JP6579449B2 - 脂質の分画方法 - Google Patents
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Description
本発明者らは、この液化DMEを用いる抽出を脂質分画に用いることができないかと思い至り、本発明を見出した。すなわち、本願発明は、液化DMEを溶媒として用いる脂質の分画方法を提供することを課題とする。
本発明は以下の(1)から(7)に記載の方法を要旨とする。
(1)微生物バイオマスを、液化ジメチルエーテルを溶媒として用いた抽出に供し、脂質に対する分離選択性を利用して脂質を分画する方法。
(2)微生物バイオマスを、液化ジメチルエーテルを溶媒として用いた抽出に供し、脂質に対する分離選択性を利用して一部の脂質を分画することにより、微生物バイオマス中に残る脂質の脂肪酸組成を改変する方法。
(3)さらに、(2)の方法で得た脂肪酸組成が改変された微生物バイオマスから、脂肪酸組成が改変された脂質を抽出することを特徴とする、脂質を製造する方法。
(4)微生物バイオマスがラビリンチュラ類に属する微生物を培養して得られるバイオマスであることを特徴とする(1)ないし(3)いずれかに記載の方法。
(5)ラビリンチュラ類がAurantiochytrium属のラビリンチュラ類である、(4)の方法。
(6)微生物バイオマスが緑藻類に属する微生物を培養して得られるバイオマスであることを特徴とする(1)ないし(3)いずれかに記載の方法。
(7)緑藻類がHaematococcus属の緑藻類である、(6)の方法。
本発明で用いる液化DME(IUPAC名:メトキシメタン)は、沸点が−23.6℃であるため、常温では気体である。これを液体としたものを本発明の溶媒として用いる。DMEを液化するには、圧力0.25〜1.14MPa、温度0〜50℃程度の範囲で適宜調節することができる。
本発明において、脂質とは、微生物が生産する脂質であり、主にトリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリド、リン脂質、遊離脂肪酸、ステロール類、炭化水素等である。さらにアスタキサンチン等のカロテノイドのような、微生物が生産する脂質に含まれる色素などの成分も脂質とともに分画することができる。
微生物菌体中の脂質には、これらの脂肪酸がトリグリセリドやリン脂質などの構成脂肪酸として結合している。
飽和脂肪酸を含有する脂質を早く溶出し、高度不飽和脂肪酸を含有する脂質は遅れて溶出される。この差を利用し、全脂肪酸中に含まれる高度不飽和脂肪酸の濃度を高めることが可能である。カラムを用いず、バッチ処理で、少量の液化DMEでの抽出を繰り返すことでも同様のことが可能である。その他、同様の効果を発揮するどのような装置を用いてもよい。
本発明の方法により、微生物菌体からの抽出段階で、一定の濃縮が可能となる。本発明の分離を行った後で、さらに上記のような従来の精製方法を用いることも可能である。
実施例で用いた抽出装置の構成を図1に示す。微生物を充填する抽出カラム(HPG-10-5、耐圧硝子工業株式会社製、180mm×26mm(内径))の出口側と貯蔵容器(HPG-96-3、耐圧硝子工業株式会社製、容量96cm3)をステンレスチューブで接続する。抽出カラムと貯蔵容器はガラス及びポリカーボネートを用いた耐圧容器から成る。ジメチルエーテルタンクから液化ジメチルエーテルを微生物菌体を充填した抽出カラムに送液し、抽出カラムからの抽出液は、貯蔵容器内に回収する。抽出を所定時間行った後、貯蔵容器の減圧バルブを開放してジメチルエーテルを気化させて除去し、残った抽出物と水の混合物を回収する。
ラビリンチュラ類に属する微生物Aurantiochytrium limacinumの種菌をGY培地(30g グルコース、10g 酵母エキスを50%濃度の人工海水 1Lに溶解し、pH7.0に調整したもの)にて培養した。培養には50mLの三角フラスコを用い、これに30mLのGY培地を入れ、100rpmで振盪しながら28℃で3日間培養した。この培養液から遠心分離により菌体を回収し、回収した菌体を蒸留水で洗浄して培地成分を除去したのち、さらに遠心分離により菌体を回収した。回収した菌体を凍結乾燥に供して微生物バイオマスを得た。得られた微生物バイオマスは、抽出に供するまで-20℃の冷凍庫にて保管した。
凍結乾燥した微生物バイオマス0.33gに蒸留水1.263gを添加して良く撹拌したサンプルを、図1の抽出装置を用いて分画しながら抽出した。その際、液化ジメチルエーテルの流量を5mL/minに設定した。抽出カラムの温度は20℃に設定し、圧力は0.51MPaだった。なお、微生物バイオマスに蒸留水を添加し含水状態としたのは、培養液から回収した菌体に近い状態の再現を目的としている。この間、細胞の破砕を目的とした操作は行っていない。
抽出液は、表1に記載の時間ごとに分画した。液化ジメチルエーテルを流すことによって得た各フラクションを常温、常圧に戻すことでジメチルエーテルを気化させ、各フラクション中の抽出物からジメチルエーテルを除去した。さらに、乾燥した気体(本実施例ではジメチルエーテルを使用)を抽出物と十分接触させることにより各フラクション中の抽出物から水分を除去し、表1に記載の量のオイルを得た。
表2のフラクション番号1および2のオイルでは、脂肪酸組成におけるパルミチン酸(C16:0)の値が約80%と極めて高かった。これは、本実施例の全てのフラクションのオイルを合計した場合のパルミチン酸の脂肪酸組成よりも高い値だった。したがい、液化ジメチルエーテルを溶媒とした抽出方法は、バイオ燃料として期待されるパルミチン酸を含有する脂質の割合を高める分画が可能な方法であることが明らかになった。
また、表2のフラクション番号3、4、5のオイルのDHAの脂肪酸組成は、本実施例の全てのフラクションのオイルを合計した場合のDHAの脂肪酸組成よりも高い値を示していた。したがい、液化ジメチルエーテルを溶媒とした抽出方法は、DHAを含有する脂質の割合を高める分画が可能な方法であることが明らかになった。
実施例1の結果より、微生物バイオマスから、C16:0などを選択的に抽出除去し、バイオマスにDHAなどを残留させることができることが考えられた。
実施例1で用いた微生物バイオマスには、表3の「原料」の欄に記載したオイルが含まれていた。このバイオマスに対して、表2のフラクション番号2までの抽出だけを行う。そうすると、計算上、バイオマス中には、表3の「抽出後バイオマス」に示した組成の油脂が残る。
表3に示すように、液化ジメチルエーテルを溶媒とした抽出方法によりパルミチン酸を含有する脂質の割合が高い脂質を抽出することにより、微生物バイオマス中の他の脂肪酸、例えばDHAを含有する脂質の割合を高めることが可能であることがわかる。
この微生物バイオマスをさらに抽出の原料として用い、ヘキサンのような脂質に対する分離選択性が低い溶媒で抽出することにより、DHAを含有する脂質の割合を高めた脂質を効率よく抽出することができる。
バイオジェニック株式会社から購入したヘマトコッカス藻乾燥バイオマス(Haematococcus pluvialis、BM070828、未破砕品)を微生物バイオマスとして抽出に供した。微生物バイオマス0.403gに蒸留水2.317gを添加して良く撹拌したサンプルを、図1の抽出装置を用いた抽出に供した。その際、液化ジメチルエーテルの流量を10mL/minに設定した。抽出カラムの温度は20℃に設定し、圧力は0.51MPaだった。この間、細胞の破砕を目的とした操作は行っていない。実施例1と同様の操作を行って得たオイルの量を表4に、またこれらオイルを脂肪酸組成分析に供した結果を表5に示す。各オイルの脂肪酸組成が大きく異なる結果が得られ、実施例1と同様、液化ジメチルエーテルを溶媒とした抽出方法は脂質に対する分離選択性を有することが明らかになった。
実施例1及び本実施例の結果から、液化ジメチルエーテルを溶媒とした脂質に対する分離選択性を利用して脂質を分画する方法は、微生物の種類に依存することなく利用できることが明らかになった。
Claims (11)
- 微生物バイオマスに含まれる脂質を抽出しながら分画する方法であって、
液化ジメチルエーテルを溶媒として使用して微生物バイオマスから脂質を抽出することにより、複数の分画物を得る工程を含み、
ここで、微生物バイオマスに含まれる脂質に対する液化ジメチルエーテルの分離選択性の差により、分画物は、互いに異なる脂質組成を有する、前記方法。 - 微生物バイオマス中の脂質組成を改変する方法であって、
微生物バイオマスに含まれる脂質に対する液化ジメチルエーテルの分離選択性を利用して、液化ジメチルエーテルにより抽出される脂質のうち一部の脂質を抽出し、目的の脂質の微生物バイオマス中の濃度を高める工程を含む、前記方法。 - さらに、請求項2の方法で得た脂質組成が改変された微生物バイオマスから、脂質組成が改変された脂質を抽出することを特徴とする、脂質を製造する方法。
- 微生物バイオマスがラビリンチュラ類に属する微生物を培養して得られるバイオマスであることを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載の方法。
- ラビリンチュラ類がAurantiochytrium属のラビリンチュラ類である、請求項4の方法。
- 微生物バイオマスが緑藻類に属する微生物を培養して得られるバイオマスであることを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載の方法。
- 緑藻類がHaematococcus属の緑藻類である、請求項6の方法。
- 液化ジメチルエーテルによる微生物バイオマスからの抽出を、カラムを用いて行う、請求項1〜7いずれかに記載の方法。
- 液化ジメチルエーテルによる微生物バイオマスからの抽出を、バッチ処理により行う、請求項1〜7いずれかに記載の方法。
- 分画物が、飽和脂肪酸と高度不飽和脂肪酸の含有割合において互いに異なる、又は、クロロフィルとアスタキサンチンの含有割合において互いに異なる、請求項1の方法。
- 一部の脂質が飽和脂肪酸を多く含む脂質であり、目的の脂質が高度不飽和脂肪酸を多く含む脂質である、又は、一部の脂質がクロロフィルを多く含む脂質であり、目的の脂質がアスタキサンチンを多く含む脂質である、請求項2または3の方法。
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