KR20220053609A - 물 용매 결정화를 사용하여 수용액으로부터 메발론산 또는 이의 염 또는 락톤을 회수하는 방법 및 이의 조성물 - Google Patents

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위르끼 꾸시스또
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유하 누르미
뻬르띠 마띠아스 세렐레
야니 시또넨
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Abstract

수용액으로부터 결정질 형태의 유기산 또는 이의 염 또는 락톤을 제조하기 위한 조성물 및 방법이 제공된다. 보다 구체적으로, 메발론산 염(X-MVA로도 지칭됨)을 포함하는 수용액을 정제 단계에 적용하여 정제된 용액을 생성하고, 물 용매 결정화에 의해 상기 정제된 용액으로부터 상기 X-MVA를 결정화하는 단계를 포함하는, 수용액으로부터 결정질 형태의 메발론산 염(X-MVA)을 제조하는 방법이 제공된다. 또한, 상기 X-MVA를 포함하는 수용액을 양이온 교환에 적용하여 상기 X-MVA를 포함하는 수용액을 메발로노락톤(MVL)을 포함하는 수용액으로 전환시키는 단계를 포함하는, X-MVA를 포함하는 수용액으로부터 메발로노락톤을 제조하는 방법이 제공된다. 메발로노락톤 일수화물 결정을 제조하는 방법도 제공된다.

Description

물 용매 결정화를 사용하여 수용액으로부터 메발론산 또는 이의 염 또는 락톤을 회수하는 방법 및 이의 조성물
본 출원은 2019년 8월 28일에 출원된 미국 가출원 번호 62/892760, 2020년 4월 20일에 출원된 미국 가출원 번호 63/012492의 이익을 주장하며, 이들 각각은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
분야
본 발명은 유기산 분리 기술 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물 용매 결정화를 사용하여 수용액으로부터 유기산 및 이의 염 또는 락톤을 회수하는 방법에 관한 것이다.
발효 브로쓰(fermentation broth)와 같은 용액으로부터 유기산을 단리 및 정제하기 위한 공지된 공정은 매우 복잡하고 일반적으로 유기 용매 추출 단계 또는 고체상 흡수를 포함한다.
다양한 미생물을 이용한 탄수화물 함유 기질의 발효에 의해 생성되는 카복실산과 같은 유기산의 산업적 사용을 위한 중요한 양태는 유기산 또는 유기산염 또는 락톤뿐만 아니라 추가 유기산, 기타 발효 부산물, 미생물 및 이의 구성요소 및 또한 당, 단백질, 지질 및 기타 미량 유기 및 무기 화합물과 같은 기질의 잔유물을 포함하는 이러한 수성 발효 용액으로부터 유기산 또는 이의 염 또는 락톤을 제거하고 정제하는 비용 효율성(cost-effectiveness) 및 효율(efficiency)이다.
발효 브로쓰에서 미생물에 의해 생성된 유기산을 정제하는 고전적인 방법은 브로쓰의 pH를 낮추고 부분적으로 혼화성인 유기 용매를 사용하여 액체/액체 추출을 수행함으로써 표적 산을 양성자화하는 것이다(Organic Laboratory Techniques, 3rd Edition pg. 49-67. Ralph Fessenden, Joan Fessenden, Patty Feist 2001, Brooks/Cole).
US2014/0371486은 고체상 흡착을 사용하여 발효 브로쓰로부터 카복실산을 정제하는 방법을 기술하고 있다. 이 방법은 발효 브로쓰로부터 존재하는 바이오매스(biomass) 및 임의의 고형물을 제거하고, 나노여과(nanofiltration)를 통해 바이오매스 및 고형물이 없는 발효 브로쓰를 미세하게 세정하고, 3차 아미노기를 갖는 하나 이상의 고체상으로의 흡착에 의해 미세하게 세정된, 바이오매스 및 고형물이 없는 발효 브로쓰로부터 카복실산을 제거하는 것을 포함한다. KR20180070117에는 인산을 사용하여 생합성된 메발론산으로부터 메발로노락톤을 제조하는 방법이 기재되어 있다.
US5034105에는 석신산 염의 불포화 용액(undersaturated solution)으로부터 석신산을 결정화하고, 상기 염 용액을 전기투석에 적용하여 과포화 용액(supersaturated solution)을 형성한 다음, 상기 용액에 석신산의 결정화를 향상시키기 위한 아세트산의 유효량을 첨가하여 석신산의 과포화 용액을 결정화하는 방법이 기재되어 있다.
이러한 방법의 단점은 추가 물질이 공정 상에서 더해진다는 것인데, 이는 더 이상 대상 제품에 존재하지 않아야 하는 물질이거나 대상 제품에 있는 미량의 물질이 제품의 품질 및 적용 가능성에 제한을 초래할 수 있다. 이 방법의 실제 구현은 또한 경우에 따라 상당한 기술적 복잡성 및 상당한 에너지 소비와 관련이 있다.
따라서, 유기산 및 이의 염 및 락톤을 정제 및 회수하고 유기산 및 이의 염 또는 락톤의 결정질 형태를 제조하기 위한 보다 효과적이고 신뢰할 수 있으며 환경 친화적이고 그리고/또는 경제적으로 실현 가능한 공정을 개발할 필요가 남아 있다.
수용액으로부터 결정질 형태의 유기산 또는 이의 염 또는 락톤을 생성하기 위한 조성물 및 방법이 제공된다. 일 양태에서, 결정질 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O) 및 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O)을 결정화하는 방법이 개시된다.
보다 구체적으로, 일 양태에서 본 명세서는 수용액으로부터 결정질 형태의 메발론산 염(X-MVA로도 지칭됨)을 생성하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 X-MVA를 포함하는 수용액을 나노여과에 적용하여 투과물을 생성하고, 물 용매 결정화에 의해 상기 투과물로부터 상기 X-MVA를 결정화하는 단계를 포함한다(도 1a).
또 다른 양태에서, 본 명세서는 수용액으로부터 수용성 메발로노락톤을 제조하는 방법을 제공하며, 여기서 상기 방법은 다음을 포함한다: a) 메발론산 염(X-MVA)을 포함하는 수용액을 나노여과에 적용하여 투과물을 생성하고, 물 용매 결정화에 의해 상기 투과물로부터 상기 메발론산 염을 결정화하여 상기 메발론산 염의 결정을 생성함으로써 수용액으로부터 결정질 형태의 메발론산 염을 생성하는 단계; 및 b) (a)의 결정을 물에 용해시켜 메발론산의 수용성 염을 생성하고 상기 액체를 양이온 교환에 적용하여 메발론산의 수용성 염을 수용성 메발로노락톤으로 전환시키는 단계(도 1b).
또 다른 양태에서, 본 명세서는 메발로네이트 염을 포함하는 수용액을 양이온 교환에 적용하여 상기 메발로네이트 염을 포함하는 수용액을 메발로노락톤(MVL)을 포함하는 수용액으로 전환시키고, 선택적으로 상기 용액을 농축시켜 상기 수용액으로부터 고순도의 MVL(> 90% 순도)을 생성하고, 상기 농축 용액으로부터 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O)을 생성하고, 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O) 결정을 물에 용해시켜 고순도 MVL 용액을 수득하는 단계를 포함하는, 메발론산 염(X-MVA)의 염을 포함하는 수용액으로부터 메발로노락톤을 제조하는 방법을 제공한다(도 2).
또한, 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O)의 결정질 형태를 생성하기 위한 조성물 및 방법이 제공된다.
본 발명의 방법 및 조성물의 추가 구현예가 본원에 제시되어 있다.
본 발명은 본 출원의 일부를 형성하는 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 보다 완전하게 이해될 수 있다.
도면
도 1a는 메발론산 염(Na-MVA)을 포함하는 수용액을 나노여과에 적용하여 투과물을 생성하고, 물 용매 결정화에 의해 상기 투과물로부터 상기 메발론산 염을 결정화하는 단계를 포함하는, 수용액으로부터 메발론산 염(X-MVA)(예를 들어 비제한적으로 Na-MVA)의 결정질 형태를 제조하는 방법의 개략도를 도시한다. 물 용매 결정화는 투과물을 증발시켜 농축된 X-MVA를 포함하는 시럽을 수득한 다음, 상기 시럽을 냉각시켜 메발론산 염의 결정(예를 들어 Na-MVA 결정)을 생성하는 것을 포함한다.
도 1b는 수용액으로부터 수용성 메발로노락톤(MVL)을 생산하는 방법의 개략도를 도시하며, 여기서 방법은 도 1a에 기재된 방법을 통해 얻은 메발론산 염의 결정(예를 들어 Na-MVA 결정)을 물에 용해시켜 메발론산의 수용성 염(X-MVA)을 생성하는 단계, 상기 액체를 양이온 교환에 적용하여 상기 메발론산의 수용성 염(X-MVA)을 수용성 메발로노락톤(MVL)으로 전환시키는 단계, 및 선택적으로 증발을 통해 수용성 메발로노락톤을 농축시키는 단계를 포함한다.
도 2는 메발로네이트 염을 포함하는 수용액을 양이온 교환에 적용하여 상기 메발로네이트 염을 포함하는 수용액을 메발로노락톤(MVL)을 포함하는 수용액으로 전환시키는 단계, 및 선택적으로 약 23℃ 미만의 시원한 온도에서 보관할 때 메발로노락톤 *일수화물 결정을 생성할 수 있는 시럽으로 상기 용액을 농축하는 단계를 포함하는, 메발론산 염(X-MVA)을 포함하는 수용액으로부터 메발로노락톤을 생산하는 방법의 개략도를 도시한다. 메발로노락톤 *일수화물 결정은 선택적으로 물에 추가로 용해되고 농축되어 고농축 및 순수한 MVL 액체(>90% 순도)를 생성할 수 있다.
도 3. 이 도면은 메발로노락톤 *일수화물(MVL*H2O) 결정의 전형적인 모양을 보여준다.
물 용매 결정화를 사용하여 수용액으로부터 유기산 및 이의 염 및 락톤을 회수하기 위한 조성물 및 방법이 제공된다. 일 양태에서, 결정질 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O) 및 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O)을 결정화하는 방법이 개시된다.
보다 구체적으로, 일 양태에서 본 발명의 목적은 이를 함유하는 용액으로부터 메발로네이트 염(X-MVA)을 회수하는 방법을 제공하는 것이다. 또 다른 양태에서 본 발명의 목적은 메발로네이트 염(X-MVA), 메발로노락톤(MVL), 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O), 또는 이들의 조합을 함유하는 용액으로부터 메발로노락톤(MVL)을 회수하는 방법을 제공하는 것이다. 메발로네이트 염의 회수 및/또는 메발로노락톤의 회수를 위한 전체 공정은 바람직하게는 유기 용매를 사용하지 않고 수용액에서 수행될 수 있다.
본원에 기재된 방법은 색상 형성이 거의 또는 전혀 없이 물과 같은 모습을 갖는 고순도 MVL 제품(>90% 순도)을 생성할 수 있다. 이와 같이, 본원에 기재된 방법에 의해 생산되는 MVL은 대규모 제조에 대응 가능하며, 고도로 정제된 MVL 생성물이 유색 오염 물질 흔적이 거의 또는 전혀 없고 물처럼 투명하다면 큰 가치를 갖게 되는 퍼스널 케어 산업(personal care industry)에서 특히 관심이 집중된다.
이 상세한 설명은 단지 당업자가 출원인의 발명, 그 원리 및 실제 응용을 숙지하도록 하기 위한 것이므로 당업자는 특정 용도의 요구 사항에 가장 적합할 수 있는 다양한 형태로 본 발명을 조정하고 적용할 수 있다. 이 상세한 설명 및 이의 구체적인 예는 특정 구현예를 나타내지만 단지 예시의 목적을 위한 것이다. 따라서, 본 명세서는 설명된 구현예에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
본 문서는 읽기 쉽도록 여러 섹션으로 구성되어 있지만; 독자는 한 섹션에서 작성된 진술이 다른 섹션에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 방식으로, 본 발명의 다른 섹션에 사용된 표제는 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다.
본원에 제공된 표제는 명세서를 전체로서 참조함으로써 가질 수 있는 본 조성물 및 방법의 다양한 양태 또는 구현예의 제한이 아니다. 따라서, 바로 아래에서 정의되는 용어들은 명세서를 전체로서 참조하여 보다 완전히 정의된다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 본 조성물 및 방법이 속하는 기술 분야의 숙련가가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기재된 것과 유사하거나 등가인 임의의 방법 및 재료가 또한 본 조성물 및 방법의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 대표적인 예시적인 방법 및 재료가 이제 기재된다.
본 명세서에 인용된 모든 간행물 및 특허는 각각의 개별 간행물 또는 특허가 참조로 포함되는 것으로 구체적이고 개별적으로 표시된 것처럼 본원에 참조로 포함되며, 인용된 출판물과 관련된 방법 및/또는 자료를 개시하고 설명하기 위해 본원에 참조로 포함된다.
정의
명세서 및 실시예 및 청구범위 전반에 걸쳐 다음 정의가 사용되었다:
용어 "메발론산(MVA)" 또는 "(R)-메발론산"은 본원에서 상호교환적으로 사용되며, 화학식 C6H12O4 및 몰 질량 148.16 g/mol을 갖는 (3R)-3,5-디하이드록시-3-메틸펜탄산을 지칭한다. 메발론산의 카복실레이트 음이온은 메발로네이트로 알려져 있다. 본원에 기재된 메발론산은 생물학적으로 활성인 R-거울상이성질체이다.
"메발로네이트의 염" 또는 "메발로네이트 염" 또는 "X-MVA"라는 용어는 본원에서 상호교환적으로 사용되며 메발론산의 염을 지칭하고, 여기서 X는 양이온이고 MVA는 메발론산의 카복실레이트 음이온(따라서 X-MVA)이다. 메발로네이트의 염은 Na-메발로네이트(Na-MVA), K-메발로네이트(K-MVA), 암모늄 메발로네이트(NH4-MVA), 리튬 메발로네이트(Li-MVA), 메발론산의 임의의 다른 1가 염, 또는 이들의 임의의 하나의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
용어 "메발로노락톤" 또는 "(R)-메발로노락톤" 또는 "MVL"은 본원에서 상호교환적으로 사용되며 (R)-3-하이드록시-3-메틸-δ-발레로락톤을 지칭한다.
본원에 기재된 수용액은 평형 농도를 향해 서로 전환되는 유기산 및 이들의 락톤을 모두 함유하는 용액을 포함한다. 예를 들어, 메발론산과 메발로노락톤은 서로 평형을 이루는 경향이 있다. 이 설명에서 유기산을 포함하는 용액은 달리 명시되지 않는 한 락톤 형태도 포함한다.
메발로노락톤 일수화물은 MVL*H2O로도 지칭된다.
SAC는 강산성 양이온 교환 수지를 지칭한다.
WAC는 약산성 양이온 교환 수지를 지칭한다.
DS는 중량%로 표시되는 건조 물질 함량을 지칭한다. 건조 물질은 칼 피셔 물 적정(Karl Fischer water titration)으로 측정될 수 있다.
RDS는 당 수용액의 굴절률(refractometric index)과 DS의 상관관계에 따라 중량%로 표시된 굴절률 건조 물질 함량을 지칭한다.
IX 또는 IEX는 이온 교환 과정을 나타낸다.
BV/h는 컬럼 또는 작동 장치에 포함된 이온 교환 물질을 통한 체적 유량을 나타낸다. BV는 컬럼 또는 작동 장치에 포함된 특정 이온 형태의 이온 교환 물질의 부피인 베드 부피(bed volume)를 나타낸다.
순도는 DS 또는 RDS로 구성 요소(예를 들어 Na-MVA, MVL, MVL*H2O)의 함량을 나타낸다. 면적% 계산 절차는 크로마토그램(예를 들어 HPLC 크로마토그램)의 각 피크 면적을 모든 피크의 총 면적에 대한 백분율로 보고한다. 예를 들어, 메발로노락톤의 순도가 적어도 90%라는 것은 크로마토그래피 분석을 사용하여 피크(100)의 총 면적에 대한 MVL(이 경우 90)에 상응하는 피크 면적인 백분율을 나타낸다. 순도는 HPLC(Rezex ROA-유기산 H+ (8%) 컬럼)를 사용하여 측정될 수 있다.
HPLC는 고성능 액체 크로마토그래피를 나타낸다.
나트륨 메발로네이트 순도는 메발론산, 메발로네이트 및 메발로노락톤이 모두 나트륨 메발로네이트 형태인 것처럼 나트륨 메발로네이트의 양을 건조 물질의 총량으로 나눈 값을 나타낸다.
메발로노락톤 순도는 메발론산, 메발로네이트, 및 메발로노락톤이 모두 메발로노락톤 형태인 것처럼 메발로노락톤의 총량을 건조 물질의 총량으로 나눈 값을 나타낸다.
메발로네이트 수율은 모든 메발론산, 메발로네이트, 및 메발로노락톤이 메발로네이트 형태인 것처럼 표적 분획(예를 들어 나노여과 투과물 또는 원심분리 케이크) 중 메발로네이트의 양을 공급 분획(예를 들어 나노여과 공급물 또는 원심분리 공급물) 중 메발로네이트의 양으로 나눈 값을 나타낸다.
메발로노락톤 수율은 모든 메발론산, 메발로네이트, 및 메발로노락톤이 메발로노락톤 형태인 것처럼 표적 분획(예를 들어, 양이온 교환 생성물 또는 원심분리 케이크) 중 메발로노락톤의 양을 공급 분획(예를 들어, 양이온 교환 공급물 또는 원심분리 공급물) 중 메발로노락톤의 양으로 나눈 값을 나타낸다.
색상은 국제 당류 분석 통일 공정 위원회(International Commission for Uniform Process of Sugar Analysis, "ICUMSA") 설탕 색상 등급 시스템에 따른 색상 값을 나타낸다.
DSC 써모그램은 Mettler Toledo DSC822e 시차 주사 열량계를 사용하여 측정되었다. 측정은 80 mL/분의 유속으로 유동 질소 분위기에서 표준 40 μL 알루미늄 도가니에서 실행되었다. 온도 범위는 0℃ 내지 50℃이고, 가열 속도는 2℃/분이다.
100 mm 큐벳과 Na 589 광이 있는 Anton Paar MCP 300 Sucromet을 사용하여 20℃의 온도에서 메발로노락톤 농도가 2 g/100 mL인 수용액으로부터 선광도(optical rotation)를 측정했다.
약어의 의미는 다음과 같다: "sec"는 초(들)를 의미하고, "min"은 분(들)을 의미하고, "h" 또는 "hr"은 시간(들)을 의미하고, "d"는 일(들)을 의미하고, "μL"는 마이크로리터(들)를 의미하고, "mL"는 밀리리터(들)를 의미하고, "L"은 리터(들)를 의미하고, "μM"은 마이크로몰을 의미하고, μm은 마이크로미터를 의미하고, "mM"은 밀리몰을 의미하고, "M"은 몰 농도를 의미하고, "mmol"은 밀리몰(들)을 의미하고, "μmole"은 마이크로몰(들)을 의미하고, "kg"은 킬로그램(들)을 의미하고, "g"은 그램(들)을 의미하고, "μg"은 마이크로그램(들)을 의미하고, "ng"은 나노그램(들)을 의미하고, "U"는 단위(들)를 의미하고, "bp"는 염기쌍(들)을 의미하고, "kb"는 킬로염기(들)를 의미한다.
출발 물질.
기재된 방법에 사용된 용액은 유기산 또는 이의 염 또는 락톤을 포함하는 수용액을 포함한다. 보다 구체적으로, 일 양태에서 출발 물질은 적어도 MVA 및/또는 하나의 메발로네이트 염(X-MVA)을 포함하는 수용액이다. 일 양태에서 출발 물질은 메발로노락톤(MVL) 또는 메발로노락톤 일수화물(MVL*H2O)을 포함하는 수용액이다. 출발 물질은 예를 들어 발효로부터 유래하는 액제(liquor) 및/또는 MVA, 메발로네이트 염, 메발로노락톤, 메발로노락톤 일수화물, 또는 이들의 임의의 하나의 조합을 함유하는 수용액으로부터 선택될 수 있다.
일부 구현예에서, 수용액은 발효 산물을 포함한다(또는 발효 산물로부터 전부 또는 부분적으로 유래한다). 일부 이러한 구현예에서, 수용액은 정제될 MVA, X-MVA 및/또는 MVL을 제조하는 데 사용되는 발효 산물이다(또는 발효 산물로부터 전부 또는 부분적으로 유래된다). 일부 구현예에서, 발효는 탄수화물을 포함하는 수성 배양 배지에서, MVA, X-MVA 및/또는 MVL을 생성할 수 있는 효소(또는 효소들)를 암호화하는 적어도 하나의 재조합 폴리뉴클레오티드 서열을 포함하는 재조합 미생물을 배양하는 것을 포함한다. 발효 공정의 산물은 발효 "산물" 또는 "브로쓰"로 지칭될 수 있다. 산물은 통상적으로 예를 들어 1가 염 및 2가 염, 당, 올리고당, 단당류, 아미노산, 폴리펩티드, 단백질, 유기산, 핵산 등을 포함하는, 정제될 X-MVA 및/또는 MVL 외에 많은 성분을 포함한다. 수용액에는 발효에서 나온 알코올이나 기타 용매가 포함될 수 있다.
MVA의 생산에 종종 유용한 효소의 예는 MvaE(아세틸-CoA 아세틸트랜스퍼라제/HMG-CoA 환원효소) 및 MvaS(하이드록시메틸글루타릴-CoA 합성효소)를 포함한다. mvaE 유전자는 티올라제 및 HMG-CoA 환원효소 활성을 모두 보유하는 폴리펩티드(MvaE)를 암호화한다. mvaS 유전자는 HMG-CoA 합성효소 활성을 갖는 폴리펩티드(MvaS)를 암호화한다. MVA(및 상응하는 뉴클레오티드 서열)를 생성할 수 있는 효소는 리스테리아 그레이이(Listeria grayi), 엔테로코커스 파에칼리스(Enterococcus faecalis)(스트렙토코커스 파에칼리스(Streptococcus faecalis)), 엔테로코커스 패시움(Enterococcus faecium), 엔테로코커스 갈리나룸(Enterococcus gallinarum), 및 엔테로코커스 카셀리플라부스(Enterococcus casseliflavus)로부터 유래할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
발효 브로쓰는 MVA 또는 MVL을 생산할 수 있는 임의의 유기체의 발효로부터 수득된 브로쓰일 수 있다. 일부 구현예에서, 발효 브로쓰는 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli) 발효로부터 수득된 브로쓰이다. 일부 양태에서, 출발 수용액은 pH가 중성인 발효 브로쓰, 예를 들어, 비제한적으로 에스케리키아 콜라이를 이용한 발효로부터 수득된 발효 브로쓰일 수 있으며, 여기서 상기 발효 브로쓰는 메발론산을 염으로 포함한다. 출발 수용액은 또한 pH가 낮은(pH 3 내지 pH 5) 발효 브로쓰일 수 있으며, 여기서 상기 발효 브로쓰는 부분적으로는 산 형태로, 부분적으로는 메발로네이트의 염으로서 메발론산을 포함한다. 발효 브로쓰는 정화된 발효 브로쓰일 수 있으며, 여기서 정화(clarification)는 공급된 발효 브로쓰의 한외여과(ultrafiltration)에 의해 얻어진다.
일부 구현예에서, 정제될 유기산은 MVA이고, MVA 출발 용액은 발효 공정의 산물을 포함하는데(또는 발효 공정의 산물로부터 전부 또는 부분적으로 유래되는데), 여기서 발효 공정은 MvaE 및 MvaS를 암호화하는 재조합 폴리뉴클레오티드 서열을 포함하는 재조합 미생물을 수성 배양 배지에서 배양하는 것을 포함한다.
발효 브로쓰는 프리코트 여과(precoat filtration), 미세여과(microfiltration), 원심분리 또는 한외여과 중 적어도 하나에 의해 상기 발효 브로쓰로부터 바이오매스 및 임의의 불용성 고형물을 제거함으로써 정화될 수 있다. 한외여과는 예를 들어, 내독소, 단백질, 핵산 및 지질다당류와 같은 큰 생체분자를 제거하는 데 유리할 수 있다.
세포 바이오매스는 예를 들어, 여과, 원심분리, 침강 및/또는 세포 바이오매스 제거에 적합한 다른 공정을 사용하여 발효 산물로부터 분리될 수 있다.
나노여과
본원에 기재된 바와 같이, 일 양태에서 본 발명의 목적은 수용액으로부터 메발론산 염의 결정질 형태(X-MVA 또는 X-메발로네이트로도 지칭됨)를 제조하기 위한 정제 방법으로서, 상기 메발론산 염(X-MVA)을 포함하는 수용액을 나노여과에 적용하여 투과물을 생성하고, 물 용매 결정화에 의해 상기 투과물로부터 상기 메발론산 염을 결정화하는 단계를 포함한다(또한 도 1a 및 실시예 1 내지 실시예 4 참조).
나노여과(NF)는 압력 구동 막 여과 기반 공정이다. 나노여과는 잔류물(retentate)과 투과물의 두 가지 분획을 제공한다. 본 발명의 일 양태에서, NF 공정은 투과물(여액으로도 지칭됨)에 대해 메발론산의 염(예를 들어, 비제한적으로 Na-메발로네이트, K-메발로네이트, Li-메발로네이트, 암모늄 메발로네이트 또는 메발론산의 다른 1가 염)을 정제하는 것을 목표로 한다. 공정의 잔류물(농축물로도 지칭됨)은 소포제, 내독소, 색소 성분, 2가 염 및 더 큰 분자를 포함하는 폐기물이다. 본 발명의 일 구현예에서 수용액은 높은 함량의 메발로네이트 염(투과물 중 적어도 60% 나트륨 메발로네이트, 실시예 1 내지 실시예 4) 및 소량의 폐기 물질만을 갖는 투과물을 얻기 위한 나노여과용 공급물로서 사용된다.
출발 수용액은 pH가 중성인 발효 브로쓰, 예를 들어, 비제한적으로 에스케리키아 콜라이를 이용한 발효로부터 수득된 발효 브로쓰일 수 있으며, 여기서 상기 발효 브로쓰는 메발론산을 염으로 포함한다. 출발 수용액은 또한 pH가 낮은(pH 3 내지 pH 5) 발효 브로쓰일 수 있으며, 여기서 상기 발효 브로쓰는 부분적으로는 산 형태로, 부분적으로는 메발로네이트의 염으로서 메발론산을 포함한다.
본 발명에 따른 나노여과는 배치 공정 또는 연속 공정으로 수행될 수 있다.
나노여과는 통상적으로 5℃ 내지 80℃, 바람직하게는 30℃ 내지 75℃, 가장 바람직하게는 50℃ 내지 70℃ 범위의 온도에서 수행된다. 나노여과에서의 압력은 통상적으로 5 bar 내지 60 bar, 바람직하게는 10 bar 내지 50 bar, 가장 바람직하게는 20 bar 내지 45 bar의 범위이다. pH는 1 내지 10, 바람직하게는 3 내지 9, 가장 바람직하게는 6 내지 9의 범위일 수 있다. pH는 나노여과에 사용된 막과 출발 용액의 조성과 회수될 성분의 안정성에 따라 달라진다. 필요한 경우, 출발 용액의 pH를 나노여과 전에 원하는 값으로 조정할 수 있다.
나노여과는 통상적으로 나노여과 공급물의 농도 및 점도에 따라 1 내지 100 l/m2h의 유량, 바람직하게는 2 내지 50 l/m2h의 유량, 가장 바람직하게는 3 내지 12 l/m2h의 유량으로 수행된다.
본 발명에 사용되는 나노여과 막은 50% 내지 99%(25℃, 2 g/l 농도, 8 bar, pH 6에서), 바람직하게는 70% 내지 99%(25℃, 2 g/l 농도, 8 bar, pH 6에서), 보다 바람직하게는 80% 내지 98%(25℃, 2 g/l 농도, 8 bar, pH 6에서), 가장 바람직하게는 90% 내지 98%(25℃, 2 g/l 농도, 8 bar, pH 6에서)의 MgSO4 보유율을 갖는 폴리머 및 무기 막으로부터 선택될 수 있다. 일 양태에서 나노여과 막은 약 92% 내지 98%의 MgSO4 보유율을 갖는 나노여과 막 XN45이다.
MgSO4 보유율이 99% 또는 그 이상의 MgSO4 보유율을 갖는 나노여과 막은 1가 염 보유율이 너무 높고 MWCO가 낮아 X-MVA 염 보유율이 너무 높다. MgSO4 보유율이 90% 미만의 MgSO4 보유율인 막은 작은 2가 염도 통과하는 만큼 높은 정제도를 제공하지 않는다.
일부 구현예에서, 막은 약 100 달톤 내지 약 700 달톤 MWCO 막 범위의 분자량 컷오프(molecular weight cut-off, MWCO)를 갖는 막으로서, 예를 들어 TriSep XN45 막이지만 이에 제한되지 않는다. TriSep XN45 막은 300 달톤 내지 500 달톤 MWCO 막으로 특징화된다. 일부 구현예에서, 막은 약 150 내지 약 400 달톤 범위의 분자량 컷오프(MWCO)를 갖는다. 일부 구현예에서, 막은 약 150 달톤 내지 약 300 달톤 범위의 분자량 컷오프(MWCO)를 갖는 막으로서, 예를 들어 Suez duratherm EXL DL 및 DK 막이지만 이에 제한되지 않는다. Suez duratherm EXL DL 및 DK 막은 150 달톤 내지 300 달톤 MWCO 막으로 특징화된다. MWCO 및 MgSO4 보유율은 모두 나노여과 막을 선택하는 데 중요한 파라미터이다. 일 양태에서 기술된 공정을 위한 막은 150 Da 초과의 MWCO를 갖지만 높은 2가 염 제거율(rejection)(>90% MgSO4)을 갖는, 예를 들어 TriSep XN45 유형 막이지만 이에 제한되지 않는 나노여과 막이다.
일부 구현예에서, 막은 약 100 달톤 내지 약 900 달톤 범위의 분자량 컷오프(MWCO) 및 25℃에서 약 50% 내지 99%의 MgSO4 보유율을 갖는다. 일부 구현예에서, 막은 약 150 달톤 내지 약 500 달톤 범위의 분자량 컷오프(MWCO) 및 25℃에서 약 80% 내지 99%의 MgSO4 보유율을 갖는다. 일부 구현예에서, 막은 약 150 달톤 내지 약 300 달톤 범위의 분자량 컷오프(MWCO) 및 25℃에서 약 98% 내지 99%의 MgSO4 보유율을 갖는다.
본 발명에 유용한 나노여과 막은 음전하 또는 양전하를 가질 수 있다. 막은 이온성 막일 수 있으며 즉, 양이온 또는 음이온 기를 포함할 수 있지만 중성 막도 유용하다. 나노여과 막은 소수성 및 친수성 막으로부터 선택될 수 있다.
나노여과 막의 통상적인 형태는 나선 권취 막을 포함한다. 막 형태는 또한 예를 들어 플랫 시트(flat sheet), 튜브 및 중공 섬유로부터 선택될 수 있다. 진동 막 및 회전 막과 같은 "고전단" 막도 사용될 수 있다. 막은 관형, 나선형 또는 평평한 모양일 수 있다.
본 발명에 유용한 나노여과 장비는 출발 물질(공급물)을 잔류물 및 투과물 섹션으로 나누는 적어도 하나의 나노여과 막 요소를 포함한다. 나노여과 장비는 통상적으로 펌프 및 밸브, 유량 및 압력 미터 및 컨트롤러와 같은 압력 및 유량 제어 수단을 또한 포함한다. 장비는 병렬 또는 직렬로 배열된 다른 조합으로 하나의 압력 용기에 여러 나노여과 막 요소를 포함할 수도 있다.
나노여과에서 X-MVA(메발로네이트 염, 예를 들어 Na-메발로네이트)의 수율은 통상적으로 출발 물질에 존재하는 Na-메발로네이트에 대해 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과, 가장 바람직하게는 90% 초과이다.
투과물 중 Na-메발로네이트 함량은 DS에 대해 50% 초과, 바람직하게는 DS에 대해 60% 초과, 보다 바람직하게는 DS에 대해 70% 초과, 가장 바람직하게는 DS에 대해 80% 초과이다.
나노여과 투과물은 예를 들어, 비제한적으로 농축된 수성 시럽을 생성하기 위한 감압 하의 증발(진공 증발)과 같이, 메발로네이트 염을 추가로 농축하기 위해 증발 또는 당업계에 공지된 임의의 수단에 의해 추가 농축을 거칠 수 있다. 농축된 수성 시럽 중 Na-메발로네이트 함량은 DS에 대해 60% 초과, 바람직하게는 DS에 대해 65% 내지 95%일 수 있다.
나노여과 투과물은 이온 교환, 증발, 전기투석 및 여과로부터 선택되는 추가 정제 단계를 거칠 수 있다. 이들 추가 정제 단계는 상기 막 여과 전 또는 막 여과 후에 수행될 수 있다. 또한, 메발로네이트 분획의 회수된 염은 증발, 농축, 여과, 이온 교환, 활성탄 처리, 멸균 여과, 결정화, 중간 결정화(intermediate crystallization), 나노여과 및 크로마토그래피 분별과 같은 하나 이상의 추가 단계를 거칠 수 있다. 회수된 메발로네이트 분획(들)의 염은 분획의 순도에 따라 다른 방식으로 처리될 수 있다. 일부 구현예에서, 나노여과 및/또는 농축된 수성 시럽으로부터 수집된 투과물은 후속 결정화 단계를 거친다.
일 양태에서, 본원에 기재된 바와 같이, 본 방법은 수용액으로부터 메발론산 염(X-MVA)의 결정질 형태를 제조하는 방법으로, 상기 메발론산 염을 포함하는 수용액을 정제 단계에 적용하는 단계(상기 정제 단계는 적어도 60% 순도의 X-MVA를 포함하는 정제된 용액을 생성함), 및 물 용매 결정화에 의해 상기 정제된 용액으로부터 상기 메발론산 염을 결정화하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 정제 단계는 상기 메발론산 염을 포함하는 수용액을 나노여과에 적용하여 투과물을 생성하는 것을 포함하며, 여기서 상기 투과물은 적어도 60% 순도의 X-MVA를 포함한다.
대안적으로, 일 양태에서, 본 방법은 수용액으로부터 메발론산 염(X-MVA)의 결정질 형태를 제조하는 방법으로, 상기 메발론산 염을 포함하는 수용액을 정제 단계에 적용하는 단계(상기 정제 단계는 적어도 60% 순도의 X-MVA를 포함하는 정제된 용액을 생성함), 및 물 용매 결정화에 의해 상기 정제된 용액으로부터 상기 메발론산 염을 결정화하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 정제 단계는 상기 메발론산 염을 포함하는 수용액을 정밀여과, 전기투석, 이온 교환, 여과, 활성탄 처리, 증발, 농축, 멸균 여과, 크로마토그래피 분별 또는 이들의 임의의 하나의 조합에 적용하는 것을 포함한다.
양이온 교환
일 양태에서, 본 명세서는 수용액으로부터 수용성 메발로노락톤을 제조하는 방법을 제공하며, 여기서 이 방법은 다음을 포함한다: a) 상기 메발론산 염(X-MVA)을 포함하는 수용액을 나노여과에 적용하여 투과물을 생성하고, 물 용매 결정화에 의해 상기 투과물로부터 상기 메발론산 염을 결정화하여 상기 메발론산 염의 결정을 생성함으로써 수용액으로부터 메발론산 염의 결정질 형태를 제조하는 단계; 및 b) (a)의 결정을 물에 용해시켜 메발론산의 수용성 염을 생성하고 상기 액체를 양이온 교환에 적용하여 상기 메발론산의 수용성 염을 수용성 메발로노락톤으로 전환시키는 단계(도 1b 및 실시예 9 내지 실시예 12).
또 다른 양태에서, 본 명세서는 메발로네이트 염을 포함하는 수용액을 양이온 교환에 적용하여 상기 메발로네이트 염을 포함하는 수용액을 메발로노락톤(MVL)을 포함하는 수용액으로 전환시는 단계를 포함하는, 메발론산 염(X-MVA)의 염을 포함하는 수용액으로부터 메발로노락톤을 제조하는 방법을 제공한다(도 2).
강산성 양이온 교환 수지(SAC 수지)
SAC 수지는 스티렌 또는 아크릴 골격을 가질 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서, 수지는 설폰화된 폴리스티렌-코-디비닐벤젠 수지이다. 알킬-치환된 스티렌 또는 이들의 혼합물과 같은 모노머에 기초한 것과 같은 다른 알케닐 방향족 폴리머 수지가 또한 적용될 수 있다. 수지는 또한 디비닐톨루엔, 디비닐자일렌, 디비닐나프탈렌, 디비닐벤젠과 같은 다른 적합한 방향족 가교 모노머, 또는 이소프렌, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, N,N'-메틸렌 비스-아크릴아미드 또는 이들의 혼합물과 같은 지방족 가교 모노머와 가교될 수 있다. 수지의 가교도는 통상적으로 디비닐 벤젠(DVB)과 같은 가교제의 약 1% 내지 약 20%, 바람직하게는 약 3% 내지 약 8%이다. 본 발명의 이온 교환에 사용되는 SAC 수지는 다가, 2가 또는 1가 양이온 형태일 수 있다. 1가 양이온 형태는 예를 들어, H+, Na+ 및 K+로부터 선택될 수 있다. 2가 양이온 형태의 예는 Ca2+, Mg2+, Zn2+, Sr2+ 및 Ba2+이다. 3가 양이온 형태의 예는 Al3+이다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 본 발명의 이온 교환에 사용되는 SAC 수지는 1가 H+ 형태이다. 수지의 통상적인 평균 입자 크기는 10 μm 내지 2000 μm, 바람직하게는 300 μm 내지 1200 μm이다.
일 구현예에서, 1가 SAC 수지는 메발로노락톤(MVL)을 생성하기 위해 메발론산 염(X-MVA)의 이온 교환에 사용되며, 여기서 1가 양이온은 H+ 형태이다.
약산성 양이온 교환 수지(SAC 수지)
WAC 수지는 카복실 작용기를 갖는 아크릴 양이온 교환 수지이다. 아크릴 WAC 수지는 통상적으로 아크릴레이트 에스테르, 아크릴로니트릴, 아크릴산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 유도된다. 아크릴레이트 에스테르는 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. WAC 수지의 매트릭스는 아크릴 이외의 것일 수도 있다. WAC 수지의 활성 작용기는 또한 카복실기 이외의 것일 수 있다. 예를 들어, 이는 다른 약산으로부터 선택될 수 있다. WAC 수지는 H+, Na+, K+, Ca2+ 또는 Mg2+ 형태일 수 있고, 바람직하게는 H+ 또는 Na+ 형태일 수 있다. 다른 이온 형태도 사용될 수 있다.
WAC 수지는 방향족 가교제, 바람직하게는 디비닐벤젠(DVB)으로 가교된다. 이는 또한 이소프렌, 1,7-옥타디엔, 트리비닐사이클로헥산, 디에틸렌 글리콜 디비닐에테르와 같은 지방족 가교제로 가교될 수 있다. 가교도는 1% 내지 20%, 바람직하게는 3% 내지 약 8% DVB이다. WAC 수지의 평균 입자 크기는 10 μm 내지 2000 μm, 바람직하게는 300 μm 내지 1200 μm이다.
이온 교환은 바람직하게는 양이온 교환 수지, 특히 강산성 양이온 수지, 특히 H+-이온 형태를 사용하여 수행된다.
일 구현예에서, 1가 WAC 수지는 메발로노락톤(MVL)을 생성하기 위해 메발론산 염(X-MVA)의 이온 교환에 사용되며, 여기서 1가 양이온은 H+ 형태이다.
물 용매 결정화
본원에 기재된 바와 같이, 일 양태에서 본 발명의 목적은 수용액으로부터 메발론산 염(X-MVA 또는 X-메발로네이트로도 지칭됨)의 결정질 형태를 제조하는 방법으로, 상기 메발론산 염(X-MVA)을 포함하는 수용액을 정제 단계 예를 들어, 비제한적으로 나노여과에 적용하여 상기 X-MVA의 결정화를 허용하는 고순도 용액(투과물)을 생성하는 단계, 및 물 용매 결정화에 의해 상기 투과물로부터 상기 메발론산 염을 결정화하는 단계를 포함한다(도 1a 및 실시예 5 내지 실시예 8).
본 발명의 또 다른 양태에서, 본 명세서는 메발로네이트 염을 포함하는 수용액을 양이온 교환에 적용하여 상기 메발로네이트 염을 포함하는 수용액을 메발로노락톤(MVL)을 포함하는 수용액으로 전환시키고, 선택적으로 그 다음 상기 MVL 용액을 농축시키고 상기 용액을 결정화하여 MVL*일수화물 결정을 수득하는 단계를 포함하는, 메발론산 염(X-MVA)의 염을 포함하는 수용액으로부터 메발로노락톤을 제조하는 방법을 제공한다(도 2 및 실시예 13 내지 실시예 20).
"물 용매 결정화"라는 용어는 어떤 유기 용매도 사용하지 않고 물과 같은 수성 용매를 사용하여 수행되는 결정화를 지칭한다.
X-MVA의 물 용매 결정화
X-MVA의 결정화는 10℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 냉각 결정화 또는 침전 결정화와 같은 전통적인 방법에 의해 수행될 수 있다. X-MVA의 결정화는 또한 유리하게는 비등 결정화 방법 또는 비등 및 냉각 결정화 방법에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, X-MVA의 결정화는 DS에 대해 60% 초과, 바람직하게는 70% 초과, 보다 바람직하게는 80% 초과, 가장 바람직하게는 90% 초과, 특히 95% 초과의 X-MVA 순도를 갖는 용액(공급 용액)으로부터 수행된다. 결정화는 통상적으로 순도가 DS에 대해 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94% 초과, 바람직하게는 95% 초과, 가장 바람직하게는 99% 초과인 결정질 X-MVA 생성물을 제공한다.
X-MVA를 포함하는 용액은 먼저 용액의 X-MVA 함량에 따라 적절한 건조 물질 함량(예를 들어 약 60% 내지 90%의 DS)으로 증발될 수 있다. 시럽 DS 농도는 결정화 가능성을 가질 만큼 충분히 높아야 한다(과포화). 최소 DS 함량은 시럽의 온도와 순도에 따라 달라진다. 시럽의 순도가 높을수록 시럽 DS가 낮아야 한다. DS가 너무 높으면, 결정화가 지연되거나 결정 현탁액이 효율적인 결정 분리를 위해 너무 조밀해진다. 본 발명의 일 구현예에서, Na-MVA를 함유하는 시럽은 65% 내지 99%의 순도를 갖는다.
과포화 용액은 X-MVA의 시드 결정으로 시딩될 수 있다. 시드는 사용되는 경우 건조 형태의 결정이거나 용매, 바람직하게는 물에 현탁되고, 바람직하게는 결정 크기는 예를 들어 분쇄 또는 밀링에 의해 감소된다. X-MVA를 포함하는 용액의 증발 온도는 30℃ 내지 80℃의 범위일 수 있다. 시딩 후, 결정화 덩어리는 결정화 수율과 점도가 결정 분리에 최적이 될 때까지 혼합과 동시에 냉각을 거친다. 냉각 시간은 10시간 내지 60시간이 바람직하다. 냉각 동안의 온도 강하는 5℃ 내지 40℃가 바람직하다. Na-MVA를 포함하는 시딩된 시럽은 약 25℃, 26℃, 27℃, 28℃, 29℃, 30℃, 31℃, 32℃, 33℃, 34℃, 35℃, 36℃, 37℃, 38℃, 39℃, 40℃, 41℃, 42℃, 43℃, 44℃, 45℃, 46℃, 47℃, 48℃, 49℃, 50℃, 51℃, 52℃, 53℃, 54℃, 55℃, 56℃, 57℃, 58℃, 59℃, 60℃, 61℃, 62℃, 63℃, 64℃, 65℃, 66℃, 67℃, 68℃, 69℃, 70℃, 71℃, 72℃, 73℃, 74℃ 내지 약 75℃ 또는 그 이상의 온도까지 냉각될 수 있다. 냉각은 약 2시간, 3시간, 4시간, 5시간, 6시간, 7시간, 8시간, 9시간, 10시간, 11시간, 12시간, 13시간, 14시간, 15시간, 16시간, 17시간, 18시간 또는 그 이상의 기간 동안 일어날 수 있다. 냉각은 연속적인 교반 또는 혼합 하에서 일어날 수 있다. 혼합은 제어된 결정화에 유리할 수 있다. 혼합은 결정이 침강되는 것을 방지하고, 결정 성장을 유지하며 자발적 결정 형성을 감소시킨다. 혼합은 또한 유익한 열 및 물질 전달을 촉진한다. 그 다음 결정화 덩어리는 최대 결정화 수율에 도달하기 위해 일정 시간, 바람직하게는 0.5시간 내지 24시간 동안 최종 온도에서 혼합될 수 있다. 결정은 예를 들어 여과 또는 원심분리에 의해 모액으로부터 분리된다.
본 발명의 일 구현예에서, 고순도의 X-MVA 결정은 용해 및 재결정화 단계 없이 DS에 대해 65% 초과의 X-MVA 함량을 갖는 용액으로부터 한 번의 결정화 단계(= 단일 단계 결정화)에 의해 수득되는, DS에 대해 97% 초과, 바람직하게는 DS에 대해 98% 초과, 보다 바람직하게는 DS에 대해 99% 초과의 함량을 갖는 X-MVA 결정이다. 단일 단계 결정화는 비등 및 냉각 단계를 포함할 수 있지만 재결정화 단계는 포함하지 않는다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, X-MVA의 결정화는 추가 단계로서 세척을 포함한다. 세척은 통상적으로 모액으로부터의 결정 분리와 관련하여 이루어진다. 추가 세척은 수성 세척 용매와 결정 케이크를 혼합한 후 결정을 분리함으로써 이루어질 수 있다. 세척 용매는 물일 수 있다. 본 발명의 이러한 구현예는 통상적으로 98% 초과의 순도를 갖는 X-MVA를 제공한다.
시드 결정은 다양한 공정으로 만들어질 수 있다. 일부 구현예에서, 건조 시드는 더 작은 입자 크기를 얻기 위해 밀링된다. 시드 결정의 원하는 양은 예를 들어, 시드 결정의 크기에 따라 달라질 수 있다. 일부 구현예에서, 결정화는 과포화 용액에 시드 결정을 추가하지 않고 시작된다. 일부 이러한 구현예에서, 예를 들어, 시딩은 자발적 시딩을 사용하여 달성된다.
일부 구현예에서, 결정화의 개시(예를 들어, 시드 결정의 첨가)는 시럽의 건조 고형물 함량이 적어도 약 60%(중량 기준)일 때 수행된다. 일부 구현예에서, 결정화의 개시(예를 들어, 시드 결정의 첨가)는 시럽의 건조 고형물 함량이 적어도 약 70%(중량 기준)일 때 수행된다. 일부 구현예에서, 결정화의 개시(예를 들어, 시드 결정의 첨가)는 시럽의 건조 고형물 함량이 적어도 약 80%(중량 기준)일 때 수행된다. 일부 구현예에서, 결정화의 개시(예를 들어, 시드 결정의 첨가)는 시럽의 건조 고형물 함량이 약 60% 내지 약 90%(중량 기준)일 때 수행된다. 일부 구현예에서, 결정화의 개시(예를 들어, 시드 결정의 첨가)는 시럽의 건조 고형물 함량이 약 70% 내지 약 90%(중량 기준)일 때 수행된다. 일부 구현예에서, 결정화의 개시(예를 들어, 시드 결정의 첨가)는 시럽의 건조 고형물 함량이 약 80% 내지 약 90%(중량 기준)일 때 수행된다. 일부 구현예에서, 결정화의 개시(예를 들어, 시드 결정의 첨가)는 시럽의 건조 고형물 함량이 약 80% 내지 약 88%(중량 기준)일 때 수행된다.
결정 성장 잠재력과 점도 측면에서 허용되는 경우 시딩 후 증발이 지속될 수 있다. 증발 후, 결정화 덩어리는 결정 함량과 점도가 결정의 분리에 최적이 될 때까지 혼합과 동시에 냉각을 거친다. 결정화 덩어리는 통상적으로 10℃ 내지 75℃의 온도까지 냉각된다. 그 다음 결정화 덩어리는 최대 결정화 수율에 도달하기 위해 바람직하게는 0.5시간 내지 24시간의 기간 동안 최종 온도에서 혼합될 수 있으며, 이후 결정은 예를 들어 여과 또는 원심분리에 의해 분리된다. 본 발명의 공정은 통상적으로 추가 단계로서 결정의 세척을 포함한다. 세척은 통상적으로 모액으로부터의 결정 분리와 관련하여 이루어진다. 추가 세척은 세척 용매와 결정 케이크를 혼합한 후 결정을 분리함으로써 이루어질 수 있다. 세척 용매는 물일 수 있다.
일부 구현예에서, 재결정화는 X-MVA 순도를 증가시키기 위해 한 번 이상 수행된다. 재결정화는 예를 들어, X-MVA 결정을 물(통상적으로 탈이온수)에 용해시키고, 생성된 용액을 X-MVA에 대해 과포화 상태로 만들고(예를 들어, 증발을 통해), 시딩하고 상기 기재된 냉각에 의한 결정화(crystallization-by-cooling) 방법을 사용하여 결정화시킴으로써 수행될 수 있다.
일부 구현예에서, 초기 결정화에 의해 생성된 모액의 결정화를 수행하여 수율이 증가된다. 이러한 결정화는 예를 들어, 모액을 X-MVA에 대해 과포화 상태로 만들고(예를 들어, 증발을 통해), 시딩하고 상기 기재된 냉각에 의한 결정화 방법을 사용하여 결정화시킴으로써 수행될 수 있다.
본 명세서에 기재된 결정화는 용액에 유기 용매가 존재하는 것을 필요로 하지 않는다. 유기 용매가 없는 결정질 X-MVA가 수득된다. 결정화 단계에서 임의의 유기 용매를 첨가하지 않고 생성된 결정질 X-MVA는 본질적으로 유기 용매가 없다.
결정화 및 결정 분리 성능을 변경하기 위해 수용액에 유기 용매를 첨가할 수 있지만, 이러한 유기 용매의 첨가는 퍼스널 케어 조성물과 같은 상업적 조성물에는 바람직하지 않은 소량의 이러한 유기 용매를 포함하는 결정 또는 정제된 생성물을 수득하는 것과 같은(이에 제한되지 않음) 단점을 갖는다.
MVL*일수화물의 물 용매 결정화
본원에 기재된 바와 같이, MVL의 고순도 시럽이 본원에 기재된 방법에 의해 제조되고, 23℃ 미만의 온도에서 몇 주 동안 냉각될 때, 메발로노락톤 일수화물(MVL*H2O) 결정이 자발적으로 형성됨이 놀랍게도 예상외로 발견되었다. 이들 메발로노락톤 일수화물(MVL*H2O) 결정은 본원에 기재된 바와 같이 MVL*H2O의 결정화를 추가로 촉진하기 위한 시드 물질로서 사용될 수 있다. MVL*H2O 결정화는 23℃, 22℃, 21℃, 20℃, 19℃, 18℃, 17℃, 16℃, 15℃, 14℃, 13℃, 12℃, 11℃, 10℃, 9℃, 8℃, 7℃, 6℃, 5℃, 4℃, 3℃, 2℃, 1℃ 미만 및 0℃에 이르기까지의 온도를 포함하여, 융점 미만의 온도에서 수행되었다. MVL*H2O의 결정화는 용액의 빙점까지 0℃ 미만에서 가능하다. 본 발명의 일 구현예에서, MVL*일수화물(MVL* H2O)의 결정화는 MVL 순도가 DS에 대해 55% 초과, 바람직하게는 70% 초과, 보다 바람직하게는 80% 초과, 가장 바람직하게는 90% 초과 및 특히 95% 초과인 수용액으로부터 수행된다. 결정화는 통상적으로 DS에 대해 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94% 초과, 바람직하게는 95% 초과, 가장 바람직하게는 99% 초과의 순도를 갖는 결정질 MVL* H2O 생성물을 제공한다.
일 양태에서 MVL* H2O의 냉각 결정화는 실용적인 이유로 일정한 온도 결정화보다 선호된다. 일정한 온도 결정화는 매우 높은 시딩 과포화를 필요로 하므로 냉각보다 공정이 덜 제어될 수 있다. MVL*H2O는 결정화 동안 많은 열을 방출하며 바람직한 결정화 수율에 도달하려면 해당 열을 시스템에서 제거해야 한다. 매우 높은 시딩 과포화도를 갖는 것과 같은 일부 경우에는 결정화가 매우 빠르고 결정화 현탁액의 온도가 크게 상승할 수 있다. 이는 효과적인 냉각 수단을 사용하거나 더 낮은 시딩 과포화도 및 제어된 냉각을 이용하여 극복될 수 있다.
MVL을 포함하는 용액은 먼저 용액의 MVL 함량에 따라 적절한 건조 물질 함량(예를 들어 약 65% 내지 90%의 DS)으로 증발될 수 있다. 시럽 DS 농도는 결정화 가능성(과포화)을 가질 만큼 충분히 높아야 한다. 최소 DS 함량은 시럽의 온도와 순도에 따라 달라진다. 시럽의 순도가 높을수록 시럽 DS가 낮아야 한다. DS가 너무 높으면, 결정화가 지연되거나 결정 현탁액이 효율적인 결정 분리를 위해 너무 조밀해진다. 과포화 용액은 MVL* H2O 결정의 시드 결정으로 시딩될 수 있다. 시드는 사용되는 경우 건조 형태의 결정이거나 용매, 바람직하게는 물에 현탁되고 바람직하게는 결정 크기가 예를 들어 분쇄 또는 밀링에 의해 감소된다. 시딩 후, 결정화 덩어리는 결정화 수율과 점도가 결정 분리에 최적이 될 때까지 혼합과 동시에 냉각을 거친다.
MVL* H2O를 결정화하기 위한 조건은 실시예 13 내지 실시예 20에 추가로 설명되어 있다.
일 양태에서 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O) 결정은 임의의 추가적인 물을 첨가하지 않고 결정이 액체로 변하도록 하는 온도(예를 들어, 비제한적으로 약 23℃ 내지 30℃의 실온)까지 가온될 수 있다. 이러한 액체는 약 87% MVL 및 13% 물을 포함한다.
메발로노락톤 일수화물(MVL*H2O) 결정은 물에 용해되어 색상이 거의 또는 전혀 없는 물과 같은 모습과 점도를 갖는 고도로 정제된 MVL(>90% 순도)을 생성할 수 있다. 이 고도로 정제된 MVL 용액은 물과 같은 모습을 유지하면서 증발에 의해 더욱 농축될 수 있다.
MVA, X-MVA, MVL 및/또는 MVL*H 2 O를 포함하는 조성물
결정질 X-MVA 또는 결정질 X-MVA를 포함하는 조성물은, 예를 들어 식이 보충제, 유아 및 인간 영양, 의약품 및 화장품을 위한 성분으로 사용될 수 있다.
본 명세서의 공정에 의해 정제된 MVA, X-MVA, MVL 및/또는 MVL* H2O 또는 본원에 기재된 MVA, X-MVA, MVL 및/또는 MVL* H2O를 포함하는 조성물은 예를 들어 식이 보충제, 퍼스널 케어 조성물(예를 들어, 비제한적으로 스킨 케어, 구강 관리, 모발 관리 조성물 등), 의약품 및 화장품을 위한 성분으로서 사용될 수 있다.
퍼스널 케어 산업에서 MVA 또는 MVL을 사용하려는 목적으로 정제된 생성물은 유색 오염 물질 흔적이 거의 또는 전혀 존재하지 않고 물처럼 투명하다면 더 큰 가치가 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 본원에 기재된 방법으로부터 생성된 고도로 정제된 MVL 생성물은 잔류하는 색상이 거의 또는 전혀 없이 물처럼 투명한 외관을 가졌다.
본원에 개시된 조성물 및 방법의 비제한적인 예는 다음과 같다:
1. 수용액으로부터 유기산 또는 이의 염의 결정질 형태를 제조하는 방법으로서, 상기 유기산 또는 이의 염을 포함하는 수용액을 나노여과에 적용하여 투과물을 생성하고, 물 용매 결정화에 의해 상기 투과물로부터 유기산 또는 이의 염을 결정화하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 구현예 1에 있어서, 물 용매 결정화는 투과물을 증발시켜 적어도 60%의 DS를 포함하는 시럽을 수득한 다음 상기 시럽을 냉각시켜 상기 유기산 또는 이의 염의 결정을 생성하는 것을 포함하는 것인, 방법.
3. 구현예 1에 있어서, 수용액은 발효 브로쓰인 것인, 방법.
4. 구현예 3에 있어서, 발효 브로쓰는 프리코트 여과, 미세여과 또는 한외여과 중 적어도 하나에 의해 상기 발효 브로쓰로부터 바이오매스 및 임의의 고형물을 제거함으로써 정화되는 것인, 방법.
5. 구현예 3에 있어서, 발효 브로쓰는 에스케리키아 콜라이 발효로부터 수득된 브로쓰인 것인, 방법.
6. 구현예 2에 있어서, 여과 및 원심분리에 의해 상기 시럽으로부터 상기 유기산 또는 이의 염의 결정을 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
7. 구현예 1에 있어서, 유기산은 카복실산인 것인, 방법.
8. 구현예 7에 있어서, 카복실산은 하이드록시카복실산 및 디카복실산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 방법.
9. 구현예 8에 있어서, 하이드록시카복실산은 말산, 글리콜산, 이소시트르산, 만델산, 락트산, 타르트론산(tartronic acid), 타르타르산, 시트르산, 베타-하이드록시부티르산, 메발론산 및 살리실산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 방법.
10. 수용액으로부터 메발론산 염(X-MVA)의 결정질 형태를 제조하는 방법으로서, 상기 메발론산 염을 포함하는 수용액을 정제 단계에 적용하는 단계(상기 정제 단계는 순도가 적어도 60%, 바람직하게는 60% 내지 99%인 X-MVA를 포함하는 정제된 용액을 생성함), 및 물 용매 결정화에 의해 상기 정제된 용액으로부터 상기 메발론산 염을 결정화하는 단계를 포함하는, 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 정제 단계는 상기 메발론산 염을 포함하는 수용액을 나노여과에 적용하여 투과물을 생성하는 것을 포함하며, 여기서 상기 투과물은 적어도 60% 순도의 X-MVA를 포함하는 것인, 방법.
11b. 수용액으로부터 메발론산 염의 결정형을 제조하는 방법으로서, 상기 메발론산 염(X-MVA)을 포함하는 수용액을 나노여과에 적용하여 투과물을 생성하는 단계, 및 물 용매 결정화에 의해 상기 투과물로부터 상기 메발론산 염을 결정화하는 단계를 포함하는, 방법.
12. 구현예 10, 구현예 11 및 구현예 11b에 있어서, 물 용매 결정화는 정제된 용액 또는 투과물을 증발시켜 적어도 60% DS를 포함하는 시럽을 수득한 다음 상기 시럽을 냉각시켜 X-MVA 결정을 생성하는 것을 포함하는 것인, 방법.
12b. 구현예 11에 있어서, 투과물은 X-MVA 순도가 적어도 60%, 선택적으로 65% 내지 95%인 것인, 방법.
12c. 구현예 11b에 있어서, 시럽은 X-MVA 순도가 적어도 60%, 선택적으로 65% 내지 95%인 것인, 방법.
13. 구현예 10에 있어서, 수용액은 발효 브로쓰인 것인, 방법.
14. 구현예 13에 있어서, 발효 브로쓰는 프리코트 여과, 미세여과 또는 한외여과 중 적어도 하나에 의해 상기 발효 브로쓰로부터 바이오매스 및 임의의 고형물을 제거함으로써 정화되는 것인, 방법.
15. 구현예 13에 있어서, 발효 브로쓰는 에스케리키아 콜라이 발효로부터 수득된 브로쓰인 것인, 방법.
16. 구현예 12에 있어서, 여과 및 원심분리에 의해 상기 시럽으로부터 상기 결정을 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
16b. 구현예 11에 있어서, 나노여과는 약 150 Da 내지 약 700 Da의 분리 컷오프를 갖는 나노여과 막을 사용하는 것인, 방법.
17. 구현예 10에 있어서, 나노여과는 30 중량% 미만의 1가 염 제거율(salt rejection)을 가지면서 적어도 60 중량% 내지 98 중량%의 2가 염을 보유할 수 있는 나노여과 막을 이용하는 것인, 방법.
18. 수용액으로부터 수용성 메발로노락톤을 제조하는 방법으로서, 이 방법은
a) 메발론산 염(X-MVA)을 포함하는 수용액을 나노여과에 적용하여 투과물을 생성하고, 물 용매 결정화에 의해 상기 투과물로부터 상기 메발론산 염을 결정화하여 상기 메발론산 염의 결정을 생성함으로써 수용액으로부터 결정질 형태의 메발론산 염(X-MVA)을 생성하는 단계; 및
b) (a)의 결정을 물에 용해시켜 메발론산의 수용성 염을 생성하고 상기 액체를 양이온 교환에 적용하여 상기 메발론산의 수용성 염을 수용성 메발로노락톤으로 전환시키는 단계를 포함하는, 방법.
18b. 구현예 18에 있어서, 투과물은 X-MVA 순도가 적어도 60%, 선택적으로 65% 내지 95%인 것인, 방법.
18c. 구현예 18에 있어서, 투과물은 농축되어 시럽을 생성한 후 물 용매 결정화에 의해 상기 시럽으로부터 상기 메발론산 염을 결정화하여 상기 메발론산 염의 결정을 생성하는 것인, 방법.
18d. 구현예 18c에 있어서, 시럽은 X-MVA 순도가 적어도 60%, 선택적으로 65% 내지 95%인 것인, 방법.
18e. 구현예 18에 있어서, 수용성 메발로노락톤은 순도가 적어도 60%, 선택적으로 65% 내지 95%인 것인, 방법.
18f. 구현예 18에 있어서, b)의 수용성 메발로노락톤은 추가로 농축되어 적어도 90% DS의 고농축 MVL 액체를 생성하는 것인, 방법.
19. 구현예 10 또는 구현예 18에 있어서, 상기 메발론산 염의 염은 Na-메발로네이트(Na-MVA), K-메발로네이트(K-MVA), 암모늄 메발로네이트(NH4-MVA), 리튬-메발로네이트(Li-MVA), 메발론산의 임의의 다른 1가 염, 또는 이들의 임의의 하나의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 방법.
20. 구현예 18, 구현예 18b, 구현예 18c, 구현예 18d, 구현예 18e, 구현예 18f, 또는 구현예 19에 있어서, 상기 수용성 메발로노락톤은 적어도 90%(백분율은 HPLC 분석을 사용한 피크의 총 면적에 대한 MVL에 상응하는 피크 면적임)의 순도를 갖는 것인, 방법.
21. 메발로네이트 염을 포함하는 수용액을 양이온 교환에 적용하여 상기 메발로네이트 염을 포함하는 수용액을 메발로노락톤(MVL)을 포함하는 수용액으로 전환시키는 단계를 포함하는, 메발론산 염(X-MVA)의 염을 포함하는 수용액으로부터 메발로노락톤을 제조하는 방법.
22. 구현예 21에 있어서, 상기 메발론산 염의 염은 Na-메발로네이트(Na-MVA), K-메발로네이트(K-MVA), 암모늄 메발로네이트(NH4-MVA), 리튬-메발로네이트(Li-MVA), 메발론산의 임의의 다른 1가 염, 또는 이들의 임의의 하나의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 방법.
23. 구현예 21에 있어서, 상기 메발로노락톤을 포함하는 수용액을 적어도 65% 내지 90% DS를 포함하는 액체로 농축하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
24. 구현예 23에 있어서, 상기 액체를 0℃ 내지 25℃에서 냉각시켜 메발로노락톤 일수화물(MVL*H2O) 결정을 수득하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
25. 구현예 24에 있어서, 상기 MVL*H2O 결정을 물에 용해/가용화하여 고도로 정제된 메발로노락톤의 희석 액체를 수득하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 희석 액체는 메발로노락톤 순도가 적어도 90%(백분율은 HPLC 분석을 사용한 피크의 총 면적에 대한 MVL에 상응하는 피크 면적임)인 것인, 방법.
25b. 구현예 25에 있어서, 상기 고도로 정제된 메발로노락톤을 포함하는 희석 액체는 추가로 농축되어 적어도 90% DS의 고도로 농축된 MVL 액체를 생성하는 것인, 방법.
26. 구현예 21에 있어서, 수용액은 발효 브로쓰인 것인, 방법.
27. 구현예 26에 있어서, 발효 브로쓰는 프리코트 여과, 미세여과 또는 한외여과 중 적어도 하나에 의해 상기 발효 브로쓰로부터 바이오매스 및 임의의 고형물을 제거함으로써 정화되는 것인, 방법.
28. 구현예 26에 있어서, 발효 브로쓰는 에스케리키아 콜라이 발효로부터 수득된 브로쓰인 것인, 방법.
29. 구현예 20 내지 구현예 26 중 어느 하나로부터 생성된, MVL, 또는 이의 가용화된 형태를 포함하는 약제학적 또는 홈 케어(home care) 또는 영양학적(nutritional) 또는 퍼스널 케어 또는 화장품(cosmetic) 조성물.
30. 구현예 1 내지 구현예 17 중 어느 하나의 방법으로부터 수득된 결정질 X-MVA.
31. 구현예 24의 방법으로부터 수득된 결정질 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O).
32. 분자식이 C6H10o3*H2O인 결정질 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O).
33. 융점이 25℃ 미만인 결정질 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O).
34. 메발로노락톤 일수화물(MVL*H2O) 결정을 포함하는 조성물.
35. 가용화된 메발로노락톤 일수화물(MVL*H2O) 결정을 포함하는 조성물.
실시예
하기 실시예에서, 달리 언급되지 않는 한, 부 및 백분율은 중량 기준이고 도는 섭씨 기준이다. 이러한 실시예는 본 발명의 구현예를 나타내면서, 단지 예시로서 주어진 것임을 이해해야 한다. 상기 논의 및 이들 실시예로부터, 당업자는 다양한 용도 및 조건에 적응시키기 위해 본 개시내용의 다양한 변경 및 수정을 수행할 수 있다. 이러한 수정은 또한 첨부된 청구범위의 범위에 속하는 것으로 의도된다.
실시예 1
세밀한 나노여과 막을 사용한 나트륨 메발로네이트(Na-MVA) 액체 나노여과(NF)
이 실시예는 세밀한 나노여과 막을 사용하는 나트륨 메발로네이트(Na-MVA) 액체 나노여과와 같은 유기산 또는 이의 염을 포함하는 수용액의 나노여과를 설명한다.
공정 장비에는 플레이트 및 프레임 여과 장치(Alfa Laval Labstak M20), 공급 및 정용여과(diafiltration) 펌프, 열교환기, 냉각 장치, 70리터 공급 탱크, 및 유입구 및 유출구 압력 게이지 및 압력 제어 밸브가 포함되어 있다. 전체 멤브레인 면적은 0.65 m2이다. 설치된 막은 Desal-5 DL(Suez, 150 달톤 내지 300 달톤의 대략적인 분자량 컷오프, 25℃에서 98% 초과의 MgSO4 보유율) 및 XN45(TriSep®/Microdyn Nadir, 300 달톤 내지 500 달톤의 대략적인 분자량 컷오프, 25℃에서 90% 내지 96% MgSO4 보유율)이었다. 7 bar 내지 8 bar, 25℃, pH 6 내지 pH 8 및 10% 내지 25% 회수율에서의 1 g/l 내지 2 g/l 농도에 대해 명시된 MgSO4 보유율.
나트륨 메발로네이트의 에스케리키아 콜라이 기반 발효로부터의 한외여과 투과물을 공급물로 사용했다. 목적은 불순물(기타 염, 색소, 소포제, 단백질)을 보유하면서 나트륨 메발로네이트를 통과시키는 것이었다.
공급물 63.4 kg을 70리터 공급 탱크에 넣었다. 건조 공급물 농도는 수크로스 RDS를 기준으로 6.8 g/100 g이고, 전도도는 17.7 mS/cm이며, pH는 7.8이었다. 투과물은 DL 막으로부터 수집되었고, XN45 막으로부터의 투과물은 공급 탱크로 다시 재활용되었다. 공급물은 표 1에 나타낸 세트로 구성되었으며, 여기서 HPLC 및 IC 분석은 %/수크로스 RDS 기준으로 제공된다.
[표 1]
Figure pct00001
* HPLC(Rezex ROA-유기산 H+ (8%) 컬럼).
** 이온 크로마토그래피
공급물을 50℃ 내지 68℃까지 유지하고, 물을 정용여과에 사용하였다. 여과 압력은 20 Bar 내지 33 Bar였고, 농축물 DS(건조 물질) 농도는 유량을 7 kg/m2/h(관찰된 최소 유량 포인트) 이상으로 유지하도록 제어되었다.
배치 여과 후, 3개의 투과물 분획 및 최종 농축물 분획을 수집하였다. 투과물 분획 및 최종 농축물에 대한 %/수크로스 RDS 기준의 HPLC 및 IC 분석을 포함한 결과는 표 2에 나와 있다.
[표 2]
Figure pct00002
* HPLC(Rezex ROA-유기산 H+ (8%) 컬럼).
** 이온 크로마토그래피
계산된 전체 메발로네이트 수율은 49.9%였다. 평균 투과물 나트륨 메발로네이트 순도는 75.6%였다.
황산염 제거율은 78.1%이고, 인산염 제거율은 공급물 및 농축물 샘플에서 계산된 71.0%였다. 나트륨 메발로네이트 보유율은 DL 막에 대해 5개 포인트에서 측정되었고, 평균값은 76.7%였다. DL 및 XN45 메발로네이트 보유율은 41 kg 투과물을 수집한 후 4번째 샘플 포인트에서 병렬로 측정되었고, 보유율은 DL 및 XN45에 대해 각각 71.0% 및 41.8%였다.
실시예 2
개방 나노여과(NF) 막을 사용한 나트륨 메발로네이트 액체 나노여과
이 실시예는 개방 나노여과 막을 사용하는 나트륨 메발로네이트 액체 나노여과와 같은 유기산 또는 이의 염을 포함하는 수용액을 나노여과하는 것을 설명한다.
공정 장비에는 플레이트 및 프레임 여과 장치(Alfa Laval Labstak M20), 공급 및 정용여과 펌프, 열교환기, 냉각 장치, 100리터 공급 탱크, 및 유입구 및 유출구 압력 게이지 및 압력 제어 밸브가 포함된다. 전체 멤브레인 면적은 0.72 m2였다. 설치된 막은 XN45(TriSep® /Microdyn Nadir, 300 달톤 내지 500 달톤의 대략적인 분자량 컷오프, 25℃에서 90% 내지 96%의 MgSO4 보유율)이었다. 7 bar 내지 8 bar, 25℃, pH 6 내지 pH 8 및 10% 내지 25% 회수율에서의 1 g/l 내지 2 g/l 농도에 대해 명시된 MgSO4 보유율.
나트륨 메발로네이트의 에스케리키아 콜라이 기반 발효로부터의 한외여과 투과물을 공급물로 사용했다. 목적은 불순물(기타 염, 색소, 소포제, 단백질)을 보유하면서 나트륨 메발로네이트를 통과시키는 것이었다.
공급물 80.0 kg을 100 리터 공급 탱크에 넣었다. 공급물 농도는 수크로스 RDS를 기준으로 6.6 g/100 g이었다. pH는 NaOH를 사용하여 8.8로 조정되었다. Antifoam Foamblast 882 농도는 1337 mg/L로 측정되었다. 공급물은 표 3에 나타낸 바와 같이 구성되었으며, 여기서 HPLC 및 IC 분석은 %/수크로스 RDS 기준으로 제공된다.
[표 3]
Figure pct00003
* HPLC(Rezex ROA-유기산 H+ (8%) 컬럼).
** 이온 크로마토그래피
공급물은 46℃ 내지 51℃에서 유지되었다. 여과 압력은 유량을 7 kg/m2/h(관찰된 최소 유량 포인트) 이상으로 제어하는 데 사용된 10 Bar 내지 25 Bar였다.
배치 여과 후, 2개의 투과물 분획 및 최종 농축물 분획을 수집하였다. 투과물 분획 및 최종 농축물에 대한 %/수크로스 RDS 기준의 HPLC 및 IC 분석을 포함한 결과는 표 4에 나와 있다.
[표 4]
Figure pct00004
* HPLC(Rezex ROA-유기산 H+ (8%) 컬럼).
** 이온 크로마토그래피
계산된 전체 메발로네이트 수율은 82.1%였다. 29.5% 농도의 증발된 투과물 샘플로부터 측정된 소포체 농도는 84.4 mg/l였으며, 이는 제품 투과물 분획에서 99% 소포체가 제거됨을 의미한다. 측정된 최종 농축물 소포체 농도는 13230.0 mg/l였다. 나트륨 메발로네이트 보유율은 3 포인트부터 측정되었고, 평균값은 23.6%였다.
실시예 3
개방 나노여과(NF) 막을 사용한 나트륨 메발로네이트 액체 나노여과
이 실시예는 개방 나노여과 막을 사용하는 나트륨 메발로네이트 액체 나노여과와 같은 유기산 또는 이의 염을 포함하는 수용액을 나노여과하는 것을 설명한다.
공정 장비에는 플레이트 및 프레임 여과 장치(Alfa Laval Labstak M20), 공급 및 정용여과 펌프, 열교환기, 냉각 장치, 100리터 공급 탱크, 및 유입구 및 유출구 압력 게이지 및 압력 제어 밸브가 포함된다. 전체 멤브레인 면적은 0.72 m2였다. 설치된 막은 XN45(TriSep® /Microdyn Nadir, 300 달톤 내지 500 달톤의 대략적인 분자량 컷오프, 25℃에서 90% 내지 96%의 MgSO4 보유율)이었다. 7 bar 내지 8 bar, 25℃, pH 6 내지 pH 8 및 10% 내지 25% 회수율에서의 1 g/l 내지 2 g/l 농도에 대해 명시된 MgSO4 보유율.
나트륨 메발로네이트의 에스케리키아 콜라이 기반 발효로부터의 한외여과 투과물을 공급물로 사용했다. 목적은 불순물(기타 염, 색소, 소포제, 단백질)을 보유하면서 나트륨 메발로네이트를 통과시키는 것이었다.
공급물 79.7 kg을 100리터 공급 탱크에 넣었다. 공급물 농도는 7.0 g/100 g이었다. pH는 30% NaOH 50 그램을 사용하여 8.25로 조정되었다. 공급물은 표 5에 나타낸 바와 같이 구성되었으며, 여기서 HPLC 분석은 %/수크로스 RDS 기준으로 제공된다(표 6).
[표 5]
Figure pct00005
* HPLC(Rezex ROA-유기산 H+ (8%) 컬럼).
** 이온 크로마토그래피
공급물은 46℃ 내지 51℃에서 유지되었다. 여과 압력은 유량을 7 kg/m2/h(관찰된 최소 유량 포인트) 이상으로 제어하는 데 사용된 10 Bar 내지 25 Bar였다.
배치 여과 후, 투과물 분획 및 최종 농축물 분획을 수집하였다. 전체 투과물의 일부를 28.7% 건조 고형물로 증발시켰다. 투과물 분획 및 최종 농축물에 대한 %/수크로스 RDS 기준의 HPLC 분석을 포함한 결과는 표 6에 나와 있다.
[표 6]
Figure pct00006
* HPLC(Rezex ROA-유기산 H+ (8%) 컬럼), ** IC
계산된 전체 메발로네이트 수율은 86.8%였다.
실시예 4
개방 나선 권취 나노여과(NF) 막이 있는 나트륨 메발로네이트 액체 나노여과
이 실시예는 개방 나선 권취 나노여과 막을 사용하는 나트륨 메발로네이트 액체 나노여과와 같은 유기산 또는 이의 염을 포함하는 수용액을 나노여과하는 것을 설명한다.
공정 장비에는 플레이트 및 프레임 여과 장치(Alfa Laval Labstak M20), 공급 및 정용여과 펌프, 열교환기, 냉각 장치, 1000리터 공급 탱크, 및 유입구 및 유출구 압력 게이지 및 압력 제어 밸브가 포함된다. 전체 멤브레인 면적은 14.8 m2였다. 설치된 막은 31 mil 스페이서가 있는 4040 XN45(TriSep® /Microdyn Nadir, 300 달톤 내지 500 달톤의 대략적인 분자량 컷오프, 25℃에서 90% 내지 96%의 MgSO4 보유율)이었다. 7 bar 내지 8 bar, 25℃, pH 6 내지 pH 8 및 10% 내지 25% 회수율에서의 1 g/l 내지 2 g/l 농도에 대해 명시된 MgSO4 보유율.
나트륨 메발로네이트의 에스케리키아 콜라이 기반 발효로부터의 한외여과 투과물을 공급물로 사용했다. 목적은 불순물(기타 염, 색소, 소포제, 단백질)을 보유하면서 나트륨 메발로네이트를 통과시키는 것이었다.
공급물 600 kg을 1000리터 공급 탱크에 넣었다. 공급물 농도는 6.7 g/100 g이었다. pH는 30% NaOH를 사용하여 8.5로 조정되었다. 공급물은 표 7에 나타낸 바와 같이 구성되었으며, 여기서 HPLC 분석은 %/수크로스 RDS 기준으로 제공된다.
[표 7]
Figure pct00007
공급물은 45℃ 내지 52℃에서 유지되었다. 여과 압력은 유량을 5 kg/m2/h(관찰된 최소 유량 포인트) 이상으로 제어하는 데 사용된 10 Bar 내지 25 Bar였다.
배치 여과 후, 투과물 분획 및 최종 농축물 분획을 수집하였다. 전체 투과물을 39.1% 건조 고형물로 증발시켰다. 투과물 분획 및 최종 농축물에 대한 %/수크로스 RDS 기준의 HPLC 분석을 포함한 결과는 표 8에 나와 있다.
[표 8]
Figure pct00008
계산된 전체 메발로네이트 수율은 87.5%였다.
실시예 5
나트륨 메발로네이트(Na-MVA)의 물 용매 결정화
이 실시예는 유기산 또는 이의 염의 물 용매 결정화 예를 들어 나트륨 메발로네이트(Na-MVA)의 물 용매 결정화 및 나트륨 메발로네이트 시드 결정의 제조를 설명한다.
결정화 공급 물질은 나트륨 메발로네이트를 포함하는 수성 시럽이었다. 시럽의 나트륨 메발로네이트 순도는 DS에 대해 96%였다. DS에 대해 95% 이상의 나트륨 메발로네이트를 포함하는 수성 시럽은 공지된 상업적으로 입수 가능한 나트륨 메발로네이트 염을 탈이온수에 용해시키거나, 또는 공지된 상업적으로 입수 가능한 나트륨 메발로네이트 염을 실시예 1 내지 실시예 4에 따라 제조된 나트륨 메발로네이트를 포함하는 나노여과 투과물과 혼합함으로써 생성될 수 있다.
공급 시럽을 70℃의 온도에서 증발시켰다(Rotavapor R-151). DS(건조 물질)가 약 54%일 때, 자발적 핵형성에 의해 결정이 형성되었다. 핵형성 후 결정 질량의 DS가 81.8%가 될 때까지 70℃에서 2시간 동안 증발을 계속했다.
증발된 결정 덩어리를 2리터 냉각 결정 장치(crystallizer)로 옮겼다. 결정 덩어리를 70℃에서 1시간 동안 유지한 다음, 지속적인 교반 하에 20시간 이내에 40℃의 온도까지 냉각시켰다.
생성된 결정 덩어리 930 g을 20 mL 세척수로 원심분리했다(배치식 원심분리기, 바스켓 직경 22.5 cm, 3500 rpm, 5분). 원심분리시 메발로네이트 수율은 45%이고, 원심분리 케이크의 나트륨 메발로네이트 순도는 DS에 대해 98% 이상이며, 원심분리 모액의 나트륨 메발로네이트 순도는 DS에 대해 94%였다.
결정 케이크를 60℃의 가열 챔버에서 19시간 동안 건조시켰다. 건조 케이크의 수분 함량은 0.2 중량% 이하였다.
이와 같은 공정으로 제조된 나트륨 메발로네이트 결정을 실시예 6, 7, 및 8에서 시드 결정으로 사용하였다. 사용하기 전에 결정을 포세린 밀(porcelain mill)에서 분쇄하였다.
실시예 6
나트륨 메발로네이트(Na-MVA)의 물 용매 결정화
이 실시예는 나트륨 메발로네이트(Na-MVA)의 물 용매 결정화와 같은 유기산 또는 이의 염의 물 용매 결정화를 설명한다.
결정화 공급 물질은 실시예 4에 따라 제조된 증발된 나노여과 투과액이었다. 결정화 전에 시럽을 활성탄 분말로 처리하여 색을 제거하였다. 탄소 처리는 증발 시럽 76 kg(DS 1kg당 탄소 분말 약 20 g)에 Norit DX 1 탄소 분말 600 g을 투입하여 수행되었다. 시럽을 50℃의 온도까지 가열하고, 일정한 온도에서 45분 동안 계속 교반하였다. 이어서 탄소 분말을 필터 보조제 여과(Seitz 심층 필터, Kenite 300 필터 보조제 1.1 kg)를 사용하여 시럽으로부터 분리했다. 생성된 시럽의 나트륨 메발로네이트 순도는 DS에 대해 73%이고, 색상은 6300 ICUMSA이며, DS는 24.1%였다.
탄소 처리된 공급 시럽 41 kg을 86.0%의 DS로 증발시켰다(Luwa 박막 증발 장치 NL3-210/1600/10 및 Rotavapor R-153 증발 장치). 10% Struktol J 650 소포제 4 g을 증발 동안 첨가하여 거품을 방지했다. 생성된 시럽 11.6 kg을 10리터 냉각 결정 장치로 옮기고, 70℃의 온도에서 2번 시딩했는데: 처음에는 나트륨 메발로네이트 건조 시드(실시예 5에 따라 제조됨) 0.3 g을 시딩하고, 그 다음 첫 번째 시딩 후 0.6시간 후에 나트륨 메발로네이트 건조 시드 2.0 g을 시딩했다. 첫 번째 시딩 결과 결정 형성이 거의 초래되지 않았다.
시딩된 시럽을 연속 교반 하에 16시간 이내에 48℃의 온도까지 냉각시켰다. 48℃까지 냉각시킨 후, 결정 덩어리를 48℃에서 2시간 동안 유지하였다.
생성된 결정 덩어리 10.7 kg을 세척수 170 mL로 원심분리하였다(배치식 원심분리기, 바스켓 직경 40.5 cm, 2050 rpm, 10분). 원심분리시 메발로네이트 수율은 33%였다. 원심분리 케이크의 나트륨 메발로네이트 순도는 DS에 대해 94%이고, 건조되지 않은 케이크의 수분 함량은 5.3 중량%이며, 색상은 5200 ICUMSA였다. 원심분리 모액의 나트륨 메발로네이트 순도는 DS에 대해 68%였고, 색상은 82000 ICUMSA였다.
실시예 7
나트륨 메발로네이트(Na-MVA)의 물 용매 결정화
이 실시예는 나트륨 메발로네이트(MVA)의 물 용매 결정화와 같은 유기산 또는 이의 염의 물 용매 결정화를 설명한다.
결정화 공급 물질을 증발시킨 실시예 6에 기재된 절차에 따라 활성탄으로 처리된, 실시예 4에 따라 제조된 증발된 나노여과 투과물이었다(DS 1 kg당 Norit DX 1 탄소 분말 20 g, 접촉 시간 45분, 접촉 온도 50℃, Kenite 300 필터 보조제와 함께 Seitz 심층 필터를 사용한 탄소 분말 분리). 공급물의 나트륨 메발로네이트 순도는 DS에 대해 73%였으며, 색상은 6300 ICUMSA였다.
공급 시럽을 86.2%의 DS로 증발시켰다(Luwa 박막 증발 장치 NL3-210/1600/10 증발 장치 및 Rotavapor R-153 증발 장치). 생성된 시럽 11.7 kg을 10리터 냉각 결정 장치로 옮기고 69℃의 온도에서 나트륨 메발로네이트 건조 시드(실시예 5에 따라 제조됨) 2.0g을 시딩하였다. 시딩된 시럽을 연속 교반 하에 16시간 이내에 44℃의 온도까지 냉각시켰다. 그 다음, 결정 덩어리를 탈이온수를 첨가하여 85.4%의 DS로 희석하였다. 희석된 결정 덩어리를 3시간 이내에 40℃의 온도까지 냉각시키고 2시간 동안 40℃에서 유지하였다.
생성된 결정 덩어리 10.9 kg을 170 mL 세척수로 원심분리하였다(배치식 원심분리기, 바스켓 직경 40.5 cm, 2050 rpm, 10분). 원심분리시 메발로네이트 수율은 37%였다. 원심분리 케이크의 나트륨 메발로네이트 순도는 DS에 대해 95%이고, 건조되지 않은 케이크의 수분 함량은 7.0 중량%이며, 색상은 1100 ICUMSA였다. 원심분리 모액의 나트륨 메발로네이트 순도는 DS에 대해 67%였고, 색상은 14000 ICUMSA였다.
실시예 8
나트륨 메발로네이트(Na-MVA)의 물 용매 결정화
이 실시예는 탈이온수에 결정 케이크를 용해시켜 제조된 시럽으로부터 나트륨 메발로네이트(Na-MVA)의 물 용매 결정화와 같은 유기산 또는 이의 염의 물 용매 결정화를 설명한다.
실시예 6 및 실시예 7의 나트륨 메발로네이트 결정을 합하고 탈이온수에 용해시켰다. 생성된 용액을 실시예 6에 기재된 절차에 따라 활성탄으로 처리하고(DS 1kg당 Norit DX 1 탄소 분말 20 g, 접촉 시간 45분, 접촉 온도 50℃, Kenite 300 필터 보조제와 함께 Buchner 여과를 사용한 탄소 분말 분리), 0.2 μm 멸균 필터를 통해 여과하고, 83.5%의 DS로 증발시켰다(Rotavapor R-151 증발 장치). 시럽의 나트륨 메발로네이트 순도는 DS에 대해 96%였고, 색상은 1300 ICUMSA였다.
증발된 시럽 5.6 kg을 6리터 냉각 결정 장치로 옮기고, 68℃의 온도에서 1.6 g의 나트륨 메발로네이트 건조 종자(실시예 5에 따라 제조됨)를 시딩하였다. 시딩된 시럽을 연속 교반 하에 18시간 이내에 40℃의 온도까지 냉각시켰다. 40℃까지 냉각한 후, 결정 덩어리를 40℃에서 4시간 동안 유지하였다.
생성된 결정 덩어리 5.1 kg을 세척수 150 mL로 원심분리했다(배치식 원심분리기, 바스켓 직경 40.5 cm, 2050 rpm, 10분). 원심분리시 메발로네이트 수율은 42%였다. 원심분리 케이크의 나트륨 메발로네이트 순도는 DS에 대해 98% 이상이고, 건조되지 않은 케이크의 수분 함량은 1.5 중량%이며, 색상은 100 ICUMSA였다. 원심분리 모액의 나트륨 메발로네이트 순도는 DS에 대해 94%였고, 색상은 3400 ICUMSA였다.
실시예 9.
결정화된 Na-MVA의 메발로노락톤(MVL)으로의 양이온 교환
이 실시예는 선택적으로 증발에 의해 농축될 수 있는 메발로네이트(MVL)를 포함하는 묽은 액체를 생성하기 위한 용해된 Na-MVA 결정의 액체 용액의 양이온 교환을 설명한다(또한 도 1b 참조).
공정 장비에는 내부 직경이 45 mm이고, 총 길이가 1000 mm인 재킷 유리 컬럼, 컬럼 위에 배치된 공급 용기, 컬럼의 유출구에 있는 연동 펌프 및 Buchi rotavapor R200 회전식 실험실 증발 장치가 포함되었다. Dowex 88 강산성 양이온 교환 수지 1 리터를 컬럼에 로딩하여 베드 길이가 약 700 mm가 되도록 했다. 25℃ 온도에서 2 BV/h의 유속으로 5% H2SO4 4 리터(4 베드 부피)를 사용하여 수지를 역세척(backwash)하고 H+ 형태로 재생했다.
약 98%/DS 순도를 갖는 수계 결정화 공정으로부터의 나트륨 메발로네이트 결정을 물에 용해시켜 24.2% 용액을 형성하였다. 목적은 나트륨 양이온을 교환하여 순수한 메발론산 또는 메발로노락톤 시럽을 생산하는 것이었다.
957 그램의 공급 용액을 실온(약 25℃)에서 1 BV/h의 속도로 컬럼을 통해 통과시키고 물을 사용하여 용리를 계속하였다. 공급물의 pH는 9.78이었고 전도도는 39.4 mS/cm였다. 생성물 수집은 컬럼 출력 브릭스(output brix)가 0.4%일 때 시작되고 출력 브릭스가 1.2%일 때 종료되었다. 약간의 착색이 있는 생성물 1322 그램을 수집하였다. 컬럼을 다시 H+ 형태로 재생하고, 물질을 1 BV/h의 속도로 실온(약 25℃)에서 컬럼에 통과시켰다. 생성물 수집은 컬럼 출력 브릭스가 3.0%일 때 시작되고 출력 브릭스가 1.4%일 때 종료되었다. 무색 생성물 1641 그램이 수집되었다. 물질을 회전 증발 장치에서 95.5%/DS MVL 순도로 99.1% KF-DS로 증발시켰다.
공급물 및 이온 교환(IEX) 생성물에 대한 %/건조 물질 기준의 HPLC 분석을 포함한 결과가 표 9에 나와 있다.
[표 9]
Figure pct00009
IEX 공정에 대해 계산된 전체 메발로노락톤 수율은 95.6%였다.
이 공정에 따라 제조된 메발로노락톤을 포함하는 시럽의 비선광도(specific optical rotation)는 -34.7°(물, c=1, 20℃)였다.
실시예 10.
메발로노락톤(MVL)에 대한 Na-MVA 용액의 양이온 교환
이 실시예는 선택적으로 증발에 의해 농축될 수 있는 메발로네이트(MVL)를 포함하는 수성을 생성하기 위한 Na-MVA를 포함하는 수용액의 양이온 교환을 설명한다(또한 도 2 참조).
공정 장비에는 100 리터 탱크, Seitz 심층 필터, 130 mm 내부 직경 및 1500 mm 총 길이를 갖는 3개의 재킷 유리 컬럼, 컬럼 위에 배치된 공급 용기, 컬럼 유출구에 있는 연동 펌프 및 LUWA 와이프 필름 증발 장치가 포함되었다. Dowex 88 강산성 양이온 교환 수지(Dow) 13 리터를 각 컬럼에 로딩하여 베드 길이가 약 1000 mm가 되도록 했다. 수지를 역세척하고 25℃ 온도에서 2 BV/h의 유속으로 5% H2SO4 130 리터(약 3.3 베드 부피)를 사용하여 H+ 형태로 연속적으로 재생했다.
목적은 나트륨 양이온을 교환하고 추가 정제를 위한 메발론산 또는 메발로노락톤 시럽을 생산하는 것이었다. 분말 활성탄을 사용하여 IEX 공급물로부터 침전 가능성이 있는 색상을 제거했다.
75.5%/DS Na-MVA 순도 및 10986 ICUMSA 단위 색상을 갖는 나노여과 투과물을 39.1% 브릭스로 증발시켰다. 76.2 kg의 용액을 50℃ 내지 60℃의 온도까지 가열하고 2%/DS의 Norit DX1 분말 활성탄을 첨가하고 45분 동안 혼합하였다. 현탁액은 여과 면적이 0.56 m2이고, 1 kg/m2의 Kenite 300(IMERYS Filtration) 규조토 필터 보조제를 예비 코팅한 T2600 여과 시트(Pall)가 있는 Seitz 심층 필터를 사용하여 여과되었다. 24.1% 브릭스의 여액 110 리터를 6496 ICUMSA 단위 색상을 갖는 53% 브릭스 용액으로 증발시켰다. 이 물질 14.8 kg을 IEX 공급을 위해 39.8% 브릭스로 희석하고 50℃까지 가열했다.
공급 용액 20.05 kg을 50℃에서 2 BV/h의 속도로 컬럼을 통과시키고 물을 사용하여 계속 용출시켰다. 생성물 수집은 마지막 컬럼 출력 브릭스가 0.5%일 때 시작되었고 출력 브릭스가 4.0% 및 pH 2.5일 때 종료되었다. 생성물을 2개의 분획으로 수집하였다. 분획을 합하고 증발시켰다. 증발된 합해진 IEX 생성물의 색상은 2362 ICUMSA 단위이고, MVL 순도는 약 76%/DS였다.
공급물 및 IEX 생성물의 결과는 표 10에 나와 있다.
[표 10]
Figure pct00010
실시예 11.
메발로노락톤(MVL)에 대한 Na-MVA 용액의 양이온 교환
이 실시예는 선택적으로 증발에 의해 농축될 수 있는 메발로네이트(MVL)를 포함하는 수성을 생성하기 위한 Na-MVA를 포함하는 수용액의 양이온 교환을 설명한다(또한 도 2 참조).
공정 장비에는 100 리터 탱크, Seitz 심층 필터, 130 mm 내부 직경 및 1500 mm 총 길이를 갖는 3개의 재킷 유리 컬럼, 컬럼 위에 배치된 공급 용기, 컬럼 유출구에 있는 연동 펌프 및 LUWA 와이프 필름 증발 장치가 포함되었다. Dowex 88 강산성 양이온 교환 수지(Dow) 13 리터를 각 컬럼에 로딩하여 베드 길이가 약 1000 mm가 되도록 했다. 수지를 역세척하고 25℃ 온도에서 2 BV/h의 유속으로 5% H2SO4 130 리터(약 3.3 베드 부피)를 사용하여 H+ 형태로 연속적으로 재생했다.
목적은 나트륨 양이온을 교환하고 추가 정제를 위한 메발론산 또는 메발로노락톤 시럽을 생산하는 것이었다. 분말 활성탄을 사용하여 IEX 공급물로부터 침전 가능성이 있는 색상을 제거했다.
78.8%/DS Na-MVA 순도 및 8887 ICUMSA 단위 색상을 갖는 나노여과 투과물을 42.0% 브릭스로 증발시켰다. 41.4 kg의 용액을 55℃ 내지 58℃의 온도까지 가열하고 2.2%/DS의 Norit DX1 분말 활성탄을 첨가하고 70분 동안 혼합하였다. 현탁액은 여과 면적이 0.28 m2이고, 1 kg/m2의 Kenite 300(IMERYS Filtration) 규조토 필터 보조제를 예비 코팅한 T2600 여과 시트(Pall)가 있는 Seitz 심층 필터를 사용하여 여과되었다. 23.8% 브릭스의 여액 56 리터 및 2124 ICUMSA 단위 색상. IEX 공급을 위해 물질을 31.1% 브릭스로 증발시켰다.
공급 용액 35.7 kg을 25℃에서 2 BV/h의 속도로 컬럼을 통과시키고 물을 사용하여 계속 용출시켰다. 생성물 수집은 마지막 컬럼 출력 브릭스가 0.5%일 때 시작되었고 출력 브릭스가 2.0%이고, pH가 2.5에 도달할 때 종료되었다. 생성물 및 잔여 분획을 수집하였다. 증발된 IEX 생성물의 MVL 순도는 약 78%/DS 내지 83%/DS였다. 공급물 및 IEX 생성물의 결과는 표 11에 나와 있다.
[표 11]
Figure pct00011
실시예 12.
메발로노락톤(MVL)에 대한 Na-MVA 용액의 양이온 교환
이 실시예는 선택적으로 증발에 의해 농축될 수 있는 메발로네이트(MVL)를 포함하는 수성을 생성하기 위한 Na-MVA를 포함하는 수용액의 양이온 교환을 설명한다(또한 도 2 참조).
공정 장비에는 130 mm 내부 직경 및 1500 mm 총 길이를 갖는 3개의 재킷 유리 컬럼, 컬럼 위에 배치된 공급 용기, 컬럼 유출구에 있는 연동 펌프가 포함되었다. Dowex 88 강산성 양이온 교환 수지(Dow) 13 리터를 각 컬럼에 로딩하여 베드 길이가 약 1000 mm가 되도록 했다. 수지를 역세척하고 25℃ 온도에서 2 BV/h의 유속으로 5% H2SO4 130 리터(약 3.3 베드 부피)를 사용하여 H+ 형태로 연속적으로 재생했다.
목적은 나트륨 양이온을 교환하고 추가 정제를 위한 메발론산 또는 메발로노락톤 시럽을 생산하는 것이었다.
68.2%/DS Na-MVA 순도 및 82952 ICUMSA 단위 색상을 갖는 Na-MVA 결정화 최종 모액을 39.4% 브릭스로 희석했다.
공급 용액 17.0 kg을 25℃에서 2 BV/h의 속도로 컬럼을 통과시키고 물을 사용하여 계속 용출시켰다. 생성물 수집은 마지막 컬럼 출력 브릭스가 0.8%일 때 시작되었고 출력 브릭스가 2.0%일 때 종료되었다. 생성물을 3개의 분획으로 수집하였다. 분획을 합하고 증발시켰다. 증발된 합해진 IEX 생성물의 MVL 순도는 약 70%/DS 내지 73%/DS였다.
공급물 및 IEX 생성물의 결과는 표 12에 나와 있다.
[표 12]
Figure pct00012
실시예 13
메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화 및 MVL* H 2 O 시드 결정의 제조
이 실시예는 메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화 및 메발로노락톤 일수화물 시드 결정의 제조를 설명한다.
MVL의 고순도 시럽은 본원에 기재된 방법에 의해 제조되었다(도 1a 및 도 1b, 실시예 1 내지 실시예 9). 예상외로 놀랍게도, 이 고순도 MVL 시럽을 몇 주 동안 냉장 보관(약 6℃에서)했을 때 메발로노락톤 일수화물(MVL* H2O) 결정이 저절로 자발적으로 형성되는 것으로 관찰되었다.
시럽의 MVL 순도, 98%의 DS(HPLC, H+ 형태의 수지, 면적%) 및 약 6% w/w의 수분 함량은 MVL* H2O 결정화를 가능하게 할 만큼 충분히 높았다.
결정을 여과하고 여과 튜브에서 원심분리(약 15℃에서 570 g으로 2분)하여 결정 표면에서 모액을 제거했다. 그 후, 이들 결정 및 모액을 분석하였다. 결정의 수분 함량 10.8%(Karl-Fisher 방법)는 결정화 조건으로 인해 이론상 12.1%보다 약간 낮았다. 모액의 수분 함량은 3.2%로, 일수화물 결정이 형성되는 동안 모액이 농축되었음을 의미한다. 결정의 MVL 순도는 DS 98.8%, 모액 97.7%/DS였다. 이들 MVL* H2O 결정을 실시예 14에서 시드 결정으로 사용하였다. 사용하기 전에 결정을 포세린 밀에서 분쇄하였다.
실시예 14
메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화
이 실시예는 나트륨 메발로네이트 결정화 모액을 양이온 교환에 적용하여 생성된 메발로노락톤 시럽으로부터 메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화를 설명한다.
나트륨 메발로네이트를 포함하는 실시예 6의 원심분리 모액을 실시예 12에 따른 양이온 교환으로 처리하여 메발로노락톤을 포함하는 액체를 수득했다. 생성된 시럽의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 71%였고 색상은 34000 ICUMSA였다.
공급 시럽을 93.7%의 DS로 증발시켰다(Rotavapor R-153 증발 장치). 생성된 시럽 2.1 kg을 2리터 냉각 결정 장치로 옮기고 11℃의 온도에서 메발로노락톤 일수화물 건조 시드(실시예 13에 따라 제조됨) 0.4 g을 시딩하였다. 시딩된 시럽을 연속 교반 하에 16시간 이내에 7℃의 온도까지 냉각시켰다. 7℃까지 냉각한 후, 교반을 7℃에서 50시간 동안 계속하였다. 일정한 온도 기간 동안 탈이온수를 첨가하여 결정 덩어리를 다음 세 부분으로 희석했다: (1) 시딩 23시간 후 40 g을 첨가하고, (2) 시딩 43시간 후에 50 g을 첨가하고, (3) 시딩 47시간 후 10 g을 첨가하였다. 생성된 결정 질량의 DS는 89.1%였다.
결정 덩어리 1.7 kg을 세척수가 없는 배치식 원심분리기에서 원심분리하였다(바스켓 직경 22.5 cm, 4000 rpm, 3분). 원심분리시 메발로노락톤 수율은 52%였다. 원심분리 케이크의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 94%이고, 건조되지 않은 케이크의 수분 함량은 10.8 중량%이며, 색상은 5200 ICUMSA였다. 원심분리 모액의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 56%였고, 색상은 52000 ICUMSA였다.
이와 같은 공정으로 제조된 메발로노락톤 일수화물 결정을 실시예 15에서 시드 결정으로 사용하였다. 사용하기 전에 결정을 포세린 밀에서 분쇄하였다.
실시예 15
메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화
이 실시예는 나노여과 후 양이온 교환 단계를 사용하여 생성된 메발로노락톤을 포함하는 시럽으로부터 메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화를 설명한다(도 2).
나트륨 메발로네이트를 포함하는 실시예 4에 따라 제조된 나노여과 투과물을 실시예 10에 따른 양이온 교환으로 처리하여 메발로노락톤을 포함하는 액체를 수득했다. 생성된 시럽의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 76%였고, 색상은 2400 ICUMSA였다.
공급 시럽을 90.7%의 DS로 증발시켰다(Rotavapor R-153 증발 장치). 생성된 시럽 6.3 kg을 6리터 냉각 결정 장치로 옮기고 12℃의 온도에서 메발로노락톤 일수화물 건조 시드(실시예 14에 따라 제조됨) 0.5g을 시딩하였다. 시딩된 시럽을 연속 교반 하에 17시간 이내에 6℃의 온도까지 냉각시켰다. 6℃까지 냉각한 후, 교반을 6℃에서 5시간 동안 계속하였다. 6℃의 일정한 온도 기간 동안 탈이온수를 첨가하여 결정 덩어리를 다음 세 부분으로 희석했다: (1) 시딩 18시간 후 50 g을 첨가하고, (2) 시딩 19시간 후에 40 g을 첨가하고, (3) 시딩 20시간 후 70 g을 첨가하였다. 생성된 결정 질량의 DS는 88.1%였다.
생성된 결정 덩어리 5.2 kg을 27 mL/kg 내지 33 mL/kg 질량 DS와 동일한 양의 세척수를 사용하여 4개의 배치로 원심분리했다(배치식 원심분리기, 바스켓 직경 22.5 cm, 3500 rpm, 3분). 1차 원심분리에서 결정 케이크 샘플 및 모액 샘플을 수집하였다. 1차 원심분리에서 메발로노락톤 수율은 71%였다. 1차 원심분리 케이크의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 93%이고, 건조되지 않은 케이크의 수분 함량은 12.7중량%이며, 색상은 560 ICUMSA였다. 1차 원심분리 모액의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 55%였고, 색상은 5700 ICUMSA였다.
이와 같은 공정으로 제조된 메발로노락톤 일수화물 결정을 실시예 16 및 실시예 17에서 시드 결정으로 사용하였다. 사용하기 전에 결정을 포세린 밀에서 분쇄하였다.
실시예 16
메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화
이 실시예는 나노여과 후 양이온 교환 단계를 사용하여 생성된 메발로노락톤을 포함하는 시럽으로부터 메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화를 설명한다(도 2).
Na-MVA를 포함하는 실시예 3에 따라 제조된 나노여과 투과물을 실시예 11에 따른 양이온 교환으로 처리하여 MVL을 포함하는 액체를 생성하였다. 생성된 시럽의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 81%였고, 색상은 1200 ICUMSA였다.
공급 시럽을 84.1%의 DS로 증발시켰다(Rotavapor R-153 증발 장치). 생성된 시럽 6.2 kg을 6리터 냉각 결정 장치로 옮기고, 16℃의 온도에서 메발로노락톤 일수화물 건조 시드(실시예 15에 따라 제조됨) 1.0 g을 시딩하였다. 시딩된 시럽을 16℃에서 3시간 동안 유지한 후 연속 교반 하에 11시간 이내에 6℃의 온도까지 냉각시켰다. 6℃까지 냉각한 후, 교반을 6℃에서 7시간 동안 계속하였다.
생성된 결정 덩어리 5.5 kg을 72 mL/kg 내지 79 mL/kg 질량 DS와 동일한 양의 세척수를 사용하여 5개 배치로 원심분리했다(배치식 원심분리기, 바스켓 직경 22.5 cm, 3500 rpm, 3분). 1차 원심분리에서 결정 케이크 샘플 및 모액 샘플을 수집하였다. 1차 원심분리에서 메발로노락톤 수율은 62%였다. 1차 원심분리 케이크의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 97% 이상이고, 건조되지 않은 케이크의 수분 함량은 11.6 중량%이며, 색상은 61 ICUMSA였다. 1차 원심분리 모액의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 64%였고, 색상은 2700 ICUMSA였다.
실시예 17
메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화
이 실시예는 원심분리 모액과 희석된 결정 덩어리의 혼합물로부터 메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화를 설명한다.
결정화 공급 물질은 메발로노락톤을 포함하는 수성 시럽이었다. 이는 원심분리 모액과 실시예 16의 탈이온수로 장비를 세척하여 회수된 희석된 결정 덩어리를 합하여 얻어졌다. 생성된 시럽의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 70%였고, 색상은 2400 ICUMSA였다.
공급물을 85.3%의 DS로 증발시키고(Rotavapor R-153), 생성된 시럽 2.8 kg을 2리터 냉각 결정 장치로 옮겼다. 시럽을 2회 시딩하였다: 처음에 13℃의 온도에서 메발로노락톤 일수화물 건조 시드(실시예 15에 따라 제조됨) 1.0 g을 시딩되고, 그 다음 메발로노락톤 일수화물 건조 시드 1.0 g을 10℃의 온도에서 시딩하였다. 1차 시딩 결과 결정 형성이 거의 초래되지 않았다.
시딩된 시럽을 10℃에서 35분 동안 유지한 후 연속 교반 하에 16시간 이내에 4℃까지 냉각시켰다. 4℃까지 냉각한 후, 교반을 4℃에서 2시간 동안 계속하였다.
생성된 결정 덩어리 2.5 kg을 2개의 배치로 원심분리했다(배치식 원심분리기, 바스켓 직경 22.5 cm, 3500 rpm, 3분). 1차 원심분리에서 세척수의 양은 90 mL/kg DS와 같았다. 원심분리에서 생성된 메발로노락톤 수율은 42%였다. 원심분리 케이크의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 97% 이상이고, 건조되지 않은 케이크의 수분 함량은 14.7 중량%이며, 색상은 33 ICUMSA였다. 원심분리 모액의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 58%였고, 색상은 4200 ICUMSA였다.
2차 원심분리는 세척수 없이 수행되었다. 원심분리에서 생성된 메발로노락톤 수율은 54%였다. 원심분리 케이크의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 97% 이상이고, 건조되지 않은 케이크의 수분 함량은 11.7 중량%이며, 색상은 120 ICUMSA였다. 원심분리 모액의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 53%였고, 색상은 4600 ICUMSA였다.
이와 같은 공정으로 제조된 메발로노락톤 일수화물 결정을 실시예 18 및 실시예 19에서 시드 결정으로 사용하였다. 사용하기 전에 결정을 포세린 밀에서 분쇄하였다.
실시예 18
메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화
이 실시예는 탈이온수에 용해된 메발로노락톤 일수화물 결정의 물 용매 재결정화를 설명한다.
결정화 공급 물질은 메발로노락톤을 포함하는 수성 시럽이었다. 이는 탈이온수를 첨가하여 실시예 15의 원심분리 케이크 2.2 kg을 용해 및 희석하여 수득되었다. 생성된 시럽의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 92%였고, 색상은 560 ICUMSA였다.
공급 시럽을 80.8%의 DS로 증발시키고(Rotavapor R-153 증발 장치), 생성된 시럽 2.3 kg을 2리터 냉각 결정 장치로 옮겼다. 시럽을 시딩 없이 연속 교반 하에 다음의 두 단계로 냉각시켰다: (1) 2시간 내에 20℃에서 15℃까지, (2) 10시간 내에 15℃에서 10℃까지. 10℃까지 냉각시킨 후, 교반을 10℃에서 6시간 동안 계속하였다. 이것은 임의의 자발적 결정 형성을 초래하지 않았다.
시럽에 0.5 g의 메발로노락톤 일수화물 건조 시드(실시예 17에 따라 제조됨)를 10℃의 온도에서 시딩하였다. 결정 장치 재킷의 냉각수 온도는 7℃까지 일정하게 유지되었다. 결정 형성은 시딩 직후에 시작되었다. 결정 덩어리의 온도는 결정화 열로 인해 시딩 후 50분 이내에 먼저 10℃에서 16℃까지 증가한 다음 3시간 이내에 16℃에서 12℃까지 감소했다. 12℃까지 냉각시킨 후, 냉각수 온도를 7℃에서 12℃까지 높이고, 12℃에서 1시간 동안 교반을 계속하였다.
생성된 결정 덩어리 2.2 kg을 65 mL/kg 내지 66 mL/kg 질량 DS와 동일한 양의 세척수를 사용하여 2개의 배치로 원심분리했다(배치식 원심분리기, 바스켓 직경 22.5 cm, 3500 rpm, 3분). 1차 원심분리에서 결정 케이크 샘플 및 모액 샘플을 수집하였다. 1차 원심분리에서 메발로노락톤 수율은 52%였다. 1차 원심분리 케이크의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 98% 이상이고, 건조되지 않은 케이크의 수분 함량은 13.6 중량%이며, 색상은 35 ICUMSA였다. 1차 원심분리 모액의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 87%였으며, 색상은 1100 ICUMSA였다.
실시예 19
메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화
이 실시예는 탈이온수에 용해된 메발로노락톤 일수화물 결정의 물 용매 재결정화를 설명한다.
결정화 공급 물질은 메발로노락톤을 포함하는 수성 시럽이었다. 이는 실시예 16의 원심분리 케이크 2.0 kg을 실시예 17의 원심분리 케이크 320 g과 합하여 수득되었다. 혼합하기 전에 실시예 16의 메발로노락톤 생성물을 탈이온수로 80.9%의 DS로 희석하고 생성된 시럽을 실시예 6에 기재된 절차에 따라 활성탄으로 처리하였다(DS 1 kg당 Norit DX 1 탄소 분말 20 g, 접촉 시간 1시간, 접촉 온도 50℃, Kenite 300 필터 보조제와 함께 Buchner 여과를 사용하여 탄소 분말 분리). 결정화 공급 시럽의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 97% 이상이고, 색상은 34 ICUMSA였다.
공급 시럽을 78.3%의 DS로 증발시켰다(Rotavapor R-151 증발 장치). 생성된 시럽 2.6 kg을 5리터 냉각 결정 장치로 옮기고, 17℃의 온도에서 메발로노락톤 일수화물 건조 시드(실시예 17에 따라 제조됨) 0.4 g을 시딩하였다. 시딩된 시럽을 17℃에서 1.5시간 동안 유지한 후 연속 교반 하에 15시간 이내에 13℃의 온도까지 냉각시켰다. 13℃까지 냉각시킨 후, 교반을 13℃에서 5시간 동안 계속하였다.
생성된 결정 덩어리 2.4 kg을 65 mL/kg 내지 71 mL/kg 질량 DS와 동일한 양의 세척수를 사용하여 2개의 배치로 원심분리했다(배치식 원심분리기, 바스켓 직경 22.5 cm, 3500 rpm, 3분). 1차 원심분리에서 결정 케이크 샘플 및 모액 샘플을 수집하였다. 1차 원심분리에서 메발로노락톤 수율은 50%였다. 1차 원심분리 케이크의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 98% 이상이고, 건조되지 않은 케이크의 수분 함량은 12.1 중량%이며, 색상은 3 ICUMSA였다. 1차 원심분리 모액의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 96%이고, 색상은 70 ICUMSA였다.
이와 같은 공정으로 제조된 메발로노락톤 일수화물 결정을 실시예 20의 시드 결정으로 사용하였다. 사용하기 전에 결정을 포세린 밀에서 분쇄하였다.
실시예 20
메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화
이 실시예는 메발로노락톤 일수화물의 물 용매 결정화 및 수성, 고순도, 메발로노락톤 시럽의 제조를 설명한다.
결정화 공급 물질은 메발로노락톤을 포함하는 수성 시럽이었다. 이는 실시예 17의 2차 원심분리 케이크를 실시예 18 및 실시예 19의 원심분리 모액과 합하여 수득되었다. 탈이온수를 첨가하여 시럽을 51.2%의 DS로 희석하고, 생성된 용액을 실시예 6에 기재된 절차에 따라 활성탄으로 처리하였다(DS 1 kg당 Norit DX 1 탄소 분말 20 g, 접촉 시간 1시간, 접촉 온도 50℃, Kenite 300 필터 보조제와 함께 Buchner 여과를 사용하여 탄소 분말 분리). 생성된 시럽의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 93%이고, 색상은 170 ICUMSA였다.
탄소 처리된 공급 시럽을 80.3%의 DS로 증발시켰다(Rotavapor R-153 증발 장치). 생성된 시럽 2.6 kg을 2리터 냉각 결정 장치로 옮기고 18℃의 온도에서 메발로노락톤 일수화물 건조 시드(실시예 19에 따라 제조됨) 0.6 g을 시딩하였다. 시딩된 시럽을 18℃에서 1시간 동안 유지한 후 연속 교반 하에 15시간 이내에 13℃의 온도까지 냉각시켰다. 13℃까지 냉각시킨 후, 교반을 13℃에서 4시간 동안 계속하였다.
결정 덩어리 2.3 kg을 67 mL/kg 내지 68 mL/kg 질량 DS와 동일한 양의 세척수를 사용하여 2개의 배치로 원심분리했다(배치식 원심분리기, 바스켓 직경 22.5 cm, 3500 rpm, 3분). 1차 원심분리에서 결정 케이크 샘플 및 모액 샘플을 수집하였다. 1차 원심분리에서 메발로노락톤 수율은 51%였다. 1차 원심분리 케이크의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 98% 이상이고, 건조되지 않은 케이크의 수분 함량은 12.3 중량%이며, 색상은 3 ICUMSA였다. 1차 원심분리 모액의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 87%이고, 색상은 370 ICUMSA였다.
이 공정에 따라 제조된 메발로노락톤 일수화물 결정의 DSC 분석 결과 22.6℃에서 최대 피크를 갖는 흡열 피크가 나타났다.
원심분리 케이크를 합하고 탈이온수를 첨가하여 57.4%의 DS로 희석하여 액체 메발로노락톤 생성물을 얻었다. 생성된 시럽을 97% 이상의 DS로 증발시켰다(Rotavapor R-153 증발 장치). 증발된 시럽의 메발로노락톤 순도는 DS에 대해 98% 이상이고, 색상은 2 ICUMSA였다.
MVL* H2O를 결정화하기 위한 통상적인 조건은 표 13a 내지 13e에 나와 있다.
[표 13a]
Figure pct00013
[표 13b]
Figure pct00014
[표 13c]
Figure pct00015
[표 13d]
Figure pct00016
[표 13e]
Figure pct00017
또한, MVL*H2O는 냉각 장비가 가능하고 결정 덩어리의 점도가 허용되는 경우 0℃ 미만의 온도에서 모액의 빙점까지 결정화될 수 있다.
실시예 21
메발로노락톤 일수화물(MVL*H 2 O)의 특징화
화학식 C6H10O3*H2O를 갖는 결정질 메발로노락톤 일수화물(MVL*H2O)은 하기 기재된 바와 같이 추가로 특징화되었다.
A. X선 결정 구조
MVL* H2O의 X선 회절을 측정하였다.
B. 융점
MVL-일수화물(MVL* H2O)의 융점(m.p.)은 결정 순도에 따라 20℃ 내지 25℃, 바람직하게는 21℃ 내지 24℃였다. 결정화는 융점 미만에서만 가능하다. 융점은 시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimeter, DSC) 피크 온도를 사용하여 결정된다. DSC 써모그램은 Mettler Toledo DSC822e 시차 주사 열량계를 사용하여 측정되었다. 측정은 80 mL/분의 유속으로 흐르는 질소 분위기에서 표준 40 μL 알루미늄 도가니에서 실행되었다. 온도 범위는 0℃ 내지 50℃이고 가열 속도는 2℃/분이다.
C. 결정질 수분 함량
MVL-일수화물의 이론상 수분 함량은 분자량에서 계산할 때 12.15%(DS 함량 87.85%)이다. (MVL* H2O의 분자량은 148.16 g/mol이다). 이는 물이 과잉인 조건에서 결정화되는 결정에 해당한다. 결정 시럽 내 수분이 결정 수분 함량보다 적은 경우, 결정화시 모액이 농축되고 결정을 형성하는 결정질 수분 함량이 이론치보다 낮아지게 된다. 10.8%의 MVL-일수화물 결정을 형성하는 결정질 수분 함량(Karl-Fisher 방법에 의해)은 실시예 13에 기재된 바와 같이 관찰되었다. 10% 내지 11%의 MVL-일수화물 결정을 형성하는 결정질 수분 함량은 높은 시럽 DS(96 및 89)를 갖는 시럽에서도 관찰되었다.
D. 수중 용해도
용해도는 결정질 화합물을 특징짓는 한 가지 특성이다. 결정화는 과포화된 시럽의 용해도 농도 이상에서만 가능하다. 용해도는 주어진 온도에서 결정화를 위한 최소 DS 농도를 결정한다. 용해도는 결정 현탁액의 평형 농도 분석과 같은 표준 방법에 의해 결정된다.
순도 93%의 결정을 사용하여 물에 대한 MVL* H2O 용해도를 결정하고, 순도 100으로 계산하였다. 평형 DS 함량은 0℃ 내지 20℃ 범위에서 측정 및 계산되었다(표 14).
[표 14]
Figure pct00018
E. 결정 모양
도 3은 메발로노락톤 일수화물(MVL*H2O) 결정의 전형적인 모양을 보여준다. 결정은 쉽게 크고 빠르게 성장하고 많은 결정화 열을 방출한다.

Claims (23)

  1. 수용액으로부터 메발론산 염(X-MVA)의 결정질 형태를 제조하는 방법으로서, 상기 메발론산 염을 포함하는 수용액을 정제 단계에 적용하는 단계(상기 정제 단계는 순도가 적어도 60%인 X-MVA를 포함하는 정제된 용액을 생성함), 및 물 용매 결정화에 의해 상기 정제된 용액으로부터 상기 메발론산 염을 결정화하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정제 단계는 상기 메발론산 염을 포함하는 수용액을 나노여과(nanofiltration)에 적용하여 투과물을 생성하는 것을 포함하며, 여기서 상기 투과물은 적어도 60% 순도의 X-MVA를 포함하는 것인, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 물 용매 결정화는 정제된 용액 또는 투과물을 증발시켜 적어도 60% DS를 포함하는 시럽을 수득한 다음 상기 시럽을 냉각시켜 X-MVA 결정을 생성하는 것을 포함하는 것인, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 수용액은 발효 브로쓰(fermentation broth)인 것인, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 발효 브로쓰는 프리코트 여과(precoat filtration), 미세여과(microfiltration) 또는 한외여과(ultrafiltration) 중 적어도 하나에 의해 상기 발효 브로쓰로부터 바이오매스(biomass) 및 임의의 고형물을 제거함으로써 정화되는 것인, 방법.
  6. 제4항에 있어서, 발효 브로쓰는 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli) 발효로부터 수득된 브로쓰인 것인, 방법.
  7. 제3항에 있어서, 여과 및 원심분리에 의해 상기 시럽으로부터 상기 결정을 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  8. 제2항에 있어서, 나노여과는 30 중량% 미만의 1가 염 제거율(salt rejection)을 가지면서 적어도 60 중량% 내지 98 중량%의 2가 염을 보유할 수 있는 나노여과 막을 이용하는 것인, 방법.
  9. 수용액으로부터 수용성 메발로노락톤을 제조하는 방법으로서, 여기서 방법은
    a) 메발론산 염(X-MVA)을 포함하는 수용액을 나노여과에 적용하여 투과물을 생성하고, 물 용매 결정화에 의해 상기 투과물로부터 상기 메발론산 염을 결정화하여 상기 메발론산 염의 결정을 생성함으로써 수용액으로부터 결정질 형태의 메발론산 염(X-MVA)을 생성하는 단계; 및
    b) (a)의 결정을 물에 용해시켜 메발론산의 수용성 염을 생성하고 상기 액체를 양이온 교환에 적용하여 상기 메발론산의 수용성 염을 수용성 메발로노락톤으로 전환시키는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 메발론산 염의 염은 Na-메발로네이트(Na-MVA), K-메발로네이트(K-MVA), 암모늄 메발로네이트(NH4-MVA), 리튬-메발로네이트(Li-MVA), 메발론산의 임의의 다른 1가 염, 또는 이들의 임의의 하나의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 수용성 메발로노락톤(MVL)을 농축시키는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 상기 농축된 MVL은 적어도 90%(백분율은 HPLC 분석을 사용한 피크의 총 면적에 대한 MVL에 상응하는 피크 면적임)의 메발로노락톤 순도를 갖는 것인, 방법.
  12. 메발론산 염(X-MVA)의 염을 포함하는 수용액으로부터 메발로노락톤을 제조하는 방법으로서, 메발로네이트 염을 포함하는 수용액을 양이온 교환에 적용하여 상기 메발로네이트 염을 포함하는 수용액을 메발로노락톤(MVL)을 포함하는 수용액으로 전환시키는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 메발론산 염의 염은 Na-메발로네이트(Na-MVA), K-메발로네이트(K-MVA), 암모늄 메발로네이트(NH4-MVA), 리튬-메발로네이트(Li-MVA), 메발론산의 임의의 다른 1가 염, 또는 이들의 임의의 하나의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 메발로노락톤을 포함하는 수용액을 적어도 65% 내지 90% DS를 포함하는 액체로 농축시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  15. 제12항 또는 제14항에 있어서, 상기 수용액 또는 액체를 0℃ 내지 25℃에서 냉각시켜 메발로노락톤 일수화물(MVL*H2O) 결정을 수득하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 MVL*H2O 결정을 물에 용해시켜 적어도 90%의 메발로노락톤 순도를 갖는 메발로노락톤을 포함하는 희석 액체를 수득하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 제12항에 있어서, 수용액은 발효 브로쓰인 것인, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 발효 브로쓰는 프리코트 여과, 미세여과 또는 한외여과 중 적어도 하나에 의해 상기 발효 브로쓰로부터 바이오매스 및 임의의 고형물을 제거함으로써 정화되는 것인, 방법.
  19. 제17항에 있어서, 발효 브로쓰는 에스케리키아 콜라이 발효로부터 수득된 브로쓰인 것인, 방법.
  20. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항으로부터 생성된, MVL, 또는 이의 가용화된 형태를 포함하는 약제학적 또는 홈 케어(home care) 또는 영양학적(nutritional) 또는 퍼스널 케어(personal care) 또는 화장품 조성물.
  21. 제1항의 방법으로부터 수득된 결정질 X-MVA.
  22. 제15항의 방법으로부터 수득된 결정질 메발로노락톤*일수화물(MVL*H2O).
  23. 메발로노락톤 일수화물(MVL*H2O) 결정을 포함하는 조성물.
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