acid by adding an acid to the mixture.

The purification method according to claim 1, wherein the polyhydroxyalkanoic acid is polyhydroxybutyric acid.

The purification method according to claim 1 or 2, wherein the acid is hydrochloric acid.

The purification method according to any one of claims 1 to 3, wherein a lower alcohol is added to the mixture together with an inorganic acid.