KR20140146638A - Ｌ-메티오닌 및 관련 산물의 생산방법 - Google Patents

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Abstract

방법은 (a) O-아세틸호모세린 (OAHS) 발효액을 효소적으로 처리하여 L-메티오닌 및 아세테이트 공급원을 생산하는 단계; (b) 상기 아세테이트 공급원의 적어도 일분획으로부터 상기 L-메티오닌의 적어도 일부분을 분리하여 분리된 L-메티오닌 및 아세테이트 공급원을 포함하는 잔여액을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 잔여액으로부터 상기 아세테이트 공급원의 적어도 일부분을 회수된 아세테이트로서 회수하는 단계를 포함한다.

Description

Ｌ-메티오닌 및 관련 산물의 생산방법{Method for Production of L-Methionine and Related Products}
본 발명은 메티오닌 전구체로부터 메티오닌 및 이의 부산물을 생산하는 방법에 관한 것이다.
메티오닌과 시스테인은 황-함유 단백질원성 (proteinogenic) 아미노산이다. 메티오닌은 단위동물 (monogastric)에게 필수 아미노산으로서 식품 및 의약산업에서 다양한 적용이 이루어지고 있다. 예를 들어, 메티오닌은 동물 사료 및 식품류의 첨가제로, 비경구 영양수액 및 약물의 성분으로 사용되고 있다.
생리학적으로, 메티오닌은 콜린 (레시친)과 크레아틴의 전구체일 수 있으며, 시스테인 및 타우린 합성의 출발물질로 사용될 수 있다. 전형적으로, 화학적으로 합성된 DL-메티오닌이 시장에서 동물 사료의 첨가제로 사용되고 있다.
L-메티오닌은 직접 발효 (direct fermentation)에 의해 생산되고 있다. 그러나, L-메티오닌의 낮은 용해성은 직접 발효에 의한 L-메티오닌의 생산 동안 결정의 형성을 야기할 수 있다. 이러한 결정은 배양 배지의 교반을 어렵게 만들어 발효 수율을 저하시킬 수 있다. 또한, 직접 발효에 의해 L-메티오닌을 생산하는데 요구되는 황은 생산균주의 성장에 악영향을 미칠 수 있다.
WO 2008/013432는 L-메티오닌 전구체 (예컨대, O-아세틸호모세린 (OAHS) 또는 O-석시닐호모세린 (OSHS))의 발효적 생산에 이어서 상기 전구체의 L-메티오닌으로의 효소적 전환을 포함하는, L-메티오닌을 생산하는 2-단계 공정을 개시하고 있다.
OAHS가 전구체인 경우에는, 메틸 머캅탄 (CH3SH)과 OAHS가 반응하여 아세테이트와 메티오닌이 생산된다. OSHS가 전구체인 경우에는, CH3SH와 OSHS가 반응하여 석시네이트와 메티오닌이 생산된다.
메틸 머캅탄의 CH3S-작용기가 OSHS 또는 OAHS의 석시네이트 또는 아세테이트 작용기로 치환되어 메티오닌이 생산된다. 메틸 머캅탄 (CH3SH)은 상기 반응에 다른 형태로도 첨가될 수 있다.
본 발명의 다양한 측면은 O-아세틸호모세린 (OAHS) 또는 O-석시닐호모세린 (OSHS)과 같은 메티오닌 전구체로부터 L-메티오닌의 산업적 규모의 생산에 관한 것이다.
본 발명의 일부 실시양태의 한 측면은 탄소 및/또는 질소의 회수에 관한 것이다. 상기 회수는 생산 공정 동안 하나 이상의 단계에서 발생할 수 있다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 탄소와 질소는 예를 들어 아세트산암모늄으로서 함께 회수된다. 선택적으로, 회수된 탄소 및/또는 질소는 발효공정 또는 다른 상위의 생산 공정에 재활용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태의 한 측면은 효소적으로 처리된 발효액으로부터 L-메티오닌의 회수에 관한 것이다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 회수는 선택적으로 2회의 결정화에 의한다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, 용어 "발효액"은 발효 기질로 사용되고 그로부터 세포가 제거된 배양 배지를 의미한다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 상기 발효액은 L-메티오닌 전구체를 포함한다. 선택적으로, 상기 발효액은 결정화 단계 전에 활성탄소로 처리되고/되거나, 여과되고/되거나, 증발기로 농축된다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 상기 결정화는 증발 및/또는 상기 발효액에 유기용매의 첨가에 의해 유도된다. 본 발명의 다양한 실시양태에 따르면, 상기 유기용매에는 메탄올 또는 에탄올과 같은 알코올이 포함된다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, 용어 "모액"은 (예컨대, 결정화에 의해) 1차로 메티오닌이 제거되는 효소적으로 처리된 발효액을 의미한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 2차 제거 (예를 들면, 결정화)가 모액에 대해 수행되어 메티오닌 결정의 2차 결정과 "배출 모액"을 생산한다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, 용어 "배출 (purged) 모액"은 추가적인 메티오닌 결정화에 의해 생긴 결정으로부터 분리된 모액을 의미한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 당해 2차 결정화는 선택적으로 냉각이 수반된 증류에 기반한다. 선택적으로, 증류는 모액 및/또는 배출 모액으로부터 유기용매 (예컨대, 메탄올)를 회수한다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 회수된 유기용매는 메티오닌 1차 결정의 결정화에 기여하도록 사용된다.
본 발명의 일부 실시양태의 다른 측면은 상기에 기재된 회수 방법에 의해 생산된 L-메티오닌을 포함하는 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, L-메티오닌은 탄소-12에 대해 탄소-14의 비율이 적어도 2.0×10-13인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, D-메티오닌에 대한 L-메티오닌의 비율은 적어도 9:1, 선택적으로 9.5:1, 선택적으로 9.9:1, 및 선택적으로 9.99:1이다. 선택적으로, L-메티오닌은 실질적으로 에난티오머적 (enantiomerically)으로 순수하다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 조성물은 결정형 L-메티오닌을 포함한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, L-메티오닌이 상기에 기재된 방법에 의해 생산되었음을 입증하는데 특정 불순물이 사용될 수 있다. 특정 불순물에는 비-메티오닌 아미노산, 비타민, 미네랄, 암모니아, 아세트산, 석신산, 메틸 머캅탄, 효소 및 OAHS 또는 OSHS가 포함되지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 당해의 특정 조성물 및 특정 불순물에 따라, 5000 PPM, 선택적으로 1000 PPM, 선택적으로 100 PPM, 선택적으로 50 PPM, 선택적으로 20 PPM, 선택적으로 10 PPM, 선택적으로 5 PPM, 선택적으로 1 PPM, 선택적으로 500 PPB, 선택적으로 100 PPB, 선택적으로 50 PPB, 선택적으로 20 PPB, 선택적으로 10 PPB, 선택적으로 5 PPB, 선택적으로 1 PPB의 낮은 농도 또는 중간값 또는 더 낮은 농도는, 순수한 형태이든, 또는 조성물의 일부로 제공되든, L-메티오닌이 상기에 기재된 방법에 의해 생산되었음을 입증하기에 충분할 수 있다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 조성물은 예를 들면, 기능성 식품, 식료품, 동물 사료 또는 식용 제품의 원료와 같은, 식용 제품으로서 제공된다.
본 발명의 다른 예시적 실시양태에서, 조성물은 중금속을 포함하는 복합물로서 제공된다.
본 발명의 일부 실시양태의 다른 측면은 결정성 L-메티오닌의 2차 결정의 용해하고 그 결과로 생긴 메티오닌 용액을 효소적으로 처리된 발효액의 후속 배치 (batch)에 첨가하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 메티오닌의 용해된 2차 결정은 활성탄소 처리 및/또는 여과 및/또는 효소적으로 처리된 배양액의 후속 배치와 함께 또는 이러한 첨가 전의 재결정화에 의해 일정 수준으로 정제된다.
본 발명의 일부 실시양태의 다른 측면은 아세트산의 회수를 위해, 잔여액을 산성화 한 후 유기용매를 포함하는 추출제로 추출하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, "모액" 및/또는 "배출 모액"은 산성화된 잔여액으로서 제공될 수 있다. 선택적으로, 2회의 산성화가 수행된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 유기용매에는 아세테이트 에스테르가 포함된다. 선택적으로, 용매에는 이소부틸 아세테이트 (IBA)가 포함된다. 이들 실시양태에 따르면, 추출은 또한 추출물로도 언급되는 아세트산-함유 유기상을 형성한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 산성화는 강한 무기산 (예컨대, 황산)의 첨가를 포함한다.
본 발명의 다른 예시적 실시양태에서, 산성화는 카르복실산의 첨가를 포함한다.
본 발명의 다른 예시적 실시양태에서, 산성화는 압력 하에서 CO2 기체와 접촉시키고 산성 양이온 교환체와 접촉시키는 것을 포함한다.
본 발명의 다양한 예시적인 실시양태에 따르면, 추출물의 조작은 추출제를 재생하고 원하는 아세테이트 산물을 생산한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 조작은 암모니아를 이용한 역추출을 포함하며 아세테이트 산물은 아세트산 암모늄이다.
본 발명의 다른 예시적 실시양태에서, 조작은 물을 이용한 역추출을 포함하며 상기 추출제는 수성 아세트산 용액이 형성되는 동안 재생된다.
본 발명의 다른 예시적인 실시양태에서, 조작은 알코올로 처리하는 것을 포함하며 상응하는 아세테이트 에스테르가 생산된다. 예를 들면, 에탄올로 처리하면 에틸 아세테이트가 생산되며 메탄올로 처리하면 메틸 아세테이트를 생산한다.
본 발명의 다른 예시적 실시양태에서, 추출제 및/또는 유리 아세트산을 회수하는 수단으로서, 초기 추출물의 증류가 역추출 대신에 사용된다.
본 발명의 일부 실시양태의 다른 측면은 잔여액 (예컨대, 모액 또는 배출 모액)의 석회 (lime) 처리에 관한 것이다. 선택적으로, 석회는 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘을 포함한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 석회로 처리된 액체는 상기에서 정의된 바와 같은 "모액" 또는 "배출 모액"일 수 있다. 선택적으로, 석회 처리는 산성화 전에 수행된다. 본 발명의 이러한 예시적 실시양태에 따르면, 석회는 액체 중의 아세트산암모늄과 반응하여 유리 암모니아 및 아세트산칼슘을 생산한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 유리된 암모니아는 메틸 머캅탄과 반응하여 암모늄-메틸 머캅탄을 생산한다. 선택적으로, 암모늄-메틸 머캅탄은 OAHS의 효소적 처리에서 황 공급원으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 석회 처리된 액체는 상기에 기재된 바와 같이 산성화된다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 당해 산성화는 사용된 특정 산에 따른 칼슘염을 생산한다. 예를 들면, 황산을 이용한 산성화는 황산칼슘을 생산하고, 인산을 이용한 산성화는 인산칼슘을 생산하고, 질산을 이용한 산성화는 질산칼슘을 생산한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 불용성 칼슘염을 생산하는 산, 예컨대, 황산 또는 인산이 사용된다. 선택적으로, 불용성 염은 침전하기 때문에 수득이 용이하다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 수득된 산성화된 액체를 유기용매를 포함하는 추출체로 추출한 후 이어서 상기에 기재된 바와 같이 수득된 추출물을 조작하였다.
본 발명의 일부 실시양태의 다른 측면은 공정 말기에 정제된 결정, 황산암모늄 결정화 모액 및/또는 잔여액의 일부로서 황산암모늄의 회수에 관한 것이다. 선택적으로, 임의의 이들 재료 또는 이들의 조합은 비료로 사용될 수 있다.
상기에 기재된 다양한 측면들이 발효 공정을 이용한 메티오닌 또는 라이신 생산에 있어서 물질 수지의 개선과 관련된 기술적 과제의 해결에 관한 것임을 이해할 것이다.
대안으로 또는 부가적으로, 상기에 기재된 다양한 측면들이 발효 공정을 이용한 메티오닌 생산으로부터 유용한 부산물의 생산에 관한 기술적 과제의 해결에 관한 것임을 이해할 것이다.
본 명세서 전반에 걸쳐 기재되고/되거나, 첨부된 특허청구범위에 언급된 다양한 액체들은 하나 이상의 불순물을 포함한다. 이들 불순물에는 아미노산, 비타민, 미네랄, 암모니아, 아세트산, 석신산, 메틸 머캅탄, 효소들, L-메티오닌 전구체 또는 이들의 조합이 포함될 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일부 예시적인 실시양태에서, 하기를 포함하는 방법이 제공된다;
(a) O-아세틸호모세린 (OAHS) 발효액을 효소적으로 처리하여 L-메티오닌 및 아세테이트 공급원을 생산하는 단계;
(b) 아세테이트 공급원의 적어도 일부분으로부터 L-메티오닌의 적어도 일부분을 분리하여 분리된 L-메티오닌 및 아세테이트-공급원을 포함하는 잔여액을 형성하는 단계; 및
(c) 아세테이트 공급원의 적어도 일부분을 잔여액으로부터 회수된 아세테이트로서 회수하는 단계.
선택적으로, 방법은 회수된 아세테이트를 시약으로서 사용하는 것을 포함한다.
선택적으로, 사용은 OAHS 발효액의 처리에 적용하는 것을 포함한다.
선택적으로, 사용은 발효 배지 내 성분으로서 시약을 첨가하는 것을 포함한다.
선택적으로, 사용은 발효 산물의 생산에 적용하는 것을 포함한다.
선택적으로, 발효 산물은 카르복실산 및 아미노산으로 구성된 군으로부터 선택된다.
선택적으로, 아미노산은 라이신, 발린, 트레오닌, 트립토판, 아르기닌 및 메티오닌으로 구성된 군으로부터 선택된다.
선택적으로, 방법은 예를 들면, 효소적 처리 및 분리 사이의 정제 과정 동안에 물 제거, 활성탄 처리, 용질의 첨가, pH 조정, 이온-교환, 막 여과 및 적어도 하나의 수용성 유기용매와의 접촉으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 처리를 수행하는 것을 포함한다.
선택적으로, 잔여액은 무기산의 염을 포함한다.
선택적으로, 무기산의 염에는 암모늄염이 포함된다.
선택적으로, 잔여액은 적어도 1 PPM의 OAHS를 포함한다.
선택적으로, 분리된 L-메티오닌은 적어도 1 PPB의 OAHS를 포함한다.
선택적으로, 분리는 결정화를 포함한다.
선택적으로, 결정화는 C1-C4 알코올로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 알코올과 접촉하는 것을 포함한다.
선택적으로, 상기 결정화 피드 (feed)로부터 L-메티오닌의 결정화는 결정상 개질제 (crystal habit modifier) 및 L-메티오닌 모결정 (seed crystal) 중에서 적어도 하나의 사용을 포함한다.
선택적으로, 결정화로부터 수득된 결정성 L-메티오닌은 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 한다:
(i) 95% 초과의 순도;
(ii) 1% 미만의 아세테이트 공급원 함유;
(iii) 1 PPM 초과의 OAHS 함량;
(iv) 10 PPM 초과의 적어도 하나의 특정 불순물의 함량;
(v) 2% 미만의 D-메티오닌;
(vi) 적어도 2.0×10-13의 탄소-12에 대한 탄소-14의 비율.
선택적으로, 분리는 적어도 2개의 결정화 단계를 포함한다.
선택적으로, 2차 결정화로부터 수득된 결정성 L-메티오닌은 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 한다:
(i) 75% 초과, 선택적으로 80% 초과의 순도;
(ii) 0.1% 미만의 아세테이트 공급원 함유; 및
(iii) 적어도 1 PPM의 OAHS 함유.
선택적으로, 잔여액은 하기의 하나 이상을 특징으로 한다:
(i) 적어도 15 g/L, 선택적으로 적어도 20 g/L, 종종 약 25 g/L 이상의 메티오닌 농도;
(ii) 적어도 100 g/L; 선택적으로 적어도 125 g/L; 종종 약 150 g/L 이상의 아세테이트 농도;
(iii) 적어도 20%, 선택적으로 적어도 22%, 종종 약 25% 이상의 총 고형물;
(iv) 1.05 내지 1.25 범위, 선택적으로 약 1.15의 비중; 및
(v) 적어도 60 g/L, 선택적으로 적어도 100 g/L, 선택적으로 약 150 g/L 이상의 황산암모늄 농도.
*선택적으로, 2차 결정화로부터 수득된 결정성 L-메티오닌은 효소적 처리와 분리 사이에 용질로서 첨가된다.
선택적으로, 회수는 유리 아세트산을 포함하는 잔여액을 형성하고 유리 아세트산을 분리하는 것을 포함한다.
선택적으로, 유리 아세트산을 포함하는 잔여액의 형성은 강산과의 접촉을 포함한다.
선택적으로, 유리 아세트산을 포함하는 잔여액의 형성은 압력 하에서 CO2와의 접촉 및 적어도 부분적으로 유리산 형태인 양이온-교환체와의 접촉 중 적어도 하나를 포함한다.
선택적으로, 유리 아세트산을 포함하는 잔여액의 형성과 유리 아세트산의 분리는 동시에 수행된다.
선택적으로, 회수는 잔여액으로부터 유리 아세트산의 증류를 포함한다.
선택적으로, 방법은 유리 아세트산을 포함하는 액체를 추출제와 접촉시켜 아세트산-함유 추출물 및 아세트산 고갈된 잔여액을 형성하는 것을 포함한다.
선택적으로, 방법은 아세트산-함유 추출물로부터 아세테이트를 회수하여 회수된 아세테이트를 형성하는 것을 포함한다.
선택적으로, 방법은 아세트산-함유 추출물을 염기와 접촉시켜 염기의 회수된 아세테이트염을 형성하는 것을 포함한다.
선택적으로, 방법은 5% wt 미만의 수 용해도를 갖는 강한 무기산의 염과 잔여액을 접촉시키는 것을 포함한다.
선택적으로, 잔여액은 잔여액으로부터 회수된 암모늄으로서 회수되는, 암모늄 공급원을 추가로 포함한다.
선택적으로, 방법은 잔여액을 칼슘 염기와 접촉시켜 유리 염기 암모니아 및 칼슘염을 형성하고, 유리-염기 암모니아를 분리하여 회수된 암모늄 및 칼슘염을 포함하는 분리된 암모니아-고갈된 잔여액을 형성하는 것을 포함한다.
선택적으로, 방법은 잔여액으로부터 암모늄염을 결정화하여 결정성 암모늄염 및 분리된 암모니아-고갈된 잔여액을 형성하는 것을 포함한다.
선택적으로, 방법은 잔여액으로부터 암모니아 및 아세트산을 증류하여 암모니아 고갈된 잔여액을 형성하는 것을 포함한다.
선택적으로, 방법은 발효 산물의 생산 시 회수된 암모니아의 적어도 일분획을 사용하는 것을 포함한다.
선택적으로, 방법은 잔여액과 가압 CO2와의 접촉을 포함한다.
본 발명의 일부 예시적인 실시양태에서, 하기 단계를 포함하는 L-메티오닌 산물을 생산하는 방법이 제공된다:
(a) O-아세틸호모세린 및 O-석시닐호모세린으로 구성된 군으로부터 선택되는 L-메티오닌 전구체 및 적어도 하나의 불순물을 포함하는 발효액을 제공하는 단계;
(b) 전구체를 효소적으로 처리하여 L-메티오닌, 아세트산 및 석신산으로 구성된 군으로부터 선택되는 유기산 및 적어도 하나의 불순물을 포함하는 반응액 형성하는 단계;
(c) 반응액을 변형하여 결정화 피드를 형성하는 단계; 및
(d) 결정화 피드로부터 L-메티오닌을 결정화하여 결정성 L-메티오닌 및 L-메티오닌-고갈된 모액을 형성하는 단계;
여기서, 결정성 L-메티오닌은 하기로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 특성을 특정으로 함:
(i) 순도 95% 초과의 순도;
(ii) 1% 미만의 유기산 함유;
(iii) 1 PPM 초과의 L-메티오닌 전구체 함량;
(iv) 10 PPM 초과의 적어도 하나의 특정 불순물 함량;
(v) 2% 미만의 D-메티오닌; 및
(vi) 적어도 2.0×10-13의 탄소-12에 대한 탄소-14의 비율.
선택적으로, 변형은 반응액과 L-메티오닌-함유 재활용 흐름 (stream)의 병합을 포함한다.
선택적으로, 반응액 내 L-메티오닌 양의 적어도 85%가 결정성 L-메티오닌으로 결정화된다.
선택적으로, 방법은 모액으로부터 L-메티오닌을 분리하여 L-메티오닌-함유 재활용 흐름 및 배출 모액 흐름을 형성하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 모액으로부터 L-메티오닌의 분리는 결정화에 의한 배출 모액으로부터 2차 결정성 L-메티오닌의 형성 및 2차 결정성 L-메티오닌의 분리를 포함한다.
선택적으로, 결정화 피드로부터 결정성 L-메티오닌화는 결정상 개질제와 L-메티오닌 모결정 중에서 적어도 하나의 사용을 포함한다.
선택적으로, 하나 이상의 불순물은 아미노산, 비타민, 미네랄, 암모니아, 아세트산, 석신산, 메틸 머캅탄, 효소, L-메티오닌 전구체 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된다.
선택적으로, 방법은 회수된 유기산으로서 모액으로부터 유기산의 적어도 일부분을 회수하는 것을 포함한다.
선택적으로, 방법은 회수된 유기산으로서 배출 모액으로부터 유기산의 적어도 일부분을 회수하는 것을 포함한다.
선택적으로, 효소적 처리는 음이온 교환체와의 접촉을 포함하고, 유기산의 적어도 일분획이 음이온 교환체 상에 흡착된다.
선택적으로, L-메티오닌 전구체는O-석시닐호모세린이며, 유기산은 석신산이고, 처리는 칼슘 이온의 존재 하에서 수행된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 하는, L-메티오닌을 포함하는 조성물이 제공된다:
(i) 1% 미만의 유기산 함유;
(ii) 전구체가 OAHS 및 OSHS로부터 선택되는, 1 PPM 초과의 L-메티오닌 전구체 함량;
(iii) 10 PPM 초과의 적어도 하나의 특정 불순물의 함량; 및
(iv) 적어도 2.0×10-13의 탄소-12에 대한 탄소-14의 비율.
선택적으로, 조성물은 95% 초과의 L-메티오닌 순도를 특징으로 한다.
선택적으로, 조성물은 2% 미만의 D-메티오닌을 포함하는 L-메티오닌을 특징으로 한다.
선택적으로, L-메티오닌은 결정형 L-메티오닌을 포함한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 상기에 기재된 바와 같은 조성물 및 중금속을 포함하는 복합물이 제공된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 상기에 기재된 바와 같은 조성물 또는 복합물을 포함하는 사료 또는 식품이 제공된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 하는, L-메티오닌을 포함하는 조성물이 제공된다:
(i) 메티오닌 제외한, 적어도 0.05%, 선택적으로 적어도 0.1%; 선택적으로 약 0.3% 이상 농도의 아미노산;
(ii) 적어도 0.01%, 선택적으로 적어도 0.03%, 선택적으로 적어도 0.05% 농도의 카르복실산;
(iii) 적어도 0.2%, 선택적으로 적어도 0.03% 농도의 황산;
(iv) 적어도 1 PPB 농도의 OAHS; 및
적어도 60%, 선택적으로 적어도 75%의 메티오닌 순도.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 하는, L-메티오닌을 포함하는 조성물이 제공된다:
(i) 적어도 15 g/L, 선택적으로 적어도 20 g/L, 선택적으로 약 25 g/L 이상 농도의 메티오닌;
(ii) 적어도 100 g/L; 선택적으로 적어도 125 g/L; 선택적으로 약 150 g/L 이상 농도의 아세테이트;
(iii) 적어도 20%, 선택적으로 약 25% 이상의 총 고형물; 및
(iv) 1.05 내지 1.25 범위의, 선택적으로 약 1.15의 비중; 및
(iv) 적어도 100 g/L, 선택적으로 적어도 125 g/L, 선택적으로 약 150 g/L 이상 농도의 황산암모늄.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 하는, L-메티오닌을 포함하는 조성물이 제공된다:
(i) 적어도 100 g/L 농도의 메티오닌;
(ii) 0.1 g/L 미만의 OAHS 농도;
(iii) 글루탐산, 발린, 이소류신, 류신, 티로신, 페닐알라닌, 트레오닌으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 검출 가능한 양의 아미노산;
*(iv) 적어도 30 g/L의 무기산 함량;
(v) 적어도 30 g/L의 아세트산 함량; 및
(vi) 아세트산을 제외한, 적어도 0.05 g/L, 선택적으로 적어도 0.1 g/L 농도의 카르복실산; 및
(vii) 적어도 10 중량% 농도의 메탄올.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 하기를 포함하는 조성물이 제공된다:
(i) 적어도 30% 아세트산암모늄;
(ii) 적어도 1 PPM의 황산암모늄; 및
(iii) 이소부탄올, 이소부틸 아세테이트, 아세트아마이드 및 메티오닌으로 구성된 군으로부터 선택되는, 적어도 1 PPM의 화합물.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 상기에 기재된 바와 같은 조성물을 포함하는 발효액의 성분이 제공된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 적어도 10%, 선택적으로 적어도 12%, 선택적으로 적어도 20%, 선택적으로 적어도 30%, 종종 15% 이상의 황산암모늄, 및 아세트산암모늄, 이소부탄올, 이소부틸 아세테이트, 아세트아마이드 및 메티오닌으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 10 PPM의 화합물을 포함하는 조성물이 제공된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 상기에 기재된 바와 같은 조성물을 포함하는 비료의 성분이 제공된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 적어도 90%의 이소부틸 아세테이트, 이소부탄올 및 아세트아마이드와 아세트산 중의 적어도 하나를 포함하는 조성물이 제공된다;
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 하기 단계를 포함하는 방법이 제공된다:
(a) O-아세틸호모세린 및 O-석시닐호모세린으로 구성된 군으로부터 선택되는 L-메티오닌 전구체를 포함하는 발효액을 효소적으로 처리하여 L-메티오닌과, 아세트산 및 석시네이트로부터 선택되는 유기산 공급원을 생산하는 단계;
(b) 유기산 공급원의 적어도 일분획으로부터 L-메티오닌의 적어도 일부분을 분리하여 분리된 L-메티오닌 및 유기산 공급원을 포함하는 잔여액을 형성하는 단계;
(c) 잔여액으로부터 유기산 공급원의 적어도 일부분을 회수된 유기산으로서 회수하는 단계.
선택적으로, 방법은 시약으로서 회수된 유기산의 사용을 포함한다.
선택적으로, 사용은 발효 산물의 생산에 적용하는 것을 포함한다. 선택적으로, 발효 산물은 카르복실산 및 아미노산으로 구성된 군으로부터 선택된다.
선택적으로, 아미노산은 라이신, 발린, 트레오닌, 트립토판, 아르기닌 및 메티오닌으로 구성된 군으로부터 선택된다.
선택적으로, 사용은 발효액을 공정에 적용하는 것을 포함한다.
선택적으로, 사용은 시약을 발효 배지 내 성분으로 첨가하는 것을 포함한다.
선택적으로, L-메티오닌 전구체는O-석시닐호모세린이며, 여기서 유기산은 석신산이고, 회수는 유리 석신산을 포함하는 잔여액의 형성 및 유리 석신산의 분리를 포함한다.
선택적으로, 유리 석신산의 분리는 유리 석신산의 결정화를 포함한다.
선택적으로, 회수는 석신산칼슘의 결정화를 포함한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적인 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 비록 적절한 방법 및 재료가 하기에 기재된다고 하더라도, 본 명세서에 기재된 것들과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실행에 사용될 수 있다. 상충하는 경우에는, 정의를 포함하는, 본 명세서가 우선할 것이다. 모든 재료, 방법 및 실시예는 예시적인 것일 뿐 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어들 "포함하는 (comprising)" 및 "포함하는 (including)" 또는 이들의 문법적인 변형은 하나 이상의 부가적인 특징, 정수, 작용, 성분 또는 이들 그룹의 추가를 배제하지 않으면서 언급된 특징, 정수, 작용 또는 성분을 세부적으로 포함하는 것으로 간주된다.
용어 "방법"은, 이들로 제한되는 것은 아니지만, 설계 및/또는 컴퓨터 과학의 전문가에게 알려지거나, 그들에 의해 알려진 방식, 수단, 기법 및 절차로부터 용이하게 개발되는 그러한 방식, 수단, 기법 및 절차를 포함하는 주어진 과제를 달성하기 위한 방식, 수단, 기법 및 절차를 의미한다.
달리 지시하지 않는 한, 전형적으로 가루 또는 결정 (예컨대, 메티오닌 및 황산암모늄 결정)으로서 공급되는 화학물질의 비율 (%)은 w/w (중량당 중량)이다. 달리 지시하지 않는 한, 전형적으로 액체 (예컨대, 에탄올, 및/또는 메탄올, 및/또는 아세트산암모늄)로서 공급되는 화학물질의 비율 (%)은 w/w (중량당 중량)이다.
본 발명의 방법은 메티오닌 전구체로부터 메티오닌 및 그의 부산물의 생산에 효과적으로 사용될 수 있다.
발명을 이해하고, 발명이 실제로 어떻게 수행되는지를 이해하기 위해, 첨부된 도면을 참고하여, 단지 비제한적인 예로서, 실시양태가 이하에 기술될 것이다. 도면에서, 하나 이상의 도면에 나타난 동일하고 유사한 구조, 요소 또는 그의 일부는 일반적으로 이들이 나타나는 도면에서 동일하거나 유사한 참조로 표시된다. 도면에 나타난 성분 및 특징의 치수는 일차적으로 표시의 편리성과 명확성을 위해 선택되며 일정한 비율일 필요는 없다. 첨부된 도면은 하기와 같다:
도 1은 본 발명의 일부 예시적 실시양태에 따라서 메티오닌의 정제 동안에 아세테이트를 회수하는 공정의 도식적 개요이고;
도 2, 3 및 4는 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따라서 L-메티오닌을 생산하는 공정의 도식적 개요를 제공하며;
도 5는 본 발명의 일부 예시적 실시양태에 따라서 아세트산 및/또는 아세테이트를 회수하는 공정의 도식적 묘사이고;
도 6은 본 발명의 일부 예시적 실시양태에 따라서 아세트산암모늄을 회수하는 공정의 도식적 묘사이며;
도 7은 본 발명의 일부 예시적 실시양태에 따라서 칼슘염과 아세테이트염을 회수하는 공정의 도식적 묘사이고;
도 8은 본 발명의 일부 예시적 실시양태에 따라서 아세트산암모늄을 회수하는 공정의 도식적 묘사이며;
도 9는 본 발명의 일부 예시적 실시양태에 따라서 L-메티오닌을 생산하는 공정의 도식적 개요이고;
도 10은 본 발명의 일부 실시양태에 따라서 메티오닌 정제 과정에서 유기산을 회수하는 공정의 도식적 개요이다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태는 메티오닌 전구체를 포함하는 발효액으로부터 L-메티오닌을 생산하는 방법에 관한 것이다. 다른 실시양태는 이러한 방법에 의해 생산된 L-메티오닌 및 이러한 L-메티오닌을 포함하는 산물에 관한 것이다. 본 발명의 추가적 실시양태는 비-메티오닌 부산물을 생산, 또는 회수하는 방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명의 일부 실시양태는 배양 배지 내에 성분으로 사용될 수 있는 화학물질 (예컨대, 염 및/또는 에스테르)을 수득하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시양태에 따른 방법의 원리와 작동 및/또는 조성물 및/또는 산물은 도면 및 첨부된 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시양태를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명이 이의 적용에 있어 하기의 기재에 개시되거나 실시예에 의해 예시되는 상세한 설명으로 제한되지 않는 것으로 이해된다. 본 발명은 다른 실시양태 또는 다양한 방식으로 실시 또는 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 어법과 용어는 서술하기 위한 것으로, 제한으로 간주되지 않는 것으로 이해된다.
예시적 아세테이트 회수 방법
도 1은 일반적으로 (1000)으로 표시되는 아세테이트 회수 방법의 단순화한 공정도이다. 묘사된 예시적 방법 (1000)은 O-아세틸호모세린 (OAHS)을 포함하는 발효액 (1002)를 효소적으로 처리 (120)하여 L-메티오닌 (1022) 및 아세테이트 공급원 (1024)을 포함하는 처리된 액체 (1020)를 생산하는 것을 포함한다.
효소적 처리는, 예를 들어, 본 명세서에 참조로서 온전히 포함되는 WO 2008/013432 A1에 기재된 바와 같을 수 있다.
묘사된 예시적 방법 (1000)은 아세테이트 공급원의 적어도 일분획 (1024)으로부터 L-메티오닌의 적어도 일부분 (1022)를 분리 (1030)하여 분리된 L-메티오닌 (1032) 및 아세테이트-공급원 (1024)을 포함하는 잔여액을 형성하고, 액체 (1020)으로부터 아세테이트 공급원의 적어도 일부분 (1024)를 회수된 아세테이트 (1052)로서 회수 (1050)하는 것을 포함한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 회수된 아세테이트 (1052)는 다양한 형태일 수 있다.
묘사된 예시적 방법 (1000)은 O-아세틸호모세린 (OAHS) 발효액 (1002)를 효소적으로 처리 (120)하여 L-메티오닌 (1022) 및 아세테이트 공급원 (1024)를 생산하는 방법으로서 더 일반적으로 기재될 수 있다. 묘사된 방법은 L-메티오닌의 적어도 일부분 (1032)를 분리 (1030)하고 아세테이트 공급원의 적어도 일부분 (1024)를 회수된 아세테이트 (1052)로서 회수 (1050)하는 것을 포함한다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 처리 (120), 회수 (1050) 및 분리 (1030)은 임의의 실현 가능한 순서로 및/또는 동시에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 액체 (1002) 내 OAHS의 농도는 약 180 내지 200 g/L이며, 효소적 처리 (120) 전에 희석된다 (예컨대, 약 70 내지 110 g/L). 처리 (120) 후에, OAHS 농도는, 예를 들어, 약 ≤ 0.1% w/w, 즉, 약 ≤ 0.5 g/L으로 급격하게 낮아진다.
메티오닌은 OAHS보다 물에 대한 용해도가 낮다 (L-메티오닌의 경우 물에서 53.7 (20℃) g/L vs. OAHS의 경우 물에서 ~200 g/L (25℃); http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.513.html 참고). 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 이러한 희석은 메티오닌의 원치 않는 침전을 감소시키는데 기여한다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 이 희석은 처리 (120) 전에 액체 (1002)에 물 및/또는 시약 용액의 첨가에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 처리된 액체 (1020) 내 메티오닌 (1022)의 농도는 65 내지 75 g/L, 선택적으로 약 73 내지 75 g/L이다. 일부 예시적 실시양태에서, 메티오닌은 40, 45, 50, 55 또는 60℃의 온도 또는 중간값 또는 더 높은 온도에서 용액을 유지함으로써 고농도에서 용액 상태로 유지될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 다른 용질이 메티오닌의 용해도 증가에 기여할 수 있다.
선택적으로, pH 조정, 메틸 머캅탄의 제공, 염기의 제공, 세포의 효소 제공, 배양, 추가적인 pH 변화 및 세포 분리 중 하나 이상이 처리 (120) 전에 발효액 (1002)에 대해 수행된다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 효소적 처리 (120)에 사용되는 메틸 머캅탄의 염은 새로운 것이고/이거나 재활용될 수 있다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 메틸 머캅탄은 암모늄염으로서 제공된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 산 형태의 메틸 머캅탄 및 암모니아가 개별적으로 제공된다. 선택적으로, 메틸 머캅탄/OAHS 비율은 1.01이다 (몰 대 몰). 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 재활용은 잔류 메틸 머캅탄의 제거 (stripping), 암모니아 용액에의 흡수, 효소적 처리 (120)에의 재활용을 포함한다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에서, 아세테이트 공급원 (1024)에는 아세트산 및/또는 아세테이트염 (선택적으로 아세트산암모늄) 및/또는 아세테이트 에스테르가 포함된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 분리 (1030)는 회수 (1050) 전에 수행된다.
본 발명의 다른 예시적 실시양태에서, 아세테이트 공급원 (1024)는 분리 (1030) 전에 (예컨대, 음이온 교환체 상에서) 회수 (1050)된다.
예를 들어, 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 메틸 머캅탄은 그의 유리된 산 형태 (CH3SH)로 도입되고 아세트산 (본 발명의 다른 실시양태에서는 석신산)은 그의 유리된 산 형태로 생성된다. 일부 예시적 실시양태에서, 반응은 유리-염기 음이온 교환체의 존재 하에서 일어나며, 이 교환체는 산이 형성됨에 따라 산을 흡착하여 요구되는 수준으로 pH를 유지할 수 있도록 선택된다. 대안적인 실시양태에 따르면, 메틸 머캅탄은 음이온 교환체 상에 흡착된 상태로 제공되고 공정 동안에 아세트산 (본 발명의 다른 예시적 실시양태에서는 석신산)으로 교체된다. 이들 실시양태에 따르면, 산이 로딩된 (Loded) 레진을 분리한 후, 메티오닌은 반응 용액으로부터 결정화되는데, 이로 인해 무기염의 함량이 낮아진다. 이 단계에서, 산이 로딩된 음이온 교환체는 산 또는 그의 산물을 재생 또는 회수하도록 처리될 수 있다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 음이온-교환체는 열적으로 안정하고 (예컨대, Reilex 타입) 아세트산 (또는 석신산)은 증류 (선택적으로, 농축되고 순수해짐)에 의해 또는 알코올 (예컨대, 에탄올)과의 반응에 의해 회수되어 상응하는 에스테르 (에틸 아세테이트)를 형성한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 메티오닌 (1032)는 결정화에 의해 분리 (1030)된다. 이 경우에, 처리된 액체 (1020)은 상기에 정의된 바와 같은 모액이 된다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 회수된 아세테이트 (1052) 내의 "아세테이트"는 아세테이트 공급원 (1024) 내의 "아세테이트"와는 다를 수 있다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 아세테이트 공급원 (1024)는 아세테이트염 (들)을 포함하는 반면 회수된 아세테이트 (1052)는 유리 아세트산, 아세테이트 에스테르 또는 다른 아세테이트염이다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 아세테이트 공급원 (1024)는 아세트산 및/또는 아세테이트염 (예컨대, 아세트산암모늄) 및/또는 아세테이트 에스테르를 포함한다. 아세테이트 공급원 (1024)의 아세틸기는 처리 (120)에 첨가되는 OAHS 및/또는 아세트산으로부터 유래한다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 암모니아 메틸 머캅탄은 암모니아 공급원으로서 제공되고 아세테이트 공급원 (1024)는 아세트산암모늄을 포함한다.
선택적으로, 효소적 처리 (120)은 5.5와 7 사이의 범위, 선택적으로 6.2 내지 6.5 범위의 pH에서 수행된다.
선택적으로, 추가적인 L-메티오닌이 모액으로부터 제거되어 배출 모액을 형성한다 (도 3).
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 모액 또는 배출 모액은 산성화되어 산성화된 액체 (AL)를 생산한다. 선택적으로, 산성화는 강한 무기산 또는 카르복실산을 관련 액체에 첨가하는 것을 포함한다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 강한 무기산에는 황산 및/또는 인산 및/또는 질산이 포함된다. 선택적으로, 카르복실산에는 아세트산이 포함된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 산성화는 압력 하에서 CO2 기체와의 접촉 및 산성 양이온 교환체와의 접촉을 포함한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 방법 (1000)은 시약으로서 회수된 아세테이트 (1052)(예컨대, 추가 시약 (124); 도 2)의 사용을 포함한다. 선택적으로, 회수된 아세테이트 (1052)는 효소적 처리 (120)에서 시약으로 사용된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 회수된 아세테이트 (1052)는 발효 배지에 성분으로서 이를 첨가하여 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 발효 배지는 발효를 위한 탄소 (및 다른 성분들)의 공급원을 의미하는 반면, "발효액"은 탄소 공급원의 이러한 발효에서 형성된 발효-산물 함유 용액이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 회수된 아세테이트 (1052)는 발효 산물의 생산에 사용될 수 있다. 선택적으로, 회수된 아세테이트 (1052)는 산물 (예컨대, 라이신)의 직접적인 생산 또는 이후에 이러한 산물로 전환되는 전구체의 생산 (예컨대, 효소적으로 처리되어 L-메티오닌이 되는 OAHS의 생산)에 사용될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 회수된 아세테이트 (1052)는 효소적 처리 (120) 및/또는 세포 분리 (예컨대, 여과) 및/또는 하위 공정 (예컨대, pH조정 또는 레진에 흡착된 화합물의 용출) 동안 pH 조정에 사용될 수 있다.
선택적으로, 발효 산물은 카르복실산 및/또는 아미노산 (예컨대, 라이신 및/또는 발린 및/또는 트레오닌 및/또는 트립토판 및/또는 아르기닌 및/또는 메티오닌)을 포함한다. 선택적으로, 회수된 아세테이트 (1052)는 효소적 처리 (120) 및/또는 세포 분리 및/또는 분리 전 정제를 위해 pH를 조정하는데 사용되는 아세트산을 포함한다. 선택적으로, 세포 분리 (112)(도 2) 및/또는 정제 (예컨대, 활성탄소 처리 (130); 도 2)는 4.5와 5.5 사이 범위의 pH, 선택적으로 약 pH 5에서 수행된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 분리 (1030)는 4.5와 5.5 사이 범위의 pH, 선택적으로 약 pH 5에서 수행된다.
일부 예시적 실시양태에서, (도식화되지 않음) 효소적 처리 (120)은 관련 효소를 생산하는 미생물을 사용한다.
이러한 실시양태의 일부에 따르면, 처리 (120)은 세포 분리 (112) 전에 배양액 (110) 내에서 일어날 수 있다 (예컨대, 배양액 (110)이 OAHS를 생산하는 미생물과 OAHS를 L-메티오닌으로 전환하는 미생물을 포함하거나, 또는 배양액 (110)이 OAHS를 생산하고 또한 OAHS를 L-메티오닌으로 전환하는 미생물을 포함하는 경우).
이러한 범주의 다른 실시양태에 따르면, 처리 (120)는 배양액 (110)을 OAHS를 L-메티오닌으로 전환하는 미생물의 추가 회차의 배양 및 추가 회차의 분리 (112)를 포함할 수 있다.
이러한 범주의 또 다른 실시양태에 따르면, 관련 효소를 생산하는 미생물을 개별적으로 배양하고 조 (crude) 효소 제조물이 이 개별적인 배양액으로부터 수득된다. 선택적으로, 조 효소 제조물은 사용된 배양 배지 및/또는 배양된 세포 (즉, 배양 상층액 및/또는 세포 추출물)로부터 제조된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 잔여액 (예컨대, 모액 및/또는 배출 모액)은 불순물을 제거하도록 처리될 수 있다. 선택적으로, 이 처리는 산성화를 포함한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 산성화는 황산 및/또는 인산 및/또는 질산 및/또는 아세트산의 첨가를 포함할 수 있다.
도 2 및 3을 참조하면, 예시적 방법 (1000)은 확장된 처리의 일부로서 수행될 수 있다. 일반적으로 각각 (100)과 (201)로 표시되는 예시적 확장된 처리는 도 2 및 3에 도식적으로 묘사된다.
묘사된 실시양태 (100)은 OAHS 배양액 (110)을 이용해 개시되는데, 이로부터 세포 (114)가 초기에 분리 (112)되어 액체 (1002)를 형성하고, 이는 상기에 기재된 바와 같이 효소적으로 처리되어 (120) 처리된 액체 (1020)을 형성한다. 분리 (112)는, 예를 들면, 원심분리 및/또는 여과에 의한 것일 수 있다.
OAHS의 메티오닌으로의 효소적 처리 (120)은 아세틸기를 방출한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 효소적 처리 (120) 동안 제공되는 추가 시약 (124)는 하위 공정 동안 일반적으로 비-메티오닌 산물 및 특히 아세틸-산물의 회수 가능성을 고려하여 선택된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 추가 시약 (124)은 액체 (1020)에 암모니아 및/또는 황산염을 첨가한다.
처리된 액체 (1020)은 배양액 (110) 내 세포 분해로부터 유래한 무수한 성분들 및/또는 성장 배지 성분의 대사물을 포함한다. 조성의 복잡성으로 인해, 불순물의 총 수준을 감소시키기 위해 액체 내 임의의 특정 불순물이 존재하는 경우에도, 또는 이의 농도를 고려하지 않고 비-특이적 정제가 선택적으로 수행된다. 묘사된 방법 (100)에서, 이러한 비-특이적 정제는 활성탄소 처리 및/또는 여과 (130)을 포함한다. 상기 여과는, 예를 들어, 막 여과를 포함한다. 선택적으로, 결정화 (150) 전에 L-메티오닌의 농도를 증가시키기 위해 물 제거 (예컨대, 증발 (140))가 이 단계에서 수행된다.
선택적으로, 방법 (100)은 효소적 처리 (120)과 분리 (1030) 사이에 액체 (1020)을 대상으로 수행되는 하나 이상의 하기 추가적인 처리를 포함한다: 용질의 첨가 (예컨대, 용해된 2차 결정 (250)), pH 조정, 이온-교환, 막 여과 및 적어도 하나의 수용성 유기용매 (예컨대, 메탄올 (212))와의 접촉.
활성탄소 처리를 이용하는 실시양태에서, 이 같은 처리 동안에 pH는 선택적으로 4.5 내지 6.0 범위, 일부 경우에서는 약 5.0이다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 분리 (1030)에 의해 형성된 잔여액 (모액 (200)으로 묘사됨)은 무기산의 염을 포함한다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 무기산의 염에는 암모늄염, 선택적으로 황산암모늄이 포함된다.
선택적으로, 잔여액 (예컨대, 모액 (200))은 OAHS를 포함한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 모액 (200) 내 OAHS의 농도는 적어도 1, 5, 10, 20, 50 또는 100 PPM 또는 중간값 이상의 농도이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 분리된 L-메티오닌 (1032)(또는 도 2에서 (180))는 OAHS를 포함한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에서, 분리된 L-메티오닌 (1032)(또는 도 2에서 (180)) 내 OAHS의 농도는 적어도 1, 5, 10, 20, 50 또는 100 PPM 또는 중간값 이상의 농도이다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 분리 (1030)는 결정화 (150)를 포함한다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정화 (150)는 1차, 또는 주된, L-메티오닌 결정 (180)을 생산한다. 선택적으로, 결정화 (150) 동안 추가적인 물이 제거된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정화 (150)는 적어도 하나의 C1-C4 알코올과의 접촉을 포함한다. 선택적으로, 메탄올 및/또는 에탄올이 본 목적에 사용된다. 메탄올 (212)은 도 2에 묘사되어 있다. 선택적으로, 메탄올 (212)은 15, 20, 25, 30 또는 35% 또는 중간값 이상의 비율 (w/w)로 결정화 (150)에 대한 피드 (feed)에 첨가된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 90, 95, 98.5, 99, 99.5% 또는 중간값 또는 그 이상 비율의 메탄올이 회수되고 재사용에 이용가능하다.
선택적으로, 증발 (140) 및/또는 결정화 (150) 동안에 제거된 물은 회수되어 점선 화살표로 표시된 바와 같이 상위 공정 (예컨대, 세포 분리 (112) 및/또는 효소적 처리 (120))에 재-사용된다. 일부 실시양태에서, 결정화 (150)로부터 수득된 결정 (180)은 건조된다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에서, L-메티오닌 결정 (180)의 1차 산물의 수율은 이 단계에서 85 초과, 90 초과, 또는 심지어 95% 초과이다. 이 수율은 효소적 처리 (120)에 의해 형성된 메티오닌 (1022)의 양을 근거로 계산된다. 일부 실시양태에서, 처리는 주기적으로 수행되고, 분리 (1030) 동안 처리된 액체 (1020) 내 약 25, 30 또는 35%의 메티오닌이 모액 (200)으로 보내진다. 이 물질의 대부분은 용해된 2차 결정 (250)으로서 회수된다.
선택적으로, 결정성 L-메티오닌 (180)의 1차 산물은 95, 96, 97, 98.5, 99 초과 또는 심지어 99.5% 초과의 순도를 갖는 것을 특징으로 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, L-메티오닌 결정 (180)의 1차 산물은 1, 0.5, 0.25 미만 또는 심지어 0.1 중량% 미만의 아세테이트 공급원을 포함하는 것을 특징으로 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정성 L-메티오닌 (180)의 1차 산물은 1, 10, 20, 50 초과 또는 심지어 100 PPM 초과 또는 중간값 또는 그 이상의 농도인 OAHS 함량을 특징으로 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정성 L-메티오닌 (180)의 1차 산물은 1, 10, 20, 50 초과 또는 심지어 100 PPM 초과 또는 중간값 또는 그 이상의 농도인 적어도 하나의 특정 불순물의 함량을 특징으로 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정성 L-메티오닌 (180)의 1차 산물은 2, 1.5, 1, 0.5 미만 또는 심지어 0.1% 미만 또는 중간값 농도인 D-메티오닌의 함량을 특징으로 한다. 선택적으로, 결정은 실질적으로 에난티오머적으로 순수하다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정성 L-메티오닌 (180)의 1차 산물은 적어도 2.0×10-13의 탄소-12에 대한 탄소-14의 비율을 특징으로 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정성 L-메티오닌 (180)의 1차 산물은 0.8, 0.6, 0.4, 0.2 미만 또는 심지어 0.1% 미만 또는 중간값 또는 그 이하의 농도인 유기산의 농도를 특징으로 한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정 (180)은 2개 이상의 이러한 특성을 특징으로 한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정 (180)은 3개 이상의 이러한 특성을 특징으로 한다.
*본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정 (180)은 4개 이상의 이러한 특성을 특징으로 한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정 (180)은 5개 이상의 이러한 특성을 특징으로 한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 분리 (1030)는 적어도 2회의 처리를 포함한다. 선택적으로, 2회 처리 중 적어도 하나는 결정화 (150)이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 2회 처리 중 적어도 하나는 이온-교환이다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 분리 (1030)는 적어도 2회의 결정화를 포함한다. 1차 산물 (180)을 형성하는 결정화 (150)은 이미 기재되어 있다. 2차 메티오닌 결정 산물(232)을 생산하는 2차 결정화 (220)는 도 3에 묘사되어 있다.
선택적으로, 용매 (예컨대, 메탄올 및/또는 에탄올)는 두 결정화 모두에 사용된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 2차 결정화 피드 내 메티오닌 농도는 유사하다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 모액 (200)의 증류 (210)은 2차 결정화 (220)으로의 피드 흐름 내 메티오닌의 농도 증가에 기여한다.
일부 실시양태에서, 결정화 피드 흐름 내 메티오닌의 농도는 적어도 약 150 g/L이다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 2차 산물 (232)은 1차 산물 (180)의 15, 20, 25, 27, 30, 32 또는 심지어 35% 이상이다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 2차 산물 (232)는 용해 (240)되어 용해된 2차 결정 (250)을 형성하고 이는 (130) 전에 도 2의 흐름 내로 재도입된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정화 (150)에 유용한 약 25%의 메티오닌 (즉, 메티오닌 (1022) + 첨가될 경우, 용해된 2차 결정 (250))이 분리 (1030) 후 모액 (200)에 남는다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에서, 모액 (200) 내 약 3, 5, 10, 13, 15 또는 20%의 메티오닌이 2차 분리 (230) 후 배출 액체 (300)에 남는다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 배출 모액에 잔존하는 메티오닌은 추가적 하위 조작에서 회수된다. 선택적으로, 추가적 하위 조작은 배출 액체 (300) 자체에 대해 수행된다. 본 발명의 다른 예시적 실시양태에서, 배출 액체 (300)을 추가로 처리 (예컨대, 암모늄 및/또는 아세테이트 및/또는 황산염의 제거)한 후, 추가적 하위 조작이 배출 액체 (300)에 대해 수행된다.
선택적으로, 총 결정 수율 (즉, (232) + (180))은 효소적 처리 (120)에 의해 생산된 메티오닌 (1022)의 약 90%이다. 결정 (180)의 순도는 90, 95, 98, 99, 99.5 또는 실질적으로 100% 또는 중간값의 비율일 수 있다.
일부 실시양태에서, L-메티오닌 결정 (232)은 70, 75, 80, 85 초과 또는 심지어 90% 초과의 순도를 특징으로 한다.
일부 실시양태에서, 결정화 (150) 동안 pH는 4.5 내지 5.5의 범위, 선택적으로 약 5.0이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시양태에서, 결정화 (220) 동안에 pH는 5.0 내지 6.0의 범위, 선택적으로 약 5.5이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 일부 예시적 실시양태에서, L-메티오닌 결정 (232)은 0.1% 미만의 아세테이트 공급원을 포함하는 것을 특징으로 한다. 일부 실시양태에서, 총 아세트산 회수율은 90, 93 또는 심지어 96% 또는 그 이상이다.
일부 실시양태에서, L-메티오닌 결정 (232)은 1, 0.5, 0.25 또는 0.1% 미만 또는 더 낮은 농도 또는 중간값의 OAHS의 함량을 특징으로 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시양태에서, L-메티오닌 결정 (232)은 적어도 1, 5, 10, 20, 50 또는 심지어 적어도 100 PPM의 OAHS 함량을 특징으로 한다.
일부 실시양태에서, 결정 (232)(선택적으로 용해된 형태 (250))은 효소적 처리 (120) 및 분리 (1030) 사이에 용질로서 첨가된다.
분리 (230) 후 남은 액체는 배출 모액 (300)(PML)으로 표시되는 잔여액이다. 선택적으로, 이 잔여액은 약 23%의 가용성 고형물 함량 및/또는 약 1.14의 비중을 갖는다. 용해된 고형물은 선택적으로 메티오닌 (예컨대, 약 15 내지 35 g/L, 선택적으로 약 25 내지 35 g/L, 선택적으로 약 30 g/L) 및/또는 아세테이트 (예컨대, 약 140-200 g/L, 선택적으로 약 162 g/L)를 포함한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시양태에서, 본 명세서에 기재된 방법에 의해 형성된 잔여액은: 적어도 25, 28, 31, 33 또는 심지어 35 g/L 이상의 메티오닌 농도; 적어도 100, 120, 130, 140, 150, 160, 170 또는 심지어 180 g/L 이상의 아세테이트 농도; 적어도 20, 23, 25, 27, 30 또는 심지어 33% 이상의 총 고형물; 1.05 내지 1.25 범위, 선택적으로 1.1 내지 1.2, 선택적으로 약 1.15의 비중; 및 적어도 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140 또는 심지어 적어도 150 g/L의 황산암모늄 농도 중 적어도 하나를 특징으로 한다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에서, 결정화 (150) 및 (220)는 온도 및/또는 메티오닌 농도 및/또는 L-메티오닌이 결정화되는 용액의 조성물과 관련하여 달라질 수 있다.
예를 들어, 유기용매 (예컨대, 메탄올 (212))는 결정화 (150)에는 종종 사용되지만 결정화 (220)에는 사용될 필요가 없다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정화 (150)는 선택적으로, 55에서 25℃로의 냉각을 포함한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정화 (220)는 선택적으로 55에서 35℃로의 냉각을 포함한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정화 (220) 및/또는 결정화 (150)는 종종 강제 순환이 구비된 증발성 결정화기를 사용한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정화 (150) 및 결정화 (220)는 그 결과로 수득된 결정을 분리하기 위해 각각 개별적으로 여과 (예컨대, 진공 여과) 및/또는 원심분리를 사용할 수 있다.
선택적으로, 결정상 개질제 및/또는 L-메티오닌 모결정은 결정화 (150) 및/또는 (220)에 첨가된다. 예시적인 결정상 개질제는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트 (TWEEN 20으로 상업적으로 이용가능)이다.
일부 실시양태에서, 결정화 (220)는 유기용매, 예를 들어 메탄올 및/또는 에탄올의 존재 하에서 수행된다.
일부 실시양태에서, 모액 (200)은 2차 결정화 (220) 전에 선택적으로 약 150 g/L 의 메티오닌 농도로 농축된다. 일부 실시양태에서, 이 메티오닌 농도에서 용액은 투명하지 않다.
일부 실시양태에서, 결정화 (150)는 용매 (예컨대, 메탄올 (212))의 존재 하에서 수행되고, 모액 (200)은 결정화 (220) 전에 용매 (메탄올 (212))를 회수하기 위해 증발된다 (예컨대, 증류 (210)). 선택적으로, 회수된 용매는 결정화 (150) 에 재사용된다.
일부 실시양태에서, 2차 회수 결정 (232)는 용액 (250)을 형성하기 위해 용해 (240)되고 결정화 (150) 전에 처리된 액체 (1020)과 병합된다. 선택적으로 처리된 액체 (1020)은 병합 전에 처리된다. 선택적으로, 처리된 액체 (1020) 내 불순물은, 예컨대 여과 및/또는 활성탄소 처리 (130)에 의해 처리의 일부로서 제거된다.
도 3은 일반적으로 (201)로 표시되는 모액 (200)으로부터 추가적 L-메티오닌의 회수를 위한 방법의 도식적인 묘사이다. 묘사된 예시적 방법 (201)에 따르면, 모액 (200)은 메탄올 (212) 회수를 위해 증류 (210)되고 이는 선택적으로 방법 (100)의 결정화 (150)에 재활용된다. 방법 (100)과 (201)은 함께 방법 (1000)의 예시적 실시양태이다.
묘사된 예시적 실시양태에서, 증류 (210)는 L-메티오닌의 2차 결정화 (220)이 야기되도록 액체 내 L-메티오닌의 농도를 증가시킨다. 선택적으로, 2차 결정화 (220) 동안의 냉각은 결정화 공정에 기여한다.
2차 분리 (230)(예컨대, 원심분리 및/또는 여과에 의한)는 L-메티오닌 결정 (232)의 2차 산물과 "배출 모액" (300)을 생산한다. 일부 실시양태에서, 액체 (300)은 잔여액으로 제공된다.
일부 실시양태에서, 유리 아세트산을 포함하는 잔여액의 형성은 강산 (예컨대, 황산)과의 접촉을 포함한다.
일부 실시양태에서, 유리 아세트산을 포함하는 잔여액의 형성은 압력 하에서 CO2와의 접촉 및 적어도 부분적으로 유리산 형태인 양이온 교환체와의 접촉 중 적어도 하나를 포함한다.
선택적으로, 결정 (232)는 용해 (240)되어 용해된 2차 결정 (250)을 생산한다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 용해된 2차 결정 (250)은 활성탄소 처리 및/또는 여과 (130) 전에 처리된 액체 (1020)에 첨가된다.
도 4는 일반적으로 (301)로 표시되는 잔여액으로부터 부산물의 회수를 위한 예시적인 방법의 도식적인 묘사이다. 묘사된 예시적 실시양태에서, 배출 모액 (300)은 잔여액으로 제공된다. 묘사된 예시적 방법에서, 배출 모액 (300)은 유기용매를 포함하는 추출제로 추출 (310)되어 용매 및 수성상 (314)를 포함하는 추출물 (312)를 생산한다.
일부 실시양태에서, 추출물 (312) 및/또는 배출 모액 (300)의 pH는 ≤ 4.5, ≤ 4.3, ≤ 4.1, 또는 심지어 ≤ 3.9로 조정된다. 선택적으로, 이러한 조정은 황산을 이용해 이루어진다.
대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시양태에서, 황산암모늄의 농도 및/또는 산성화된 액체 (620)의 온도 (도 6)는 추출 과정 동안 황산암모늄의 결정화를 방지하도록 조정된다. 일부 실시양태에서, 이러한 조정은 아세트산과 함께 동시-추출되는 물을 고려하여 이루어진다. 선택적으로, 산성화된 액체 (620) 내 황산암모늄 농도는 12 wt%와 25 wt% 범위 사이이고/이거나 추출 온도는 30과 70℃ 사이; 선택적으로 40과 60℃ 사이; 선택적으로 45와 55℃ 사이의 범위이다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에서, 추출물 (312)는 아세테이트를 회수하기 위해 다양한 방식으로 조작된다. 묘사된 실시양태에서, 조작은 용액 내 아세트산암모늄 (360)을 생산하도록 암모니아 (322)로 역추출 (320)하는 것을 포함한다. 역추출 (320)은 또한 추출 (310)에 재활용될 수 있는 추출제를 재생시킨다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 용매에는 이소부틸 아세테이트 (IBA)가 포함된다.
일부 실시양태에서, 용매 (408)을 포함하는 추출제 (도 5)는 이전 작업 (예컨대, 역추출 (320))으로부터 재활용된다. 선택적으로, 이러한 재활용은 재-사용 추출 (410) 전에 물 및/또는 수용액 (예컨대, 염기성 용액)으로 1회 이상 세척하는 것을 포함한다 (도 5).
대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시양태에서, 추출 (410)은 역류-방식으로 수행된다. 선택적으로, 추출은 1, 2, 3, 4 또는 심지어 5회 이상의 단계를 갖는다.
*묘사된 실시양태에서, 수성상 (314)은 황산암모늄을 포함한다. 선택적으로, 결정화 (330)는 황산암모늄의 일부를 결정(340)으로 침전시켜 황산암모늄을 포함하는 잔여액 비료 (350)에서 분리할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 황산암모늄 결정 (340)은 비료 성분으로 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 황산암모늄 결정 (340)의 수율은 적어도 40, 45, 50, 55 또는 심지어 60% 이상이다.
일부 실시양태에서, 아세트산 암모늄 (360)의 수율은 적어도 85, 90, 93 또는 심지어 96% 이상이다.
일부 실시양태에서, 황산암모늄 결정 (340)의 순도는 적어도 85, 87, 89 또는 심지어 92% 이상이다.
일부 실시양태에서, 아세트산 암모늄 (360)의 순도는 적어도 95, 96, 97 또는 심지어 98% 이상이다.
일부 실시양태에서, 황산암모늄 결정화 (330)은 가열을 포함한다. 선택적으로, 이러한 가열은 증기 상에서 잔류 아세트산의 분리를 야기한다. 선택적으로, 당해 잔류 아세트산은 응축되고 예컨대, 역삼투압에 의해 농축된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 가열은 용해된/유입된 용매의 증발을 초래한다.
도 5를 참조하면, 일부 실시양태에서, 회수 (1050)(도 1)은 유리 아세트산을 포함하는 잔여액 (여기서는 배출 모액 (300)으로 묘사됨)의 형성과 유리 아세트산의 분리를 포함한다. 묘사된 예시적인 실시양태에서, 유기용매 (408)을 포함하는 추출제로의 추출 (410)을 통해서 분리하여 유리 아세트산 (440) 함유 추출물 (430)을 형성한다.
선택적으로, 암모니아 (422)로의 역추출 (320)은 용액 내 아세트산암모늄 (460)(예컨대, 아세테이트 (1052))을 형성하고 유기용매 (408)을 포함하는 추출제를 재생할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 유리 아세트산의 형성은 액체 (정화된 모액 (300)이 묘사됨)를 강산 (610)(예컨대, 황산)과 접촉시켜 산성화된 액체 (620)을 형성하는 것을 포함한다. 강산은 pKa = 4를 갖는 임의의 무기산 또는 유기산일 수 있다.
일부 실시양태에서, 산 (610)은 농축 황산이며, 액체 (300)에의 첨가는 열을 발생시킨다. 선택적으로, 산성화된 액체의 온도는 추출 (650)에 바람직한 온도에 근접하거나, 또는 심지어 바람직한 온도에 도달한다.
일부 실시양태에서, 산성화된 액체 (620)은 3 내지 5, 선택적으로 3.5 내지 4.5, 선택적으로 약 4.0의 pH를 갖는다. 선택적으로, 산 (610)은 액체 (300) 내 암모늄의 양에 대해 화학양론적 동량 또는 그보다 많은 양으로 첨가된다. 선택적으로, 화학양론적 과량은 1, 3, 5, 8% 초과 또는 심지어 10% 이상이다. 만약 액체 (300)이 완충 시약을 포함한다면, 더 많은 양의 산 (610)이 원하는 pH에 도달하기 위해 요구될 수 있다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 산성화되는 잔여액 (예컨대, (300))은 산성 양이온 교환체와 접촉하여 액체 내 양이온을 양성자로 교환한다 (묘사되지 않음). 이들 실시양태에 따르면, 이러한 접촉은 용액의 산성화에 기여한다.
대안적으로, 산성 양이온 교환체는 산성화되는 잔여액 (예컨대, (200))과 접촉하고, 그로 인해 암모늄 이온들을 흡착한다. 산 (아세트산 또는 석신산)을 제거하기 위해, 예컨대 열적으로 안정한 유리 염기 음이온 상에서의 추출 또는 흡착에 의해, 산성화된 잔여액을 처리한다. 산의 분리 후, 메티오닌이 결정화되고, 용해되어, 결정화로 다시 보내지며, 암모늄 보유 양이온 교환체는 황산으로 재생되어 농축된 황산암모늄 용액을 형성한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 메티오닌은 본질적으로 무염 용액으로부터 결정화된다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정화 전의 더 낮은 용질 수준은 수율 증가에 기여한다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 황산암모늄 용액은 오히려 농축되고 순수한 형태로 형성된다. 가능하게는, 별도의 결정화가 필요없이 그대로 사용될 수 있다.
선택적으로, 유리 아세트산을 포함하는 잔여액의 형성은 압력 하에서 CO2와의 접촉을 포함한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 이산화탄소의 압력은 3, 5, 7 또는 10 바 (bar) 또는 중간값 이상일 수 있다.
선택적으로, 유리 아세트산을 포함하는 잔여액의 형성 및 유리 아세트산의 분리는 동시에 수행된다. 예를 들어, 강산 또는 가압된 CO2를 이용한 산성화 및 추출제와의 접촉은 일부 실시양태에서는 동시에 수행된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시양태에서, 부분적 산성화가 먼저 수행되고, 이어서 추출되며 더 많은 양의 산이 추출 동안 첨가된다.
유리 아세트산 분리에 대해 참조는 분리 수단이 적용되는 동안 (예컨대, 증류 및/또는 추출) 회수된 아세테이트가 유리 아세트산임을 나타내지만, 예를 들어, 유리 아세트산의 추출 및 추출제 내에서 유리산의 산물로의 전환에서와 같이, 회수된 아세테이트가 유리 아세트산일 필요는 없다.
선택적으로, 유리 아세트산의 분리는, 예를 들어, 유리 아세트산을 증류하여 유리 아세트산을 포함하는 증기를 형성하고, 아세트산을 포함하는 용액으로 증기를 응축시키고, 선택적으로, 예를 들어 이로부터 아세트산의 추출과 같이 이 용액을 추가로 처리하는, 다중 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 회수는 잔여액으로부터 유리 아세트산의 증류를 포함한다. 선택적으로, 증류는 유리 아세트산을 포함하는 응축수를 형성한다.
일부 예시적 실시양태에서, 산성화된 모액은 3.5와 4.5 사이의 pH 값, 선택적으로 pH 4.0을 갖는다.
일부 예시적 실시양태에서, 증류된 응축수는 10, 12, 14, 16 또는 심지어 18% 이상의 아세테이트 함량을 갖는다.
예시적 산성화 방법
도 6은 일반적으로 (600)으로 표시되는 예시적 액체 산성화 방법의 단순화된 공정도이다. 묘사된 예시적 방법 (600)에서, 산 (610)(예컨대, 황산)은 잔여액 (예시로서 배출 모액 (300)이 묘사됨)의 산성화에 사용되어 산성화된 잔여액 (620)을 형성한다. 본 발명의 다른 예시적 실시양태에서, 모액 (200)은 잔여액으로 제공될 수 있다. 일부 실시양태에서, 방법 (600)은 모액 (200)에 대해 수행되며, 이어서 방법 (201)을 수행하여 결정 (232)를 생산한다.
묘사된 실시양태에서, 산성화된 액체 (620)은 암모늄염 (622) 및 유리 아세트산 (640)을 포함한다. 묘사된 예시적 실시양태에서, IBA (이소부틸 아세테이트) 추출 (650)에 이어서 암모니아 (322)로 역추출 (320)한다. 이 역추출은 유리 아세트산 (640)을 회수된 아세트산암모늄 (660)로 전환시킨다.
선택적으로, 방법 (600)은 액체 (620)으로부터 산의 염의 적어도 일분획 (610)의 결정화를 포함한다 (도면에 묘사되는 않음). 예를 들어, 산 (610)이 황산이라면, 암모늄염 (622)는 황산암모늄이다. 황산암모늄의 결정화는 도 4의 범주 내에서 기재된다.
도 5를 다시 참고하면, 일부 실시양태에서, 방법은 추출물 (430)과 물의 접촉을 포함한다. 선택적으로, 이 접촉은 아세트산 (440)을 물 내로 추출하고 유기용매 (408)을 포함하는 추출제를 재생시킨다. 선택적으로, 아세트산 농도는 물을 제거함으로써 증가될 수 있다. 물 제거는, 예를 들어, 증류, 증발 및/또는 역삼투압에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 방법은 반 (反)-용매 (anti-solvent)와 추출물 (430)의 접촉 및 증발을 포함한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 방법은 유리 아세트산을 포함하는 액체 (산성화된 배출 모액 (620)으로 묘사됨)와 추출제 (IBA 추출 (650)으로 묘사됨)를 접촉시켜 아세트산-함유 추출물 및 아세트산 고갈된 잔여액의 형성을 포함한다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, "유리 아세트산을 포함하는 액체"는 유리 아세트산을 포함하는 잔여액 또는 유리 아세트산을 포함하는 응축액일 수 있다.
선택적으로, 방법은 액체로부터 추출물을 분리하여 분리된 추출물 및 분리된 아세트산 고갈된 잔여액의 형성을 포함한다.
일부 실시양태에서, 추출제와의 접촉은 선택성 추출을 야기한다. 선택적으로 아세트산/강산의 선택성은 적어도 50, 적어도 100, 적어도 200 또는 심지어 적어도 500이다.
예시적 아세트산 회수
일부 실시양태에서, 적어도 하나의 유기용매를 포함하는 추출제가 액체로부터 아세트산을 추출하는데 사용된다. 이러한 추출제로 사용하기에 적합한 유기용매에는 알코올, 알데히드, 케톤, 에스테르 (예컨대, C4-C8 에스테르) 및 아민 (예컨대, C ≥ 20 원자)이 포함되지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 일부 실시양태에서, 아세테이트 에스테르에는 C4 에스테르 (예컨대, 부틸 아세테이트 및/또는 이소부틸 아세테이트)가 포함된다.
일부 실시양태에서, 추출은 하나 이상의 아세테이트 에스테르를 사용한다. 선택적으로, 에스테르에는 부틸 아세테이트, 선택적으로 이소부틸 아세테이트 (IBA)가 포함된다. 일부 실시양태에서, IBA는 부분적 가수분해의 결과로 생긴 이소부탄올을 포함한다.
도 4를 다시 참고하면, 일부 실시양태에서, 추출 (310)은 배출 모액 (300)으로부터 아세트산의 추출 시 90, 92, 94, 96, 또는 심지어 98% 이상의 효율이다 (즉, 10% 미만의 이용가능한 아세테이트가 수성상 (314)에 잔존함).
일부 실시양태에서, 추출 (310)은 선택적으로 하나 이상의 장치를 사용하여 역류 방식으로 수행된다. 적합한 장치에는 혼합-침강기, 칼럼, 진동 칼럼 및 원심 접촉기가 포함되지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.
선택적으로, 추출 (310)은 3 내지 15, 선택적으로 4 내지 14 단계로 수행된다.
일부 실시양태에서, 추출 (310)은 (수성) 배출 모액의 단위 중량당 2, 3, 4, 5 또는 심지어 6 이상 단위 중량의 추출제를 사용한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 추출물 (430) 내에서 물에 대한 아세트산 (440)의 비율 (도 5)은 15와 40 사이, 선택적으로 20과 30 사이이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 추출제 내 용매 (408)의 아세트산/황산 선택성 (도 5)은 50, 선택적으로 100, 선택적으로 200, 선택적으로 500 이상이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 추출제 내 용매 (408)의 아세트산/물 선택성은 적어도 10, 선택적으로 적어도 20, 선택적으로 적어도 30, 선택적으로 적어도 40이다.
추출제 내 사용을 위한 예시적 용매
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, IBA가 용매 (408) 또는 추출제 내 용매 혼합물의 일부로서 사용된다. 일부 실시양태에서, 추출제는 산성 용액 (예컨대, 산성화된 배출 모액; APML)과 접촉된다.
주위보다 높은 산도 및 온도 각각은 IBA의 가수분해에 기여한다. 추출 조건에서의 실험으로 가수분해가 허용가능한 수준으로 야기됨을 보여준다. 가수분해는 추출된 아세트산과 병합되고 이소부탄올 (IB) 뿐만 아니라 아세트산과 함께 추출물로부터 분리되는 아세트산을 형성한다. IBA의 구성 및/또는 IBA의 재형성을 위한 추출된 아세트산과의 반응에 의해 균형이 잡힌 일부 손실로 인해 IB 농도는 추출제 내에서 정상 상태 수준에 도달한다.
일부 실시양태에서, 재활용된 추출제는 IB의 정상 상태 수준을 포함한다. 일부 실시양태에 따르면, IB의 수준은 0.1 내지 20%, 선택적으로 0.2 내지 15%, 선택적으로 0.3 내지 10%이다. 정확한 농도는 산성화된 배출 모액의 pH 및/또는 추출 온도 및/또는 황산암모늄 농도 및/또는 다른 매개변수에 의해 달라질 수 있다. 일부 실시양태에서, IBA 내 IB 함량은 추출 효율을 증가시킨다.
일부 실시양태에서, 아세테이트 (1052)의 회수 (1050)(도 1)은 아세트산-함유 추출물로부터 아세테이트를 회수하여 회수된 아세테이트를 형성한다.
도 6은 이러한 전략의 한 예를 묘사하고 있다. 아세트산암모늄 (660)을 생산하기 위한 IBA 추출 (650)은 회수 (1050)의 한 예이다. PML (300)이 묘사되어 있지만, 이는 임의의 잔여액에 대해 수행될 수 있다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에서, 회수된 아세테이트는 아세트산 및/또는 아세트산의 염 및/또는 아세트산의 에스테르를 포함할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 회수는 분리된 추출물과 물을 접촉하여 역추출된 아세트산의 형성, 및/또는 추출물과 염기 용액 (예컨대, 암모니아 (322))을 접촉하여 아세트산의 염 및 그 염기 (예컨대, 아세트산암모늄 (660))의 형성, 및/또는 추출물과 반-용매를 접촉하여 아세트산 용액의 형성, 및/또는 추출물 또는 그의 분획을 증발시켜 아세트산 용액 (여기서 추출제는 아세트산보다 더 휘발성임)의 형성, 및/또는 추출물로부터 아세트산의 증발 (여기서 추출제는 아세트산보다 덜 휘발성임); 및/또는 추출물과 알코올을 접촉시키고 알코올과 추출된 아세트산 사이의 반응을 유도하여 상응하는 에스테르의 형성 및 이어서 추출제로부터 에스테르의 분리를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에서, 역추출 (320)은 알칼리 염기, 알칼리 토금속 염기 및 암모니아 염기의 하나 이상을 포함하는 염기를 이용할 수 있다. 이 범주 내에서, 용어 "염기"에는 산화물, 수산화물, 중탄산염 및 탄산염이 포함된다.
일부 실시양태에서, 추출 (650)은 접촉 장치 내에서 일어난다. 예시적인 접촉 장치에는 혼합-침강기, 칼럼, 진동 칼럼 및 원심 접촉기가 포함된다. 선택적으로, 접촉은 물 또는 수용액을 이용한다.
선택적으로, 이 접촉은 다-단계의 역류 방식으로 수행된다. 일부 실시양태에서, 이 접촉을 위한 물/추출물의 비율 (w/w)은 2와 6 사이의 단위 중량의 물에 대해 1 단위 중량의 추출물이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이 접촉은 3 내지 15, 선택적으로 4 내지 14 단계로 수행된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 역추출 (320)의 수율은 적어도 90, 적어도 93, 적어도 95, 적어도 97, 또는 심지어 99% 이상이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 형성된 수성 아세트산 용액의 농도는 적어도 10, 선택적으로 적어도 12, 선택적으로 적어도 14, 선택적으로 적어도 18%이다.
일부 실시양태에서, 접촉은 염기성 용액과의 단일-단계 접촉이다. 선택적으로, 이 접촉은 혼합-침강기 또는 원심 접촉기 내에서 일어난다.
일부 실시양태에서, 역추출 (320)은 반-용매를 이용한다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, 용어 "반 (反)-용매"는 추출제에는 적합하고 아세트산 (440)에는 부적합한 용매이다.
일부 실시양태에서, 역추출 (320)에서 반-용매의 사용은 반-용매 내에 추출제 용액 및 분리된 아세트산 (440)을 포함하는 별개의 수성상을 생산한다. 유기용매 (408)을 포함하는 추출제를 재생하기 위해, 반-용매는 용매 (408)로부터 분리되어야만 한다. 선택적으로, 이 분리는 휘발성이 더 강한 성분의 증발을 포함한다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에서, 반-용매는 예컨대, Log P의 용해도 매개변수에 의해 결정되는 바와 같이 용매 (408)을 포함하는 추출제보다 소수성이 더 강한 것으로 선택된다. 일 실시양태에 따르면, 반-용매는, 추출제보다는 소수성이 더 강하지만, 옥탄보다는 극성이 더 강하다.
본 발명의 일부 실시양태는 아세트산-함유 추출물 (430)과 염기 (예컨대, 암모니아 (422))를 접촉시켜 염기의 회수된 아세테이트염 (아세트산암모늄 (460))의 형성을 포함한다.
선택적으로, 역추출 (320) 시약 내 암모니아 농도는 15 내지 25%, 선택적으로 19 내지 23%, 선택적으로 약 21%이다. 일부 실시양태에서, 역추출 (320) 내 아세트산암모늄의 중량비는 40%, 42%, 46% 또는 심지어 48% 이상이다. 선택적으로, 용액 (460)은 70%, 75% 또는 심지어 80% 이상의 아세트산암모늄을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 용액 (460)은 아세트산암모늄의 농축 후 860 g/L 이상의 아세트산암모늄을 포함한다. 아세트산암모늄 농도는 농축 전에 선택적으로 약 520 g/L이다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 암모니아 (422)는 용액, 기체 또는 이들의 조합으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 역추출 (320)은 염기, 예컨대 암모니아 (422) 또는 상기에 기재된 바와 같은 다른 염기를 이용한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 염기는 고형물 (예컨대, 석회), 기체 (예컨대, 암모니아 (422)) 또는 그의 수용액이다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 염기의 양은 추출물 (430) 내 아세트산의 당량당 0.97과 1.2 사이, 선택적으로 0.98과 1.15 사이, 선택적으로 0.99와 1.1 사이, 및 선택적으로 1과 1.05 사이의 당량인 것으로 선택된다.
일부 실시양태에서, 접촉은 수성 암모니아 용액과 이루어지며, 이의 농도는 용액 (460) 내 아세트산암모늄의 농도가 적어도 30, 선택적으로 40, 선택적으로 50% w/w 이상이 되도록 조정된다.
대안적으로, 일부 실시양태에서, 접촉은 암모니아 및 아세트산암모늄을 포함하는 용액과 이루어진다. 선택적으로, 용액은 0.02 내지 50, 선택적으로 0.04 내지 25, 선택적으로 0.05 내지 10, 선택적으로 0.08 내지 5, 선택적으로 0.1 내지 2의 NH3/아세트산암모늄의 비율을 특징으로 한다. 이들 실시양태에 따르면, 아세트산암모늄의 첨가는 더 낮은 pH에서의 역추출을 허용하여 추출제 분해를 최소화한다. 암모니아의 양은 상기 화학양론적 요건에 의해 결정되며, NH3 및 아세트산암모늄의 농도는 원하는 아세트산암모늄 농도에 도달하도록 조정된다.
일부 실시양태에서, 역추출의 수성 산물은 적어도 두 흐름으로 나눠진다. 첫 번째 흐름은 회수된 아세트산이고, 두 번째 흐름은 암모니아와 병합되어 역추출에 재활용하기 위한 아세트산암모늄/NH3 용액을 재형성한다. 선택적으로, 역추출의 수성 산물의 농도는 상기에 정의된 바와 같다. 대안적으로 또는 추가적으로, 역추출의 수성 산물의 pH는 6 내지 9, 선택적으로 7 내지 8의 범위이다.
일 실시양태에 따르면, 역추출 용액 내 암모니아의 양은 형성된 아세트산암모늄이 유리 암모니아를 포함하도록 과량이다. 일 실시양태에 따르면, 유리 암모니아는 용액으로부터 증류되어 나온다 (역추출에서 재사용됨).
일 실시양태에 따르면, 역추출 상에서 형성된 아세트산암모늄 용액은 > 40%, > 50%, > 60%, > 70% 이상으로 더욱 농축된다. 일 실시양태에 따르면, 용액은 과량의 암모니아를 포함하고 과량의 암모니아는 농축 동안 제거된다.
*일 실시양태에 따르면, 아세트산암모늄 용액은 추출제로부터 일부 용해되거나 유입된 IBA 및/또는 IB를 포함한다. 일 실시양태에 따르면, 이 용매는 아세트산암모늄 용액의 농축 동안에 적어도 부분적으로 증류되어 나온다.
도 5를 참조하면: 역추출 (320)이 일어나는 온도는 상기에 기재된 바와 같은 아세트산암모늄 용액을 이용한 암모니아 용액 (422) 또는 암모니아의 유입되는 추출물 (430)의 온도 (선택적으로 추출로부터 데워짐)에 의해, 그리고 역추출 시에 발생하는 일부 열에 의해 결정된다. 전형적으로, 조정될 필요는 없지만, 온도를 주위 온도와 유사하도록 제한하기 위해 약간의 냉각이 필요할 수도 있다.
일부 실시양태에서, 불순물을 제거하기 위해 아세트산의 역추출 (320) 전에 소량의 염기를 포함하는 수용액으로 추출물 (430)을 세척한다. 추출제의 선택성으로 인해 불순물은 본질적으로 아세트산의 손실 없이 제거된다.
선택적으로, 추출물 (430) 내 동시-추출된 황산은 추출물 내 황산의 양과 동일한 양의 염기로 세척함으로써 제거된다.
일부 실시양태에서, 공정은 아세트산암모늄 용액 (460)으로부터 아세트산 및/또는 암모니아의 회수를 포함한다. 선택적으로, 이 회수는 열 처리를 포함한다.
도 6을 참조하면, 추출 (650)에 사용된 IBA는 역추출 (320)의 조건에서 약간 반응할 수 있다. 이러한 반응에서, 이소부탄올 (IB) 및/또는 아세트아마이드가 형성된다.
일부 실시양태에서, IBA의 반응을 최소화하기 위해 역추출 (320)의 조건이 유지된다. 예를 들어, 온도는 선택적으로 주위보다 너무 높지 않게 유지되지만, 주위보다 낮은 조건에서의 작업은 전형적으로 요구되지 않는다. 대안적으로 또는 추가적으로, 용액의 pH를 11 미만, 선택적으로 10.5 미만, 선택적으로 10 미만으로 유지하면서 NH3 + 아세트산암모늄 용액을 이용한 역추출 (상기에 기재된 바와 같음)은 IBA 반응의 감소에 기여할 수 있다.
역추출 (320)의 검사는 이러한 조건에서 용매의 분해가 적음을 나타낸다 (실시예 5 참고).
일부 실시양태에서, 역추출 (320) 분해 동안 형성된 IB는 추출 동안 가수분해되는 것과 병합하여 함께 상기에 논의된 바와 같은 정체 상태 수준에 도달한다.
분해 동안 아세트아마이드가 형성되는 실시양태에서, 아세트아마이드는 아세트산암모늄 용액 (660) 내로 유실된다.
일부 실시양태에서, 잔여액은 5% wt 미만의 수 용해도를 갖는 강한 무기산의 염을 포함한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, ≤5%의 수 용해도를 갖는 염은 황산칼슘 또는 인산칼슘이다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 메틸 머캅탄이 칼슘염 또는 마그네슘염으로서, 또는 유리산으로서 효소적 처리 (120)에 도입되고, 칼슘염기 또는 마그네슘염기에 의해 pH가 조정된다. 선택적으로, 수득된 용액 (메티오닌 및 아세테이트 공급원을 포함)은 세포 분리, 탄소 처리 또는 모두를 위해 pH 5로 산성화된다. 선택적으로, pH 조절은 황산이 아닌 아세트산을 이용해 수행된다.
아세트산을 이용해 pH조정이 이루어지는 경우에, 메티오닌 결정화 (220) 후에 형성된 PML (300)은 아세테이트 공급원으로서 주로 아세트산칼슘을 포함한다. 일 실시양태에서, 그 후에 PML은, 적어도 부분적으로, 황산 (또는 인산)으로 산성화되고 ((610) 참고), 그에 따라 석고 (또는 인산칼슘)가 형성된다. 일 실시양태에서, 이러한 저-용해도 염은 (예컨대, 여과 및/또는 원심분리에 의해) 분리되어, 유리 산 형태의 아세트산을 포함하는 용액 (유리 아세트산 (640)으로 산성화된 액체 (620))을 남긴다. 선택적으로, 상기에 기재된 임의의 방법에 따라 유리 아세트산 (640)이 그 후에 분리된다.
일 실시양태에서, 하기에 기재된 바와 같이, 칼슘 염기를 이용한 암모니아 회수의 결과로서 저용해도 염이 형성된다.
일부 실시양태에서, 잔여액은 암모늄 공급원을 포함하고, 방법은 잔여액으로부터 암모늄 공급원의 적어도 일부분을 회수된 암모늄으로서 회수하는 것을 포함한다.
선택적으로, 잔여액은 아세트산암모늄을 포함한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 암모늄 공급원 내 및 회수된 암모늄 내 암모늄은 암모늄염과 유리-염기 암모니아로부터 각각 독립적으로 선택된다.
도 7을 참고하면, 일부 실시양태에서, 방법은 잔여액 (예컨대, 배출 모액 (1210))을 칼슘염기 (예컨대, 석회 (1220))와 접촉시켜 유리-염기 암모니아와 칼슘염 (예컨대, 아세트산칼슘 (1222))을 형성하고, 유리-염기 암모니아를 분리하여 회수된 암모늄 (1224) 및 칼슘염을 포함하는 분리된 암모니아-고갈된 잔여액(1222)을 형성하는 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 이 방법은 강산 (1225)을 분리된 암모니아-고갈된 잔여액(1222)에 첨가하여 산의 칼슘염 (1232) 및 유리 아세트산 (1230)을 포함하는 잔여액을 형성하고, 아세트산의 적어도 일분획을 (예컨대, 증발에 의해) 선택적으로 분리하여 암모니아 및 아세트산이 고갈된 잔여액을 형성하는 것을 추가로 포함한다. 다양한 실시양태에 따르면, 유리 아세트산의 분리는 증발 및 용매 추출을 포함하는, 상기에 기재된 바와 같은 방법을 이용한다.
묘사된 예시적인 실시양태에서, 아세트산 (1230)의 생산은 아세테이트 (1052)의 회수 (1050)의 예시이다. 많은 실시양태에서 용액 내 유리 아세트산 (1230)을 포함하는 것으로 처리가 종결되지만, 아세테이트 (1250)로의 변형 (1240)은 이점을 강조하기 위해 묘사된다.
일부 실시양태에서, 잔여액은 아세트산암모늄을 포함하고, 암모늄의 적어도 일부분의 회수는 잔여액으로부터 암모니아 및 선택적으로 아세트산의 일부분을 증류하여 분리된 암모늄 (회수된 암모늄) 및 암모니아-고갈된 잔여액을 형성하는 것을 포함한다.
선택적으로, 잔여액은 아세트산암모늄을 포함하고 암모늄의 적어도 일부분의 회수는 잔여액을 가압된 CO2 및/또는 추출제와 접촉시키는 것을 포함한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에서, 가압된 CO2 및/또는 추출제와의 접촉은 탄산암모늄 및/또는 중탄산암모늄 및 아세트산이 로딩된 추출물을 형성한다. 일 실시양태에 따르면, 탄산암모늄/중탄산암모늄 함유 수용액이 회수된 암모늄으로 사용된다. 다른 실시양태에서는 탄산암모늄/중탄산암모늄은 결정화되고 이 결정이 암모늄 공급원으로 사용된다.
형성된 석고가 석고 보드 (또는 시멘트)와 같은 적용에 충분히 높은 품질을 갖는 실시양태에서, 염기간 가격 차이와 비료 가격의 변동을 고려할 때, 이는 황산암모늄보다 더 매력적인 부산물일 수 있다. 석고의 품질은 시트르산 및 젖산의 생산에서 형성된 것과 유사할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 석고 및 아세트산의 분리 후 배출물은 폐수 처리에 경제적으로 보내질 수 있다. 선택적으로, 불순물의 일부 전처리 후 또는 정화 후, 석고 및 아세트산의 분리 후 배출물은 효소 반응 시스템을 희석하는데 사용될 수 있고, 그로 인해 증발 비용을 절감할 수 있다.
석회 (1220)과 접촉하는 피드 내 암모늄 이온 농도는 배출 모액 (1210) 내 아세트산암모늄의 농도에 따라 달라진다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에서, 석회 (1220)와의 접촉은 산화칼슘, 수산화칼슘, 탄산칼슘 및 중탄산칼슘의 하나 이상과의 접촉을 포함한다.
일부 실시양태에서, 접촉에 사용된 석회 (1220)의 양은 PML (1210) 내 암모늄의 양과 동등하거나 몰 기준으로 1, 2, 5, 또는 10% 이상이다.
일부 실시양태에서, 유리 암모니아 (1224)는 회수된 암모늄으로 사용된다. 일부 실시양태에서, 유리 암모니아 (1224)는 응축되어 회수된 암모늄으로 사용되는 암모니아 용액을 형성한다.
일부 실시양태에서, 회수된 암모늄의 적어도 일분획은 발효 산물의 생산에 사용된다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 회수된 암모늄은 발효에 질소 공급원을 제공한다. 선택적으로, 발효는 아미노산 (예컨대, 라이신 또는 트레오닌 또는 발린) 또는 아미노산 전구체 (예컨대, OAHS 또는 OSHS)를 생산한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 회수된 암모늄의 적어도 일분획은 암모니아 메틸 머캅탄의 제조 및/또는 효소적 반응 (120)의 배지 중화 또는 pH 조정에 사용된다.
일부 실시양태에서, 방법은: 잔여액으로부터 암모늄염을 결정화하여 암모늄염 결정 및 분리된 암모니아-고갈된 잔여액을 형성하는 것을 포함한다. 선택적으로, 암모늄염에는 아세트산암모늄, 탄산암모늄 및 중탄산암모늄의 하나 이상이 포함된다.
추가의 예시적 방법
도 9는 일반적으로 방법 (2000)으로 표시되는 메티오닌을 생산하는 방법의 단순화된 공정도이다. 묘사된 예시적 방법 (2000)은 많은 방식에서의 방법 (100)(도 2)과 유사하며, 참고 번호 2NNN으로 표시되는 항목들은 도 2에서 참고 번호 NNN으로 표시되는 항목에 대응한다.
묘사된 예시적 방법 (2000)은 O-아세틸호모세린 및 O-석시닐호모세린으로 구성된 군으로부터 선택된 L-메티오닌 전구체를 포함하는 발효액의 제공을 포함한다. 묘사된 실시양태에서, 제공은 메티오닌 전구체 배양 (2110)으로부터 세포 (2114)의 분리 (2112)를 포함한다.
선택적으로, 발효액은 적어도 하나의 불순물을 포함한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 적어도 하나의 불순물에는 아미노산 및/또는 비타민 및/또는 미네랄 및/또는 암모니아 및/또는 아세트산 및/또는 석신산 및/또는 메틸 머캅탄 및/또는 효소가 포함된다.
묘사된 예시적 방법 (2000)은 전구체의 효소적 처리 (2120)을 포함하여 아세트산 및 석신산으로 구성된 군으로부터 선택된 유기산 및 L-메티오닌을 포함하는 처리된 액체 (2122)를 생산한다. 선택적으로, 적어도 하나의 불순물의 적어도 일부분이 액체 (2122)에 잔존한다.
묘사된 예시적 방법 (2000)은 처리된 액체 (2122)를 변형하여 결정화 피드를 형성하고 결정화 피드로부터 L-메티오닌을 결정화 (2150)하여 결정성 L-메티오닌 (2180) 및 L-메티오닌-고갈된 모액 (2200)을 형성하는 것을 포함한다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 변형에는 물 제거 (예컨대, 증발 (2140)), 활성탄소 처리 (2130), 용질의 첨가 (예컨대, 용해된 결정 (2250)), pH조정, 이온-교환, 막 여과 (2130) 및 적어도 하나의 수용성 유기용매 (예컨대, 메탄올 (2212))와의 접촉 중 하나 이상이 포함된다. 선택적으로, 수용성 유기용매는 C1-C4 알코올 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 수용성 유기용매에는 메탄올 및/또는 에탄올이 포함된다.
일부 실시양태에서, 방법 (2000)은 모액 (2200)으로부터 결정성 L-메티오닌 (2180)의 분리 (2160)을 포함한다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 결정성 L-메티오닌 (2180)은 95, 96, 97, 98.5 초과 또는 심지어 99% 초과의 순도를 특징으로 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정성 L-메티오닌 (2180)은 1, 0.5, 0.25 미만 또는 심지어 0.1 중량% 미만의 아세테이트 공급원 또는 석시네이트 공급원을 포함하는 것을 특징으로 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정성 L-메티오닌 (2180)은 1, 10, 20, 50 초과 또는 심지어 100 PPM 초과 또는 중간값 또는 그 이상 농도의 OAHS 또는 OSHS 함량을 특징으로 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정성 L-메티오닌 (2180)은 1, 10, 20, 50 초과 또는 심지어 100 PPM 초과 또는 중간값 또는 그 이상 농도의 적어도 하나의 특정 불순물의 함량을 특징으로 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정성 L-메티오닌 (2180)은 2, 1.5, 1, 0.5 미만 또는 심지어 0.1% 미만 또는 중간값 또는 그 이하 농도의 D-메티오닌의 함량을 특징으로 한다. 선택적으로, 결정은 실질적으로 에난티오머적으로 순수하다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정성 L-메티오닌 (2180)은 적어도 2.0×10-13의 탄소-12에 대한 탄소-14의 비율을 특징으로 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정성 L-메티오닌 (2180)은 0.8, 0.6, 0.4, 0.2 미만 또는 심지어 0.1% 미만 또는 중간값 또는 그 이하의 농도인 유기산을 특징으로 한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정성 L-메티오닌 (2180)은 2개 이상의 이러한 특성을 특징으로 한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정성 L-메티오닌 (2180)은 3개 이상의 이러한 특성을 특징으로 한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정성 L-메티오닌 (2180)은 4개 이상의 이러한 특성을 특징으로 한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정성 L-메티오닌 (2180)은 5개 이상의 이러한 특성을 특징으로 한다.
달리 언급되지 않는 한, 유기산은 유리 산 형태 및/또는 염 형태를 나타낸다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 변형은 반응 산물 흐름과 L-메티오닌-함유 재활용 흐름 (2250)의 병합을 포함한다.
일부 실시양태에서, 반응액 (2122) 내 L-메티오닌 양의 적어도 85%는 결정성 L-메티오닌 (2180)으로 결정화된다.
일부 실시양태에서, 방법은 모액 (2200)으로부터 L-메티오닌을 분리하여 L-메티오닌-함유 재활용 흐름 (용해된 2차 결정들 (2250)) 및 배출 모액 흐름을 형성하는 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 모액 (2200)으로부터 L-메티오닌의 분리는 결정화하여 2차 결정성 L-메티오닌을 형성하고 배출 모액으로부터 2차 결정성 L-메티오닌을 분리하는 것을 포함한다. 이 공정은 도 3의 범주 내에서 상기에 기술된 바와 유사하다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정화 피드는 적어도 1, 선택적으로 적어도 5, 선택적으로 적어도 10 PPM의 농도로 L-메티오닌 전구체를 포함한다.
선택적으로, 모액으로부터의 결정화는 증발성 결정화를 포함한다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에서, 결정 및 2차 결정성 L-메티오닌의 조성 모두의 결정화 조건은 상기에 기술된 바와 같다.
일부 실시양태에서, 결정화 피드 흐름으로부터 L-메티오닌의 결정화는 결정상 개질제 및/또는 L-메티오닌 모결정 중 적어도 하나의 사용을 포함한다. 선택적으로, 결정상 개질제는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트 (TWEEN 20으로 상업적으로 이용가능함)이다.
일부 실시양태에서, 방법은 상기 모액으로부터 유기산의 적어도 일부분을 회수된 유기산으로서 회수하는 것을 포함한다. 선택적으로, 방법은 배출 모액으로부터 유기산의 적어도 일부분을 회수된 유기산으로서 회수하는 것을 포함한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 처리는 음이온 교환체와의 접촉을 포함하고 유기산의 적어도 일분획이 음이온 교환체에 흡착된다. 선택적으로, 음이온 교환체는 선택적으로 유리 염기 형태이고/이거나 메틸 머캅탄 음이온을 운반한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 메틸 머캅탄은 그의 유리 산 형태 (CH3SH)로 도입되고, 아세트산 또는 석신산은 그의 유리 산 형태로 생성된다. 유리 산 형태의 메틸 머캅탄의 사용은 효소적 처리 (2120)에 부적합한 수준으로 pH를 저하시킬 수 있는 산의 방출을 유발한다. 일부 실시양태에서, 처리 (2120)은 pH 에 대한 영향이 완화되도록 방출된 산과 결합하는 음이온 교환체의 존재 하에서 수행된다. 일부 실시양태에서, 유리 산 형태의 메틸 머캅탄은 OSHS를 포함하는 전구체 배양액 (2110)과 함께 사용된다. 이 경우, 방출된 산은 물에서 상대적으로 낮은 용해도를 갖는 석신산이다. 선택적으로, 석신산의 침전은 pH의 저하를 제한한다.
선택적으로, 산이 로딩된 레진의 분리 후, 메티오닌은 반응 용액으로부터 결정화되며, 이는 이제 낮은 무기염을 갖는다.
대안적으로 또는 추가적으로, 산이 로딩된 음이온 교환체는 산 또는 그의 산물의 재생 및 회수를 위해 처리된다.
선택적으로, 음이온-교환체는 열적으로 안정하며 (예컨대, Reilex 타입) 아세트산은 증류에 의해 또는 알코올 (예컨대, 에탄올)과의 반응에 의해 그로부터 회수되어 상응하는 에스테르 (에틸 아세테이트)를 형성한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 이러한 전략은 암모니아 및/또는 황산의 소비 절감에 기여한다. 이는 황산암모늄의 생산 (물 증류, 결정화 및 건조)과 관련된 비용이 상응하는 정도로 감소하는 것을 수반한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 메티오닌은 훨씬 더 낮은 총 용질의 용액으로부터 결정화된다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정화 전에 더 낮은 용질 수준은 수율 증가 및/또는 순도 향상 및/또는 메티오닌 결정의 2차 산물의 생산에 할당된 재원의 감소에 기여한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 메티오닌 전구체는 O-석시닐호모세린이고, 유기산은 석신산이다. 이들 실시양태에 따르면, 공정은 칼슘 이온의 존재 하에서 수행된다. 석신산과 칼슘 이온의 반응은 석신산칼슘의 침전을 야기한다.
일부 실시양태에서, 메틸 머캅탄은 칼슘염 형태로 OSHS와 함께 효소적 반응 내로 도입된다. 방출된 석신산은 석신산칼슘으로 침전되어 나오고, 그로 인해 원하는 pH가 유지된다.
반응의 말기에, 석시네이트염은 메티오닌의 결정화 전에 분리될 수 있다. 선택적으로, 그 후에 석신산이 그의 염으로부터 방출된다. 방출은, 예를 들면, 황산을 이용한 산성화에 의한 것일 수 있다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 암모니아 대신에 석회가 소모되고 황산암모늄 대신에 석고가 형성된다.
일부 실시양태에서, 메티오닌은 훨씬 더 낮은 총 용질의 용액으로부터 결정화된다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 결정화 전에 더 낮은 용질 수준은 수율 증가 및/또는 순도 향상 및/또는 메티오닌 결정의 2차 산물의 생산에 할당된 재원의 감소에 기여한다.
추가의 예시적 방법
도 10은 일반적으로 (3000)으로 묘사되는 메티오닌의 생산 동안에 유기산을 회수하는 방법에 대한 도식적인 묘사이다. 묘사된 예시적 방법 (3000)은 L-메티오닌 전구체를 포함하는 발효액 (3002)의 효소적 처리 (3120)을 포함한다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 전구체는 O-아세틸호모세린 (OAHS) 및/또는 O-석시닐호모세린 (OSHS)을 포함한다. 공정 (3120)은 L-메티오닌 (3022) 및 유기산의 공급원 (3024)를 생산한다. 공급원 (3024)는 액체 (3002) 내 전구체에 따라서 아세트산 및/또는 석신산을 포함할 수 있다.
묘사된 예시적 방법은 유기산 공급원 (3024)의 적어도 일분획으로부터 L-메티오닌 (3022)의 적어도 일부분을 분리 (3030)하여 분리된 L-메티오닌 (3032) 및 유기산 공급원 (3024)를 포함하는 잔여액을 형성하고 잔여액으로부터 유기산 공급원의 적어도 일부분을 회수된 유기산 (3052)로서 회수 (3050)하는 것을 포함한다. 회수 (3050) 및 분리 (3030)은 순차적으로 (임의의 순서로) 또는 동시에 수행될 수 있다.
일부 실시양태에서, 방법 (3000)은 시약으로서 회수된 유기산 (3052)의 사용을 포함한다. 일부 실시양태에서, 회수된 유기산 (3052)는 발효 산물의 생산에 사용된다. 선택적으로, 발효 산물은 카르복실산 및 아미노산으로 구성된 군으로부터 선택된다. 선택적으로, 아미노산에는 라이신, 트레오닌, 트립토판, 아르기닌, 발린 및 메티오닌 중의 하나 이상이 포함된다.
일부 실시양태에서, 회수된 유기산 (3052)는 발효액의 처리에 사용된다.
일부 실시양태에서, 회수된 유기산 (3052)는 발효 배지 내 성분으로 사용된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, L-메티오닌 전구체는 O-석시닐호모세린이고, 유기산은 석신산이다. 대부분의 이러한 실시양태에 따르면, 회수 (3050)은 유리 석신산을 포함하는 잔여액의 형성 및 유리 석신산 (회수된 유기산 (3052)로서)의 분리를 포함한다.
재료 및 이를 포함하는 산물의 예시적 조성
일부 실시양태에서, 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 하는, L-메티오닌을 포함하는 조성물이 제공된다:
(i) 1, 0.5, 0.25 미만 또는 심지어 0.1% 미만의 아세테이트 공급원의 함유;
(ii) 1, 10, 20, 50, 75 초과 또는 심지어 100 PPM 초과의 OAHS 및/또는 OSHS 함량;
(iii) 1, 5 초과 또는 심지어 10 PPM 초과의 적어도 하나의 특정 불순물의 함량; 및
(iv) 적어도 2.0×10-13의 탄소-12에 대한 탄소-14의 비율.
일부 실시양태에서, 조성물은 1.0, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2 미만 또는 심지어 0.1% 미만, 또는 더 낮거나 중간값의 유기산을 포함한다.
선택적으로, 조성물은 이 특징들의 2개, 3개, 4개 또는 심지어 5개 전부인 것을 특징으로 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 메티오닌의 순도는 95, 96, 97, 98.5 또는 심지어 99% 초과 또는 중간값 이상의 비율이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 메티오닌은 2, 1.5, 1, 0.5, 0.3 미만 또는 심지어 0.1% 미만의 D-메티오닌을 포함한다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 메티오닌은 실질적으로 에난티오머적으로 순수하다.
선택적으로, L-메티오닌은 결정성 L-메티오닌을 포함한다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 상기에 기재된 바와 같은 조성물 및 중금속을 포함하는 복합물이 제공된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 상기에 기재된 바와 같은 조성물을 포함하는 사료 및 식품 조성물이 제공된다. 본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 이는 기능성 식품, 식료품 또는 동물 사료로 제공될 수 있다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 하는, L-메티오닌을 포함하는 조성물이 제공된다:
(i) L-메티오닌을 제외한 적어도 0.05, 0.08, 0.1, 0.15 또는 심지어 0.2% 이상 농도의 아미노산;
(ii) 적어도 0.05, 0.08, 0.1, 0.15 또는 심지어 0.2% 이상 농도의 카르복실산;
(iii) 적어도 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.7 또는 심지어 1% 이상 농도의 황산염;
(iv) 적어도 1, 5, 10, 20, 50 또는 심지어 100 PPM 이상 농도의 OAHS; 및
(v) 적어도 60, 65, 70, 75, 80 또는 심지어 85% 이상의 순도.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 하는, L-메티오닌을 포함하는 조성물이 제공된다:
(i) 적어도 15, 18, 21, 25, 28, 31 또는 심지어 35 g/L 이상의 메티오닌 농도;
(ii) 적어도 140, 150, 160, 170, 180 또는 심지어 194 g/L 이상의 아세테이트 농도;
(iii) 적어도 20, 23, 27, 30 또는 심지어 33% 이상의 총 고형물;
(iv) 1.05 내지 1.25 범위, 선택적으로 1.1과 1.2 사이, 선택적으로 약 1.15의 비중; 및
(iv) 적어도 100, 110, 120, 130, 140 또는 심지어 150 g/L 이상의 황산암모늄 농도.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 하는, L-메티오닌을 포함하는 조성물이 제공된다:
(i) 적어도 100, 110, 120, 130, 140 또는 심지어 150 g/L 이상의 메티오닌 농도;
(ii) 0.1% w/w 미만의 OAHS 농도;
(iii) 글루탐산, 발린, 이소류신, 류신, 티로신, 페닐알라닌 및 트레오닌으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 검출 가능한 양의 아미노산;
(iv) 아세트산을 제외한 0.01, 0.02, 0.03, 0.04 또는 심지어 0.05 wt% 이상의 카르복실산의 농도; 및
(v) 적어도 10, 12, 14, 16 또는 심지어 18 중량% 이상의 메탄올 농도.
선택적으로, 이러한 유형의 조성물은 결정화된 슬러리로서 제공된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 하기를 포함하는 조성물이 제공된다:
(i) 적어도 30, 40, 50, 60, 70 또는 심지어 80% 이상의 아세트산암모늄;
(ii) 적어도 1, 5 또는 심지어 10 PPM 이상의 황산암모늄; 및
(iii) 적어도 1, 5 또는 심지어 10 PPM 이상의, 이소부탄올, 이소부틸 아세테이트, 아세트아마이드 및 메티오닌으로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물, 선택적으로 2개의 화합물, 선택적으로 3개의 화합물.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 상기 조성물은 발효액의 성분으로 제공된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 적어도 30, 40, 50, 60, 70, 80, 85, 90 또는 심지어 95% 이상의 황산암모늄, 및 적어도 1, 5 또는 10 PPM 이상의 아세트산암모늄, 이소부탄올, 이소부틸 아세테이트, 아세트아마이드 및 메티오닌으로 구성된 군으로부터 선택되는 1개, 선택적으로 적어도 2개, 선택적으로 적어도 3개의 화합물을 포함하는 조성물이 제공된다. 선택적으로, 상기 조성물은 비료의 성분으로 제공된다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 적어도 90% 이소부틸 아세테이트, 이소부탄올, 및 아세트아마이드와 아세트산 중 적어도 하나를 포함하는 조성물이 제공된다.
예시적 추가 시약
도 2를 다시 참고하면, 추가 시약 (124)은 일차적으로 OAHS 또는 OSHS를 메티오닌으로 변형하는 효소적 처리 (120)의 요건을 충족하도록 선택된다. 처리 (120)은 2개의 주요 요건을 갖는다.
OAHS가L-메티오닌 전구체인 경우에, 처리 (120)의 첫 번째 요건은 보조기질로서 메틸 머캅탄에 대한 것이다. OAHS의 메티오닌으로의 효소적 전환은 황 공여체로서 메틸 머캅탄을 사용하고 효소는 반응 산물로서 OAHS로부터 아세틸기를 방출한다. 따라서, 처리 (120)에는 메틸 머캅탄 공급원이 추가 시약 (124) 내 포함되는 것이 필요하다.
처리 (120)의 두 번째 요건은 효소 가공성 및/또는 특이성을 보장하기 위한 산성 환경이다.
또한, 첨가될 수 있는 가능한 추가 성분들 (124)의 범위가 있고 그 범위 내에서 특정 시약 (124)의 선택은 모두 하위 부산물의 회수에 질적 및 양적으로 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 다양한 예시적 실시양태에 따르면, 처리 (120)의 보조기질로 제공하기 위해 추가 시약 (124) 내에 포함되는 메틸 머캅탄의 특정 염의 선택은 회수될 수 있는 하위 부산물의 유형 및/또는 양에 영향을 미친다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 암모늄-메틸 머캅탄의 사용은 하위에서 황산암모늄 및/또는 아세트산암모늄과 같은 암모니아염의 회수 능력에 영향을 준다. 본 발명의 다른 예시적 실시양태에서, 칼슘-메틸 머캅탄의 사용은 하위에서, 이들로 제한되는 것은 아니지만, 아세트산칼슘 및/또는 황산칼슘을 포함하는 칼슘염의 회수 능력에 영향을 준다.
발명의 다양한 예시적 실시양태에서, 황산 또는 아세트산은 추가 시약 (124) 내에 포함되어 처리 (120)을 위한 산성 환경을 제공한다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 황산의 사용은 하위에서 황산암모늄과 같은 황산염의 회수 능력에 영향을 준다. 본 발명의 다른 예시적 실시양태에서, 아세트산의 사용은 하위에서, 이들로 제한되는 것은 아니지만, 아세트산암모늄 및/또는 아세트산칼슘, 및/또는 아세트산을 포함하는 아세테이트염의 회수 능력에 영향을 준다.
본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 추가 시약들 (124) 중에서 황산과 같은 강산의 포함은 추출 (310) 시 공정상의 부담을 줄이는 데 영향을 준다. 본 발명의 다른 실시양태에서, 추가 시약들 (124) 중에서 아세트산과 같은 카르복실산의 포함은 추출 (310) 시 공정상의 부담을 높이는 영향을 준다.
대안적으로 또는 추가적으로, 추가 시약들 (124) 중에서 황산과 같은 강산의 포함은 1차 L-메티오닌 (180)의 수율 감소에 영향을 준다.
배출 모액의 예시적 산성화 전처리
도 7은 일반적으로 (1200)으로 표시되는 배출 모액을 위한 산성화 전처리의 단순화된 공정도이다. 묘사된 예시적 방법 (1200)은 아세트산암모늄 (1212)를 포함하는 배출 모액 (1210)을 제공하고 액체를 석회와 접촉 (1220)시켜 유리 암모니아 (1224) 및 아세트산칼슘 (1222)를 생산하는 것을 포함한다. 선택적으로, 석회는 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘을 포함한다.
묘사된 예시적 실시양태는 아세트산칼슘 (1222)와 산을 접촉 (1230)시켜 산의 칼슘염 (1232)를 침전시키고 아세트산 (1230)을 방출시키는 것을 포함한다. 선택적으로, 아세트산 (1230)은 용액에 잔존한다.
선택적으로, 접촉(1230)에서 사용된 산은 황산이고 칼슘염 (1232)는 황산칼슘 (석고)이다.
묘사된 예시적 실시양태는 아세트산 (1230)을 아세테이트염 (1250)으로 변환 (1240)하는 것을 포함한다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에서, 아세테이트염 (1250)은 아세트산암모늄이다.
예시적 추출 전략
도 8은 일반적으로 (1300)으로 표시되는 모액으로부터 아세테이트를 추출하는 방법의 단순화된 공정도이다. 묘사된 예시적 방법 (1300)은 아세테이트 공급원 (1312)를 포함하는 모액 (1310)을 제공하는 것을 포함한다. 본 발명의 일부 예시적 실시양태에 따르면, 모액 (1310)은 배출 모액이다. 선택적으로, 아세테이트 공급원 (1312)에는 아세트산 및/또는 아세테이트 에스테르 및/또는 아세테이트염이 포함된다.
묘사된 예시적 방법 (1300)은 액체 (1310)을 강산으로 산성화(1320)하여 산성화된 액체 (1322)를 생산하는 것을 포함한다. 묘사된 실시양태에서, 황산 (1321)은 강산으로 제공된다.
묘사된 예시적 방법 (1300)은 유기용매를 포함하는 추출제 (1232)로 산성화된 액체 (1322)를 추출 (1330)하여 아세트산 (1342)를 포함하는 추출물 (1340)을 생산하는 것을 포함한다. 선택적으로, 유기용매는 이소부틸 아세테이트 (IBA)를 포함한다.
묘사된 예시적 방법 (1300)은 암모니아 (1352)로 추출물 (1340)을 역추출 (1350)하여 아세트산암모늄 (1360)을 생산하고 추출제 (1232)를 재생하는 것을 포함한다.
대안적인 예시적 실시양태에서, 물을 이용한 추출물 (1340)의 역추출 (묘사되지 않음)은 아세트산의 수용액을 생산하고 (묘사되지 않음) 추출제 (1232)를 재생한다.
대안적인 예시적 실시양태에서 (묘사되지 않음), 추출물 (1340)의 증류는 역추출 (1350)을 대체한다. 증류는 추출물 (1340) 내 추출제 (1232)로부터 아세트산 (1342)를 분리하기 위해 제공된다.
다른 대안적인 예시적 실시양태에서 (묘사되지 않음), 추출물 (1340)은 알코올과 접촉하여 아세테이트 에스테르를 생산하고 추출제 (1232)를 재생한다. 선택적으로, 알코올은 에탄올이고 에스테르는 에틸 아세테이트이다. 선택적으로, 접촉은 역류 추출을 포함한다. 선택적으로, 역류 추출은 2, 3, 4 또는 5 이상의 추출 단계를 포함한다.
본 특허의 존속기간 동안 OAHS 및/또는 OSHS를 메티오닌으로 전환시키는 많은 효소가 개발될 것으로 예상되고 본 발명의 범주는 연역적으로 이러한 새로운 기술을 모두 포함하는 것으로 의도된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 본 특허의 존속기간 동안 OAHS 및/또는 OSHS를 생산하는 다수의 미생물 및/또는 이들 전구체를 메티오닌으로 전환하는 미생물이 개발될 것으로 예상되고 본 발명의 범주는 연역적으로 이러한 새로운 기술을 모두 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명이 그의 특정 실시양태와 함께 기술되어 있을지라도, 많은 대체물, 변형 및 변경이 당업계의 통상의 기술자에게 자명할 것임은 분명하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 속하는 이러한 모든 대체물, 변형 및 변경을 포함하는 것으로 의도된다.
구체적으로, 다양한 수적인 지표들이 사용되었다. 이들 수적인 지표들은 본 발명에 통합되는 다양한 공학 원리, 재료, 의도된 용도 및 고안을 근거로 추가적으로 더욱 달라질 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 예시적 실시양태에 속하고 단독 단위로 묘사된 성분 및/또는 작업은 하위단위로 나누어질 수 있다. 반대로, 본 발명의 예시적 실시양태에 속하고 하위단위/개별적 작업으로 묘사된 성분 및/또는 작업은 기술된/묘사된 기능을 갖는 단독 단위/작업과 병합될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 방법을 설명하는데 사용된 특징은 장치를 특정하는데 사용될 수 있고, 장치를 설명하는데 사용된 특징은 방법을 특정하는 사용될 수 있다.
상기에 기재된 개별적인 특징은 본 발명의 추가적 실시양태를 만들기 위해 모든 가능한 조합 및 하위-조합 내로 병합될 수 있다. 상기에 주어진 예시는 사실 상 본보기이며 단지 하기의 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 구체적으로, 본 발명은 미생물 발효에 의한 OAHS 및/또는 OSHS로부터 L-메티오닌을 생산하는 범주 내에서 기술되었지만 또한 메티오닌 전구체가 세포 배양 및/또는 형질전환 식물 및/또는 형질전환 동물에서 생산되는 대등한 방법에서도 사용될 수 있다.
각각의 개별적 간행물, 특허 또는 특허 출원이 본 명세서에 참고로서 포함되는 것이 구체적이고 개별적으로 명시되는 것과 같은 수준으로, 본 명세서에서 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 온전히 본 명세서 내에 참고로서 포함된다. 또한, 본 명세서에서 임의의 참고에 대한 인용 또는 확인은 이러한 참고가 본 발명의 선행 문헌으로서 이용 가능하다는 승인으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "포함하다" 및 "갖는다" 및 이들의 활용태는 "포함하지만 필수적으로 제한되지는 않는" 것을 의미한다.
제한하는 것으로 의도되지 않는, 하기 실시예의 조사 후에, 본 발명의 다양한 실시양태의 추가적인 목적, 이점, 및 신규한 특징이 당업계의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 또한, 상기에 서술되고 하기 청구범위 항목에서 청구된 바와 같은 본 발명의 다양한 실시양태 및 측면의 각각은 하기 실시예에서 실험적인 뒷받침을 확인한다.
실시예
이하에서는 상기 기재와 함께 비제한적인 방식으로 본 발명을 설명하는 하기 실시예가 참조된다.
실시예 1: 2 단계 결정화에 의한 메티오닌 생산
메티오닌 수율의 향상 가능성을 조사하기 위해, OAHS를 포함하는 발효액을 상기에 기재된 바와 같이 효소적으로 가공하고 2단계 결정화를 수행하였다.
효소적 처리 후, 상기 액체는 1.5% 부피비의 효소 용액, 70 g/L 농도의 메티오닌, 0.5 g/L 농도의 OAHS를 포함하였고 2단계 결정화를 포함하는 시스템에서 상기 액체로부터 메티오닌을 분리하였다. 1차 결정화 (150)는 2차 결정화 (220)로부터의 재활용 흐름과 당해 액체의 병합에 의해 형성된 용액을 처리하였다. 1차 결정화에서 형성된 결정을 1차 결정성 메티오닌으로 지칭하였다. 1차 결정화는 모액 (ML)을 형성하였다. 메티오닌은 모액으로부터 결정화되어 2차 결정성 메티오닌 및 배출 모액 (PML)으로 언급되는 2차 모액을 형성하였다. 2차 결정성 메티오닌은 메티오닌을 포함하는 액체와 병합하여 1차 결정화에 대한 피드를 형성하였다.
메티오닌 액체를 2차 결정화 단계에서 수득된 결정과 혼합하였다. 황산을 첨가하여 pH를 5로 조정하였다. 혼합물을 활성탄소로 처리하여 불순물과 효소를 제거하였다. 그 후에 혼합물을 증발시켜 150 g/L의 메티오닌 농도로 농축하였고, 이어서 55℃에서 25℃로 냉각시키고 결정상 개질제 (Tween 20)를 사용하여 배치 (batch) 방식으로 메탄올 보조 결정화 (메탄올 상대 부피는 결정화 피드의 17%임)를 수행하였다. 결정을 세척하고 ML로부터 분리하였다. ML은 1차 결정화 피드 대비 25%의 메티오닌 함량을 포함하였다. 건조 후, 결정 산물이 형성되었고 특징을 분석하였다. 결과를 표 1에 요약하였다. ML을 증발시켜 메탄올을 회수하고 (98.5% 회수), 이어서 ML을 증발시켜 38 g/L에서 150 g/L로 메티오닌 농도를 농축하였다. 그 후에, 이를 55℃에서 35℃로 냉각하여 배치 방식으로 결정화하였다. 결정을 세척하고 PML로부터 분리한 후, 상기에 기재된 바와 같은 메티오닌 액체와 혼합하였다. PML은 1차 결정화 피드 대비 7%의 메티오닌 함량을 포함하였다. 2차 결정의 재활용을 고려하면, 전체 결정화 수율은 93%이었다. PML을 분석하고 그 결과를 표 2 에 요약하였다.
표 1 및 2에 제시된 결과는 본 방법이 고순도의 결정성 L-메티오닌을 생산할 수 있음을 나타낸다.
본 실시예는 효소적 처리에 의해 생산된 L-메티오닌의 92% 이상이 고순도 결정으로 회수될 수 있음을 설명한다.
1차 결정
조성:
아미노산 0.2% (페닐알라닌 0.16%, 류신 0.05%)
카르복실산 -0.01% (아세트산)
황산염 0.02%
D-메티오닌 0%
순도 99.2%
체적 밀도 50 g/dl
결정 모양 얇은 판형
입자 크기 분포 10%에서의 직경: 69 ㎛
50%에서의 직경: 207 ㎛
90%에서의 직경: 361 ㎛
평균 직경: 212 ㎛
총 고형물 23 wt%
조성:
메티오닌 29 g/l
아세테이트 194 g/l
암모늄 5.5 wt%
황산염 7.5 wt%
비중 1.14
실시예 2: PML 로부터 아세트산의 회수
PML로부터 아세트산의 회수에 대한 실현 가능성을 입증하기 위해, 실시예 1로부터 수득된 PML에 황산을 첨가하여 pH 4가 되도록 먼저 산성화시킨 후, 역류 추출기에서 이소부틸 아세테이트 (IBA) 용매를 사용하여 연속적으로 추출하였다. 추출 단계는 10 단계였고, PML에 대한 이소부틸 아세테이트의 비율은 4:1이었으며, 추출기 온도는 40℃이었다. 추출에 의해 아세트산이 로딩된 유기상 (추출물)과 산-고갈된 수성상 (추출잔액; 예컨대 수성상 (314))이 수득되었다. 추출 수율은 96%이었다.
유기상과 추출잔액을 분석하고 이들의 조성을 표 3 및 4에 각각 나타내었다. 본 실시예는 적합한 유기용매를 이용한 추출에 의해 아세트산이 배출 모액으로부터 회수될 수 있음을 설명한다.
아세트산이 로딩된 유기상 (로딩된 용매)
조성:
아세트산 71 g/l
수분 함량 2.9-%
비중 1.05
추출잔액
조성:
메티오닌 23 g/l
아세테이트 9 g/l
황산암모늄 27.3 wt%
비중 1.19
총 고형물 37%
C-AmS
조성:
메티오닌 3.3 wt%
AmS 89.5 wt%
수분 3%
기타 4.2%
순도 92.2%
체적 밀도 67 g/dl
결정 모양 육면체
평균 입자 크기 10%에서의 직경: 37 ㎛
50%에서의 직경: 490 ㎛
90%에서의 직경: 795 ㎛
평균 직경: 574 ㎛
실시예 3: 황산암모늄 회수
부산물로서 암모니아의 회수에 대한 실현 가능성을 입증하기 위해, 실시예 2의 추출잔액으로부터 황산암모늄을 결정화하였다. 황산암모늄의 55%를 결정으로 분리하고, 나머지는 황산암모늄-함유 모액에 남겨두었다. 결정을 건조시키고 건조된 결정 및 황산암모늄 모액을 분석하였다. 결과를 표 5 (상기) 및 6 (하기)에 각각 제시하였다. 이러한 결과는 결정 형태로 대량의 황산암모늄 회수가 실현 가능함을 설명한다.
L-AmS (액체 비료)
조성:
메티오닌 3.0 wt%
암모니아 6.7 wt%
기타 35.3 wt%
비중 1.25
총 고형물 46 wt%
실시예 4: 아세트산암모늄 회수
아세트산암모늄의 회수에 대한 실현 가능성을 입증하기 위해, 실시예 2에서 형성된 주입된 추출제 300 ml를 25% 암모니아를 포함하는 수용액 35 ml과 혼합하였다. 단일 단계로 접촉시켰다. 상 분리 후, 56 ml의 수용액을 회수하였다. 접촉기 온도는 34℃이었다. 재생된 추출제 및 아세트산암모늄의 수용액을 형성하였다. 형성된 수용액의 조성을 표 7에 나타내었다.
황산암모늄
조성:
메티오닌 N/D
황산암모늄 52.6 wt%
SO4 -2 0.01 wt%
K+ 0.04 wt%
비중 1.107
실시예 5: 역-추출 조건에서 IBA 의 안정성
IBA를 포함하는 추출제의 재활용에 대한 실현 가능성을 확립하기 위해, 연장된 시간 동안에 역추출 조건에서 IBA의 안정성을 조사하였다. 50% 수성 아세트산암모늄 용액을 제조하였다. 24% 암모니아 용액을 첨가하여 용액의 pH를 9.6으로 조정하였다. 6일 및 14일 동안 30℃에서 수용액을 이소부틸 아세테이트와 혼합하였다. 이소부틸 아세테이트상으로부터 이소부틸 알코올을 분석하기 위해 시료를 취하였다. 결과는 일일 0.045%의 평균 용매 가수분해율을 나타낸다. 이러한 결과는 IBA 추출제의 재활용이 실현 가능함을 제안한다.
실시예 6: 증류에 의한 아세트산 회수
증류에 의한 아세트산 회수에 대한 실현 가능성을 조사하기 위해, 실시예 1로부터 수득된 PML에 황산을 첨가하여 산성화시켜 pH 4의 산성화된 PML (APML)을 형성하였다. APML을 가열하여 끓이고 증기를 수집하여 분석하였다. 응축물은 14.5 wt% 농도의 아세트산을 포함하는 수용액인 것으로 확인되었다. 응축물의 조성을 표 8에 요약하였다. 이 실시예는 APML의 증류에 의해 적어도 14.5 wt%의 용액으로서 아세트산의 회수가 실현 가능함을 설명한다.
아세트산 응축물
조성: 농도
메티오닌 N/D
아세트산 14.5 wt%
NH4 + 7 ppm
PO4 -3 53 ppm
SO4 -2 120 ppm
실시예 7: 회수된 아세트산암모늄을 사용한 OAHS 발효
유가식 (fed batch) 전략을 이용한 5 L 발효기 (New Brunswick Scientific, New Brunswick, N.J.) 내 생산 조건 하에서 상당한 양의 O-아세틸-L-호모세린을 생산하는 목적의 균주를 검사하였다.
E. coli KCCM 10921P 돌연변이 균주를 접종 균주로 사용하였다. E. coli KCCM 10921P를 LB 아가 플레이트로부터, 6시간 동안 30℃ 내지 37℃에서 충분한 통기 하에서 교반하면서 세포가 배양되는, 50 ml의 플라스크 배양 배지를 포함하는 500 ml 배플형 (baffled) 삼각 플라스크로 옮겨서 증식시켰다.
50 ml의 플라스크 배양 브로쓰 (broth)를 500 ml의 접종 (seed) 배지를 포함하는 1 L 발효기에 접종한 후, 이어서 5 내지 15 시간 동안 900 rpm으로 30℃ 내지 37℃에서 배양하였다.
300 ml의 접종 배양 브로쓰를 1.8 L의 주 (main) 배지를 포함하는 5 L 발효기로 옮겼다. 20 g/L의 잔여 글루코스 농도가 될 때까지 주 배양액을 30℃ 내지 37℃에서 배치 성장 (batch growth)에 적용하였다. 그 후에, 피드 배지 (아세트산암모늄 함유 또는 무함유) 공급을 개시하였고, 30 내지 100 시간 동안 900 rpm으로 30℃ 내지 37℃에서 유가식 발효를 수행하였다.
표 9는 플라스크 배지, 접종 배지, 아세트산암모늄 무함유 피드 및 아세트산암모늄 함유 피드의 조성을 나타낸다.
O-아세틸-L-호모세린 생산용 발효 배지 조성
조성 플라스크 배지 접종 배지 주 배지 피드
(아세트산암모늄 무함유)		 피드
(아세트산암모늄 함유)
글루코스 (g/L) 2 101 40 605 515
MgSO4·7H2O (g/L) 0.5 0.5 4.2
효모 추출물 (g/L) 10 10 3.2
KH2PO4 3 3 3 8 8
황산암모늄 (g/L) 6.3
아세트산암모늄 (g/L) 127
NH4Cl (g/L) 1 1
NaCl (g/L) 0.5 0.5
NaHPO4·12H2O (g/L) 12.3 5.07
DL-메티오닌 (g/L) 0.1 0.5 0.5 0.5
L-이소류신 (g/L) 0.05 0.05 0.5 0.5 0.5
L-트레오닌 (g/L) 0.1 0.5 0.5 0.5
발효된 용액 내 수득된 O-아세틸-L-호모세린의 농도를 HPLC로 측정하였고, 그 결과를 표 10에 나타내었다.
발효기 내 O-아세틸-L-호모세린 생산
균주 탄소원 O-아세틸-L-호모세린 (g/L) 탄소 수율 (%)*
E. coli KCCM 10921P 수크로스 135.0 53.2
수크로스 + 아세트산암모늄 136.1 54.0
*탄소 수율 (%) = O-아세틸-L-호모세린 (g (탄소)) / 수크로스 (g (탄소)) + 아세트산암모늄 (g (탄소))
이들 결과는 피드에 아세트산암모늄의 첨가가 탄소 수율에 악영향을 미치지 않으면서 발효의 글루코스 요구량을 15% 이상 줄일 수 있음을 나타낸다.
본 발명의 방법은 O-아세틸호모세린 (OAHS) 또는 O-석시닐호모세린 (OSHS)과 같은 메티오닌 전구체로부터 L-메티오닌의 산업적 규모 생산에 효과적으로 사용될 수 있다.

Claims (35)

  1. 하기 단계를 포함하는 L-메티오닌 산물을 생산하는 방법:
    (a) O-아세틸호모세린 또는 O-석시닐호모세린인 L-메티오닌 전구체 및 적어도 하나의 불순물을 포함하는 발효액을 제공하는 단계;
    (b) 상기 전구체를 효소적 처리하여 L-메티오닌, 아세트산 또는 숙신산인 유기산 및 적어도 하나의 불순물을 포함하는 반응액을 형성하는 단계;
    (c) 상기 반응액을 변형하여 결정화 피드를 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 결정화 피드로부터 L-메티오닌을 결정화하여 결정성 L-메티오닌 및 L-메티오닌-고갈된 모액을 형성하는 단계;
    상기에서, 상기 결정성 L-메티오닌은 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 함:
    (i) 95% 초과의 순도;
    (ii) 1% 미만의 유기산 함유;
    (iii) 1 PPB 초과의 L-메티오닌 전구체 함량;
    (iv) 10 PPM 초과의 적어도 하나의 특정 불순물 함량;
    (v) 2% 미만의 D-메티오닌; 및
    (vi) 적어도 2.0×10-13의 탄소-12에 대한 탄소-14의 비율.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변형이 상기 반응액과 L-메티오닌-함유 재활용 흐름 (stream)과의 병합을 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반응액 내 L-메티오닌 양의 적어도 85%가 결정성 L-메티오닌으로 결정화되는 것인 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 모액으로부터 L-메티오닌을 분리하여 상기 L-메티오닌 함유 재활용 흐름 및 배출 모액 흐름을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 모액으로부터 L-메티오닌의 분리가 결정화에 의한 2차 결정성 L-메티오닌의 형성 및 상기 배출 모액으로부터 상기 2차 결정성 L-메티오닌의 분리를 포함하는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 결정화 피드로부터 상기 L-메티오닌의 결정화가 결정상 개질제 및 L-메티오닌 모결정 중에서 적어도 하나를 사용하는 것을 포함하는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 불순물이 아미노산, 비타민, 미네랄, 암모니아, 아세트산, 석신산, 메틸 머캅탄, 효소, L-메티오닌 전구체 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 모액으로부터 상기 유기산의 적어도 일부분을 회수된 유기산으로서 회수하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 배출 모액으로부터 상기 유기산의 적어도 일부분을 회수된 유기산으로서 회수하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 효소적 처리가 음이온 교환체와의 접촉을 추가로 포함하고, 유기산의 적어도 일분획이 음이온 교환체 상에 흡착되는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 L-메티오닌 전구체가 O-석시닐호모세린이고, 상기 유기산이 석신산이고, 상기 처리가 칼슘 이온의 존재 하에서 수행되는 것인 방법.
  12. 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 하며, 제1항의 방법으로 생산된, L-메티오닌을 포함하는 조성물:
    (i) 1% 미만의 유기산 함유;
    (ii) OAHS 및 OSHS로부터 선택되는, 1 PPB 초과의 L-메티오닌 전구체의 함량;
    (iii) 10 PPM 초과의 적어도 하나의 특정 불순물의 함량; 및
    (iv) 적어도 2.0×10-13의 탄소-12에 대한 탄소-14의 비율.
  13. 제12항에 있어서, 95% 초과의 L-메티오닌 순도를 특징으로 하는 조성물.
  14. 제12항에 있어서, 2% 미만의 D-메티오닌을 포함하는 L-메티오닌을 특징으로 하는 조성물.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 L-메티오닌이 결정성 L-메티오닌을 포함하는 것인 조성물.
  16. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항의 조성물; 및
    중금속을 포함하는 복합물.
  17. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는 사료 또는 식품 조성물.
  18. 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 하며, 제1항의 방법으로 생산된, L-메티오닌을 포함하는 조성물:
    (i) 메티오닌을 제외한 적어도 0.05% 농도의 아미노산;
    (ii) 적어도 0.01% 농도의 카르복실산;
    (iii) 적어도 0.2% 농도의 황산염;
    (iv) 적어도 1 PPB 농도의 OAHS; 및
    (v) 적어도 60% 순도의 메티오닌.
  19. 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 하며, 제1항의 방법으로 생산된, L-메티오닌을 포함하는 조성물:
    (i) 적어도 15 g/L 농도의 메티오닌;
    (ii) 적어도 100 g/L 농도의 아세테이트;
    (iii) 적어도 20%의 총 고형물; 및
    (iv) 1.05와 1.25 사이 범위의 비중; 및
    (iv) 적어도 100 g/L 농도의 황산암모늄.
  20. 하기로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 특성을 특징으로 하며, 제1항의 방법으로 생산된, L-메티오닌을 포함하는 조성물:
    (i) 적어도 100 g/L 농도의 메티오닌;
    (ii) 0.1 g/L 미만의 OAHS 농도;
    (iii) 글루탐산, 발린, 이소류신, 류신, 티로신, 페닐알라닌 및 트레오닌으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 검출 가능한 양의 아미노산;
    (iv) 적어도 30 g/L의 무기산 함량;
    (v) 적어도 30 g/L의 아세트산 함량;
    (vi) 아세트산을 제외한 적어도 0.01% 농도의 카르복실산; 및
    (vii) 적어도 10 중량% 농도의 메탄올.
  21. 적어도 30% 아세트산암모늄;
    적어도 1 PPM의 황산암모늄; 및
    각각 적어도 1 PPM 농도의 이소부탄올, 이소부틸 아세테이트, 아세트아마이드 및 메티오닌을 포함하는 조성물.
  22. 제21항에 따른 조성물을 포함하는 발효액의 성분.
  23. 적어도 10%의 황산암모늄, 및 각각 적어도 10 PPM의 아세트산암모늄, 이소부탄올, 이소부틸 아세테이트, 아세트아마이드 및 메티오닌을 포함하는 조성물.
  24. 제23항에 따른 조성물을 포함하는 비료의 성분.
  25. 적어도 90%의 이소부틸 아세테이트, 이소부탄올, 및 아세트아마이드와 아세트산을 포함하는 조성물.
  26. (a) O-아세틸호모세린 또는 O-석시닐호모세린인 L-메티오닌 전구체를 포함하는 발효액을 효소적으로 처리하여 아세트산 또는 석신산인 유기산 공급원 및 L-메티오닌을 생산하는 단계;
    (b) 상기 유기산 공급원의 적어도 일분획으로부터 상기 L-메티오닌의 적어도 일부분을 분리하여 유기산 공급원을 포함하는 잔여액 및 분리된 L-메티오닌을 형성하는 단계, 및
    (c) 상기 잔여액으로부터 상기 유기산 공급원의 적어도 일부분을 회수된 유기산으로서 회수하는 단계를 포함하는, L-메티오닌을 생산하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 시약으로서 상기 회수된 유기산의 사용을 추가로 포함하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 사용이 발효 산물의 생산에 적용하는 것임을 포함하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 발효 산물이 카르복실산 및 아미노산으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 아미노산이 라이신, 발린, 트레오닌, 트립토판, 아르기닌 및 메티오닌으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  31. 제27항에 있어서, 상기 사용이 발효액의 상기 효소적 처리에 사용하는 것임을 포함하는 방법.
  32. 제27항에 있어서, 상기 사용이 발효 배지 내 성분으로서 상기 시약을 첨가하는 것을 포함하는 방법.
  33. 제26항에 있어서, 상기 L-메티오닌 전구체가 O-석시닐호모세린이고, 상기 유기산이 석신산이고, 회수가 유리 석신산을 포함하는 잔여액의 형성 및 상기 유리 석신산의 분리를 포함하는 것인 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 유리 석신산의 상기 분리가 상기 유리 석신산의 결정화를 포함하는 것인 방법.
  35. 제26항에 있어서, 상기 회수가 석신산칼슘의 결정화를 포함하는 것인 방법.
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