DD229428A1 - Verfahren zur extraktion von poly-ss-hydroxybuttersaeure aus bakterienbiomasse - Google Patents

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Poly-b-hydroxybuttersaeure aus Bakterienbiomassen, die Poly-b-hydroxybuttersaeure als Speichersubstanz enthalten. Sie gehoert in das Gebiet der mirkobiologischen Stoffgewinnung. Ziel der Erfindung ist es, Poly-b-hydroxybuttersaeure moeglichst vollstaendig, jedoch unter Vermeidung der Mitextraktion von lipophilen Begleitstoffen, aus der Bakterienbiomasse zu gewinnen. Ebenso besteht das Ziel der Erfindung in der Vermeidung der Verunreinigung des Produktes durch eingeschlossene, physiologisch bedenkliche Extraktionsmittelreste. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, spezifische Loesungsmittel fuer die Extraktion einzusetzen, dass das Ziel der Erfindung erreicht wird. Im wesentlichen wird die Aufgabe erfindungsgemaess dadurch geloest, dass die getrocknete Biomasse einer Loesungsmittelextraktion mit Essigsaeureanhydrid im Masseverhaeltnis 1:5 bis 1:20, bei Temperaturen zwischen 100C und 140C unterworfen wird und die im Polymeren eingeschlossenen Extraktionsmittelreste durch eine nachfolgende Wasserwaesche hydrolysiert und ausgewaschen werden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung gehört in das Gebiet der mikrobiologischen Stoffgewinnung. Die Erfindung kann in Anlagen zur Lösungsmittelextraktion von getrockneten Biomassen angewandt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von biogenen Zeilinhaltsstoffen aus getrockneten Biomassen, die diese Zellinhaltsstoffe als Speichersubstanzen, bei der Züchtung auf kohlenstoffhaltigen Substraten bilden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Verschiedene Bakterienstämme bilden unter bestimmten Fermentationsbedingungen polymere ß-Hydroxybuttersäure bzw. andere polymere Hydroxycarbonsäuren, wie z.B. Polyhydroxyvaleriansäure, als Speichersubstanzen. Zur Gewinnung dieser Polyester aus der Bakterienbiomasse sind verschiedene Verfahren der Extraktion mit Lösungsmitteln bekannt, die als spezifische Lösungsmittel chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Chloroform (US-PS 3275610) oder 1,2-Dichlorethan (EP-PS 14490 bzw. EP-PS 15123), deren Mischungen mit Ethanol (US-PS 3044942), cyclische Kohlensäureester, wie Propylen-oder Ethylencarbonat (US-PS 4101353) oder Pyridin (US-PS 3036959), nach Sprühtrocknung der Biomasse (EP-PS 15123) oder andere Vorbehandlungsmethoden zur Zellzerstörung (US-PS 3275610) einsetzen.

Allen diesen Verfahren ist, mit Ausnahme der Extraktion mit cyclischen Kohlensäureestern, der Nachteil gemeinsam, daß sich an die Extraktion die Ausfällung der Poly-ß-hydroxybuttersäure aus der Miscella anschließen muß. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Extraktionsverfahren besteht darin, daß die physiologische Bedenklichkeit der verwendeten Extraktionsmittel einer Anwendung des polymeren Produktes im medizinischen und pharmakologischen Bereich entgegensteht.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, die Vorteile der guten Entfembarkeit von Extraktionsmittelresten durch eine einfache Wasserwäsche des Produktes mit der Möglichkeit des Verzichtes auf eine Ausfällung der extrahierten Poly-ß-hydroxybuttersäure aus der Miscella zu vereinigen und somit unter verringertem Aufwand ein Produkt zu erzeugen, welches keine physiologisch bedenklichen Lösungsmittelreste mehr enthält.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde durch den Einsatz geeigneter Extraktionsmittel, unter Umgehung der Ausfällung der Poly-/3-hydroxybuttersäure aus der Miscella polymere Hydroxybuttersäure zu gewinnen, die praktisch keine Extraktionsmittelbestandteile mehr enthält.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man als Extraktionsmittel für die Poly-ß-hydroxybuttersäure Essigsäureanhydrid anwendet und im Temperaturbereich von +100°C bis +140°C diskontinuierlich ein- oder mehrstufig extrahiert. Dabei kann das Mischungsverhältnis von Biomasse zu Extraktionsmittel im Bereich zwischen 1:5 und 1:20 variiert werden, sollte jedoch vorzugsweise bei 1:10 liegen.

Das erfindungsgemäße Extraktionsmittel besitzt gegenüber den bekannten Lösungen den Vorteil, daß die extrahierte Poly-/3-hydroxybuttersäure durch Abkühlung des Extraktionsmittels auf eine Temperatur von +2O⁰C vollständig ausgefällt werden kann und außerdem die im Polymeren eingeschlossenen Lösungsmittelanteile durch eine nachfolgende Wasserwäsche zu Essigsäure hydrolysiert werden. Die dabei gebildete Essigsäure wird durch das Waschwasser sofort ausgewaschen. Damit wird ein Produkt gewonnen, welches von physiologisch bedenklichen Lösungsmittelresten vollständig frei ist und zur Anwendung in medizinischen und pharmakologischen Bereichen eingesetzt werden kann. In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert:

Beispiel 1

20g sprühgetrocknete Bakterienbiomasse wurden mit je 100g Essigsäureanhydrid diskontinuierlich, vierstufig in der Siedehitze des Extraktionsmittels (+14O⁰C) extrahiert. Die Extraktionszeit pro Stufe betrug 15 Minuten. Die extrahierte Biomasse wurde heiß abgetrennt und die Miscella auf +20⁰C abgekühlt, wobei die Poly-/3-hydroxybuttersäure ausfällt.

Diese wird durch=Filtration vom Extraktionsmittel abgetrennt und anschließend bis zur neutralen Reaktion des Waschwassers gewaschen. Die Ausbeute an Poly-/3-hydroxybuttersäure betrug nach Trocknung im Vakuum 7,82g, was einem Extraktionsgrad von 94% entspricht.

Beispiel 2

20 g getrocknete Bakterienbiomasse werden mit je 400 g Essigsäureanhydrid bei einer Temperatur von 100 ⁰C viermal 15 Minuten gerührt und anschließend wie im Beispiel 1 aufgearbeitet. Die Ausbeute an Poly-/3-hydroxybuttersäure betrug nach Trocknung im Vakuum 8,15g, was einem Extraktionsgrad von 98% entspricht.

Beispiel 3

20g getrocknete Bakterienbiomasse werden mit 400g Essigsäureanhydrid einstufig bei einer Temperatur von 140⁰C extrahiert. Die Extraktionszeit beträgt 15 Minuten. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1. Die Ausbeute an Poly-/3-hydroxybuttersäure betrug nach der Trocknung im Vakuum 7,63g, was einem Extraktionsgrad von 92% entspricht.

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Gewinnung von Poly-/3-hydroxybuttersäure aus getrockneten Bakterienbiomassen durch Extraktion mit Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß als Extraktionsmittel Essigsäureanhydrid verwendet wird.

2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel in einem Mengenverhältnis zum Feststoff von 5:1 bis 20:1, vorzugsweise 10:1, verwendet wird.

3. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktionstemperatur zwischen +100°C und +140⁰C liegen.

4. 4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß daß das erhaltene Rohprodukt einer Wasserwäsche unterworfen wird.