3-羟基链烷酸共聚物的精制方法技术

本发明专利技术提供一种不显著引起分子量下降且高纯度地精制从含ＰＨＡ的菌体分离出的ＰＨＡ的方法。该方法是精制微生物产生的３－羟基链烷酸共聚物的方法，其包括：通过连续或间断地将碱添加到含有从微生物分离出的３－羟基链烷酸共聚物的水性悬浮液中，且边控制上述水性悬浮液的ｐＨ边进行采用过氧化氢的处理。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精制由微生物菌体产生的3-羟基链烷酸共聚物的方法。
技术介绍
聚-3-羟基链烷酸(以下称作PHA)是大多数微生物细胞中作为能量储备物质生成、蓄积的热塑性聚酯，具有生物分解性。现在，塑料废弃物通过焚烧、掩埋进行处理，但是这些处理方法存在地球温室化和掩埋地的土地松弛等问题。因此，随着对塑料循环利用的社会意识的提高，正在进行循环利用系统化。然而，可循环利用的用途有限，实际上，作为塑料废弃处理方法，仅仅焚烧、掩埋和循环利用还不能应付，所以目前原封不动地放置在自然界的塑料还很多。因此，像废弃后进入自然界的物质循环中、且分解产物又无害的PHA等生物分解性塑料受到关注，并热切希望其实用化。特别是，微生物在菌体内生成蓄积的PHA由于进入自然界的碳循环过程中，所以可以预想到对于生态系统几乎没有不良影响。另外，即使在医疗领域，也可以作为不需回收的医用生物材料、药物载体的利用的可能性。微生物生成的PHA，通常形成颗粒体蓄积在该微生物菌体内，所以为了将PHA作为塑料利用时，则必须进行从微生物菌体内分离提取PHA的工序。而作为从微生物菌体分离精制PHA的已知方法，大致可分为采用可以溶解PHA的有机溶剂从菌体提取PHA的方法，和通过破碎或溶解除去PHA以外的菌体组成成分得到PHA的方法。在利用由有机溶剂提取的PHA的分离精制方法中，例如有使用1，2-二氯乙烷或氯仿等含卤烃作为可溶解PHA的溶剂进行提取的方法(参照特开昭55-118394号公报、特开昭57-65193号公报)。然而，这些含卤烃是疏水性溶剂，所以在提取前必须预先进行菌体干燥等使溶剂能与菌体中的PHA接触的工序。另外，这些方法中，当将PHA溶解达到值得实用的浓度(例如5％)或更高时，提取液变得极粘稠，未溶解的菌体残渣与含PHA的溶剂层的分离非常困难。而且，为了以高回收率从溶剂层再沉淀出PHA，则必需溶剂层的4～5倍体积的甲醇或己烷等PHA的不溶性溶剂等，所以在再沉淀工序中必须要大容量的容器。而且由于溶剂的用量庞大，所以溶剂的回收成本和损失溶剂的成本增大。另外近年来，从环境保护的观点考虑，有机卤化合物的使用有受到限制的趋势，故对该方法而言其现状是工业化困难。另外，也有人提出采用，例如二噁烷(参照特开昭63-198991号公报)或丙二醇(参照特开平02-69187号公报)或四氢呋喃(参照特开平07-79788号公报)等亲水性溶剂作为可溶解PHA且又与水混合的溶剂的提取方法。这些方法无论从干燥菌体或湿菌体提取PHA的可能性方面看，还是从仅冷却与菌体残渣分离的溶剂层获得PHA的沉淀物方面看都认为是优选的。然而，采用这些方法都没有解决PHA溶解了的溶剂层的粘稠性问题，另外还存在为了提高提取效率必需加热、和由于在水存在下进行加热而不可避免PHA的低分子化以及回收率差等缺点。另一方面，作为通过溶解除去PHA以外的菌体构成成分而获得PHA的方法，有在J.Gen.Microbiology，19，198-209页(1958)中记载的用次氯酸钠处理菌体悬浮液使PHA以外的菌体构成成分溶解而获得PHA的方法。该方法，作为过程虽然简单，但是由于必须使用大量的次氯酸钠，所以成本提高。另外，从可能引起PHA的显著低分子化或在得到的PHA内残存有不可忽视量的氯的方面看，被认为不适于实际应用。在特公平04-61638号公报中记载有通过在100℃或100℃以上热处理含PHA的微生物菌体悬浮液破坏菌体结构，然后组合进行蛋白质分解酶处理和磷脂分解酶处理或过氧化氢处理，使PHA以外的菌体构成成分溶解，从而获得PHA的方法。该方法存在的缺点是，由于热处理导致蛋白质变性·不溶，故在下面的蛋白质分解酶处理工序中的负荷增大，而且处理工序大多复杂，且酶的价格比较高昂而增加成本等问题。另外，作为破坏含PHA的微生物菌体的方法，曾有人提出，用表面活性剂处理之后，将从菌体释放的核酸进行过氧化氢处理和分解，然后分离PHA的方法(参照特表平08-502415号公报)，但是含表面活性剂的废液激烈发泡，并且具有高的BOD负荷值。从这样的观点看，表面活性剂的使用在工业规模上是不理想的。另外，一种提案是采用高压均化器破碎含PHA的微生物菌体来分离PHA的方法(参照特开平07-177894号公报、特开平07-31488号公报)。然而，这些方法的缺点在于至少对微生物菌体悬浮液进行3次、根据情况有时加热进行10次高压处理，也不能得到纯度高的PHA，得到的PHA的纯度仍然低至65～89％左右。另外有一种提案是，向含PHA的微生物悬浮液中添加碱并加热来破碎细胞而分离PHA的方法(特开平07-31487号)。但是，该方法存在的缺点是，所得聚合物的纯度低至75.1～80.5％，而且为了提高收率而增加碱的添加量时，又引起聚合物的低分子化等。还有一些提案是添加碱后进行物理破碎的方法(Bioseparation，第2卷，第95-105项，1991年，特开平07-31489号)，但是这些方法存在的缺点是，仅仅用碱处理，菌体构成成分只有少量被提取到菌体外，即使继续高压破碎处理之后菌体构成成分还是残存在PHA级分中，所以效果不好，因此如不对微生物菌体悬浮液进行至少5次高压处理，则得不到纯度高的PHA，而且所得PHA的纯度仍低至77～85％左右。还有，在添加碱的方法中，通常，从微生物菌体流出的菌体成分，特别是核酸，使菌体悬浮液的粘度上升，故有使其后的处理变难等问题。另外一种方案是，将含PHA的微生物悬浮液调节到pH低于2的酸性并在50℃或50℃以上分离PHA的方法(特开平11-266891号)。然而，该方法存在的缺点是，由于该方法是在pH低于2的强酸性条件下进行处理，所以在工业规模上是不优选的，并且为了提高纯度还需要在酸处理后调节成碱性，从而产生大量的盐，另外，所得的PHA的分子量从247万下降到100万左右等。特开平07-177894号公开了高压破碎处理菌体之后采用氧系漂白剂进行处理，由此分离精制聚-3-羟基丁酸酯(下面记作PHB)的方法。该方法虽然公开了用各种氧系漂白剂处理PHB的浆液的方法，但关于漂白处理时的pH没有记载。专利技术概述本专利技术的目的在于，鉴于上述现状，提供一种精制方法，该方法以高效且较少的工序从由微生物菌体产生的3-羟基链烷酸共聚物中除去3-羟基链烷酸共聚物以外的菌体构成成分，即可高收率且不引起严重的分子量下降地获得高纯度且在熔融时无黄变或异臭的3-羟基链烷酸共聚物。本专利技术人对3-羟基链烷酸共聚物与3-羟基链烷酸均聚物进行比较的结果发现，伴随过氧化氢处理的分子量下降显著的问题，为了解决该问题又进行了深入的研究。结果发现，进行过氧化氢处理时，通过用碱控制含3-羟基链烷酸共聚物的水悬浮液的pH则可防止严重的分子量下降。即，本专利技术涉及的是精制微生物产生的3-羟基链烷酸共聚物的方法，该方法包括通过往含从微生物分离出的3-羟基链烷酸共聚物的水性悬浮液中连续或间歇性地添加碱，边进行控制上述水性悬浮液的pH边进行用过氧化氢的处理。下面详细描述本专利技术。附图的简述附图说明图1示出为实施本专利技术的精制方法的装置之一例的简图。附号的说明1搅拌槽2搅拌装置3 pH检测控制装置4泵5管路6碱贮槽7 pH计专利技术的详述本专利技术中的微生物没有特别的限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精制方法，该方法是精制微生物产生的３－羟基链烷酸共聚物的方法，其特征在于，通过连续或间断地向含有从微生物分离出的３－羟基链烷酸共聚物的水性悬浮液中添加碱，边进行控制上述水性悬浮液的ｐＨ边进行采用过氧化氢的处理。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：小川典子，官本宪二，小坂田史雄，松本圭司，
申请(专利权)人：株式会社钟化，
类型：发明
国别省市：JP[日本]