способ получения не содержащей красителя полигидроксимасляной кислоты

Формула изобретения

1. Способ получения не содержащей красителя полигидроксимасляной кислоты из бактериальной биомассы культуры микроорганизмов Methylobacterium rhodesianum IMET 11401-DSM 8166 путем высушивания влажной биомассы, экстракции высушенной биомассы с помощью уксусной кислоты и осаждения полигидроксимасляной кислоты, отличающийся тем, что высушенную бактериальную биомессу в течение 10 - 120 мин выдерживают при температуре от 80^oC до нижней границы области плавления полигидроксимасляной кислоты, причем используют экстрагирующий агент, содержащий 1 - 10 об.% алифатического ангидрида карбоновой кислоты или лактона -гидроксикарбоновой кислоты в расчете на общий объем экстрагирующего агента.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве алифатического ангидрида карбоновой кислоты используют уксусный ангидрид.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве лактона -гидроксикарбоновой кислоты используют -бутиролактон.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения не содержащей красителя полигидроксимасляной кислоты (ПМГ), которую синтезируют в качестве накопителя при культивировании бактериальных биомасс в их клетках при определенных условиях.

При определенных условиях ферментации различные микроорганизмы синтезируют полимерные -гидроксиалкановые кислоты, например, как полигидроксимасляная кислота (ПМГ), или сополимеры полигидроксимасляной и полигидроксивалерианновой кислот, а также другие полигидроксикарбоновые кислоты. Наряду с ними в клетках всегда образуются липиды и красители, которые при дальнейшей переработке полученной полигидроксимасляной кислоты (ПМГ) мешают как примесь. Известны способы, при которых липиды и красители удаляются с применением спиртов или ацетона (ЕП 15123; ЕП 58480; ЕП 124309). В случае некоторых каротиноидных красителей эти способы растворения не приводят к желаемой очистке от красителя, т.е. к белым полимерам.

Так, согласно ЕП 0355307 - А 2 для получения сложных полиэфиров, содержащих звенья -гидроксимасляной кислоты или сложных сополиэфиров путем экстракции известно использование сложных ди- или трикарбоновых кислот, смесей сложных эфиров дикарбоновых кислот или бутиролактона. При этом ясно указывается на то, что под бутиролактоном нужно понимать - бутиролактон.

Однако для экстракции полигидроксиалканоата из штамма микроорганизма Methylibacterium rhodesidnum с высокой степенью белизны нельзя применять - бутиролактон.

Для получения поли -- гидроксимасляной кислоты из высушенной бактериальной биомассы предлагается способ с применением уксусного ангидрида в качестве экстрагирующего агента (ГДР 229428 - А 1). В этом способе, однако, преследуют цель получения поли -- гидроксимасляной кислоты в твердой консистенции без применения дополнительного осадителя. При применении штамма микроорганизма, который продуцирует каротиноидные красители, осажденная ПМГ не обладает требуемым качеством в отношении степени белизны.

Другая возможность достигается за счет переосаждения полимера с помощью ПГА - растворителя (ГДР 276304). При этом, с одной стороны, разложение молекул с образованием более коротких цепей и, с другой стороны, количество и/или различие используемых растворителя и осадителя затрудняют обработку ПГА. Также нужно ожидать повышенного остаточного содержания растворителей или осадителей в ПГА.

В основу изобретения положена задача удаления из ПМГ красителей, образовавшихся в процессе культивирования микроорганизмов и аккумуляции ПГМ в клетках.

В способе получения не содержащих красителя ПМГ из бактериальных биомасс, при котором осуществляют высушивание влажной бактериальной биомассы, экстракцию ПМГ с помощью уксусной кислоты и осаждение растворенных в экстрагирующем агенте ПМГ, задача согласно изобретению решается тем, что высушенную бактериальную биомассу микроорганизмов Methylobacterium rhodesianum IMET 11401-DSM8166 перед экстракцией подвергают дополнительной температурной обработке. Для этого высушенную бактериальную биомассу в течение 10-120 минут выдерживают при температуре, которая находится в пределах от 80^oC до температуры нижней границы области плавления полигидроксимасляной кислоты. Во время этого термического воздействия содержащийся в бактериальной биомассе краситель переводится в такую форму, которая более не оказывает никакого вредного влияния на дальнейшую переработку полимера.

В последующем процессе экстракции к экстрагирующему агенту, уксусной кислоте, добавляют 1-10 объемных % алифатического ангидрида карбоновой кислоты или лактона алифатической - гидроксикарбоновой кислоты, в расчете на общий объем экстрагирующего агента.

Такими алифатическими ангидридами карбоновых кислот могут быть ангидрид уксусной кислоты, ангидрид пропионовой кислоты или также ангидрид масляной кислоты.

В качестве лактонов алифатической - гидроксикарбоновой кислоты можно применять, например, - капролактон, - валеролактон, - пропиолактон или - бутиролактон.

Экстракцию проводят при известных условиях. Последующая после экстракции стадия осаждения ПМГ из экстрагирующего агента при применении известных условий способа дает более светлые ПМГ, чем в случае известных способов.

Добавляемые к экстрагирующему агенту алифатические ангидриды карбоновых кислот или лактоны - гидроксикарбоновых кислот и красители остаются в экстрагирующем агенте.

После обработки ПМГ с помощью предлагаемой согласно изобретению смеси экстрагирующих агентов из уксусной кислоты и уксусного ангидрида неожиданно получают продукт, светлость которого примерно на 45% выше, чем у необработанных ПМГ, т.е. доля красителя в нем снижена на эту величину. Известная экстракция с помощью чистой уксусной кислоты, по сравнению с этим, дает улучшение светлости ПМГ только на 15%. Напротив, светлость ПМГ после экстракции чистым уксусным ангидридом или чистым - бутиролактоном можно улучшить примерно на 33%.

Хотя экстрагирующие агенты - уксусный ангидрид или - бутиролактон - дают большую светлость получаемой ПМГ, нельзя было ожидать, что добавка согласно изобретению такого незначительного количества как 1-10 объем. % уксусного ангидрида или - бутиролактона к экстрагирующему агенту уксусной кислоте, приведет к значительному увеличению светлости продукта по сравнению с применением индивидуальных веществ.

Благодаря применению недорого экстрагирующего агента - уксусной кислоты - при добавке алифатического ангидрида карбоновой кислоты или лактона алифатической гидроксикарбоновой кислоты в незначительном количестве достигают очень высокой степени светлости ПМГ.

Преимуществом способа по изобретению является отсутствие дополнительного растворителя для предварительной экстракции высушенной бактериальной биомассы с целью удаления перед экстракцией ПМГ из бактериальной биомассы доли красителя, а также получение полимера с достаточно большими длинами цепей, поскольку можно не проводить дополнительные стадии переосаждения ПМГ.

Изобретение подробнее поясняется нижеследующими примерами:

Пример 1 (сравнительный)

Высушенную путем распылительной сушки бактериальную биомассу микроорганизмов Methylobacterium rhodesianum IMET 11401-DMC 8166 (светлость L по HUNTER Lab=64,5) экстрагируют уксусной кислотой в соотношении 1:10 при температуре кипения экстрагирующего агента и обрабатывают известным образом. Полученная полигидроксимаслянная кислота (ПМГ) имеет L=75,3.

Пример 2 (сравнительный)

Такую же бактериальную биомассу, как в сравнительном примере 1, экстрагируют с помощью уксусного ангидрида в качестве экстрагирующего агента при соотношении 1:10 при температуре кипения и осаждают известным образом. Таким образом получения ПМГ имеет светлость L=86,1.

Пример 3 (сравнительный)

Бактериальную биомассу согласно сравнительным примерам 1 и 2 при соотношении 1: 10 экстрагируют с помощью - бутиролактона в качестве экстрагирующего агента при температуре 100^oC и путем охлаждения осаждают ПМГ. После известной дополнительной обработки получают ПМГ со светлостью L=84,6.

Изобретение поясняется подробнее дальнейшими примерами:

Пример 4 (по изобретению)

Высушенную путем распылительной сушки бактериальную биомассу согласно сравнительной примеру 1, перед экстракцией подвергают термообработке в сушильном шкафу. Нижняя граница области плавления полигидроксимасляной кислоты составляет 160^oC. Затем проводят экстракцию обработанной бактериальной массы при соотношении 1: 10 уксусной кислотой, причем в уксусную кислоту в одном случае добавляют 1 об.%, а в другом случае добавляют 10 об.% уксусного ангидрида, в расчете на общий объем экстрагирующего агента. Получаются степени светлости L (по HUNTER) для ПМГ, приведенные в табл. 1.

Пример 5 (по изобретению)

Соответственно примеру 1 высушенную путем распылительной сушки бактериальную биомассу перед экстракцией подвергают термообработке. К экстрагирующему агенту - уксусной кислоте, добавляют -бутиролактон в количестве 1 об. % и соответственно, 10 об.%, в расчете на общий объем экстрагирующего агента. Получают величины светлости L (по HUNTER) для ПМГ, приведенные в табл. 2.