RU2199587C2 - Method of isolation of polyhydroxyalkanoate from biomass and polyhydroxyalkanoate prepared by this method - Google Patents

Method of isolation of polyhydroxyalkanoate from biomass and polyhydroxyalkanoate prepared by this method Download PDF

Info

Publication number
RU2199587C2
RU2199587C2 RU98104510/13A RU98104510A RU2199587C2 RU 2199587 C2 RU2199587 C2 RU 2199587C2 RU 98104510/13 A RU98104510/13 A RU 98104510/13A RU 98104510 A RU98104510 A RU 98104510A RU 2199587 C2 RU2199587 C2 RU 2199587C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polyhydroxyalkanoate
pha
solvent
oil
repeating monomer
Prior art date
Application number
RU98104510/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98104510A (en
Inventor
Исао Нода (US)
Исао НОДА
Ли Арнольд ШЕХТМАН (US)
Ли Арнольд ШЕХТМАН
Original Assignee
Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани filed Critical Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани
Publication of RU98104510A publication Critical patent/RU98104510A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2199587C2 publication Critical patent/RU2199587C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology, microbiology. SUBSTANCE: method involves extraction of polyhydroxyalkanoate from biomass with at least one solvent of polyhydroxyalkanoate, for example, acetone, acetonitrile, benzene, butyl acetate, butyl propionate, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, diethylcarbonate, diethylformamide, dimethylcarbonate, dimethylsuccinate, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, ethyl acetate, ethylene glycol diacetate, methyl acetate, methylethylketone, 1,4-dioxane, tetrahydro-furan, toluene, xylene and their mixture. Biomass presents vegetable material containing oil or biomass of bacteria. Precipitation of poly-hydroxyalkanoate from extract is carried out using precipitating agent. Invention presents also polyhydroxyalkanoate prepared, its melting point is about 80 C and above. Method provides simple and ecologically pure technology for preparing highly pure bioplastics from biological sources. EFFECT: improved method of isolation. 22 cl, 3 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к способам экстракции специфических компонентов из других компонентов биомассы. Более конкретно, настоящее изобретение относится к экстракции полигидроксиалканоата из такой биологической системы, как растение или бактерии, путем осуществления экстракции растворителем. The invention relates to methods for extracting specific components from other components of biomass. More specifically, the present invention relates to the extraction of a polyhydroxyalkanoate from a biological system such as a plant or bacteria, by performing solvent extraction.

Товарные полимеры обычно получают из нефтехимических источников хорошо известными синтетическими способами. Однако последние достижения в области технологии создают перспективу для новых источников товарных полимеров. Особенно многообещающим является получение пластических смол с использованием живых организмов ("биопластик") включающих подвергнутые генетической манипуляции бактерии и культурные растения, которые предназначены для получения таких полимеров, как полигидроксиалканоат (РНА); ряд бактерий, которые производят РНА в естественных условиях, также является перспективным источником РНА (см., например, Poirier, Y., D.E.Dennis, К.Klomparens и С.Somerville, "Polyhydroxybutyrate, a biodegradable thermoplastic, produced in transgenic plants". Science, т. 256, стр. 520-523 (1992); опубликованная международная заявка на патент 95/05472 от 23 февраля 1995 г.; опубликованная международная заявка на патент 93/02187 от 4 февраля 1993 г.; Novel Biodegradable Microbial Polymers, E.A. Dawes, ред., NATO ASI Series, Series E: Applied Sciences - т. 186, Kluwer Academic Publishers (1990)). При крупномасштабном производстве, например при сельскохозяйственном производстве, сбор и очистка такого биопластика от остатков биомассы представляют собой решающую стадию, определяющую практическую применимость такой технологии. Commercial polymers are usually obtained from petrochemical sources by well-known synthetic methods. However, recent advances in technology are creating prospects for new sources of commercial polymers. Particularly promising is the production of plastic resins using living organisms (“bioplastics”) including genetically manipulated bacteria and cultivated plants that are designed to produce polymers such as polyhydroxyalkanoate (PHA); a number of bacteria that produce PHA in vivo are also a promising source of PHA (see, for example, Poirier, Y., DEDennis, K. Klomparens and C. Somerville, "Polyhydroxybutyrate, a biodegradable thermoplastic, produced in transgenic plants". Science, T. 256, pp. 520-523 (1992); Published International Patent Application 95/05472 of February 23, 1995; Published International Patent Application 93/02187 of February 4, 1993; Novel Biodegradable Microbial Polymers, EA Dawes, eds., NATO ASI Series, Series E: Applied Sciences - Vol. 186, Kluwer Academic Publishers (1990)). In large-scale production, for example, in agricultural production, the collection and cleaning of such bioplastics from biomass residues is a crucial stage that determines the practical applicability of this technology.

Выделение таких полимерных липидов, как РНА, из крупномасштабного биологического источника, например из сельскохозяйственных культур, является нетривиальной задачей. Традиционные способы выделения, широко используемые в экстракции низкомолекулярных липидов, не обладают достаточной практической экономичностью для использования в процессе выделения смол. Так, например, простое механическое прессование является неподходящим для этой цели, поскольку в отличие от выделения растительных масел из масличных семян твердые пластики невозможно выжимать из культур механическим прессованием. Isolation of polymer lipids such as PHA from a large-scale biological source, for example from crops, is a non-trivial task. Traditional methods of isolation, widely used in the extraction of low molecular weight lipids, do not have sufficient practical cost-effectiveness for use in the process of isolation of resins. For example, simple mechanical pressing is not suitable for this purpose, because, unlike the isolation of vegetable oils from oilseeds, hard plastics cannot be squeezed out of crops by mechanical pressing.

В принципе возможно выделение РНА методами седиментации. Однако простое гравитационное (силой в IG) осаждение в жидкой суспендирующей среде фактически оказывается неприменимым. Скорость осаждения чрезвычайно низка. Кроме того, такое медленное осаждение легко нарушается Броуновским движением мелких частиц РНА, индуцируемым термической флуктуацией суспендирующих молекул жидкости, окружающих частицы. Кроме этого, продолжительные периоды времени, требуемые для осаждения очень мелких частиц РНА, создают проблему, связанную с бактериальным загрязнением и последующим биоразложением суспензии частиц. In principle, it is possible to isolate PHA by sedimentation methods. However, simple gravitational (by force in IG) deposition in a liquid suspending medium is practically inapplicable. The deposition rate is extremely low. In addition, such slow deposition is easily disrupted by the Brownian motion of small PHA particles induced by thermal fluctuation of the suspending liquid molecules surrounding the particles. In addition, the long periods of time required to deposit very fine PHA particles pose a problem associated with bacterial contamination and subsequent biodegradation of the particle suspension.

Известные способы экстракции растворителем также не подходят для крупномасштабного выделения РНА из сельскохозяйственных культур. Традиционно используемым растворителем для экстракции РНА из бактерий является хлороформ. Для тех же целей описаны также другие галогенированные углеводороды, такие как дихлорметан, дихлорэтан и хлорпропан (см., например, патент США 4,562,245, Stademan, выданный 31 декабря 1985 г.; патент США 4,324,907, Senior, Wright и Alderson, выданный 13 апреля 1982 г.; патент США 4,310,684, Vanlautem и Gilain, выданный 12 января 1982 г.; патент США 4,705,604, Vanlautem и Gilain, выданный 10 ноября 1987 г.; заявка на Европейский патент 036 699, Holmes и Wright, опубликованная 3 сентября 1981 г.; заявка на патент Германии 239,609, Schmidt, Schmiechen Rehm и Trennert, опубликованная 10 января 1986 г.). Однако такие растворители потенциально вредны для здоровья и окружающей среды. Следовательно, использование большого количества таких растворителей, особенно вблизи участка сбора, является нежелательным. Known solvent extraction methods are also not suitable for large-scale isolation of PHA from crops. The traditionally used solvent for the extraction of PHA from bacteria is chloroform. Other halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, dichloroethane and chloropropane are also described for the same purpose (see, for example, U.S. Patent 4,562,245, Stademan, issued December 31, 1985; US Patent 4,324,907, Senior, Wright and Alderson, issued April 13, 1982 g .; US patent 4,310,684, Vanlautem and Gilain, issued January 12, 1982; US patent 4,705,604, Vanlautem and Gilain, issued November 10, 1987; European patent application 036 699, Holmes and Wright, published September 3, 1981. ; German patent application 239,609, Schmidt, Schmiechen Rehm and Trennert, published January 10, 1986). However, such solvents are potentially harmful to health and the environment. Therefore, the use of a large number of such solvents, especially near the collection site, is undesirable.

На основании сказанного выше, очевидно, что существует потребность в простом и экономичном способе выделения биопластиков из крупномасштабного биологического источника. Предпочтительно, чтобы такой способ был легко адаптируемым в виде составной части сельскохозяйственного производства родственных продуктов, например масла и муки в случае масличных семян. Based on the foregoing, it is obvious that there is a need for a simple and economical method for isolating bioplastics from a large-scale biological source. Preferably, such a method is easily adaptable as an integral part of the agricultural production of related products, for example, oil and flour in the case of oilseeds.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа выделения биопластиков из биомассы. An object of the present invention is to provide a method for isolating bioplastics from biomass.

Эта и другие задачи настоящего изобретения станут очевидными для специалиста в данной области настоящего описания и прилагаемой формулы изобретения. This and other objectives of the present invention will become apparent to a person skilled in the art of the present description and the attached claims.

Предлагается способ выделения полигидроксиалканоата из биомассы, заключающийся в экстракции полигидроксиалканоата, по крайней мере, одним растворителем РНА, выбранным из группы, состоящей из ацетона, ацетонитрила, бензола, бутилацетата, бутилпропионата, β-бутиролактона, γ-бутиролактона, диэтилкарбоната, диэтилформамида, диметилкарбоната, диметилсукцината, диметилсульфоксида, диметилформамида, этилацетата, диацетата этиленгликоля, метилацетата, метилэтилкетона, тетрагидрофурана, толуола, ксилола и их смесей. A method for isolating a polyhydroxyalkanoate from biomass is proposed, which comprises extracting a polyhydroxyalkanoate with at least one PHA solvent selected from the group consisting of acetone, acetonitrile, benzene, butyl acetate, butyl propionate, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, diethyl methyl carbonate, diethyl methyl carbonate, diethyl methyl carbonate, dimethyl succinate, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, ethyl acetate, ethylene glycol diacetate, methyl acetate, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, toluene, xylene and mixtures thereof.

Такой способ удовлетворяет потребность в относительно простом, экологически чистом и экономичном процессе выделения биопластиков из крупномасштабного биологического источника. This method satisfies the need for a relatively simple, environmentally friendly and economical process for the isolation of bioplastics from a large-scale biological source.

Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает схему технического решения изобретения, включающего одно-стадийную экстракцию масла и РНА с последующим выпариванием растворителя.
Brief Description of the Drawings
FIG. 1 depicts a diagram of a technical solution of the invention, including a single-stage extraction of oil and PHA followed by evaporation of the solvent.

Фиг. 2 изображает схему технического решения изобретения, включающего одно-стадийную экстракцию масла и РНА с последующим осаждением РНА с помощью осадителя РНА. FIG. 2 depicts a diagram of a technical solution of the invention, including a single-stage extraction of oil and PHA followed by precipitation of PHA using a PHA precipitant.

Фиг. 3 изображает схему технического решения изобретения, включающего двух-стадийную последовательную экстракцию масла и РНА. FIG. 3 depicts a diagram of a technical solution of the invention, including a two-stage sequential extraction of oil and PHA.

Ниже приведен перечень определений используемых в тексте терминов. The following is a list of definitions used in the text of the terms.

Термин "алкенил" обозначает углеродсодержащую цепочку, предпочтительно, от примерно C2 до примерно С24 атомов углерода, более предпочтительно, от примерно С2 до примерно C19; причем такая цепочка может быть прямой, разветвленной или циклической, предпочтительно, прямой или разветвленной, более предпочтительно, прямой; может быть замещенной (моно- или поли-) или незамещенной; и мононенасыщенной (т.е. в цепочке имеется одна двойная или тройная связь), или полиненасыщенной (т.е. в цепочке содержатся две или более двойных связей, две или более тройных связей или одна или более двойных и одна или более тройных связей), предпочтительно, мононенасыщенной.The term "alkenyl" means a carbon chain, preferably from about C 2 to about C 24 carbon atoms, more preferably from about C 2 to about C 19 ; moreover, such a chain may be straight, branched or cyclic, preferably straight or branched, more preferably straight; may be substituted (mono- or poly-) or unsubstituted; and monounsaturated (i.e., the chain has one double or triple bond), or polyunsaturated (i.e., the chain contains two or more double bonds, two or more triple bonds or one or more double and one or more triple bonds) preferably monounsaturated.

Термин "алкил" обозначает углеродсодержащую цепочку, предпочтительно, от примерно C1 до примерно С24, более предпочтительно, от примерно C1 до примерно С19 атомов углерода; которая может быть прямой, разветвленной или циклической, предпочтительно, прямой или разветвленной, более предпочтительно, прямой; цепочка может быть замещенной (моно- или поли-) или незамещенной; и насыщенной.The term “alkyl” means a carbon chain, preferably from about C 1 to about C 24 , more preferably from about C 1 to about C 19 carbon atoms; which may be straight, branched or cyclic, preferably straight or branched, more preferably straight; the chain may be substituted (mono- or poly-) or unsubstituted; and saturated.

Термин "включающий" обозначает, что могут добавляться другие стадии и другие ингредиенты, не оказывающие влияния на конечный результат. Этот термин охватывает термины "состоящий из" и "по существу, состоящий из". The term “comprising” means that other steps and other ingredients may be added that do not affect the end result. This term covers the terms “consisting of” and “essentially consisting of”.

Термин "экстракция полигидроксиалканоата из биомассы" помимо того, что он относится к экстракции конкретного РНА, вырабатываемого биомассой, которая образует единственный РНА, также относится к экстракции одного или более типов РНА, когда биомасса образует более одного типа РНА. The term "extraction of polyhydroxyalkanoate from biomass" in addition to the fact that it refers to the extraction of a particular PHA produced by the biomass that forms a single PHA, also refers to the extraction of one or more types of PHA when the biomass forms more than one type of PHA.

Термин "полигидроксиалканоат" и "РНА" обозначает полимер, содержащий следующее повторяющееся звено:

Figure 00000002

в котором R, предпочтительно, представляет собой Н, алкил, или алкенил; a m имеет значение от примерно 1 до примерно 4. Термины полигидроксиалканоат и РНА включают полимеры, содержащие одно или более различных повторяющихся звеньев.The term "polyhydroxyalkanoate" and "PHA" means a polymer containing the following repeating unit:
Figure 00000002

in which R is preferably H, alkyl, or alkenyl; am has a value of from about 1 to about 4. The terms polyhydroxyalkanoate and PHA include polymers containing one or more different repeating units.

РНА, экстрагируемые по способу настоящего изобретения, предпочтительно, имеют температуру плавления ("Тm") около 80oС или выше. Предпочтительно, такие РНА содержат, по крайней мере, два статически повторяющихся мономерных звена, в которых первое статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру

Figure 00000003

в которой R1 представляет собой Н или C1-C2 алкил; а n равно 1 или 2; второе статически повторяющееся мономерное звено имеет структуру
Figure 00000004

в которой R2 представляет собой С319 алкил или С3-C19 алкенил; и в которых, по крайней мере, 50% статистически повторяющихся мономерных звеньев имеют структуру первого статистически повторяющегося мономерного звена. Более предпочтительно, примеры высококристаллических РНА, экстрагируемых настоящим способом, включают вещества, раскрытые в заявке на патент США с серийным 08/465,046, Noda от 6 июня 1995 г.; заявке на патент США с серийным 08/422,008, Noda от 13 апреля 1995 г.; заявке на патент США с серийным 08/422,009, Noda от 5 июня 1995 г. ; заявке на патент США с серийным 08/467,373, Noda от 6 июня 1995 г. ; заявке на патент США с серийным 08/188,271, Noda от 28 января 1994 г.; заявке на патент США с серийным 08/469,969, Noda от 6 июня 1995 г. ; заявке на патент США с серийным 08/472,353, Noda от 7 июня 1995 г. ; заявке на патент США с серийным 08/469,269, Noda от 6 июня 1995 г.; и патенте США 5,292,860, Shiotani и Kobayashi, выданном 8 марта 1994 г.PHAs extracted by the method of the present invention preferably have a melting point (“T m ”) of about 80 ° C. or higher. Preferably, such PHA contain at least two statically repeating monomer units in which the first statistically repeating monomer unit has the structure
Figure 00000003

in which R 1 represents H or C 1 -C 2 alkyl; and n is 1 or 2; the second statically repeating monomer unit has the structure
Figure 00000004

in which R 2 represents C 3 -C 19 alkyl or C 3 -C 19 alkenyl; and in which at least 50% of the statistically repeating monomer units have the structure of the first statistically repeating monomer unit. More preferably, examples of highly crystalline PHAs extracted by the present method include those disclosed in US Patent Application Serial No. 08 / 465,046, Noda June 6, 1995; U.S. Patent Application Serial 08 / 422,008, Noda April 13, 1995; U.S. Patent Application Serial 08 / 422,009, Noda June 5, 1995; U.S. Patent Application Serial 08 / 467,373, Noda June 6, 1995; US Patent Application Serial 08 / 188,271, Noda January 28, 1994; U.S. Patent Application Serial 08 / 469,969, Noda June 6, 1995; U.S. Patent Application Serial 08 / 472,353, Noda June 7, 1995; U.S. Patent Application Serial 08 / 469,269, Noda June 6, 1995; and U.S. Patent 5,292,860 to Shiotani and Kobayashi, issued March 8, 1994.

Под термином "растворитель" подразумевается вещество, способное растворять другое вещество (растворимое вещество) с образованием однородно диспергированной смеси (раствор) частиц молекулярного или ионного размера. By the term “solvent” is meant a substance capable of dissolving another substance (soluble substance) to form a uniformly dispersed mixture (solution) of molecular or ionic particles.

Термин "нерастворитель" обозначает вещество, неспособное в заметной степени растворять другое вещество. The term "non-solvent" means a substance that is unable to significantly dissolve another substance.

Термин "осадитель" обозначает вещество, которое способно вызывать осаждение другого вещества и/или ослаблять сольватирующую способность растворителя. Хотя осадитель также считается нерастворителем, однако, нерастворитель не всегда является осадителем. Так, например, метанол и гексан являются осадителями РНА и нерастворителями РНА; тогда как масло представляет собой нерастворитель РНА, но не всегда является эффективным осадителем РНА (хотя при очень высоких концентрациях масло вызывает осаждение РНА из раствора). The term “precipitant” means a substance that is capable of causing precipitation of another substance and / or weakening the solvating ability of the solvent. Although the precipitant is also considered a non-solvent, however, the non-solvent is not always a precipitant. So, for example, methanol and hexane are precipitators of PHA and non-solvents of PHA; whereas oil is a PHA non-solvent, but is not always an effective PHA precipitant (although at very high concentrations, the oil precipitates PHA from solution).

Все процентные соотношения даны в мол.% в расчете на всю композицию, если не указано особо. All percentages are given in mol.% Based on the entire composition, unless otherwise indicated.

Все отношения приведены в массовом выражении, если не указано особо. All relations are given in mass terms, unless otherwise indicated.

Далее, настоящее изобретение в его аспектах, касающихся продукта и способа, описано более подробно. Further, the present invention in its aspects regarding the product and method is described in more detail.

Биомасса
Источники, из которых экстрагируют РНА способом согласно настоящего изобретения, включают такие одноклеточные организмы, как бактерии или грибки, а также высшие организмы, такие как растения (на которые ссылаются, как на "биомассу"). Хотя такая биомасса может быть представлена организмами дикого типа, предпочтительно, они представляют собой виды, подвергнутые генетическому манипулированию, специально предназначенные для получения специфического целевого РНА, имеющего интерес для производителя. Такие подвергнутые генетической манипуляции организмы получают путем введения генетической информации, необходимой для получения одного или более типов РНА. Обычно такая генетическая информация извлекается из бактерий, которые продуцируют РНА в естественных условиях.
Biomass
Sources from which PHA is extracted by the method of the present invention include such unicellular organisms as bacteria or fungi, as well as higher organisms such as plants (referred to as “biomass”). Although such biomass can be represented by wild-type organisms, they are preferably genetically manipulated species specifically designed to produce a specific target PHA of interest to the producer. Such genetically manipulated organisms are obtained by introducing the genetic information necessary to obtain one or more types of PHA. Typically, such genetic information is extracted from bacteria that produce PHA in vivo.

Растения, используемые в настоящем изобретении, включают любое полученное методами генной инженерии растение, предназначенное для получения РНА. Предпочтительные растения включают такие сельскохозяйственные культуры, как хлебные злаки, масличные семена и клубнеплодные растения; более предпочтительно, авокадо, ячмень, различные сорта свеклы, кормовые бобы, гречиху, морковь, кокос, копру, кукурузу (маис), семя хлопчатника, тыкву бутылочную, различные виды чечевицы, фасоль лимскую, просо, маш, овес, масличную пальму, различные сорта гороха, арахис, картофель, тыкву обыкновенную, семя рапса (например, канолу), рис, сорго, сою культурную, сахарную свеклу, сахарный тростник, подсолнечник, батат, табак, пшеницу и ямс. Такие генетически изменяемые плодоносящие растения, используемые в способе настоящего изобретения, включают, но не ограничиваются ими, яблоню, абрикос, банан, мускусную дыню, различные сорта вишни, винограда, кумкват, лимон, лайм настоящий, апельсин, папайю, различные сорта персиков, грушу, ананас, мандарины, томат и арбуз. Предпочтительно, такие растения подвергают обработке методами генной инженерии с получением РНА в соответствии со способами, описанными Poirier, Y., D.E.Dennis, К.Klomparens и С.Somerville "Polyhydroxybutyrate, a biodegradable thermoplastic, produced in transgenic plants", Science, т. 256, стр. 520-523 (1992); в опубликованной международной заявке на патент 95/05472 от 23 февраля 1995 г.; опубликованной международной заявке на патент 93/02187 от 4 февраля 1993 г. Особенно предпочтительными растениями являются соя, картофель, кукуруза и кокосовые растения, подвергнутые обработке методами генной инженерии с получением РНА; более предпочтительно, соя культурная. Plants used in the present invention include any genetically engineered plant for producing PHA. Preferred plants include crops such as cereals, oilseeds and tubers; more preferably, avocado, barley, various beets, fava beans, buckwheat, carrots, coconut, copra, corn (maize), cotton seed, bottle gourd, various types of lentils, Lima beans, millet, mung bean, oats, oil palm, various peas, peanuts, potatoes, common squash, rapeseed (e.g. canola), rice, sorghum, soybeans, sugar beets, sugarcane, sunflower, sweet potato, tobacco, wheat and yams. Such genetically variable fruiting plants used in the method of the present invention include, but are not limited to, apple, apricot, banana, cantaloupe, various varieties of cherries, grapes, kumquat, lemon, lime real, orange, papaya, various varieties of peaches, pear , pineapple, tangerines, tomato and watermelon. Preferably, such plants are genetically engineered to produce PHA according to the methods described by Poirier, Y., DEDennis, K. Klomparens and C. Somerville "Polyhydroxybutyrate, a biodegradable thermoplastic, produced in transgenic plants", Science, vol. 256, pp. 520-523 (1992); in published international patent application 95/05472 of February 23, 1995; published international patent application 93/02187 of February 4, 1993. Particularly preferred plants are soybeans, potatoes, corn and coconut plants that have been genetically engineered to produce PHA; more preferably soybean cultured.

Бактерии, используемые в настоящем изобретении, включают любые бактерии, подвергнутые методам генной инженерии, предназначенные для получения РНА, а также бактерии, которые вырабатывают РНА в естественных условиях. Примерами таких бактерий могут служить те, что описаны в Novel Biodegradable Microbial Polymers, E.A. Dawes, ред., NATO ASI Series, Series E: Applied Sciences - т. 186, Kluwer Academic Publishers (1990); патенте США 5,292,860, Shiotani и Kobayashi, выданном 8 марта 1994 г.; патенте США 5,250,430, Peoples и Sinskey, выданном 5 октября 1993 г.; патенте США 5,245,023, Peoples и Sinskey, выданном 14 сентября 1993 г. ; патенте США 5,229,279, Peoples и Sinskey, выданном 20 июля 1993 г. The bacteria used in the present invention include any genetically engineered bacteria to produce PHA, as well as bacteria that produce PHA in vivo. Examples of such bacteria are those described in Novel Biodegradable Microbial Polymers, E.A. Dawes, eds., NATO ASI Series, Series E: Applied Sciences - Vol. 186, Kluwer Academic Publishers (1990); U.S. Patent 5,292,860 to Shiotani and Kobayashi, issued March 8, 1994; U.S. Patent 5,250,430, Peoples and Sinskey, issued October 5, 1993; U.S. Patent 5,245,023, Peoples and Sinskey, issued September 14, 1993; U.S. Patent 5,229,279, Peoples and Sinskey, issued July 20, 1993.

Экстракция растворителем
Настоящее изобретение относится к способу выделения полигидроксиалканоата из биомассы, причем такой способ заключается в экстракции полигидроксиалканоата, по крайней мере, одним растворителем РНА, выбранным из группы, состоящей из ацетона, ацетонитрила, бензола, бутилацетата, бутилпропионата, β-бутиролактона, γ-бутиролактона, диэтилкарбоната, диэтилформамида, диметилкарбоната, диметилсукцината, диметилсульфоксида, диметилформамида, этилацетата, диацетата этиленгликоля, метилацетата, метилэтилкетона, 1,4-диоксана, тетрагидрофурана, толуола, ксилола и их смесей. Предпочтительным растворителем РНА является ацетон, ацетонитрил, γ-бутиролактон, 1,4-диоксан, метилацетат, толуол, метилэтилкетон, этилацетат и их смеси. Более предпочтительным растворителем РНА являются ацетон или этилацетат; еще более предпочтительным - ацетон.
Solvent Extraction
The present invention relates to a method for isolating a polyhydroxyalkanoate from biomass, the method comprising extracting a polyhydroxyalkanoate with at least one PHA solvent selected from the group consisting of acetone, acetonitrile, benzene, butyl acetate, butyl propionate, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, diethyl carbonate, diethyl formamide, dimethyl carbonate, dimethyl succinate, dimethyl sulfoxide, dimethyl formamide, ethyl acetate, ethylene glycol diacetate, methyl acetate, methyl ethyl ketone, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, t Luola, xylene and mixtures thereof. A preferred PHA solvent is acetone, acetonitrile, γ-butyrolactone, 1,4-dioxane, methyl acetate, toluene, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, and mixtures thereof. A more preferred PHA solvent is acetone or ethyl acetate; even more preferred is acetone.

Осадители РНА также могут использоваться на некоторых стадиях процесса с целью осуществления осаждения РНА. Ниже более подробно обсуждается использование таких осадителей в способе изобретения. Предпочтительные осадители РНА включают, но не ограничиваются ими, бутан, диэтиловый эфир, диглицерид, этанол, жир, гептан, гексан, метанол, моноглицерид, октан, масло, пентал, триглицерид, воду или их смеси. PHA precipitators can also be used at some stages of the process to effect the precipitation of PHA. The use of such precipitants in the method of the invention is discussed in more detail below. Preferred PHA precipitants include, but are not limited to, butane, diethyl ether, diglyceride, ethanol, fat, heptane, hexane, methanol, monoglyceride, octane, oil, pental, triglyceride, water, or mixtures thereof.

Предпочтительно, растворитель РНА используют в способе изобретения при повышенной температуре, поскольку, как было установлено, скорость растворения РНА в растворителе РНА при повышенных температурах существенно выше. Экстракцию РНА можно проводить в интервале температур от примерно 20oС до температуры плавления РНА; более предпочтительно, в интервале от около 20oС до примерно 80oС; более предпочтительно, в интервале от примерно 45oС до точки кипения растворителя РНА; и еще более предпочтительно, в интервале от примерно 50oС до примерно 60oС.Preferably, the PHA solvent is used in the method of the invention at an elevated temperature, since it has been found that the rate of dissolution of PHA in the PHA solvent at elevated temperatures is significantly higher. The extraction of PHA can be carried out in the temperature range from about 20 o C to the melting temperature of PHA; more preferably in the range of from about 20 ° C to about 80 ° C; more preferably in the range of from about 45 ° C. to the boiling point of the PHA solvent; and even more preferably in the range of from about 50 ° C. to about 60 ° C.

Предпочтительно, твердую массу, содержащую РНА, подвергают перемешиванию в ходе экстракции растворителем РНА, поскольку это также увеличивает скорость растворения РНА. Preferably, the solid mass containing PHA is subjected to stirring during extraction with the PHA solvent, since this also increases the rate of dissolution of the PHA.

Удаление растворителя РНА из раствора, содержащего РНА, приводит в результате к окончательному осаждению РНА в виде кристаллического твердого вещества. Однако в процессе выпаривания растворителя концентрированный раствор РНА часто образует очень высоковязкую жидкость или иногда даже гель, который с большим трудом поддается дальнейшей обработке. Если раствор содержит относительно нелетучий нерастворитель РНА помимо растворителя РНА и РНА, РНА будет осаждаться после удаления растворителя РНА и образовывать суспензию в нерастворителе РНА. Removal of the PHA solvent from the solution containing PHA results in the final precipitation of PHA in the form of a crystalline solid. However, in the process of evaporation of the solvent, the concentrated PHA solution often forms a very highly viscous liquid or sometimes even a gel, which is difficult to process further. If the solution contains a relatively non-volatile non-solvent PHA in addition to the solvent PHA and PHA, PHA will precipitate after removal of the PHA solvent and form a suspension in the PHA non-solvent.

а. Одностадийная экстракция масла и РНА с последующим выпариванием растворителя
В соответствии с одним из вариантов изобретения способ включает: а) обработку биомассы, содержащей РНА и масло (например, растительный материал), растворителем РНА; в) удаление имеющегося нерастворимого растительного материала, в результате чего остается раствор полигидроксиалканоата и масло, растворенное в растворителе РНА; с) удаление растворителя РНА из раствора, что приводит к осаждению полигидроксиалканоата в масле; и д) удаление масла, после чего в системе остается полигидроксиалканоат.
a. One-stage extraction of oil and PHA followed by evaporation of the solvent
In accordance with one embodiment of the invention, the method includes: a) treating biomass containing PHA and oil (for example, plant material) with a PHA solvent; c) removal of the existing insoluble plant material, resulting in a solution of polyhydroxyalkanoate and oil dissolved in the PHA solvent; c) removing the PHA solvent from the solution, which leads to the precipitation of polyhydroxyalkanoate in oil; and e) oil removal, after which polyhydroxyalkanoate remains in the system.

Пример такого технического решения схематически представлен на фиг.1. Такое техническое решение обеспечивает простейший способ экстракции как масла, так и РНА из биомассы, содержащей такие компоненты. На биомассу (например, культурная соя, содержащая масло и РНА) воздействуют растворителем РНА. После отделения твердой биомассы растворитель РНА непосредственно выпаривают из полученного в результате раствора, содержащего экстрагированное масло и РНА. Поскольку РНА со значением Тm около 80oС или выше обычно нерастворимы в масле, удаление растворителя в результате приводит к осаждению РНА в масле. Такое масло и РНА далее разделяют традиционными способами, например фильтрацией.An example of such a technical solution is schematically presented in figure 1. This technical solution provides the simplest method for extracting both oil and PHA from biomass containing such components. Biomass (e.g. cultured soybeans containing oil and PHA) is exposed to a PHA solvent. After separation of the solid biomass, the PHA solvent is directly evaporated from the resulting solution containing the extracted oil and PHA. Since PHAs with a T m value of about 80 ° C. or higher are usually insoluble in oil, removal of solvent results in precipitation of PHA in the oil. Such oil and PHA are further separated by conventional methods, for example by filtration.

в. Одностадийная экстракция масла и РНА с последующим осаждением нерастворителем
В соответствии с другим техническим решением изобретения способ включает: а) обработку биомассы, содержащей РНА и масло (например, растительного материала), растворителем РНА; в) удаление имеющегося нерастворимого растительного материала, в результате чего остается раствор полигидроксиалканоата и масла, растворенный в растворителе РНА; с) обработку раствора осадителем РНА, в результате чего происходит осаждение полигидроксиалканоата; д) удаление осадителя РНА и растворенного в нем масла, в результате чего остается полигидроксиалканоат. Необязательно, растворитель РНА и осадитель РНА могут впоследствии выпариваться из масла.
in. Single-stage oil and PHA extraction followed by non-solvent precipitation
In accordance with another technical solution of the invention, the method includes: a) treating biomass containing PHA and oil (for example, plant material) with a PHA solvent; c) removal of existing insoluble plant material, leaving a solution of polyhydroxyalkanoate and oil dissolved in a PHA solvent; c) treating the solution with PHA precipitant, resulting in the precipitation of polyhydroxyalkanoate; d) removal of the PHA precipitant and the oil dissolved in it, resulting in polyhydroxyalkanoate remaining. Optionally, the PHA solvent and the PHA precipitant may subsequently be evaporated from the oil.

Такое техническое решение в схематическом виде представлено на фиг.2. В соответствии с таким техническим решением на биомассу (например, сою культурную), содержащую масло и РНА, однократно воздействуют растворителем РНА, таким как ацетон, являющийся хорошим растворителем как для масла, так и для РНА. Добавление осадителя РНА (например, гексана) в экстракционный раствор, содержащий масло и РНА, приводит в результате к осаждению РНА. Отстоявшуюся смесь, содержащую растворитель РНА, осадитель РНА и масло, удаляют, чтобы получить РНА. Растворитель РНА и осадитель РНА затем выпаривают из супернатанта с получением масла. Затем растворитель РНА и осадитель РНА могут быть отделены друг от друга и подвергнуты вторичному использованию. Such a technical solution is shown in diagrammatic form in FIG. 2. In accordance with such a technical solution, biomass (for example, soybean culture) containing oil and PHA is once exposed to a PHA solvent, such as acetone, which is a good solvent for both oil and PHA. The addition of a PHA precipitant (e.g., hexane) to an extraction solution containing oil and PHA results in precipitation of the PHA. The settled mixture containing PHA solvent, PHA precipitant and oil is removed to obtain PHA. The PHA solvent and PHA precipitant are then evaporated from the supernatant to give an oil. Then the PHA solvent and PHA precipitant can be separated from each other and recycled.

Предпочтительные осадители РНА смешиваются с растворителем РНА. Предпочтительные осадители РНА включают диэтиловый эфир, диглицерид, этанол, жир, гептан, гексан, метанол, моноглицерид, масло, триглицерид, воду или их смеси. Более предпочтительными осадителями являются такие вещества, которые смешиваются с маслом, например, диэтиловый эфир, диглицерид, этанол, жир, гептан, гексан, метанол, моноглицерид, масло, триглицерид или их смеси; наиболее предпочтительными являются гексан и метанол. Preferred PHA precipitants are mixed with the PHA solvent. Preferred PHA precipitants include diethyl ether, diglyceride, ethanol, fat, heptane, hexane, methanol, monoglyceride, oil, triglyceride, water, or mixtures thereof. More preferred precipitants are those substances which are miscible with oil, for example diethyl ether, diglyceride, ethanol, fat, heptane, hexane, methanol, monoglyceride, oil, triglyceride or mixtures thereof; most preferred are hexane and methanol.

с. Двухстадийная последовательность экстракции масла и РНА
В соответствии с еще одним техническим решением изобретения способ включает: а) обработку биомассы, содержащей РНА и масло (например, растительного материала), растворителем, который растворяет масло и который не растворяет полигидроксиалканоат; в) удаление растворителя и содержащегося в нем масла, в результате чего в системе остается имеющийся нерастворимый растительный материал; с) обработку биомассы, обработанной растворителем, который растворяет масло (т. е. обезжиренной биомассы), растворителем РНА; д) удаление нерастворимого растительного материала, в результате чего остается раствор растворителя РНА и растворенного в нем РНА; и е) выпаривание из раствора растворителя РНА, в результате чего остается РНА.
from. Two-stage oil and PHA extraction sequence
In accordance with another technical solution of the invention, the method includes: a) treating biomass containing PHA and oil (for example, plant material) with a solvent that dissolves the oil and which does not dissolve polyhydroxyalkanoate; c) removal of the solvent and the oil contained in it, as a result of which the existing insoluble plant material remains in the system; c) treating the biomass treated with a solvent that dissolves the oil (i.e., non-fat biomass) with a PHA solvent; e) removal of insoluble plant material, leaving a solution of PHA solvent and PHA dissolved in it; and e) evaporating PHA from the solvent solution, leaving PHA remaining.

Пример такого технического решения схематически изображен на фиг.3. На биомассу (например, сою культурную) вначале воздействуют растворителем, который растворяет масло (например, гексаном), который не растворяет РНА. Далее на первой стадии экстрагируется только маслянная часть. Затем растворитель, который растворяет масло, выпаривают из раствора масла и он может быть снова использован для дополнительной экстракции масла. Затем на сухую, обезжиренную сою культурную воздействуют растворителем РНА. На второй стадии экстракции РНА удаляют из обезжиренной сои. Затем растворитель РНА выпаривают из экстракционного раствора РНА, получая в результате твердый РНА. An example of such a technical solution is schematically depicted in figure 3. Biomass (for example, soybean culture) is first exposed to a solvent that dissolves the oil (for example, hexane), which does not dissolve PHA. Then, in the first stage, only the oily part is extracted. Then the solvent, which dissolves the oil, is evaporated from the oil solution and it can be used again for additional oil extraction. Then, dry, fat-free soybean culture is affected by the PHA solvent. In the second extraction step, the PHA is removed from non-fat soy. Then, the PHA solvent is evaporated from the PHA extraction solution, resulting in solid PHA.

Предпочтительные растворители, растворяющие масло, включают бутан, диэтиловый эфир, диглицерид, этанол, жир, гептан, гексан, метанол, моноглицерид, октан, масло (другого сорта, чем масло, подвергаемое экстракции), пентан, триглицерид или их смеси. Предпочтительно, чтобы растворитель масла обладал более высокой летучестью, чем экстрагируемое масло, в результате чего облегчается его последующее выпаривание из экстрагированного масла. Более предпочтительно, растворитель, растворяющий масло представляет собой гексан. Preferred oil dissolving solvents include butane, diethyl ether, diglyceride, ethanol, fat, heptane, hexane, methanol, monoglyceride, octane, oil (other than the oil to be extracted), pentane, triglyceride, or mixtures thereof. Preferably, the solvent of the oil has a higher volatility than the extracted oil, as a result of which its subsequent evaporation from the extracted oil is facilitated. More preferably, the solvent dissolving the oil is hexane.

Описанные выше варианты настоящего изобретения обладают многими неожиданными преимуществами, включающими возможность экстракции кристаллизуемого РНА с высокой температурой плавления (около 80oС или выше) без использования галогенсодержащего растворителя, и, одновременно, возможность эффективной со-экстракции масла. Такие растворители РНА, используемые в настоящем изобретении, как ацетон и этилацетат, являются недорогостоящими, безопасными и доброкачественными, а также легко доступными даже из восстановленных источников. Такие растворители РНА также считаются значительно менее опасными для окружающей среды, особенно для озонового слоя земли, чем галогенсодержащие соединения, которые обычно используют для экстракции РНА из бактерий.The above-described embodiments of the present invention have many unexpected advantages, including the possibility of extracting crystallizable PHA with a high melting point (about 80 ° C. or higher) without using a halogen-containing solvent, and, at the same time, the possibility of efficient co-extraction of oil. The PHA solvents used in the present invention, such as acetone and ethyl acetate, are inexpensive, safe and benign, and also readily available even from reduced sources. Such PHA solvents are also considered to be significantly less hazardous to the environment, especially for the ozone layer of the earth, than halogen-containing compounds that are commonly used to extract PHA from bacteria.

Нахождение подходящих растворителей для кристаллических полимеров, обладающих относительно высокими температурами плавления, является нетривиальной задачей. В отличие от большинства низкомолекулярных соединений и некристаллизуемых аморфных полимеров растворимость кристаллических полимеров не может быть предсказана на основании таких традиционно используемых простых критериев, как подобие химического строения или подбор коэффициентов преломления, диэлектрических констант или параметров растворимости. Хорошим примером невозможности предсказания растворимости кристаллических полимеров является хорошо известная нерастворимость линейного полиэтилена в гексане, когда оба соединения состоят из идентичных углеводородных повторяющихся звеньев. Аналогично, такие кристаллические алифатические полиэфиры, как изотактический поли(3-гидроксибутират) и поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат) не растворяются в заметной степени в этилацетате или ацетоне, несмотря на то, что химические структуры таких соединений предполагают некоторое молекулярное сродство. Таким образом, случайное обнаружение того факта, что кристаллический РНА, содержащий небольшое число ответвлений средних размеров, может легко растворяться в таких растворителях, является неожиданным. Finding suitable solvents for crystalline polymers having relatively high melting points is not a trivial task. Unlike most low molecular weight compounds and non-crystallizable amorphous polymers, the solubility of crystalline polymers cannot be predicted on the basis of such commonly used simple criteria as the similarity of the chemical structure or the selection of refractive indices, dielectric constants or solubility parameters. A good example of the impossibility of predicting the solubility of crystalline polymers is the well-known insolubility of linear polyethylene in hexane, when both compounds are composed of identical hydrocarbon repeating units. Similarly, crystalline aliphatic polyesters such as isotactic poly (3-hydroxybutyrate) and poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) do not significantly dissolve in ethyl acetate or acetone, despite the fact that the chemical structures of such compounds suggest some molecular affinity. Thus, the accidental discovery of the fact that crystalline PHA containing a small number of medium-sized branches can easily dissolve in such solvents is unexpected.

Дополнительные неожиданные преимущества реализуются в том случае, когда экстракцию РНА осуществляют совместно с экстракцией масла. Вначале масло выполняет функции смешивающегося со-растворителя, промотирующего экстракцию РНА. Однако после удаления летучего растворителя РНА масло становится эффективной суспендирующей средой для осаждения РНА благодаря его ограниченной РНА-сольватирующей способности. По сравнению с концентрированным раствором суспензия полимерного твердого вещества в жидком нерастворителе обычно имеет значительно более низкую кажущуюся вязкость и, таким образом, обладает улучшенной способностью к переработке. Устранение серьезной проблемы, связанной с гельобразованием, которое часто имеет место в ходе выпаривания растворителя из концентрированного полимерного раствора, является дополнительным неожиданным и важным преимуществом способа согласно настоящему изобретению. Additional unexpected advantages are realized when the extraction of PHA is carried out together with the extraction of oil. Initially, the oil functions as a miscible co-solvent promoting the extraction of PHA. However, after removal of the volatile PHA solvent, the oil becomes an effective suspending medium for the precipitation of PHA due to its limited PHA-solvating ability. Compared to a concentrated solution, a suspension of a polymer solid in a liquid non-solvent usually has a significantly lower apparent viscosity and thus has an improved processability. The elimination of the serious gelation problem that often occurs during the evaporation of the solvent from the concentrated polymer solution is an additional unexpected and important advantage of the method according to the present invention.

Следующие ниже примеры дополнительно описывают и демонстрируют предпочтительные технические решения, входящие в объем настоящего изобретения. Эти примеры приведены исключительно в целях иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничения настоящего изобретения, поскольку возможны различные варианты изобретения, не нарушающие его сущность и объем. The following examples further describe and demonstrate preferred technical solutions that are within the scope of the present invention. These examples are provided solely for purposes of illustration and should not be construed as limitations of the present invention, since various variants of the invention are possible without violating its essence and scope.

ПРИМЕР 1
Экстракция с последующим выпариванием растворителя
Образец сои культурной весом 60 г, содержащий растительное масло и поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксигексаноат), включающий 7,5% повторяющихся звеньев 3-гидроксигексаноата, помещали в закрытый контейнер, загруженный 600 мл ацетона, содержащего очень небольшое количество (около 0,1 г) растительного масла, и содержимое перемешивали в течение 3 часов при 55oС. Затем ацетоновый раствор, содержащий экстрагированное масло и РНА, сливали с сои с использованием проволочно-ячеистого фильтра. Экстракционный раствор, содержащий растительное масло, поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксигексаноат) и ацетон помещали в обогреваемый паром реактор для выпаривания летучего ацетона, который собирали с помощью охлаждаемого водой холодильника. После удаления ацетона твердые хлопья поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксигексаноата) появлялись в оставшемся масле, которое сливали с использованием мелкоячеистого фильтра с получением 7 г чистого растительного масла. Полимерные хлопья промывали холодным ацетоном, предварительно собранным с помощью холодильника, с целью удаления остаточного унесенного масла и затем сушили с получением 6 г кристаллического твердого поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксигексаноата). Ацетон, использованный для промывки, который теперь содержал небольшое количество масла, далее использовали для дополнительной экстракции масла и поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксигексаноата).
EXAMPLE 1
Extraction followed by evaporation of the solvent
A soybean sample with a culture weight of 60 g, containing vegetable oil and poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate), comprising 7.5% of the repeating units of 3-hydroxyhexanoate, was placed in a closed container loaded with 600 ml of acetone containing a very small amount ( about 0.1 g) of vegetable oil, and the contents were stirred for 3 hours at 55 ° C. Then the acetone solution containing the extracted oil and PHA was poured from soybeans using a wire-mesh filter. The extraction solution containing vegetable oil, poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) and acetone were placed in a steam-heated reactor for evaporating volatile acetone, which was collected using a water-cooled refrigerator. After removal of acetone, solid flakes of poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) appeared in the remaining oil, which was drained using a fine mesh filter to obtain 7 g of pure vegetable oil. The polymer flakes were washed with cold acetone pre-collected using a refrigerator to remove residual entrained oil and then dried to obtain 6 g of crystalline solid poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate). The acetone used for washing, which now contained a small amount of oil, was then used to further extract the oil and poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate).

ПРИМЕР 2
Экстракция с последующим осаждением с помощью нерастворителя
Образец сои весом 60 г, содержащий растительное масло и поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксиоктадеканоат), содержащий 5% повторяющихся звеньев 3-гидроксиоктадеканоата, помещали в закрытый контейнер, загруженный 600 мл ацетона, и содержимое перемешивали в течение 3 часов при 55oС. Затем ацетоновый раствор, содержащий экстрагированное масло и РНА, сливали с сои с использованием проволочно-ячеистого фильтра. К полученному раствору добавляли 800 мл гексана для осаждения поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксиоктадеканоата). Затем полимерные хлопья выделяли из отстоявшегося раствора с помощью мелкоячеистого фильтра и сушили с получением 5 г поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксиоктадеканоата). Отстоявшийся раствор, содержащий растительное масло, ацетон и гексан, помещали в обогреваемый паром реактор с целью выпаривания летучей смеси гексана и ацетона, которую собирали с помощью охлаждаемого водой холодильника, для дополнительного разделения на чистый гексан и ацетон. После удаления гексана и ацетона собирали 7 г растительного масла.
EXAMPLE 2
Extraction followed by precipitation with a non-solvent
A 60 g sample of soybean containing vegetable oil and poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctadecanoate) containing 5% of repeating units of 3-hydroxyoctadecanoate was placed in a closed container loaded with 600 ml of acetone, and the contents were stirred for 3 hours at 55 o C. Then the acetone solution containing the extracted oil and PHA was poured from soybeans using a wire-mesh filter. To the resulting solution was added 800 ml of hexane to precipitate poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctadecanoate). Then the polymer flakes were isolated from the settled solution using a fine mesh filter and dried to obtain 5 g of poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctadecanoate). The settled solution containing vegetable oil, acetone and hexane was placed in a steam heated reactor to evaporate the volatile mixture of hexane and acetone, which was collected using a water-cooled refrigerator, for additional separation into pure hexane and acetone. After removal of hexane and acetone, 7 g of vegetable oil was collected.

ПРИМЕР 3
Двухстадийная экстракция
Соевый образец весом 60 г, содержащий растительное масло и поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксиоктаноат), содержащий 6% повторяющихся звеньев 3-гидроксиоктаноата, помещали в 600 мл гексана и полученную смесь перемешивали в течение 2 часов. Гексановый раствор, содержащий экстрагированное масло, затем сливали с сои с использованием проволочно-ячеистого фильтра.
EXAMPLE 3
Two-stage extraction
A 60 g soybean sample containing vegetable oil and poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctanoate) containing 6% of repeating units of 3-hydroxyoctanoate was placed in 600 ml of hexane and the resulting mixture was stirred for 2 hours. A hexane solution containing extracted oil was then poured from soy using a wire mesh filter.

Затем полученный раствор помещали в обогреваемый паром реактор с целью выпаривания гексана, который собирали с помощью охлаждаемого водой холодильника для дальнейшего использования. После удаления гексана собирали 6 г растительного масла. Затем обезжиренную сою помещали в закрытый контейнер, загруженный 600 мл ацетона, и содержимое перемешивали в течение 3 часов при 55oС. После этого ацетоновый раствор, содержащий РНА, сливали с сои с использованием проволочно-ячеистого фильтра. Полученный раствор помещали в обогреваемый паром реактор с целью выпаривания ацетона, который собирали с помощью охлаждаемого водой холодильника для дальнейшего использования. После удаления ацетона собирали 6 г твердого кристаллического поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксиоктаноата).Then, the resulting solution was placed in a steam-heated reactor to evaporate hexane, which was collected using a water-cooled refrigerator for further use. After hexane was removed, 6 g of vegetable oil was collected. Then defatted soybeans were placed in a closed container loaded with 600 ml of acetone, and the contents were stirred for 3 hours at 55 o C. After that, the acetone solution containing PHA was poured from soybeans using a wire-mesh filter. The resulting solution was placed in a steam-heated reactor to evaporate acetone, which was collected using a water-cooled refrigerator for further use. After acetone was removed, 6 g of solid crystalline poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctanoate) was collected.

На все упомянутые выше публикации, выданные патенты и заявки на патенты, во всей их полноте, ссылаются в настоящем описании. All publications mentioned above, granted patents and patent applications, in their entirety, are referred to in the present description.

Следует иметь в виду, что описанные в тексте примеры и технические решения приведены лишь в целях иллюстрации и что на их основании специалисту в данной области могут быть предложены различные модификации или изменения, которые охватываются сущностью и объемом настоящей заявки и прилагаемой формулой изобретения. It should be borne in mind that the examples and technical solutions described in the text are provided for illustrative purposes only and that, on their basis, a person skilled in the art can be offered various modifications or changes that are encompassed by the nature and scope of the present application and the attached claims.

Claims (22)

1. Способ выделения полигидроксиалканоата из биомассы, содержащей полигидроксиалканоат, отличающийся тем, что осуществляют экстракцию полигидроксиалканоата, по крайней мере, одним растворителем полигидроксиалканоата, выбранного из группы, состоящей из ацетона, ацетонитрила, бензола, бутилацетата, бутилпропионата, β-бутиролактона, γ-бутиролактона, диэтилкарбоната, диэтилформамида, диметилкарбоната, диметилсукцината, диметилсульфоксида, диметилформамида, этилацетата, диацетата этиленгликоля, метилацетата, метилэтилкетона, 1,4-диоксана, тетрагидрофурана, толуола, ксилола и их смесей, причем полигидроксиалканоат имеет температуру плавления около 80oС или выше.1. A method of isolating a polyhydroxyalkanoate from a biomass containing a polyhydroxyalkanoate, characterized in that the polyhydroxyalkanoate is extracted with at least one solvent of a polyhydroxyalkanoate selected from the group consisting of acetone, acetonitrile, benzene, butyl acetate, butyl propionate, β-butyrolactone , diethyl carbonate, diethyl formamide, dimethyl carbonate, dimethyl succinate, dimethyl sulfoxide, dimethyl formamide, ethyl acetate, ethylene glycol diacetate, methyl acetate, methyl ethyl ketone, 1,4-dioxane , Tetrahydrofuran, toluene, xylene, and mixtures thereof, wherein the polyhydroxyalkanoate has a melting point of about 80 o C or above. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворитель полигидроксиалканоата выбирают из ацетона, метилацетата, метилэтилкетона, этилацетата и их смеси. 2. The method according to claim 1, characterized in that the polyhydroxyalkanoate solvent is selected from acetone, methyl acetate, methyl ethyl ketone, ethyl acetate and mixtures thereof. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что растворителем полигидроксиалканоата является ацетон. 3. The method according to claim 2, characterized in that the solvent of the polyhydroxyalkanoate is acetone. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что растворителем полигидроксиалканоата является этилацетат. 4. The method according to claim 2, characterized in that the solvent of the polyhydroxyalkanoate is ethyl acetate. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что биомасса представляет собой растительный материал. 5. The method according to claim 1, characterized in that the biomass is a plant material. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что растительный материал содержит масло. 6. The method according to claim 5, characterized in that the plant material contains oil. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что биомасса представляет собой бактерии. 7. The method according to claim 1, characterized in that the biomass is a bacterium. 8. Способ по п.5, отличающийся тем, что полигидроксиалканоат содержит, по крайней мере, два статистически повторяющихся мономерных звена, причем первое статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру
Figure 00000005

где R1 представляет собой Н, или C12 алкил;
n = 1 или 2,
второе, статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру
Figure 00000006

где R2 представляет собой С319алкил, или С319алкенил,
и в котором, по крайней мере, 50% статистически повторяющихся мономерных звеньев имеют структуру первого, статистически повторяющегося мономерного звена.
8. The method according to claim 5, characterized in that the polyhydroxyalkanoate contains at least two statistically repeating monomer units, the first statistically repeating monomer unit having the structure
Figure 00000005

where R 1 represents H, or C 1 -C 2 alkyl;
n = 1 or 2,
the second, statistically repeating monomer unit has the structure
Figure 00000006

where R 2 represents C 3 -C 19 alkyl, or C 3 -C 19 alkenyl,
and in which at least 50% of the statistically repeating monomer units have the structure of the first, statistically repeating monomer unit.
9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что после экстракции РНА удаляют нерастворимый растительный материал и из оставшегося раствора РНА и масла в растворителе РНА удаляют растворитель РНА и осадившийся РНА выделяют, удаляя масло. 9. The method according to p. 6, characterized in that after the extraction of the PHA the insoluble plant material is removed and the PHA solvent is removed from the remaining PHA solution and the oil in the PHA solvent, and the precipitated PHA is isolated by removing the oil. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что полигидроксиалканоат включает следующее повторяющееся звено, имеющее структуру
Figure 00000007

где R предпочтительно представляет собой водород, алкил или алкенил;
m равно от около 1 до около 4.
10. The method according to claim 1, characterized in that the polyhydroxyalkanoate includes the following repeating unit having the structure
Figure 00000007

where R is preferably hydrogen, alkyl or alkenyl;
m is from about 1 to about 4.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что растворителем полигидроксиалканоата является этилацетат. 11. The method according to claim 10, characterized in that the solvent of the polyhydroxyalkanoate is ethyl acetate. 12. Способ по п.9, отличающийся тем, что полигидроксиалканоат содержит, по крайней мере, два статистически повторяющихся мономерных звена, причем первое статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру
Figure 00000008

где R1 представляет собой Н, или C1-C2алкил;
n = 1 или 2,
второе, статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру
Figure 00000009

где R2 представляет собой С319алкил, или С319алкенил,
и в котором, по крайней мере, 50% статистически повторяющихся мономерных звеньев имеют структуру первого, статистически повторяющегося мономерного звена.
12. The method according to claim 9, characterized in that the polyhydroxyalkanoate contains at least two statistically repeating monomer units, the first statistically repeating monomer unit having the structure
Figure 00000008

where R 1 represents H, or C 1 -C 2 alkyl;
n = 1 or 2,
the second, statistically repeating monomer unit has the structure
Figure 00000009

where R 2 represents C 3 -C 19 alkyl, or C 3 -C 19 alkenyl,
and in which at least 50% of the statistically repeating monomer units have the structure of the first, statistically repeating monomer unit.
13. Способ по п. 9, отличающийся тем, что осаждение РНА из экстракта осуществляют обработкой его осадителем РНА и РНА выделяют, удаляя осадитель, растворитель, масло. 13. The method according to p. 9, characterized in that the precipitation of PHA from the extract is carried out by treating it with precipitant PHA and PHA is isolated by removing the precipitant, solvent, oil. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что полигидроксиалканоат содержит, по крайней мере, два статистически повторяющихся мономерных звена, причем первое статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру
Figure 00000010

где R1 представляет собой Н, или C1-C2алкил;
n = 1 или 2,
второе, статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру
Figure 00000011

где R2 представляет собой С319алкил, или С319алкенил,
и в котором, по крайней мере, 50% статистически повторяющихся мономерных звеньев имеют структуру первого, статистически повторяющегося мономерного звена.
14. The method according to item 13, wherein the polyhydroxyalkanoate contains at least two statistically repeating monomer units, the first statistically repeating monomer unit has the structure
Figure 00000010

where R 1 represents H, or C 1 -C 2 alkyl;
n = 1 or 2,
the second, statistically repeating monomer unit has the structure
Figure 00000011

where R 2 represents C 3 -C 19 alkyl, or C 3 -C 19 alkenyl,
and in which at least 50% of the statistically repeating monomer units have the structure of the first, statistically repeating monomer unit.
15. Способ по п.13, отличающийся тем, что осадитель полигидроксиалканоата выбирают из группы, состоящей из диэтилового эфира, этанола, жира, гептана, гексана, метанола, масла, триглицерина, воды и их смесей. 15. The method according to item 13, wherein the precipitant polyhydroxyalkanoate is selected from the group consisting of diethyl ether, ethanol, fat, heptane, hexane, methanol, oil, triglycerin, water and mixtures thereof. 16. Способ по п.13, отличающийся тем, что он дополнительно включает выпаривание растворителя и осадителя полигидроксиалканоата из масла. 16. The method according to p. 13, characterized in that it further includes evaporating the solvent and precipitant of polyhydroxyalkanoate from the oil. 17. Способ по п.6, отличающийся тем, что перед экстракцией проводят обработку растительного материала растворителем масла, который не растворяет полигидроксиалканоат, и удаление растворителя, в котором растворяется масло, и растворенного в нем масла и из раствора растворителя РНА и растворенного в нем РНА, полученного в результате экстракции, удаляют растворитель путем выпаривания, выделяя РНА. 17. The method according to claim 6, characterized in that before the extraction, the plant material is treated with an oil solvent that does not dissolve the polyhydroxyalkanoate, and the solvent in which the oil is dissolved and the oil dissolved in it and from the solution of the PHA solvent and the PHA dissolved in it are removed obtained by extraction, remove the solvent by evaporation, releasing PHA. 18. Способ по п.17, отличающийся тем, что растворителем полигидроксиалканоата является ацетон. 18. The method according to 17, characterized in that the solvent of the polyhydroxyalkanoate is acetone. 19. Способ по п.17, отличающийся тем, что растворителем полигидроксиалканоата является этилацетат. 19. The method according to 17, characterized in that the solvent of the polyhydroxyalkanoate is ethyl acetate. 20. Способ по п.17, отличающийся тем, что растворителем масла является бутан, диэтиловый эфир, диглицериды, этанол, жир, гептан, гексан, метанол, моноглицерид, октан, масла другого сорта, чем масло из растительного материала, пентана, триглицерида и их смесей. 20. The method according to 17, characterized in that the solvent of the oil is butane, diethyl ether, diglycerides, ethanol, fat, heptane, hexane, methanol, monoglyceride, octane, oils of a different grade than oil from plant material, pentane, triglyceride and their mixtures. 21. Способ по п.17, отличающийся тем, что полигидроксиалканоат содержит, по крайней мере, два статистически повторяющихся мономерных звена, причем первое статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру
Figure 00000012

где R1 представляет собой Н, или C1-C2 алкил;
n = 1 или 2,
второе, статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру
Figure 00000013

где R2 представляет собой С319алкил, или С319алкенил,
и в котором, по крайней мере, 50% статистически повторяющихся мономерных звеньев имеют структуру первого, статистически повторяющегося мономерного звена.
21. The method according to 17, characterized in that the polyhydroxyalkanoate contains at least two statistically repeating monomer units, the first statistically repeating monomer unit having the structure
Figure 00000012

where R 1 represents H, or C 1 -C 2 alkyl;
n = 1 or 2,
the second, statistically repeating monomer unit has the structure
Figure 00000013

where R 2 represents C 3 -C 19 alkyl, or C 3 -C 19 alkenyl,
and in which at least 50% of the statistically repeating monomer units have the structure of the first, statistically repeating monomer unit.
22. Полигидроксиалканоат, полученный путем экстракции способом по п.1, или 8, или 12, или 16. 22. The polyhydroxyalkanoate obtained by extraction by the method according to claim 1, or 8, or 12, or 16.
RU98104510/13A 1995-08-21 1996-08-16 Method of isolation of polyhydroxyalkanoate from biomass and polyhydroxyalkanoate prepared by this method RU2199587C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US257895P 1995-08-21 1995-08-21
US60/002,578 1995-08-21
US08/601,316 1996-02-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98104510A RU98104510A (en) 2000-01-10
RU2199587C2 true RU2199587C2 (en) 2003-02-27

Family

ID=21701441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98104510/13A RU2199587C2 (en) 1995-08-21 1996-08-16 Method of isolation of polyhydroxyalkanoate from biomass and polyhydroxyalkanoate prepared by this method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2199587C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014032633A1 (en) 2012-08-27 2014-03-06 Vysoke Uceni Technicke V Brne Method of producing polyhydroxyalkanoates (pha) from oil substrate
RU2565815C1 (en) * 2014-12-30 2015-10-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Method of obtaining of copolymer of 3-hydroxybutyrate, 3-hydroxyvalerate and 4-hydroxybutyrate
RU2565819C1 (en) * 2014-12-30 2015-10-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Method of obtaining of copolymer of 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxyhexanoate

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014032633A1 (en) 2012-08-27 2014-03-06 Vysoke Uceni Technicke V Brne Method of producing polyhydroxyalkanoates (pha) from oil substrate
RU2565815C1 (en) * 2014-12-30 2015-10-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Method of obtaining of copolymer of 3-hydroxybutyrate, 3-hydroxyvalerate and 4-hydroxybutyrate
RU2565819C1 (en) * 2014-12-30 2015-10-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Method of obtaining of copolymer of 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxyhexanoate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU727759B2 (en) Solvent extraction of polyhydroxy-alkanoates from biomass
RU2196177C2 (en) Extraction of polyhydroxyalkanoates with solvent from biomass alleviated by using marginal non-solvent for polyhydroxyalkanoates
US5821299A (en) Solvent extraction of polyhydroxy-alkanoates from biomass facilitated by the use of marginal nonsolvent
EP0973930B1 (en) High temperature pha extraction using pha-poor solvents
EP1874996A2 (en) Extracting biopolymers from a biomass using ionic liquids
EP1781721A1 (en) Improved process for the solvent-based extraction of polyhydroxyalkanoates from biomass
US7118897B2 (en) Process for the extraction of polyhydroxyalkanoates from biomass
JP2008513017A (en) Method for extracting polyhydroxyalkanoates from biomass
RU2199587C2 (en) Method of isolation of polyhydroxyalkanoate from biomass and polyhydroxyalkanoate prepared by this method
WO1995033065A1 (en) Process for recovering polyhydroxyalkanoates using centrifugal fractionation
ES2383383A1 (en) Extraction of polyhydroxycalanates (pha), from biomass oleaginosa and use of the solvent obtained for the extraction of polyhydroxylycanoatos (pha), from biomass. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
MXPA06009257A (en) Process for producing polyhydroxyalkanoate

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050817