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DD229428A1 - PROCESS FOR EXTRACTION OF POLY-SS HYDROXYBUTTERIC ACID FROM BACTERIA BIOMASS - Google Patents

PROCESS FOR EXTRACTION OF POLY-SS HYDROXYBUTTERIC ACID FROM BACTERIA BIOMASS Download PDF

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DD229428A1
DD229428A1 DD26997284A DD26997284A DD229428A1 DD 229428 A1 DD229428 A1 DD 229428A1 DD 26997284 A DD26997284 A DD 26997284A DD 26997284 A DD26997284 A DD 26997284A DD 229428 A1 DD229428 A1 DD 229428A1
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DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
extraction
poly
hydroxybutyric acid
biomass
acid
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Application number
DD26997284A
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German (de)
Inventor
Joachim Schmidt
Wolfgang Biedermann
Helmut Schmiechen
Original Assignee
Akad Wissenschaften Ddr
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Abstract

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.The invention relates to a process for the removal of poly-b-hydroxybutyric acid from bacterial biomass containing poly-b-hydroxybutyric acid as a storage substance. It belongs to the field of microbiological material extraction. The aim of the invention is to poly-b-hydroxybutyric acid as completely as possible, but avoiding the Mitextraktion of lipophilic impurities to win from the bacterial biomass. Likewise, the object of the invention in avoiding the contamination of the product by trapped, physiologically questionable extraction agent residues. The object of the invention is to use specific solvents for the extraction, that the object of the invention is achieved. Essentially, the object is achieved by the invention that the dried biomass is subjected to solvent extraction with acetic anhydride in a mass ratio of 1: 5 to 1:20, at temperatures between 100 ° C. and 140 ° C., and the extractant residues enclosed in the polymer are hydrolyzed and washed out by a subsequent water wash.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung gehört in das Gebiet der mikrobiologischen Stoffgewinnung. Die Erfindung kann in Anlagen zur Lösungsmittelextraktion von getrockneten Biomassen angewandt werden.The invention belongs to the field of microbiological material extraction. The invention can be applied in plants for the solvent extraction of dried biomasses.

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.The invention relates to a method for obtaining biogenic cell ingredients from dried biomasses which form these cell constituents as storage substances in breeding on carbonaceous substrates.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.Different bacterial strains form polymeric β-hydroxybutyric acid or other polymeric hydroxycarboxylic acids, e.g. Polyhydroxyvaleric acid, as storage substances. To obtain these polyesters from the bacterial biomass various methods of extraction with solvents are known which chlorinated hydrocarbons as specific solvents such as chloroform (US-PS 3275610) or 1,2-dichloroethane (EP-PS 14490 or EP-PS 15123), their mixtures with ethanol (US-PS 3044942), cyclic carbonic acid esters, such as propylene or ethylene carbonate (US Pat. No. 4,101,353) or pyridine (US Pat. No. 3,036,959), after spray-drying the biomass (EP-PS 15123) or other pretreatment methods for cell destruction ( US Pat. No. 3,275,610).

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.All of these processes, with the exception of extraction with cyclic carbonic acid esters, have the common disadvantage that the extraction must be followed by the precipitation of the poly-β-hydroxybutyric acid from the miscella. Another significant disadvantage of these extraction methods is that the physiological questionableness of the extraction agent used precludes application of the polymeric product in the medical and pharmacological field.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The aim of the invention is to combine the advantages of good removability of extraction agent residues by a simple water wash of the product with the possibility of dispensing with precipitation of the extracted poly-.beta.-hydroxybutyric acid from the miscella and thus produce a product at reduced cost, which no longer contains physiologically questionable solvent residues.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

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.The invention is therefore based on the object by the use of suitable extraction agents, bypassing the precipitation of poly- / 3-hydroxybutyric acid from the miscella polymeric hydroxybutyric acid to win, which contains virtually no extractant ingredients more.

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.The object is achieved in that is used as the extraction agent for the poly-ß-hydroxybutyric acid acetic anhydride and in the temperature range of + 100 ° C to + 140 ° C discontinuous one or more stages extracted. The mixing ratio of biomass to extractant in the range between 1: 5 and 1:20 can be varied, but should preferably be 1:10.

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:The extractant according to the invention has the advantage over the known solutions that the extracted poly- / 3-hydroxybutyric acid can be completely precipitated by cooling the extractant to a temperature of + 2O 0 C and also hydrolyzed the enclosed in the polymer solvent portions by a subsequent water wash to acetic acid become. The acetic acid formed is immediately washed out by the washing water. Thus, a product is obtained which is completely free of physiologically harmful solvent residues and can be used for use in medical and pharmacological areas. In the following examples, the invention is explained in more detail:

Beispiel 1example 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.20 g of spray-dried bacterial biomass were extracted batchwise with 100 g of acetic anhydride, four stages at the boiling point of the extractant (+ 14O 0 C). The extraction time per stage was 15 minutes. The extracted biomass was separated hot and the miscella cooled to + 20 0 C, wherein the poly- / 3-hydroxybutyric acid precipitates.

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.This is separated by = filtration from the extractant and then washed until the neutral reaction of the wash water. The yield of poly (3-hydroxybutyric acid) after drying in vacuo was 7.82 g, which corresponds to a degree of extraction of 94%.

Beispiel 2Example 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.20 g dried bacterial biomass are stirred four times 15 minutes with 400 g acetic anhydride at a temperature of 100 0 C and then worked up as in Example 1. The yield of poly (3-hydroxybutyric acid) after drying in vacuo was 8.15 g, which corresponds to an extraction rate of 98%.

Beispiel 3Example 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.20g dried bacteria biomass are extracted with 400 g acetic anhydride in one stage at a temperature of 140 0 C. The extraction time is 15 minutes. The work-up is carried out as in Example 1. The yield of poly- / 3-hydroxybutyric acid after drying in vacuo 7.63 g, which corresponds to a degree of extraction of 92%.

Claims (4)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Verfahren zur Gewinnung von Poly-/3-hydroxybuttersäure aus getrockneten Bakterienbiomassen durch Extraktion mit Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß als Extraktionsmittel Essigsäureanhydrid verwendet wird.1. A process for the recovery of poly- / 3-hydroxybutyric acid from dried bacterial biomass by extraction with solvents, characterized in that the extractant is acetic anhydride is used. 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.2. The method according to item 1, characterized in that the solvent in a quantitative ratio to the solid from 5: 1 to 20: 1, preferably 10: 1, is used. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktionstemperatur zwischen +100°C und +1400C liegen.3. The method according to item 1 and 2, characterized in that the extraction temperature between + 100 ° C and +140 0 C. 4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß daß das erhaltene Rohprodukt einer Wasserwäsche unterworfen wird.4. The method according to item 1 to 3, characterized in that that the crude product obtained is subjected to a water wash.
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