SK279080B6 - Spôsob získavania polyhydroxyalkanoátov bez obsahu - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu získavania polyhydroxyalkanoátov (PHA) bez obsahu farbiva, ktoré sú syntetizované vo svojich bunkách ako akumulačné látky pri kultivácii bakteriálnych biomás za definovaných podmienok.

Doterajší stav techniky

Za definovaných fermentačných podmienok syntetizujú rôzne mikroorganizmy, polyméme β-hydroxyalkánové kyseliny napríklad polyhydroxymaslovú kyselinu (PHB) alebo kopolyméry polyhydroxymaslovej kyseliny/polyhydroxyvalérovej kyseliny ako i iné polyhydroxykarboxylové kyseliny. Popritom vznikajú vždy v bunkách i lipoidy a farbivá, ktoré pri ďalšom spracovaní získaných PHA pôsobia rušivo ako znečistenie. Sú známe spôsoby, pri ktorých sa lipoidy a farbivá odstraňujú nižšími alkoholmi alebo acetónom (EP 15 123, EP 58 480, EP 124 309). Pri niektorých karoténoidných farbivách nevedú tieto spôsoby riešenia k želanej čistote farby, t. j. k bielemu polyméru.

Tak je podľa EP 0355 307 A2 známe, že sa na získanie polyesterov alebo kopolyesterov obsiahnutých v 3-jednotkách hydroxymaslovej kyseliny extrakciou, použije ester di- alebo trikarboxylovej kyseliny, zmesy esteru dikarboxylovej kyseliny alebo butyrolaktón. Pritom sa poukazuje vyslovene na to, že pod butyrolaktónom treba rozumieť γ-butyrolaktón.

K extrakcii polyhydroxyalkanoátu z kmeňa mikroorganizmu methylobacterium rhodesianum s vysokým stupňom bielosti sa však γ-butyrolaktón nedá použiť.

Na získanie poly-p-hydroxymaslovej kyseliny z usušenej bakteriálnej biomasy sa navrhuje spôsob použitím anhydridu kyseliny octovej ako extrahovadla (DD 229 428 Al). Pri tomto spôsobe sa však sleduje vytýčenie cieľa, získať poly-P-hydroxymaslovú kyselinu v pevnej konzistencii, bez použitia prídavného zrážadla. Pri použití kmeňa mikroorganizmu, ktorý popritom produkuje karoténoidné farbivá, nevykazuje ani tu vyzrážaná PHB potrebnú kvalitu vzhľadom na stupeň bielosti.

Ďalšia možnosť sa dosiahne prezrážanim polyméru s PHA - rozpúšťadlom (DD 276 304). Pritom treba na jednej strane počítať s deštrukciou dĺžky reťazca a na druhej strane sa v dôsledku množstva a/alebo rozmanitosti použitých rozpúšťadiel a zrážadiel sťaží spracovanie PHA. Dá sa očakávať i vyšší zvyškový obsah rozpúšťadiel alebo zrážadiel v PHA.

Podstata vynálezu

Úlohou vynálezu je odstrániť z PHA farbivá vytvárajúce sa v procese kultivácie mikroorganizmov a akumulácie PHA v bunkách. Pri spôsobe získavania PHA bez obsahu farbiva z bakteriálnych biomás použitím technologických krokov sušenia vlhkej bakteriálnej biomasy, extrakcie PHA s kyselinou octovou a vyzrážania PHA rozpustených v extrahovadle, sa úloha podľa vynálezu rieši tým, že usušená bakteriálna biomasa sa pred extrakciou podrobí navyše tepelnému spracovaniu. S týmto cieľom sa usušená bakteriálna biomasa vystaví teplote medzi 10 a 120 minútami, ktorá je v rozsahu medzi 80 °C a teplotou dolnej hranice oblasti tavenia polyhydroxyalkanoátov. Počas tohto tepelného pôsobenia sa farbivo obsiahnuté v bakteriálnej bioma se prevedie do takej formy, ktorá už nemá rušivý vplyv na ďalšie spracovanie polyméru. V procese extrakcie, ktorý· na to nadväzuje, sa pridá k extrahovadlu kyseliny octovej 1 až 10 objemových podielov v % alifatického anhydridu kyseliny karboxylovej, alebo laktónu alifatickej β-hydroxykarboxylovej kyseliny, vzhľadom na celkový objem extrahovadla.

Takéto alifatické anhydridy karboxylovej kyseliny môžu byť anhydrid kyseliny octovej, anhydrid kyseliny propiónovej alebo i anhydrid kyseliny maslovej.

Ako laktóny alifatickej β-hydroxykarboxylovej kyseliny sa môžu použiť napríklad β-karpolaktón, β-valérolaktón, β-propiolaktón alebo β-butyrolaktón.

Extrakcia sa uskutoční za známych podmienok. Na extrakciu nadväzujúci technologický’ stupeň vyzrážania PHA z extrahovadla, použitím známych technologických podmienok poskytne svetlejšie PHA ako pri známych technologických spôsoboch.

Anhydridy karboxylovej kyseliny alebo laktóny β-hydroxykarboxylovej kyseliny a farbivá pridané k extrahovadlu, zostávajú v extrahovadle.

Po spracovaní PHA so zmesou extrahovadla podľa vynálezu z kyseliny octovej a anhydridu kyseliny octovej sa prekvapujúcim spôsobom získal produkt, ktorého svetlosť bola asi o 45 % nad svetlosťou nespracovaného PHA, t. j., ktorého podiel farbiva sa zmenšil o túto čiastku. Extrakcia známym spôsobom s čistou kyselinou octovou dáva naproti tomu zlepšenie svetlosti len o 15 %. Naproti tomu sa môže svetlosť PHA po extrakcii s čistým anhydridom kyseliny octovej alebo čistým β-butyrolaktónom zlepšiť o ca 33 %.

I keď extrahovadlo anhydrid kyseliny octovej alebo β-butyrolaktón dávajú väčšiu svetlosť získaných PHB, nedalo sa očakávať, že prímes malého množstva, podľa vynálezu medzi 1 a 10 objemovými percentami, anhydridu kyseliny octovej alebo β-butyrolaktónu k extrahovadlu kyseliny octovej poskytne podstatné zvýšenie svetlosti výrobku v protiklade k použitiu týchto výrobkov v čistej forme.

Použitím lacného extrahovadla kyseliny octovej sa pridaním alifatického anhydridu kyseliny karboxylovej alebo laktónu alifatickej hydroxykarboxylovej kyseliny v malom množstve dosiahne veľmi vysoký stupeň svetlosti PHA.

Výhodné pri tomto spôsobe technológie je vyhnutie sa použitiu prídavných rozpúšťadiel na predbežnú extrakciu usušenej bakteriálnej biomasy, aby sa z bakteriálnej biomasy odstránil podiel farbiva pred extrakciou PHA, ako i získanie polyméru s dostatočne vysokou dĺžkou reťazca vynechaním prídavných stupňov prezrážania PHA.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Vynález bude bližšie objasnený na nasledujúcich príkladoch:

Porovnávacie príklady:

1. Bakteriálna biomasa sušená rozprašovaním (svetlosť L podľa Hunter Lab = 64,5) sa extrahuje v pomere 1 : 10 pri teplote varu extrahovadla kyseliny octovej a spracuje sa známym spôsobom. Získaná polyhydroxymaslová kyselina (PHB) sa odmerala s L = 75,3.

2. Rovnaká bakteriálna biomasa podľa porovnávacieho príkladu 1 sa extrahuje v pomere 1 : 10 sextrahovadlom anhydridu kyseliny octovej pri teplote varu a vyzráža známym spôsobom. Takto získaná PHB vykazuje svetlosť L = 86,1.

SK 279080 Β6

3. Bakteriálna biomasa podľa porovnávacích príkladov 1 a 2 sa extrahuje v pomere 1 : 10 pri 100 °C s extrahovadlom β-butyrolaktón a ochladením vyzráža PHB. Podľa známej dodatočnej úpravy sa namerala svetlosť PHB L = 84,6.

Vynález bude bližšie vysvetlený na ďalších príkladoch.

Príklad 1

Bakteriálna biomasa sušená rozprašovaním sa pred extrakciou podrobila tepelnému spracovaniu v skriňovej sušiarni. Dolná hranica oblasti tavenia polyhydroxymaslovej kyseliny činila 160 °C. Potom nasledovala extrakcia spracovanej bakteriálnej biomasy v pomere 1 : 10 s kyselinou octovou, ku ktorej sa v jednom prípade pridalo 1 objemové percento a v druhom prípade 10 objemových percent anhydridu kyseliny octovej, vzhľadom na celkový objem extrahovadla. Pre PHB vyplynuli nasledujúce svetlosti L (podľa Huntera):

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že alifatický' anhydrid kyseliny karboxylovej je anhydrid kyseliny octovej.

3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že laktón β-hydroxykarboxylovej kyseliny je β-butyrolaktón.

Koniec dokumentu

Podiel anhydridu kyseliny octovej v objemovom % k ex· trahovadlu

	1	10
Čas spracovania v minútach	10	10	120	120	10	10	120	120
Teplota spracovania v °C	80	160	80	160	80	160	80	160
Svetlosť L	91,9	92,0	92,0	92,2	92,2	92,8	922	93,2

Príklad 2

Podľa príkladu 1 bola bakteriálna biomasa sušená rozprašovaním podrobená pred extrakciou tepelnému spracovaniu. K extrahovadlu kyseliny octovej bol však pridaný β-butyrolaktón v 1 objemovom percente príp. 10 objemových percentách, vzhľadom na celkový objem extrahovadla. Pre PHB vyplynuli nasledujúce svetlosti L (podľa Huntera):

Podiel β-butyrolaktónu v objem. % k extrahovadlu

	1	10
Čas spracovania v minútach	10	10	120	120	10	10	120	120
Teplota spracovania v “C	80	160	80	160	80	160	80	160
Svetlosť L	80,8	82,0	81,8	82,4	82,3	86,7	87,7	90,3

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob získavania polyhydroxyalkanoátov bez obsahu farbiva z bakteriálnej biomasy, predovšetkým z bakteriálnej biomasy kultúry mikroorganizmov Methylobacterium rhodesianum IMET 11401 - DSM 8166, s technologickými stupňami sušenie vlhkej biomasy extrakcia usušenej biomasy s kyselinou octovou a vyzrážanie polyhydroxyalkanoátov vyznačujúci sa tým, že usušená bakteriálna biomasa sa v časovom úseku 10 až 120 minút vystaví teplote medzi 80 °C a dolnou hranicou oblasti tavenia polyhydroxyalkanoátov a extrahovadlo obsahuje 1 až 10 objemových podielov v % alifatického anhydridu kyseliny karboxylovej alebo laktónu β-hydroxykarboxylovej kyseliny, vzhľadom na celkový objem extrahovadla.