SK16942001A3 - Použitie emulzií olej vo vode vo fermentačnom procese - Google Patents

Použitie emulzií olej vo vode vo fermentačnom procese Download PDF

Info

Publication number
SK16942001A3
SK16942001A3 SK1694-2001A SK16942001A SK16942001A3 SK 16942001 A3 SK16942001 A3 SK 16942001A3 SK 16942001 A SK16942001 A SK 16942001A SK 16942001 A3 SK16942001 A3 SK 16942001A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
acid
oil
emulsions
use according
alcohol
Prior art date
Application number
SK1694-2001A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Pierre Molitor
Matthias Wegener
Haut Christian De
Benoit Abribat
Bent Rogge
Original Assignee
Cognis Deutschland Gmbh
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 Cognis Deutschland Gmbh filed Critical Cognis Deutschland Gmbh
Publication of SK16942001A3 publication Critical patent/SK16942001A3/sk

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P1/00—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/017—Mixtures of compounds
    • C09K23/018—Mixtures of two or more different organic oxygen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/26—Processes using, or culture media containing, hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/56—Glucosides; Mucilage; Saponins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)

Description

Oblasť techniky
Predložený vynález sa týka použitia mikroemulzií vo fermentačnom procese.
Doterajší stav techniky
Pri syntéze zložitých prírodných látok alebo ostatných organických zlúčenín, napríklad antibiotík, sa vo zvyšujúcej miere používajú mikrobiologické procesy. Pritom sa jedná o látkovú výmenu pri anaeróbnych alebo aeróbnych podmienkach, na ktorej sa zúčastňujú mikroorganizmy, alebo časti mikroorganizmov, najmä ale baktérie alebo huby. Pre tieto procesy sa v odbornom svete používajú rôzne, nie vždy vzájomne ohraničené výrazy, ako „biokonverzia“, „biotransformácia“ alebo „fermentácia“. Posledný uvedený výraz sa použije aj v rámci predloženej prihlášky pre také procesy, pri ktorých sa použijú mikroorganizmy, výhodnejšie baktérie, na premenu, pripadne syntézu chemických zlúčenín.
Pri vývoji a optimalizácii fermentačných procesov je dôležité najmä reakčné médium, v ktorom sa uskutočňuje mikrobiologická výmena. Reakčné médium, takmer vždy vodný roztok alebo disperzia, má vplyv najmä na výťažok a účinnosť procesu. Aby bola umožnená úspešná metabolizácia na želané produkty, potrebujú mikroorganizmy ako živiny uhlík, dusík a určité stopové prvky vo viazanej forme, napríklad vápnik, železo, fosfor alebo zinok. Ďalej je potrebné pravidelne udržiavať určitý, väčšinou úzky rozsah teplôt a pH. Pre ďalšie podrobnosti pozri učebnicu od W. Crueger/A. Crueger, Biotechnológie - Lehrbuch der angewandten Mikrobiológie,
2. vydanie 1984, R. Oldenbourg Verlag. Najmä 5. kapitola tohto diela sa zaoberá základmi fermentačnej techniky. Táto časť literatúry patri preto výslovne takisto k publikácii predloženej prihlášky. Ako živiny pre mikroorganizmy sa okrem energeticky bohatých cukrov alebo ich derivátov používajú v mnohých procesoch dodatočne prírodné tuky alebo oleje, ako aj deriváty týchto tried zlúčenín, ako glycerín, glyceridy, mastné kyseliny alebo estery mastných kyselín. Samozrejme
-2nesmú kultivačné média obsahovať žiadne látky, ktoré by mohli negatívne ovplyvniť metabolizáciu mikroorganizmu.
Z DE 37 38 812 A1 je napríklad známy mikrobiálny proces výroby alfaomega-dikarboxylových kyselín, pričom baktérie kmeňa Candida tropicalis premieňajú metyllauran na želané dikarboxylové kyseliny. Premena sa uskutočňuje vo vodnom médiu pri hodnote pH 6,0 a teplote 30 °C. Médium obsahuje okrem mikroorganizmov ako zdroj energie glukózu, ďalej ako emulgátor etoxylovaný sorbitanmonooleát, kvasnicový extrakt, máčaciu vodu ako aj zdroje anorganického dusíka a fosforu. Do média sa potom pridáva metyllauran. Zo spisu nie je zrejmý typ emulzie, ktorá sa vytvára vo fermentore alebo u ktorej sa pridáva metyllauran do média. Z EP 0 535 939 A1 je známy spôsob výroby omega-9-viacnásobne nenasýtených mastných kyselín, pričom vo vodnom kultivačnom médiu produkujú želané viacnásobne nenasýtené mastné kyseliny vhodné mikroorganizmy v prítomnosti cukru ako zdroja energie a anorganických alebo organických zdrojov dusíka, ako aj v prítomnosti metylesterov mastných kyselín.
Je známy ale aj spôsob, pri ktorom sa použijú ako zdroje energie iba mastné látky hore uvedeného typu. Toto je zaujímavé najmä z hospodárskeho pohľadu, pretože takéto mastné látky sú spravidla lacnejšie ako cukry, škroby a podobné zlúčeniny. Park a ďalší (Park a ďalší, Journal of Fermentation and Bioengineering, zv. 82, č. 2, 183 až 186, 1996) opisuje fermentačný spôsob výroby tylozínu, pri ktorom sú použité mikroorganizmy kmeňa Streptomyces fradiae vo vodnom médiu, ktoré obsahuje ako jediný zdroj uhlíka repkový olej vo východzom množstve približne 60g/l.
Pri fermentačnom procese má okrem iného rozhodujúcu úlohu obsah kyslíka v médiu prípadne vo fermentačnej zmesi. Pritom má kyslík pri aeróbnych procesoch úlohu substrátu. Rozhodujúce je, či sa môže uskutočniť prechod kyslíka z plynnej do kvapalnej fázy obsahujúcej mikroorganizmy, ktorý je dostačujúci pre daný proces. Dôležitý parameter predstavuje špecifický výmenný povrch, ktorý sa spravidla určuje pomocou koeficientu výmeny kyslíka Ka (porovnaj s úsekom literatúry Crueger, kapitola 5, strana 71 a ďalšie). Nastavenie optimálneho vnášania kyslíka sa uskutočňuje typicky miešaním fermentačnej zmesi, pričom kyslík prípadne vzduch sa vmiešava do kvapaliny a tak sa na hraničnej ploche r e
-3uskutočňuje výmena plynu. Prirodzene môže značné mechanické vnesenie energie silným miešaním, ako uvádza Park a ďalší, porušiť aj časť kultúry, a tak znížiť výťažok procesu. Odumreté mikroorganizmy sú okrem toho sami ďalej odbúravané a môžu spôsobovať tvorbou produktov odbúravania otrávenie kultúry, ktorá zabraňuje hospodárnej výrobe. Z práce od Goma a Rols (G. Goma, J. L. Rols, Biotech. Let, zv. 13, č. 1, strana 7 až 12, 1991) je známe, že použitie sójového oleja vo fermentačnom spôsobe výroby antibiotík vedie ku zlepšeniu koeficientu výmeny kyslíka kLa, čo pri rovnakom vnášaní energie (miešanie) môže viesť k nárastu výťažku celého procesu.
Predložený vynález ma za úlohu také zlepšenie fermentačného procesu, aby bolo na jednej strane možné použitie cenovo výhodných zdrojov uhlíka a na strane druhej zaručené dostatočné zásobovanie mikroorganizmov kyslíkom bez toho, aby došlo k neprípustnému mechanickému zaťaženiu mikroorganizmov miešaním. Mal byť nájdený spôsob minimalizovania mechanického vnášania energie pri fermentačnom procese bez toho, aby sa znížil výťažok. Výhodnejšie má byť možné zvýšenie výťažku napriek zníženému vnášaniu energie.
Bolo zistené, že hore uvedenú úlohu rieši použitie špeciálnych, jemných emulzií olej vo vode (o/v-emulzií).
Podstata vynálezu
Úloha vynálezu sa vyriešila použitím emulzií olej vo vode (o/v - emulzií) vo fermentačnom procese, pričom tieto emulzie obsahujú minimálne vodu, emulgátory ako aj olejovú fázu, pričom olejová fáza obsahuje jednu alebo viaceré zlúčeniny zo skupiny:
a) alkylestery mastných kyselín a/alebo
b) triglyceridy rastlinného pôvodu, pričom emulzie majú veľkosť kvapky v rozsahu od 1 do 100 nm.
Emulzie podľa vynálezu sa vyznačujú najmä ich jemnosťou. Jedná sa tu o takzvané mikroemulzie, ktoré sú definované ako makroskopický homogénne, opticky priezračné, často nízkoviskózne, termodynamicky stabilné zmesi dvoch navzájom nemiešateľných kvapalín a minimálne jedného neiónového alebo jedného ľ P
-4iónového tenzidu, ktorý výhodnejšie obsahuje dva hydrofóbne zvyšky. Tvorba mikroemulzie vyžaduje situáciu, pri ktorej sa povrchové napätie olej-voda blíži k nule. Aby bolo možné dosiahnutie tejto špeciálnej formy emulzie, je spravidla potrebné pridať k minimálne jednému neiónovému tenzidu ďalšie prídavné tenzidy. Porovnaj za týmto účelom odsek literatúry „Introduction to Colloid and Surface Chemistry, D. J. Shaw, Butterworth, 1992, strana 269 a 270“. Veľkosť kvapky emulzií použitých podľa vynálezu je v rozsahu od 1 do 100 nm. Výhodnejšie je veľkosť kvapky v rozsahu od 10 do 80 nm, najvýhodnejšie v rozsahu od 10 do 30 nm. Jemnosť olejových kvapiek vedie k väčšiemu povrchu medzi olejovou a vodnou fázou a umožňuje rýchlejší kontakt medzi mikroorganizmami obsiahnutými vo vodnej fáze a živinami obsiahnutými v olejovej fáze. Veľkým povrchom sa zjednoduší aj výmena plynov, najmä kyslíka a CO2. Dodatočne sa zníži aj viskozita emulzie a tým celkového fermentačného média. Následkom toho je možné znáčne znížiť rýchlosť miešania fermentačného média, čím sa umožní zvýšenie výťažku fermentačného procesu.
Mikroemulzie sa podľa vynálezu dávkujú do vodného fermentačného média, ktoré obsahuje mikroorganizmy ako aj prípadne ďalšie pomocné a prídavné látky. Podrobnosti tohto procesu najmä rýchlosť a množstvo dávkovanej emulzie, vyplývajú z typu mikroorganizmov a zvoleného fermentačného procesu a môžu byť odborníkom prispôsobené na špeciálne danosti.
Mikroemulzie obsahujú okrem vody olejovú fázu, ktorá obsahuje zlúčeniny zvolené zo skupiny alkylesterov mastných kyselín a) alebo rastlinných olejov a ich derivátov b). U skupín a) a b) sa jedná o hydrofóbne, vo vode nerozpustné alebo iba málo rozpustné zlúčeniny, ktoré môžu slúžiť aj ako živiny, teda zdroje energie, pre baktérie použité vo fermentačnom procese, ale môžu predstavovať aj východzie látky (substráty) pre želané produkty biokonverzie.
Výhodné metylestery skupiny a) sú odvodené od najmä nasýtených, nenasýtených, lineárnych alebo rozvetvených mastných kyselín s celkovo 7 až 23 uhlíkovými atómami. Jedná sa teda o zlúčeniny všeobecného vzorca I
R1-COO-R2 (I)
-5kde R1 je alkylový zvyšok s 6 až 22 uhlíkovými atómami a R2 je alkylový zvyšok s 1 až 4 uhlíkovými atómami. Výhodné sú metylový a etylový zvyšok. Zvlášť výhodné je použitie metylesterov ako zložky a). Estery vzorca I prípadne metylestery je možné získať bežným spôsobom, napríklad preesterifikáciou triglyceridov s metanolom a následnou destiláciou. Vhodné mastné kyseliny sú kyselina kaprónová, kyselina heptánová, kyselina kaprylová, kyselina pelargónová, kyselina kaprínová, kyselina undekánová, kyselina laurová, kyselina tridekánová, kyselina myristová, kyselina pentadekánová, kyselina palmitová, kyselina heptadekánová, kyselina steárová, kyselina nonadekánová, kyselina arachová a kyselina behenová. Nenasýtení zástupcovia sú napríklad kyselina lauroeleínová, kyselina myristoleínová, kyselina palmitoleínová, kyselina petrozelaidová, kyselina olejová, kyselina elaidová, kyselina ricínolejová, kyselina linolová, kyselina linolaidínová, kyselina linolenová, kyselina gadoleínová, kyselina arachidónová a kyselina eruková. Vhodné sú áj zmesi metylesterov týchto kyselín. Zvlášť výhodné je použitie takých mikroemulzií, ktoré obsahujú metylester zo skupiny metyloleát, metylpalmitát, metylstearát a/alebo metylpelargonát. Možné je ale „použiť“ aj metylestery na báze prírodných zmesí mastných kyselín, ako sa napríklad získajú z ľanového oleja, kokosového oleja, palmového oleja, palmojadrového oleja, olivového oleja, ricínového oleja, repkového oleja, sezamového oleja, sójového oleja alebo slnečnicového oleja (u repkového oleja a slnečnicového oleja vždy nové a staré pestovanie).
Vhodné zlúčeniny skupiny b) sú prírodné oleje rastlinného pôvodu. V podstate sa jedná o zmesi triglyceridov, pričom glycerín je vždy úplne esterifikovaný mastnými kyselinami s dlhými reťazcami. Zvlášť vhodné sú rastlinné oleje zvolené zo skupiny arašidového oleja, kokosového oleja, ľanového oleja, palmového oleja, olivového oleja, palmojadrového oleja, ricínového oleja, repkového oleja, sezamového oleja, sójového oleja a slnečnicového oleja.
Arašidový olej obsahuje priemerne (vztiahnuté na mastné kyseliny) 54 % hmotn. kyseliny olejovej, 24 % hmotn. kyseliny linolovej, 1 % hmotn. kyseliny linolenovej, 1 % hmotn. kyseliny arachovej, 10 % hmotn. kyseliny palmitovej, ako aj 4 % kyseliny steárovej. Teplota topenia je od 2 do 3 °C.
Ľanový olej obsahuje väčšinou 5 % hmotn. kyseliny palmitovej, 4 % hmotn. kyseliny steárovej, 22 % hmotn. kyseliny olejovej, 17 % hmotn. kyseliny linolovej a
-652 % hmotn. kyseliny linolenovej. Jódové číslo leží v rozsahu od 155 do 205. Číslo zmydelnenia je od 188 do 196 a teplota topenia je približne -20 °C.
Kokosový olej obsahuje z mastných kyselín približne od 0,2 do 1 % hmotn. kyseliny hexánovej, od 5 do 8 % hmotn. kyseliny oktánovej, od 6 do 9 % hmotn. kyseliny dekánovej, od 45 do 51 % hmotn. kyseliny laurovej, od 16 do 19 % hmotn. kyseliny myristovej, od 9 do 11 % hmotn. kyseliny palmitovej, od 2 do 3 % hmotn. kyseliny steárovej, menej ako 0,5 % hmotn. kyseliny behenovej, od 8 do 10 % kyseliny olejovej a do 1 % hmotn. kyseliny linolovej. Jódové číslo je v rozsahu od
7,5 do 9,5; číslo zmydelnenia od 0,88 do 0,9. Teplota topenia leží v rozsahu od 20 do 23 °C.
Olivový olej obsahuje prevažne kyselinu olejovú (porovnaj Lebensmittelchem. Gerichtl. Chem., 39, 112 až 114, 1985). Palmový olej obsahuje ako zložku mastných kyselín približne 2 % kyseliny myristovej, 42 % kyseliny palmitovej, 5 % hmotn. kyseliny steárovej, 41 % hmotn. kyseliny olejovej, 10 % hmotn. kyseliny linolovej. Palmojadrový olej má typicky vo vzťahu k spektru mastných kyselín nasledovné zloženie: 9 % hmotn. kyseliny kaprónovej/kaprylovej/kaprínovej, 50 % hmotn. kyseliny laurovej, 15 % hmotn. kyseliny myristovej, 7 % hmotn. kyseliny palmitovej, 2 % hmotn. kyseliny steárovej, 15 % hmotn. kyseliny olejovej a 1 % hmotn. kyseliny linolovej.
Repkový olej obsahuje ako zložky mastných kyselín typicky približne 48 % hmotn. kyseliny erukovej, 15 % hmotn. kyseliny olejovej, 14 % hmotn. kyseliny linolovej, 8 % hmotn. kyseliny linolenovej, 5 % hmotn. kyseliny ikozénovej, 3 % hmotn. kyseliny palmitovej, 2 % hmotn. kyseliny decénovej a 1 % hmotn. kyseliny dokozadiénovej. Repkový olej z novej odrody je obohatený o nenasýtené podiely. Typické podiely mastných kyselín sú tu kyselina eruková 0,5 % hmotn., kyselina olejová 63 % hmotn., kyselina linolová 20 % hmotn., kyselina linolenová 9 % hmotn., kyselina ikozénová 1 % hmotn., kyselina palmitová 4 % hmotn., kyselina hexadecénová 2 % hmotn. a kyselina dokozadiénová 1 % hmotn.
Ricínový olej sa skladá od 80 do 85 % z glyceridu kyseliny ricínolejovej, okrem toho sú obsiahnuté približne 7 % hmotn. glyceridov kyseliny olejovej, do 3 % glyceridov kyseliny linolovej a do približne 2 % hmotn. glyceridov kyseliny palmitovej a kyseliny steárovej.
-7Sójový olej obsahuje od 55 do 65 % hmotn. celkového obsahu mastných kyselín viacnásobne nenasýtené kyseliny, najmä kyselinu linolovú a linolénovú. Podobná situácia je aj u slnečnicového oleja, ktorého typické spektrum mastných kyselín, vztiahnuté na celkový obsah mastných kyselín je nasledovné: približne 1 % kyseliny myristovej, od 3 do 10 % hmotn. kyseliny palmitovej, od 14 do 65 % hmotn. kyseliny olejovej a od 20 do 75 % hmotn. kyseliny linolovej.
Všetky hore uvedené údaje o podieloch mastných kyselín v triglyceridoch sú ako je známe závislé od kvality surovín a môžu teda kvantitatívne kolísať. Zvlášť výhodné sú také mikroemulzie, ktoré obsahujú živiny skupiny b) zvolené zo skupiny kokosového oleja, slnečnicového oleja a/alebo repkového oleja.
Dôležité zložky mikroemulzií používaných podľa vynálezu sú použité emulgátory, prípadne systémy emulgátorov. Výhodné je použiť ako emulgátory neiónové emulgátory, najmä etoxylované mastné alkoholy a mastné kyseliny.
Etoxyláty mastných alkoholov v zmysle vynálezu zodpovedajú všeobecnému vzorcu II
R3-O-(CH2CH2O)n-H (II) kde R3 znamená lineárny alebo rozvetvený, nasýtený alebo nenasýtený alkylový zvyšok so 6 až 24 uhlíkovými atómami a n je číslo od 1 do 50. Obzvlášť výhodné sú také zlúčeniny vzorca II, v ktorých je n číslo od 1 do 35 a najvýhodnejšie od 1 do 15. Zvlášť výhodné sú ďalej také zlúčeniny vzorca II, v ktorých je R3 alkylový zvyšok so 16 až 22 uhlíkovými atómami.
Zlúčeniny vzorca II sa získajú známym spôsobom reakciou mastných alkoholov s etylénoxidom pod tlakom, prípadne v prítomnosti kyslých alebo bázických katalyzátorov. Typickými príkladmi sú kapronalkohol, kaprylalkohol, 2- etylhexylalkohol, kaprinalkohol, laurylalkohol, izotridecylalkohol, myristylalkohol, cetylalkohol, palmoleylalkohol, stearylalkohol, izostearylalkohol, oleylalkohol, elaidylalkohol, petrozelinylalkohol, linolylalkohol, linolenylalkohol, elaeosterylalkohol, arachylalkohol, gadoleylalkohol, behenylalkohol, erucylalkohol a brazidylalkohol ako aj ich technické zmesi, ktoré vzniknú pri vysokotlakovej hydrogenácii technických metylesterov na báze tukov a olejov alebo aldehydov z Roelenovej oxosyntézy ako aj ako frakcia monomérov pri dimerizácii nenasýtených mastných alkoholov.
-8Výhodné sú technické mastné alkoholy s 12 až 18 uhlíkovými atómami, ako napríklad kokosový alkohol, palmový alkohol, palmojadrový alkohol alebo lojový alkohol.
Etoxyláty mastných kyselín, ktoré rovnako prichádzajú do úvahy ako emulgátor alebo zložka emulgátora, zodpovedajú výhodnejšie všeobecnému vzorcu III
R4CO2(CH2CH2O)mH (III) v ktorom R4 znamená lineárny alebo rozvetvený alkylový zvyšok s 12 až 22 uhlíkovými atómami a m číslo od 5 do 50, výhodnejšie od 15 do 35. Typickými príkladmi sú adičné produkty 20 až 30 mol etylénoxidu na kyseline laurovej, kyseline izotridekánovej, kyseline myristovej, kyseline palmitovej, kyseline palmoleinovej, kyseline steárovej, kyseline izosteárovej, kyseline olejovej, kyseline elaidovej, kyseline petrozelovej, kyseline linolovej, kyseline linolenovej, kyseline elaeosteárovej, kyseline arachovej, kyseline gadoleínovej, kyseline behenovej a kyseline erukovej ako aj ich technických zmesiach, ktoré napríklad vzniknú pri tlakovom štiepení prírodných tukov a olejov alebo pri redukcii aldehydov z Roelenovej oxosyntézy. Výhodné je pritom použitie adičných produktov 20 až 30 mol etylénoxidu na mastných kyselinách s 16 až 18 uhlíkovými atómami.
Parciálne glyceridy, ktoré rovnako prichádzajú do úvahy ako emulgátory, zodpovedajú výhodnejšie všeobecnému vzorcu IV
CH2O(CH2CH2O)X-COR5 CH-O(CH2CH2O)y-H (IV)
CH2O(CH2CH2O)z-H v ktorom COR5 je lineárny alebo rozvetvený acylový zvyšok s 12 až 22 uhlíkovými atómami a x, y a z sú v súčte 0 alebo číslo od 1 do 50, výhodnejšie od 15 do 35. Typickými príkladmi pre parciálne glyceridy vhodné v zmysle vynálezu sú monoglycerid kyseliny laurovej, monoglycerid kyseliny kokosovej, monoglycerid kyseliny palmitovej, monoglycerid kyseliny steárovej, monoglycerid kyseliny izosteárovej,
C f (- * f r r , r c· r r 'r f r Γ ľ
-9monoglycerid kyseliny olejovej a monoglycerid kyseliny lojovej ako aj ich adukty s 5 až 50 a výhodnejšie s 20 až 30 mol etylénoxidu. Výhodné je použitie monoglyceridov prípadne technických zmesí monoglyceridov/diglyceridov s prevažujúcim podielom monoglyceridov vzorca IV, v ktorých je COR5 lineárny acylový zvyšok s 16 až 18 uhlíkovými atómami.
Ako ďalšie vhodné emulgátory prichádzajú napríklad do úvahy neiónové tenzidy z niektorej z nasledovných skupín:
(I) Adičné produkty 2 až 30 mol etylénoxidu a/alebo 0 až 5 mol propylénoxidu na lineárne mastné alkoholy s 8 až 22 uhlíkovými atómami;
(II) Glycerínmonoestery a glyceríndiestery a sorbitanmonoestery a sorbitandiestery nasýtených a nenasýtených mastných kyselín s 6 až 22 uhlíkovými atómami a ich produkty adície etylénoxidu;
(III) Alkylmonoglykozidy a alkyloligoglykozidy s 8 až 22 uhlíkovými atómami v alkylovom zvyšku a ich etoxylované analógy;
(IV) Adičné produkty 15 až 60 mol etylénoxidu na ricínovom oleji a/alebo stuženom ricínovom oleji;
(V) Polyolestery a najmä polyglycerínestery ako napríklad polyglycerínpolyricínolejan alebo polyglycerínpoly-12-hydroxystearát. Rovnako vhodné sú zmesi zlúčenín viacerých týchto tried látok;
(VI) Adičné produkty od 2 do 15 mol etylénoxidu na ricínovom oleji a/alebo stuženom ricínovom oleji;
(VII) Parciálne estery na báze lineárnych, rozvetvených, nenasýtených prípadne nasýtených C-i2/22-mastných kyselín, kyseliny ricínolejovej ako aj 12-hydroxysteárovej kyseliny a glycerínu, polyglycerínu, pentaerytritolu, dipentaerytritolu, cukrových alkoholov (napríklad sorbit) ako aj polyglukozidov (napríklad celulózy);
(VIII) Lanolínalkoholy;
(IX) Polyalkylénglykoly.
Adičné produkty etylénoxidu a/alebo propylénoxidu na glycerínmonoesteroch a glyceríndiesteroch ako aj sorbitanmonoesteroch a sorbitandiesteroch mastných kyselín alebo na ricínovom oleji predstavujú známe, komerčne dostupné produkty. Jedná sa pritom o zmesi homológov, ktorých stredný stupeň alkoxylácie zodpovedá
-10pomeru látkových množstiev etylénoxidu a/alebo propylénoxidu a substrátu, s ktorým bola uskutočnená adičná reakcia.
Obzvlášť výhodné je spoločné použitie emulgátorov skupiny III, teda alkylglykozidov. Alkyloligoglykozidy a alkenyloligoglykozidy predstavujú známe neiónové tenzidy, ktoré zodpovedajú všeobecnému vzorcu V
R’O-[G]P (V) v ktorom je R6 alkylový a/alebo alkenylový zvyšok so 4 až 22 uhlíkovými atómami, G je cukrový zvyšok s 5 alebo 6 uhlíkovými atómami a p je číslo od 1 do 10. Je možné ich získať príslušným postupom preparatívnej organickej chémie. V zastúpení pre rozsiahle dielo sa tu odkazuje na prehľad od Biermann a ďalší v Starch/Stärke 45, 281 (1993), B. Salka v Cosm. Toil. 108, 89 (1993) ako aj J. Kahre a ďalší v SÓFWJournal, zošit 8, 598 (1995).
Alkyloligoglykozidy a/alebo alkenyloligoglykozidy je možné odvodiť od aldóz prípadne ketóz s 5 alebo 6 uhlíkovými atómami, výhodnejšie od glukózy. Výhodné alkyloligoglykozidy a/alebo alkenyloligoglykozidy sú tak alkyloligoglukozidy a/alebo alkenyloligoglukozidy. Indexové číslo p vo všeobecnom vzorci V je stupeň oligomerizácie (DP), t.j. rozdelenie monoglykozidov a oligoglykozidov a predstavuje číslo od 0 do 10. Zatiaľ čo p v jednej danej zlúčenine musí byť vždy celé číslo a tu môže mať predovšetkým hodnoty od 1 do 6, je hodnota p pre určitý alkyloligoglykozid analyticky stanovená vypočítaná hodnota, ktorá je väčšinou zlomok. Výhodné je použitie alkyloligoglykozidov a/alebo alkenyloligoglykozidov so stredným stupňom oligomerizácie p od 1,1 do 3,0. Z aplikačného hľadiska sú výhodné také alkyloligoglykozidy a/alebo alkenyloligoglykozidy, ktorých stupeň oligomerizácie je menší ako 1,7 a najvýhodnejšie je v rozsahu od 1,2 do 1,4. Alkylový prípadne alkenylový zvyšok R6 je možné odvodiť od primárnych alkoholov s 4 až 11, výhodnejšie 8 až 10 uhlíkovými atómami. Typickými príkladmi sú butanol, kapronalkohol, kaprylalkohol, kaprinalkohol a undecylalkohol ako aj ich technické zmesi, ako sa získajú napríklad pri hydrogenácii technických metylesterov mastných kyselín alebo v priebehu hydrogenácie aldehydov z Roelenovej oxosyntézy. Výhodné sú alkyloligoglukozidy s dĺžkou reťazca C8-C10 (DP = 1 až 3), ktoré vznikajú ako predná frakcia pri r r
-11 destilačnom oddeľovaní technického Cg-C-ie-kokosového alkoholu a ktoré môžu byť znečistené podielom menším ako 6 % hmotn. Ci2-alkoholu ako aj alkyloligoglukozidy na báze technických Cg/n-oxoalkoholov (DP= 1 až 3). Alkylový prípadne alkenylový zvyšok R6 je možné ďalej odvodiť aj od primárnych alkoholov s 12 až 22, výhodnejšie 12 až 14 uhlíkovými atómami. Typickými príkladmi sú laurylalkohol, myristylalkohol, cetylalkohol, palmoleylalkohol, stearylalkohol, izostearylalkohol, oleylalkohol, elaidylalkohol, petrozelinylalkohol, arachylalkohol, gadoleylalkohol, behenylalkohol, erucylalkohol, brazidylalkohol ako aj ich technické zmesi, ktoré je možné získať vyššie opísaným spôsobom. Výhodné sú alkyloligoglukozidy na báze stuženého C-12/14-kokosového alkoholu s DP od 1 do 3. Ak sa použijú ako emulgátory alkylglykozidy vzorca V, môže byť výhodné spoločné použitie malých množstiev polyhydroxykarboxylových kyselín, napríklad kyseliny citrónovej, ako pomocnej látky formulácie. Zvyčajne sú potom polyhydroxykyseliny použité v množstvách od 0,1 do 3,0 % hmotn., výhodnejšie v množstvách od 0,1 do 1,0 % hmotn.
Výhodné mikroemulzie používané podľa vynálezu obsahujú od 20 do 90 % hmotn. vody, výhodnejšie od 30 do 80 % hmotn. a najvýhodnejšie od 30 do 60 % hmotn. Zvyšok do 100 % hmotn. pripadá na olejovú fázu ako aj emulgátory a prípadne ďalšie pomocné látky a prísady. Olejová fáza je sama obsiahnutá výhodne v množstvách od 10 do 80 % hmotn., výhodnejšie od 20 do 70 % hmotn. a najvýhodnejšie od 25 do 55 % hmotn. Pritom olejová fáza obsahuje výlučne zložku a) alebo zložku b) prípadne zmes týchto zložiek. Zvlášť výhodné je použitie takých emulzií, ktoré obsahujú olejovú a vodnú fázu v pomere 1:1. Emulgátory prípadne systémy emulgátorov sú výhodne obsiahnuté v množstvách od 10 do 50 % hmotn., výhodnejšie v množstvách od 15 do 45 % hmotn. a najvýhodnejšie v množstvách od 20 do 40 % hmotn.
Opísané mikroemulzie je možné použiť podľa vynálezu vo fermentačných procesoch všetkých typov. Pritom je možné použiť všetky usporiadania procesu známe pre odborníka, napríklad po dávkach, semikontinuálna ako aj kontinuálna fermentácia. Takisto sú použiteľné všetky pre odborníka známe fermentačné systémy. Kvôli podrobnostiam pozri Crueger, strana 50 až 70. Použitie mikroemulzií nie je ani ohraničené na určité mikroorganizmy, ale je možné emulzie použiť na
-12výrobu alebo premenu všetkých zlúčenín fermentáciou, ktoré sú známe odborníkovi. Okrem klasických fermentačných procesov, ktoré sa prevažne používajú na syntézu antibiotík (porovnaj Crueger, strana 197 až 242) sú opísané emulzie vhodné aj na použitie na mikrobiálnu transformáciu („biokonverzia“), napríklad na transformáciu stereoidov a sterínov, antibiotík a pesticídov alebo na výrobu vitamínov (porovnaj Crueger, strana 254 až 273). Výhodné je ale použitie vo fermentačnom procese na výrobu antibiotík, napríklad chefalosporínu, tylozínu alebo erytromycínu.
Spravidla sa mikroemulzie vhodným spôsobom dávkujú do vodnej fermentačnej zmesi, ktorá obsahuje mikroorganizmy ako aj zdroj dusíka a stopové prvky a prípadne ďalšie pomocné látky, najmä odpeňovače. Ako zdroje dusíka prichádzajú do úvahy napríklad: peptón, kvasnicový a sladový extrakt, máčacia voda, močovina alebo lecitíny. Stopové prvky môžu byť prítomné vo forme anorganických solí, napríklad dusičnanu sodného alebo draselného, dusičnanu amónneho, síranu amónneho, síranov železa a pod. Výhodné môže byť aj, ak mikroemulzie sami obsahujú ďalšie prísady, ako odpeňovače alebo zdroje dusíka.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Miešaním východiskových látok boli vyrobené rôzne mikroemulzie. Zloženia sú uvedené v tabuľke 1. Veľkosť kvapky bola meraná pomocou Malvern Mastersitzer 2000. Emulzie sú vhodné napríklad ako samostatné zdroje živín vo fermentačnom procese a je možné ich priamo pridávať do vodnej fermentačnej zmesi.
Tabuľka 1a
% hmotn. % hmotn. % hmotn. % hmotn.
metylolejan 32,44
metyllauran 30,95
metylpelargonan 29,61
metylester mastných kyselín repkového oleja 32,35
r .- 13-
voda 34,27 32,04 30,24 34,18
alkylglykozid 25,22 32,55 30,95 25,3
glycerínolejan 7,91 6,55 7,62 7,84
kyselina citrónová 0,25 0,24 0,24 0,24
vzhľad číry číry číry číry
veľkosť kvapky < 80 nm < 80 nm < 80 nm < 80 nm

Claims (9)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Použitie emulzií olej vo vode vo fermentačnom procese, ktoré obsahujú minimálne vodu, emulgátory ako aj olejovú fázu, ktorá obsahuje jednu alebo viaceré zlúčeniny zvolené zo skupiny zahrnujúcej:
    a) alkylestery mastných kyselín a/alebo
    b) triglyceridy rastlinného pôvodu, pričom emulzie majú veľkosť kvapky v rozsahu od 1 do 100 nm.
  2. 2. Použitie podľa nároku 1, kde zložkou a) sú metylestery mastných kyselín.
  3. 3. Použitie podľa nároku 1 alebo 2, kde emulzie majú strednú veľkosť kvapky v rozsahu od 10 do 80 nm, výhodnejšie od 10 do 50 nm.
  4. 4. Použitie podľa nárokov 1 až 3, kde emulzie obsahujú vodu v množstvách od 20 do 90 % hmotn., výhodnejšie od 30 do 80 % hmotn. a najvýhodnejšie od 30 do 60 % hmotn.
  5. 5. Použitie podľa nárokov 1 až 4, kde emulzie obsahujú olejovú fázu v množstvách od 10 do 80 % hmotn., výhodnejšie od 20 do 70 % hmotn. a najvýhodnejšie od 25 do 55 % hmotn.
  6. 6. Použitie podľa nárokov 1 až 5, kde emulzie obsahujú v olejovej fáze metylester mastnej kyseliny všeobecného vzorca I
    R1-COO-R2 (I) kde R1 je alkylový zvyšok so 6 až 22 uhlíkovými atómami a R2 je metylový zvyšok.
  7. 7. Použitie podľa nárokov 1 až 6, kde emulzie obsahujú v olejovej fáze metyloleát, metylpalmitát, metylstearát a/alebo metylpelargonát.
    - 158. Použitie podľa nárokov 1 až 7, kde emulzie obsahujú v olejovej fáze kokosový olej, slnečnicový olej a/alebo repkový olej.
  8. 9. Použitie podľa nárokov 1 až 8, kde emulzie ako emulgátor obsahujú alkyloligoglykozidy.
  9. 10. Použitie podľa nárokov 1 až 9, kde emulzie obsahujú emulgátory v množstvách od 10 do 50 % hmotn., výhodnejšie v množstvách od 15 do 40 % hmotn. a najvýhodnejšie v množstvách od 20 do 35 % hmotn.
SK1694-2001A 1999-05-25 2000-05-16 Použitie emulzií olej vo vode vo fermentačnom procese SK16942001A3 (sk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19923784A DE19923784A1 (de) 1999-05-25 1999-05-25 Verwendung von Mikroemulsionen in Fermentationsverfahren
PCT/EP2000/004364 WO2000071672A1 (de) 1999-05-25 2000-05-16 Verwendung von mikroemulsionen in fermentationsverfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK16942001A3 true SK16942001A3 (sk) 2002-05-09

Family

ID=7909038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1694-2001A SK16942001A3 (sk) 1999-05-25 2000-05-16 Použitie emulzií olej vo vode vo fermentačnom procese

Country Status (15)

Country Link
EP (1) EP1180137A1 (sk)
JP (1) JP2003500043A (sk)
KR (1) KR20020012580A (sk)
CN (1) CN1351650A (sk)
AR (1) AR024085A1 (sk)
BR (1) BR0010873A (sk)
CZ (1) CZ20014205A3 (sk)
DE (1) DE19923784A1 (sk)
HK (1) HK1043478A1 (sk)
MX (1) MXPA01011818A (sk)
NO (1) NO20015732D0 (sk)
PL (1) PL352059A1 (sk)
SK (1) SK16942001A3 (sk)
TR (1) TR200102994T2 (sk)
WO (1) WO2000071672A1 (sk)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8138120B2 (en) * 2003-03-11 2012-03-20 Cognis Ip Management Gmbh Microemulsions as adjuvants for agricultural chemicals

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3545246A1 (de) * 1985-12-20 1987-06-25 Henkel Kgaa Verfahren zur herstellung von exozellulaeren biopolymeren mit verdickungswirkung fuer waessrige medien
US5372943A (en) * 1987-07-24 1994-12-13 Cetus Corporation Lipid microemulsions for culture media
CH680223A5 (sk) * 1989-07-17 1992-07-15 Pier Luigi Prof Dr Luisi
CA2139308A1 (en) * 1992-07-07 1994-01-20 Tanja Brenkman Process for the preparation of alkylglycoside esters
DE19735790A1 (de) * 1997-08-18 1999-02-25 Henkel Kgaa Mikroemulsionen

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003500043A (ja) 2003-01-07
CN1351650A (zh) 2002-05-29
CZ20014205A3 (cs) 2002-02-13
KR20020012580A (ko) 2002-02-16
HK1043478A1 (zh) 2002-09-13
BR0010873A (pt) 2002-02-19
TR200102994T2 (tr) 2002-04-22
NO20015732D0 (no) 2001-11-23
WO2000071672A8 (de) 2001-02-22
MXPA01011818A (es) 2002-04-24
EP1180137A1 (de) 2002-02-20
WO2000071672A1 (de) 2000-11-30
PL352059A1 (en) 2003-07-28
DE19923784A1 (de) 2000-11-30
AR024085A1 (es) 2002-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8318468B2 (en) Emulsions in enzymatic reactions
DE60029232T2 (de) Verbessertes fermentationsverfahren
DE60221199T2 (de) Konjugierte Fettsäuren enthaltende Monoglyzeride und Verfahren zu ihrer Herstellung
SK16952001A3 (sk) Použitie emulzií olej vo vode vyrobených PIT-spôsobom vo fermentačnom procese
SK16942001A3 (sk) Použitie emulzií olej vo vode vo fermentačnom procese
AU737601B2 (en) Aqueous agrochemical agents containing active ingredients
US5871666A (en) Non-V.O.C. emulsifier for methyl esters
DE69309099T2 (de) Verfahren zur herstellung von alkyglycoside estern.
DE69216631T2 (de) Verfahren zur enzymatischen Herstellung von Alpha-Glykosiden und deren Estern
Drummond et al. Sugar fatty acid esters
SK16932001A3 (sk) Použitie samoemulgujúcich olejov
WO2006087119A2 (de) Verwendung von pit-emulsionen in lyase- oder oxidoreduktase-katalysierten verfahren zur herstellung von cyanhydriden
WO2024118749A1 (en) Methods for producing bio-derivatized linear sophorolipids
DE60132972T2 (de) Verbessertes fermentationsverfahren
Maugard et al. Enzymatic synthesis of surfactants via amide bonds
CS200083B1 (cs) Odpěňovací prostředek pro fermentační procesy