KR102171892B1 - 프로피오네이트 생성물의 제조 방법 - Google Patents

프로피오네이트 생성물의 제조 방법 Download PDF

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멘데스 플리파 흐리스티나 소아레스
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푸락 바이오켐 비.브이.
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/52—Propionic acid; Butyric acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C53/00—Saturated compounds having only one carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or hydrogen
    • C07C53/122—Propionic acid

Abstract

본 발명은 발효를 통해 프로피오네이트 생성물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 - 당 및 락테이트로부터 선택된 탄소 공급원을 프로피온산 생성 미생물에 의해 발효 배지에서 발효시켜, 프로피오네이트 염을 포함하는 제1 발효 브로스를 제공하는 단계, - 프로피온산 생성 미생물을 상기 제1 발효 브로스로부터 회수하는 단계, - 프로피온산 생성 미생물이 회수된 상기 제1 발효 브로스를 수분 제거 단계로 적용하여 제1 프로피오네이트 염 생성물을 형성하는 단계, - 무기 알칼리 염의 존재하에, 글리세롤을 포함하는 탄소 공급원을 상기 제1 발효 브로스로부터 회수된 프로피온산 생성 미생물로 발효시켜, 프로피오네이트 염을 포함하는 제2 발효 브로스를 제공하는 단계, - 상기 제2 발효 브로스를 적어도 하나의 침강 단계를 포함하는 정제 단계로 적용하여 제2 프로피오네이트 염 생성물을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 방법은 프로피오네이트 염 생성물의 효율적인 제조를 허용한다.

Description

프로피오네이트 생성물의 제조 방법{PROCESS FOR MANUFACTURING PROPIONATE PRODUCTS}
본 발명은 발효 방법을 통해 프로피오네이트 생성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
프로피온산은 미생물을 사용하여 탄소 공급원을 발효시켜 제조될 수 있다. 예를 들면, 문헌[Zhu et al, Bioresource Technology 101 (2010) 8902-8902]은 글리세롤이 프로피오니박테리움 아시디프로피오니시(Propionibacterium acidipropionici)를 사용하여 발효되는 칼슘 프로피오네이트의 제조를 위한 발효 방법을 기술한다. 수산화칼슘을 발효 과정에서 첨가하여 발효 동안에 생성된 산을 중화시켜 칼슘 프로피오네이트를 형성한다.
프로피오네이트 염은 많은 목적에 있어서 매력적이다. 예를 들면, 이들은 사료 및 식품 보전에 사용하기에 매력적이며, 이때 이들은 오래 지속되는 광범위한 스펙트럼 활동을 제공한다. 이러한 측면에서 가장 중요한 염은 칼슘, 나트륨, 칼륨 및 암모늄 염이다. 칼슘 염은 특별한 관심 대상으로 간주된다. 프로피오네이트 염은 용액으로 또는 고체 염 형태로 사용될 수 있다.
발효를 통한 프로피오네이트 염의 제조에서 발견된 문제는, 발효될 수 있는 탄소 공급원 및 발효 과정에서 형성된 부산물 둘 다와 관련된 발효 방법의 복잡성에 있다. 프로피오네이트 염의 높은 수율과 미생물의 효율적인 성장 및 고순도 프로피오네이트 염 생성물을 얻을 수 있는 가능성을 겸비한, 프로피오네이트 염을 제조하기 위한 발효 방법이 당업계에서 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 문제가 해결된 방법을 제공한다.
본 발명은 발효를 통해 프로피오네이트 생성물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은
- 당(sugar) 및 락테이트로부터 선택된 탄소 공급원을 프로피온산 생성 미생물에 의해 발효 배지에서 발효시켜, 프로피오네이트 염을 포함하는 제1 발효 브로스를 제공하는 단계,
- 프로피온산 생성 미생물을 상기 제1 발효 브로스로부터 회수하는 단계,
- 프로피온산 생성 미생물이 회수된 상기 제1 발효 브로스를 수분 제거 단계로 적용하여 제1 프로피오네이트 염 생성물을 형성하는 단계,
- 무기 알칼리 염의 존재하에, 글리세롤을 포함하는 탄소 공급원을 상기 제1 발효 브로스로부터 회수된 프로피온산 생성 미생물로 발효시켜, 프로피오네이트 염을 포함하는 제2 발효 브로스를 제공하는 단계,
- 상기 제2 발효 브로스를 적어도 하나의 침강 단계를 포함하는 정제 단계로 적용하여 제2 프로피오네이트 염 생성물을 형성하는 단계
를 포함한다.
본 발명에 따른 방법에는 두 가지 순차적인 발효 단계가 제공된다. 제1 발효 단계에서, 당 및 락테이트로부터 선택된 탄소 공급원이 프로피오네이트 염 생성물 스트림의 형성하에 발효된다. 당해 단계는 당 발효 단계로도 지칭될 수 있다. 이어서, 당 발효 단계에서 얻은 미생물이 회수되고, 글리세롤을 포함하는 탄소 공급원의 발효에 사용되어, 추가의 프로피오네이트 염 생성물 스트림을 형성한다. 두 가지 프로피오네이트 염 생성물 스트림은 개별적으로 가공된다.
두 가지 상이한 발효, 즉 당계 발효(sugar-based fermentation) 및 글리세롤계 발효(glycerol-based fermentation)를 적용하고 생성된 스트림을 개별적으로 처리함으로써, 두 가지 유형의 발효 둘 다의 유리한 효과로부터 이익을 얻는 것이 가능한 것으로 밝혀졌다. 보다 구체적으로, 당 발효는 효율적인 세포 성장을 초래할 수 있으며, 이는 대량의 바이오매스를 만드는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 생성된 생성물은 상당량의 아세테이트 음이온의 존재로 인해 정제가 비교적 어려울 수 있다. 반면, 글리세롤 발효는 고순도 프로피오네이트 염 생성물로 정제될 수 있는 생성물을 산출한다. 그러나, 글리세롤 발효는 제한된 바이오매스 형성만을 초래한다. 발효들을 규정된 방식으로 조합함으로써, 효율적인 공정이 얻어진다. 본 발명에 따른 방법의 추가의 이점은 이하에서 논의될 것이다.
본 발명에 따른 방법은 하기에서 보다 상세히 논의될 것이다.
본 발명에 따른 방법의 제1 단계는 프로피온산 생성 미생물에 의해 당 및 락테이트로부터 선택된 탄소 공급원을 발효 배지에서 발효시켜, 프로피오네이트 염을 포함하는 제1 발효 브로스를 제공하는 단계이다.
프로피오네이트의 제조를 위한 발효 방법은 당업계에 공지되어 있으며, 여기에 더 이상의 설명은 불필요하다. 통상의 지식을 사용하여, 발효 조건 및 적합한 미생물을 포함하는 적합한 발효 방법을 선택하는 것은 당업자의 범위내에 있다. 미생물의 선택에 있어서, 당 또는 락테이트(본 발명에 따른 방법의 제1 발효 단계에서) 및 글리세롤(본 발명에 따른 방법의 제2 발효 단계에서)을 발효시킬 수 있는 유기체를 선택하도록 주의를 기울여야 한다.
본 발명에 따른 방법의 제1 단계에서 사용되는 탄소 공급원은 당 및 락테이트로부터 선택된다. 적합한 당 및 당 공급원의 예로는 글루코스, 수크로스, 덱스트로스 시럽, 전분, 가수분해된 전분, 셀룰로스, 가수분해된 셀룰로스, 당밀, 자일로스, 리그노셀룰로스 가수분해물, 락토스 및 유청(whey)이 포함된다. 적합한 락테이트 공급원은 나트륨 락테이트, 칼륨 락테이트, 암모늄 락테이트, 마그네슘 락테이트, 칼슘 락테이트, 및 락트산이다. 락테이트 공급원 중 칼슘 락테이트의 사용이 바람직할 수 있는데, 이는 본 발명의 바람직한 생성물인 칼슘 프로피오네이트의 형성을 초래할 수 있기 때문이다. 생산 관점에서 글루코스, 락테이트, 및 수크로스가 바람직할 수 있다. 가용성의 관점에서, 당밀 및 전분과 같은 공급원이 바람직할 수 있다.
적어도 탄소 공급원이 당으로부터 선택되는 경우, 발효는 무기 알칼리성 염의 존재하에 수행된다. 당해 알칼리성 염은 발효 과정에서 pH가 프로피온산의 제조로 인해 허용될 수 없는 정도로 감소하지 않도록 하기 위해 존재한다. 탄소 공급원이 락테이트 염인 경우, 락테이트가 pH 효과가 없는 프로피오네이트로 전환되기 때문에, 무기 염기의 첨가가 항상 요구되지는 않을 수 있다. 그럼에도, 이러한 경우에도 pH 조절을 위해 무기 염기가 첨가될 수 있다.
적합한 염기는 칼슘, 마그네슘, 나트륨 및 칼륨의 수산화물, 산화물 및 탄산염을 포함하여, 칼슘 프로피오네이트, 마그네슘 프로피오네이트, 나트륨 프로피오네이트, 또는 칼륨 프로피오네이트를 각각 함유하는 발효 브로스를 형성한다. 알칼리성 칼슘 염을 사용하면 본 발명에 따른 바람직한 생성물인 칼슘 프로피오네이트의 형성이 초래되므로, 알칼리성 칼슘 염을 사용하는 것이 본 발명에 따른 방법 내에서 바람직하다. 적합한 알칼리성 칼슘 염은 칼슘의 수산화물, 산화물 및 탄산염을 포함한다.
다음 단계는 형성된 제1 발효 브로스로부터 미생물을 제거하는 것이다. 당해 단계는 이어지는 글리세롤 발효 단계에서 충분한 바이오매스가 형성되었을 때 수행될 수 있다. 미생물을 추가 발효에 사용하려면, 미생물을 생존 상태로 유지하는 조건에서 미생물을 분리하는 데 주의를 기울여야 한다. 이를 고려하여, 미생물의 제거는 예를 들면 여과 단계 또는 원심분리 단계를 통해 당업계에 공지된 방식으로 수행될 수 있다.
당 발효에서, 바이오매스의 중량은 증가하고, 회수되는 바이오매스의 양은 본래 추가된 바이오매스의 중량의 일반적으로 적어도 10배, 특히 적어도 20배, 때로는 심지어 적어도 100배가 된다. 본 명세서에서, 달리 명시하지 않는 한 바이오매스의 중량은 건조 중량으로 계산된다.
미생물을 제1 발효액으로부터 비교적 높은 수율로 제거하는 것이 바람직하다. 이에는 두 가지 이유가 있다. 우선, 바이오매스는 이후의 글리세롤 발효에 사용하기 위한 것이다. 또한, 발효 브로스에 잔류하는 바이오매스는 당해 브로스로부터 제조된 생성물의 특성에 영향을 줄 수 있으며, 예를 들면 생성물 색상에 해로운 영향을 미친다. 생성물이 1000NTU 이하, 특히 500NTU 이하, 보다 구체적으로는 200NTU 이하의 탁도(turbidity)를 갖도록 바이오매스를 제거하는 것이 바람직한 것으로 여겨진다. 100NTU 이하의 탁도가 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 단계에서, 프로피온산 생성 미생물이 회수된 상기 제1 발효 브로스를 수분 제거 단계로 적용하여 제1 프로피오네이트 염 생성물, 특히 칼슘 프로피오네이트 생성물을 형성한다. 당해 수분 제거 단계는 여러 방식으로 수행될 수 있다.
제1 양태에서, 프로피온산 생성 미생물이 회수된 상기 제1 발효 브로스 전부를 수분 제거 단계로 적용한다. 이러한 경우, 잔류하는 영양분을 포함하여, 프로피온산 생성 미생물이 회수된 상기 제1 발효 브로스에 존재하는 모든 물질을 포함하는 제1 프로피오네이트 염 생성물이 형성된다. 당해 건조 단계는 분무 건조, 드럼 진공 건조, 박막 건조, 예를 들면, 교반 박막 건조, 기계적 교반 건조, 분무 과립화, 및 동결 건조를 포함하는 수분 제거 분야에 공지된 방식으로 수행 될 수 있다.
생성된 생성물은 30 내지 70중량%, 특히 40 내지 60중량% 범위의 프로피오네이트 염, 특히 칼슘 프로피오네이트 함량을 갖는 고체 물질, 특히 고체 미립자 물질이며, 나머지는 하나 이상의 카복실산의 추가의 염, 특히 석시네이트 및/또는 아세테이트 염, 및 예를 들면 바이오매스 및 잔류 중간/영양 성분들로부터 생성되는 추가 성분을 포함한다. 하나의 양태에서, 생성된 생성물은 3 내지 20중량%, 특히 8 내지 15중량%, 더욱 특히 10 내지 13중량% 범위의 아세테이트 염 및/또는 0 내지 10중량%, 특히 3 내지 6중량% 범위의 석시네이트 염을 포함한다. 칼슘 프로피오네이트, 칼슘 석시네이트, 및 칼슘 아세테이트가, 이러한 방식으로 수득된 전체 제1 칼슘 프로피오네이트 생성물의 적어도 85중량%, 특히 적어도 90중량%, 더욱 특히 90 내지 98중량%를 구성하는 것이 바람직하다. 상기에서, 퍼센티지는 전체 무수 고체 물질에 대한 음이온(아세테이트, 석시네이트, 프로피오네이트)으로서 계산된다.
분무 건조 전에 발효 브로스에 다른 성분, 예를 들면, 락테이트 또는 아세테이트와 같은 추가의 카복실산 염, 말토덱스트린, 전분, 우유 고형분, 유청, 밀가루, 또는 녹차 추출물, 나이신 및 로즈마리 추출물과 같은 다른 기능성 성분과 같은 담체를 포함할 수 있음에 유의해야 한다. 이는 특정 조성물을 갖는 생성물을 제조하는 것이 바람직한 경우에 매력적일 수 있다.
또 다른 양태에서, 프로피온산 생성 미생물이 회수된 상기 제1 발효 브로스의 적용 단계는 상기 제1 발효 브로스로부터 프로피오네이트 염, 특히 칼슘 프로피오네이트의 침강을 포함하는 공정에 의해 수행된다. 침강은 농축에 의해, 그리고 침강 단계의 수율을 개선시키는 것으로 공지된 다른 수단, 예를 들면 온도 저하, 또는 용해도를 감소시키는 화합물의 첨가에 의해 개시될 수 있다. 침강은 회분식으로 또는 연속으로, 단일 단계 또는 다단계로 수행될 수 있다.
침강된 프로피오네이트 염 생성물, 특히 칼슘 프로피오네이트는 수성 매질로부터 분리된다. 이는 여과, 원심분리, 경사분리(decantation) 등 중의 하나 이상을 포함하는 당업계에 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다. 적합한 방식을 선택하는 것은 당업자의 범위 내에 있다. 원하는 경우, 프로피오네이트 염 생성물을 세척하여 생성물 순도를 증가시킬 수 있다. 세척액은, 사용되는 경우, 예를 들면 물 또는 프로피오네이트 염 용액일 수 있다. 세척액은 고수율을 얻기 위해 재순환될 수 있다. 고체 칼슘 프로피오네이트 생성물은 원하는 경우 건조될 수 있다.
이러한 양태에서, 모든 유형의 카복실레이트 염, 특히 당해 시스템에 존재하는 칼슘 카복실레이트 염, 특히 칼슘 석시네이트(존재하는 경우) 및/또는 칼슘 아세테이트(존재하는 경우)와 조합된 칼슘 프로피오네이트를 침강시키는 것이 가능하다. 이러한 경우, 최종 생성물은, 예를 들면, 30 내지 80중량%, 특히 40 내지 70중량% 범위의 프로피오네이트 염 함량, 특히 칼슘 프로피오네이트, 3 내지 20중량%, 특히 8 내지 15중량%, 더욱 특히 10 내지 13중량% 범위의 아세테이트 염, 특히 칼슘 아세테이트, 및 0 내지 10중량%, 특히 3 내지 6중량% 범위의 석시네이트 염, 특히 칼슘 석시네이트로 수득될 수 있다. 칼슘 프로피오네이트, 칼슘 석시네이트, 및 칼슘 아세테이트가, 이러한 방식으로 수득된 전체 제1 칼슘 프로피오네이트 생성물의 적어도 85중량%, 특히 적어도 90중량%, 더욱 특히 적어도 95%를 구성하는 것이 바람직하다. 상기에서, 퍼센티지는 전체 무수 고체 물질에 대한 음이온(아세테이트, 석시네이트, 프로피오네이트)으로서 계산된다.
제1 발효 브로스로부터 석시네이트 염 및 프로피오네이트 염을 순차적으로 침강시키는 것이 또한 가능하며, 이는 예를 들면 프로피오네이트 및 석시네이트를 포함하는 혼합물로부터 고체 프로피오네이트 염을 제조하는 방법을 통해 수행될 수 있고, 상기 방법은
- 석시네이트 음이온 및 프로피오네이트 음이온을 포함하는 수성 매질을 제공하는 단계,
- 대부분의 석시네이트 이온이 고체 석시네이트 염으로 전환되는 한편 대부분의 프로피오네이트 이온이 용액에 잔류하는 양으로, 상기 수성 매질 중에 무기 가용성 염을 제공하는 단계,
- 대부분의 프로피오네이트 이온을 포함하는 상기 수성 매질을 고체 석시네이트 염으로부터 분리하는 단계,
- 상기 수성 매질 중의 염의 농도를 증가시켜, 대부분의 프로피오네이트 이온을 고체 프로피오네이트 염으로 전환시키는 단계,
- 상기 고체 프로피오네이트 염을 상기 수성 매질로부터 분리하는 단계
를 포함한다.
상기한 바와 같이, 프로피온산 생성 미생물은 제1 발효 브로스로부터 회수된다. 본 발명에 따른 방법의 다음 단계에서, 글리세롤을 포함하는 탄소 공급원은 알칼리성 염의 존재하에 제1 발효 브로스로부터 회수된 프로피온산 생성 미생물로 발효되어, 프로피오네이트 염을 포함하는 제2 발효 브로스를 제공한다.
글리세롤을 포함하는 탄소 공급원으로부터 출발하는 프로피온산의 제조를 위한 발효 방법은 당업계에 공지되어 있으며, 여기에 더 이상의 설명은 불필요하다. 통상의 지식을 사용하여, 발효 조건을 포함하는 적합한 발효 방법을 선택하는 것은 당업자의 범위 내에 있다.
당해 발효 단계에서 사용되는 탄소 공급원은 글리세롤을 포함한다. 글리세롤을 탄소 공급원으로 사용하면 비교적 소량의 아세테이트 염과 조합된 비교적 다량의 프로피오네이트 염, 특히 칼슘 프로피오네이트를 생성시키는 발효 방법을 수득할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이는, 프로피오네이트 염과 아세테이트 염의 분리가 일반적으로 복잡하기 때문에 매력적이다. 탄소 공급원은 발효 과정에서 제공된 탄소 공급원의 총량으로 계산하여 적어도 70중량%, 더욱 특히 적어도 80중량%, 더욱 더 특히 적어도 90중량%의 글리세롤로 구성되는 것이 바람직하다.
카복실산의 생성으로 인해 발생할 수 있는 pH 감소를 보충하기 위해 발효 단계 동안 염기가 첨가된다. 적합한 염기는 칼슘, 마그네슘, 나트륨 및 칼륨의 수산화물, 산화물 및 탄산염을 포함하여, 칼슘 프로피오네이트, 마그네슘 프로피오네이트, 나트륨 프로피오네이트, 또는 칼륨 프로피오네이트를 각각 함유하는 발효 브로스를 형성한다. 본 발명에 따른 방법 내에서 알칼리성 칼슘 염을 사용하는 것이, 본 발명에 따른 바람직한 생성물인 칼슘 프로피오네이트의 형성을 초래하므로 바람직하다. 적합한 알칼리성 칼슘 염은 칼슘의 수산화물, 산화물 및 탄산염을 포함한다.
두 가지 발효 단계에서 사용되는 알칼리성 염은 동일하거나 상이할 수 있다. 효율을 이유로, 당 및 락테이트로부터 선택된 탄소 공급원의 발효에 제공되는 알칼리성 염과, 글리세롤을 포함하는 탄소 공급원의 발효에서 제공되는 알칼리성 염이 동일한 양이온의 염인 것이 바람직할 수 있다. 칼슘 염의 사용이 특히 바람직하다.
발효가 원하는 정도로 진행되면, 제2 발효 브로스를 적어도 하나의 침강 단계를 포함하는 정제 단계로 적용하여 제2 칼슘 프로피오네이트 생성물을 형성한다.
일반적으로, 상기 제2 발효 브로스는 우선 당업계에 공지된 방식으로 수행될 수, 있는 바이오매스 제거 단계로 적용된다. 제1 발효 브로스로부터 바이오매스를 제거하기 위해서는 상기 언급된 것을 참고한다. 상기한 단계에 관해서는, 생성된 생성물이 1,000NTU 이하, 특히 500NTU 이하, 보다 구체적으로는 200NTU 이하의 탁도를 갖도록 바이오매스를 제거하는 것이 바람직한 것으로 여겨진다. 100NTU 이하의 탁도가 바람직하다. 바이오매스의 존재는 본 발명에 따른 방법에서의 추가의 침강 단계를 방해할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이 단계에서 단리된 바이오매스는 필요하다면 제2 글리세롤계 발효에 제공될 수 있다.
바이오매스가 제거된 상기 생성된 브로스는 적어도 하나의 침강 단계로 적용하여 제2 프로피오네이트 염 생성물을 형성한다.
침강 단계 전에, 상기 매질은 필요하다면 흡착제, 특히 활성탄 흡착제와 접촉하여 불순물을 제거할 수 있다.
침강 단계는 상기한 바와 같이 수행될 수 있다. 침강은 매질의 농축에 의해 및/또는 침강 단계의 수율을 개선시키는 것으로 공지된 다른 수단, 예를 들면 온도 저하, 또는 용해도를 감소시키는 화합물의 첨가에 의해 개시될 수 있다. 상기 언급된 침강 단계에 대한 설명을 참조한다. 침강된 프로피오네이트 염 생성물, 특히 칼슘 프로피오네이트는 수성 매질로부터 분리된다. 이는 여과, 원심분리, 경사분리 등 중의 하나 이상을 포함하는 당업계에 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다. 적합한 방식을 선택하는 것은 당업자의 범위 내에 있다. 원하는 경우, 프로피오네이트 염 생성물을 세척하여 생성물 순도를 증가시킬 수 있다. 세척액은, 사용되는 경우, 예를 들면 물 또는 프로피오네이트 염 용액일 수 있다. 세척액은 고수율을 얻기 위해 재순환될 수 있다. 고체 프로피오네이트 염 생성물은 원하는 경우 건조될 수 있다.
하나의 양태에서, 프로피오네이트 염 이외에도, 기타 카복실레이트 염, 특히 석시네이트 및/또는 아세테이트 염이 또한 침강된다. 특히 당해 시스템에 존재하는 칼슘 카복실레이트 염, 특히 칼슘 석시네이트(존재하는 경우) 및/또는 칼슘 아세테이트(존재하는 경우)와 조합된 칼슘 프로피오네이트가 함께 침강될 수 있다. 이러한 경우, 최종 생성물은, 예를 들면, 50 내지 90중량%, 특히 60 내지 80중량%, 더욱 특히 70 내지 80중량% 범위의 프로피오네이트 염, 특히 칼슘 프로피오네이트 함량, 0 내지 5중량%, 특히 0 내지 2중량% 범위의 아세테이트 염, 특히 칼슘 아세테이트, 및 0 내지 20중량%, 특히 0 내지 10중량%, 더욱 특히 0 내지 5중량% 범위의 석시네이트 염, 특히 칼슘 석시네이트로 수득될 수 있다. 칼슘 프로피오네이트, 칼슘 석시네이트, 및 칼슘 아세테이트가, 이러한 방식으로 수득된 전체 제1 칼슘 프로피오네이트 생성물의 적어도 85중량%, 특히 적어도 90중량%, 더욱 특히 적어도 95%를 구성하는 것이 바람직하다. 상기에서, 퍼센티지는 전체 무수 고체 물질에 대한 음이온(아세테이트, 석시네이트, 프로피오네이트)으로서 계산된다.
제2 발효 브로스로부터 석시네이트 염 및 프로피오네이트 염을 순차적으로 침강시키는 것이 또한 가능하며, 이는 예를 들면 프로피오네이트 및 석시네이트를 포함하는 혼합물로부터 고체 프로피오네이트 염을 제조하는 방법을 통해 수행될 수 있고, 상기 방법은
- 석시네이트 음이온 및 프로피오네이트 음이온을 포함하는 수성 매질을 제공하는 단계,
- 대부분의 석시네이트 이온이 고체 석시네이트 염으로 전환되는 한편 대부분의 프로피오네이트 이온이 용액에 잔류하는 양으로, 상기 수성 매질 중에 무기 가용성 염을 제공하는 단계,
- 대부분의 프로피오네이트 이온을 포함하는 상기 수성 매질을 고체 석시네이트 염으로부터 분리하는 단계,
- 상기 수성 매질 중의 염의 농도를 증가시켜, 대부분의 프로피오네이트 이온을 고체 프로피오네이트 염으로 전환시키는 단계,
- 상기 고체 프로피오네이트 염을 상기 수성 매질로부터 분리하는 단계
를 포함한다.
당업자에게는, 본원에 설명된 다양한 양태 및 선호가, 이들이 상호 배제된 대안들로 제시되지 않는 한, 조합될 수 있음이 명백할 것이다.
본 발명은 이하의 실시예에 의해 설명되지만 여기에 또는 이에 의해 제한되지는 않는다.
실시예 1: 글루코스 발효 후 글리세롤 발효
5kg의 배지를 포함하는 발효기(fermenter)에 프로피오니박테리움 아시디프로피오니시(Propionibacterium acidipropionici)의 배양물을 접종하였다. 배지는 80g/kg의 글루코스와 52g/kg의 YEP(효모 추출물 페이스트, 50% 건조 고형분)를 함유하였다. 발효기는 30℃ 및 pH 6.5에서 작동시켰다. pH는 Ca(OH)2 용액을 첨가하여 조절하였다. ±45시간 후 발효를 중단하였다. 발효 브로스를 5000RPM에서 원심분리하였다. 미생물은 원심분리 단계의 침강물에 존재하였다.
이 단계에서 바이오매스의 양은 초기에 첨가된 20그램으로부터 150그램으로 증가하였으며, 둘 다 건조 중량으로 계산하였다.
24그램의 바이오매스를 80g/kg의 글리세롤 및 52g/kg의 YEP를 함유하는 배지 1킬로그램을 포함하는 발효기에 첨가하였다. 발효기는 30℃ 및 pH 7.0에서 작동시켰다. pH는 Ca(OH)2 용액을 첨가하여 조절하였다.
발효에 의해 1시간당 매질 1킬로그램당 칼슘 프로피오네이트 1.2그램의 체적 생산성이 산출되었다. 발효의 총 수율은 글리세롤 1그램당 프로피오네이트의 그램으로서 계산하여 72중량%이었다.
실시예 2: 글루코스 발효 브로스의 후처리(work-up)
글루코스 발효는 실시예 1의 제1 단락에 기술된 바와 유사하게 수행하였다. 여기에 기술된 바와 같이 바이오매스는 원심분리에 의해 단리하였다. 잔류 발효 브로스 1000그램을 회전식 증발기를 사용하여 우선 대기압하에, 이어서 진공하에 건조시켰다. 6시간 후, 건조 생성물을 수득하였다.
발효 브로스는 GC를 사용하여 측정된 바와 같이 하기 유기산들을 포함하였다.
Figure 112019077103529-pat00001
건조 단계 이후의 고체 생성물은 다음의 조성을 가졌다:
Figure 112019077103529-pat00002
당해 실시예는 수분을 제거하여 제1 칼슘 프로피오네이트 생성물을 형성하는 단계를 예시한다. 상업적 조작에서, 수분 제거 단계는 다른 방법, 예를 들면 분무 건조에 의해 수행되지만, 유사한 결과가 얻어질 수 있다.
실시예 3: 글리세롤 발효 브로스의 후처리
실시예 1의 두 번째 단락과 유사하게 얻어진 글리세롤 발효 브로스를 다음과 같이 처리하였다:
글리세롤 발효로부터 수득된 발효 브로스를 5000RPM에서 원심분리 단계에 적용하였다. 원심분리 단계의 침강물은 미생물이었다. 상청액을 추가로 처리하였다. 상청액에 활성탄을 칼슘 프로피오네이트 1그램당 0중량%, 칼슘 프로피오네이트 1그램당 0.1중량%, 또는 칼슘 프로피오네이트 1그램당 10중량%의 양으로 첨가하였다. 활성탄이 첨가된 발효 브로스를 60℃에서 1시간 동안 유지하였다. 활성탄을 0.2마이크론 필터를 사용하여 진공 여과하여 제거하였다.
하기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 활성탄 처리는 시스템으로부터 칼슘 프로피오네이트를 제거하지 못한다:
Figure 112019077103529-pat00003
물의 증발을 통해 매질을 농축시킴으로써, 고체 칼슘 프로피오네이트는 정제된 발효 배지로부터 침강하였다. 증발은 대기압 하에서 150℃의 오일욕에서 102 내지 103℃(중간 온도)에서 수행하였다. 약 2시간이 지난 후, 연무 생성에서 볼 수 있듯이 핵생성(nucleation)이 일어났다. 그 시점에서, 오일욕의 온도는 120℃로 감소하여 결정화 동안 증발 속도를 감소시켰다. 온도의 감소를 촉진시키기 위해 약간의 차가운 오일을 오일욕에 첨가하였다. 핵생성이 시작된지 약 1시간 후, 증발이 중단되었다.
결정을 진공 여과 또는 원심분리를 사용하여 액체로부터 분리하였다.
활성탄 처리는 증발 단계에서 출발 물질의 색을 실질적으로 감소시켰다. 또한, 증발 단계 동안, 용액은 어두워졌다. 이 효과는 증발 단계를 거친 샘플보다 증발 단계를 거치지 않은 샘플에 대해 훨씬 더 두드러졌다. 이는 다음 표의 APHA 값에서 볼 수 있다.
Figure 112019077103529-pat00004
활성탄 처리된 샘플로부터 수득된 고체 생성물은 또한 활성탄 처리가 수행되지 않은 샘플로부터 수득된 생성물보다 훨씬 우수한 색상을 갖는다.
생성물의 조성은 다음과 같다.
Figure 112019077103529-pat00005
위의 표에서 알 수 있듯이, 고체 액체 분리를 위한 원심분리기의 사용은 진공 깔때기의 사용보다 더 우수한 결과를 제공하였다. 상업적 규모의 운영에 대한 이러한 결과의 관련성은 제한적이다.
습윤 생성물을 80℃에서 16시간 동안 건조시켜 건조된 생성물을 형성하였다.

Claims (10)

  1. 적어도 85중량%의 카복실산의 칼슘 염을 포함하는 프로피오네이트 염 생성물로서, 상기 칼슘 염이 칼슘 프로피오네이트, 칼슘 아세테이트 및 칼슘 석시네이트를 포함하는, 프로피오네이트 염 생성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로피오네이트 염 생성물이 적어도 90중량% 또는 적어도 95중량%의 카복실산의 칼슘 염을 포함하는, 프로피오네이트 염 생성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프로피오네이트 염 생성물이 40 내지 70중량% 범위의 프로피오네이트 염 함량 및 3 내지 20중량% 범위의 아세테이트 염 함량을 갖는, 프로피오네이트 염 생성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 칼슘 아세테이트 염 함량이 8 내지 15중량% 또는 10 내지 13중량% 범위인, 프로피오네이트 염 생성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 칼슘 석시네이트 염 함량이 3 내지 6중량% 범위인, 프로피오네이트 염 생성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프로피오네이트 염 함량이 60 내지 80중량% 또는 70 내지 80중량% 범위인, 프로피오네이트 염 생성물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프로피오네이트 염 생성물이 사료 및 식품 보존을 위해 사용되는, 프로피오네이트 염 생성물.
  8. 삭제
  9. 삭제
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111825217A (zh) * 2019-04-17 2020-10-27 焦作市煜乾环保科技有限公司 一种乙酸-乙酸镁液体碳源及其生产工艺和应用
WO2023096461A1 (ko) * 2021-11-29 2023-06-01 주식회사 엘지화학 알카리 금속의 황산염의 회수 공정
CN115029390A (zh) * 2022-06-24 2022-09-09 深圳市爱格丽生物科技有限公司 一种利用路氏乳杆菌生产、测定丙酸钙的方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3215752A1 (de) * 1982-04-28 1983-11-03 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur herstellung von calciumpropionat
US4794080A (en) * 1984-04-16 1988-12-27 Igene Biotechnology, Inc. Microbial co-culture production of propionic acid
FR2660932B1 (fr) 1990-04-13 1995-03-03 Britech Sa Procede et dispositif de fermentation semi-continue, notamment pour la fabrication d'un melange biologique a base d'acide propionique.
US5137736A (en) * 1991-12-09 1992-08-11 Hercules Incorporated Production of propionic acid salts by fermentation of lactates using selenomonas ruminantium
US6673964B1 (en) * 2002-06-27 2004-01-06 Solutia Inc. Process for producing a calcium carboxylate
BRPI0904979A2 (pt) * 2009-12-04 2011-07-19 Braskem Sa processo para produção de olefinas, olefina, poliolefina, e, uso da poliolefina
CN101748163B (zh) * 2009-12-25 2012-12-12 沈阳科纳提克生物科技有限公司 一种微生物发酵法生产丙酸及其盐的方法
CN102703530A (zh) * 2012-06-08 2012-10-03 沈阳科纳提克生物科技有限公司 一种丙酸盐的生产工艺
WO2014147433A1 (en) * 2013-03-22 2014-09-25 Bionaturals Llc Process for the production of a cold water soluble fermentation derived product containing propionic acid or salt and relative product
EP2915798A1 (en) * 2014-03-05 2015-09-09 PURAC Biochem BV Process for manufacturing solid propionate salt
MX2016015894A (es) * 2014-06-06 2017-03-20 Purac Biochem Bv Procedimiento de fermentacion a base de glicerol.

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AMB Express., Vol. 5, pp. 1-8 (2015.02.20.)
Bioresource Technology, Vol. 101, pp. 8902-8906 (2010.)*
Bioresource Technology, Vol. 135, pp. 504-512 (2013.)
Bioresource Technology, Vol. 176, pp. 80-87 (2014.11.11.)
Biotechnology Letters, Vol. 24, pp. 427-431 (2002.)
Curr. Microbiol., Vol. 62, pp. 152-158 (2011.06.11.)
Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, Vol. 41, pp. 837-852 (2014.)

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