Способ выделения полигидроксиалканоата из биомассы и полигидроксиалканоат, полученный данным способом

 

Способ заключается в экстракции полигидроксиалканоата (РНА) из биомассы, по крайней мере, одним растворителем РНА, например ацетоном, ацетонитрилом, бензолом, бутилацетатом, бутилпропионатом, -бутиролактоном, -бутиролактоном, диэтилкарбонатом, диэтилформамидом, диметилкарбонатом, диметилсукцинатом, диметилсульфоксидом, диметилформамидом, этилацетатом, диацетатом этиленгликоля, метилацетатом, метилэтилкетоном, 1,4-диоксаном, тетрагидрофураном, толуолом, ксилолом и их смесью. Биомасса представляет собой растительный материал, содержащий масло или биомассу бактерий. Осаждение полигидроксиалканоата из экстракта осуществляют с помощью осадителя. Представлен также получаемый полигидроксиалканоат, температура плавления его около 80^oС и выше. Способ обеспечивает простую экологически чистую технологию получения высокочистых биопластиков из биологических источников. 2 c. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам экстракции специфических компонентов из других компонентов биомассы. Более конкретно, настоящее изобретение относится к экстракции полигидроксиалканоата из такой биологической системы, как растение или бактерии, путем осуществления экстракции растворителем.

Товарные полимеры обычно получают из нефтехимических источников хорошо известными синтетическими способами. Однако последние достижения в области технологии создают перспективу для новых источников товарных полимеров. Особенно многообещающим является получение пластических смол с использованием живых организмов ("биопластик") включающих подвергнутые генетической манипуляции бактерии и культурные растения, которые предназначены для получения таких полимеров, как полигидроксиалканоат (РНА); ряд бактерий, которые производят РНА в естественных условиях, также является перспективным источником РНА (см., например, Poirier, Y., D.E.Dennis, К.Klomparens и С.Somerville, "Polyhydroxybutyrate, a biodegradable thermoplastic, produced in transgenic plants". Science, т. 256, стр. 520-523 (1992); опубликованная международная заявка на патент 95/05472 от 23 февраля 1995 г.; опубликованная международная заявка на патент 93/02187 от 4 февраля 1993 г.; Novel Biodegradable Microbial Polymers, E. A. Dawes, ред., NATO ASI Series, Series E: Applied Sciences - т. 186, Kluwer Academic Publishers (1990)). При крупномасштабном производстве, например при сельскохозяйственном производстве, сбор и очистка такого биопластика от остатков биомассы представляют собой решающую стадию, определяющую практическую применимость такой технологии.

Выделение таких полимерных липидов, как РНА, из крупномасштабного биологического источника, например из сельскохозяйственных культур, является нетривиальной задачей. Традиционные способы выделения, широко используемые в экстракции низкомолекулярных липидов, не обладают достаточной практической экономичностью для использования в процессе выделения смол. Так, например, простое механическое прессование является неподходящим для этой цели, поскольку в отличие от выделения растительных масел из масличных семян твердые пластики невозможно выжимать из культур механическим прессованием.

В принципе возможно выделение РНА методами седиментации. Однако простое гравитационное (силой в IG) осаждение в жидкой суспендирующей среде фактически оказывается неприменимым. Скорость осаждения чрезвычайно низка. Кроме того, такое медленное осаждение легко нарушается Броуновским движением мелких частиц РНА, индуцируемым термической флуктуацией суспендирующих молекул жидкости, окружающих частицы. Кроме этого, продолжительные периоды времени, требуемые для осаждения очень мелких частиц РНА, создают проблему, связанную с бактериальным загрязнением и последующим биоразложением суспензии частиц.

Известные способы экстракции растворителем также не подходят для крупномасштабного выделения РНА из сельскохозяйственных культур. Традиционно используемым растворителем для экстракции РНА из бактерий является хлороформ. Для тех же целей описаны также другие галогенированные углеводороды, такие как дихлорметан, дихлорэтан и хлорпропан (см., например, патент США 4,562,245, Stademan, выданный 31 декабря 1985 г.; патент США 4,324,907, Senior, Wright и Alderson, выданный 13 апреля 1982 г.; патент США 4,310,684, Vanlautem и Gilain, выданный 12 января 1982 г.; патент США 4,705,604, Vanlautem и Gilain, выданный 10 ноября 1987 г.; заявка на Европейский патент 036 699, Holmes и Wright, опубликованная 3 сентября 1981 г.; заявка на патент Германии 239,609, Schmidt, Schmiechen Rehm и Trennert, опубликованная 10 января 1986 г.). Однако такие растворители потенциально вредны для здоровья и окружающей среды. Следовательно, использование большого количества таких растворителей, особенно вблизи участка сбора, является нежелательным.

На основании сказанного выше, очевидно, что существует потребность в простом и экономичном способе выделения биопластиков из крупномасштабного биологического источника. Предпочтительно, чтобы такой способ был легко адаптируемым в виде составной части сельскохозяйственного производства родственных продуктов, например масла и муки в случае масличных семян.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа выделения биопластиков из биомассы.

Эта и другие задачи настоящего изобретения станут очевидными для специалиста в данной области настоящего описания и прилагаемой формулы изобретения.

Предлагается способ выделения полигидроксиалканоата из биомассы, заключающийся в экстракции полигидроксиалканоата, по крайней мере, одним растворителем РНА, выбранным из группы, состоящей из ацетона, ацетонитрила, бензола, бутилацетата, бутилпропионата, -бутиролактона, -бутиролактона, диэтилкарбоната, диэтилформамида, диметилкарбоната, диметилсукцината, диметилсульфоксида, диметилформамида, этилацетата, диацетата этиленгликоля, метилацетата, метилэтилкетона, тетрагидрофурана, толуола, ксилола и их смесей.

Такой способ удовлетворяет потребность в относительно простом, экологически чистом и экономичном процессе выделения биопластиков из крупномасштабного биологического источника.

Краткое описание чертежей Фиг. 1 изображает схему технического решения изобретения, включающего одно-стадийную экстракцию масла и РНА с последующим выпариванием растворителя.

Фиг. 2 изображает схему технического решения изобретения, включающего одно-стадийную экстракцию масла и РНА с последующим осаждением РНА с помощью осадителя РНА.

Фиг. 3 изображает схему технического решения изобретения, включающего двух-стадийную последовательную экстракцию масла и РНА.

Ниже приведен перечень определений используемых в тексте терминов.

Термин "алкенил" обозначает углеродсодержащую цепочку, предпочтительно, от примерно C₂ до примерно С₂₄ атомов углерода, более предпочтительно, от примерно С₂ до примерно C₁₉; причем такая цепочка может быть прямой, разветвленной или циклической, предпочтительно, прямой или разветвленной, более предпочтительно, прямой; может быть замещенной (моно- или поли-) или незамещенной; и мононенасыщенной (т.е. в цепочке имеется одна двойная или тройная связь), или полиненасыщенной (т.е. в цепочке содержатся две или более двойных связей, две или более тройных связей или одна или более двойных и одна или более тройных связей), предпочтительно, мононенасыщенной.

Термин "алкил" обозначает углеродсодержащую цепочку, предпочтительно, от примерно C₁ до примерно С₂₄, более предпочтительно, от примерно C₁ до примерно С₁₉ атомов углерода; которая может быть прямой, разветвленной или циклической, предпочтительно, прямой или разветвленной, более предпочтительно, прямой; цепочка может быть замещенной (моно- или поли-) или незамещенной; и насыщенной.

Термин "включающий" обозначает, что могут добавляться другие стадии и другие ингредиенты, не оказывающие влияния на конечный результат. Этот термин охватывает термины "состоящий из" и "по существу, состоящий из".

Термин "экстракция полигидроксиалканоата из биомассы" помимо того, что он относится к экстракции конкретного РНА, вырабатываемого биомассой, которая образует единственный РНА, также относится к экстракции одного или более типов РНА, когда биомасса образует более одного типа РНА.

Термин "полигидроксиалканоат" и "РНА" обозначает полимер, содержащий следующее повторяющееся звено: в котором R, предпочтительно, представляет собой Н, алкил, или алкенил; a m имеет значение от примерно 1 до примерно 4. Термины полигидроксиалканоат и РНА включают полимеры, содержащие одно или более различных повторяющихся звеньев.

РНА, экстрагируемые по способу настоящего изобретения, предпочтительно, имеют температуру плавления ("Т_m") около 80^oС или выше. Предпочтительно, такие РНА содержат, по крайней мере, два статически повторяющихся мономерных звена, в которых первое статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру в которой R¹ представляет собой Н или C₁-C₂ алкил; а n равно 1 или 2; второе статически повторяющееся мономерное звено имеет структуру в которой R² представляет собой С₃-С₁₉ алкил или С₃-C₁₉ алкенил; и в которых, по крайней мере, 50% статистически повторяющихся мономерных звеньев имеют структуру первого статистически повторяющегося мономерного звена. Более предпочтительно, примеры высококристаллических РНА, экстрагируемых настоящим способом, включают вещества, раскрытые в заявке на патент США с серийным 08/465,046, Noda от 6 июня 1995 г.; заявке на патент США с серийным 08/422,008, Noda от 13 апреля 1995 г.; заявке на патент США с серийным 08/422,009, Noda от 5 июня 1995 г. ; заявке на патент США с серийным 08/467,373, Noda от 6 июня 1995 г. ; заявке на патент США с серийным 08/188,271, Noda от 28 января 1994 г.; заявке на патент США с серийным 08/469,969, Noda от 6 июня 1995 г. ; заявке на патент США с серийным 08/472,353, Noda от 7 июня 1995 г. ; заявке на патент США с серийным 08/469,269, Noda от 6 июня 1995 г.; и патенте США 5,292,860, Shiotani и Kobayashi, выданном 8 марта 1994 г.

Под термином "растворитель" подразумевается вещество, способное растворять другое вещество (растворимое вещество) с образованием однородно диспергированной смеси (раствор) частиц молекулярного или ионного размера.

Термин "нерастворитель" обозначает вещество, неспособное в заметной степени растворять другое вещество.

Термин "осадитель" обозначает вещество, которое способно вызывать осаждение другого вещества и/или ослаблять сольватирующую способность растворителя. Хотя осадитель также считается нерастворителем, однако, нерастворитель не всегда является осадителем. Так, например, метанол и гексан являются осадителями РНА и нерастворителями РНА; тогда как масло представляет собой нерастворитель РНА, но не всегда является эффективным осадителем РНА (хотя при очень высоких концентрациях масло вызывает осаждение РНА из раствора).

Все процентные соотношения даны в мол.% в расчете на всю композицию, если не указано особо.

Все отношения приведены в массовом выражении, если не указано особо.

Далее, настоящее изобретение в его аспектах, касающихся продукта и способа, описано более подробно.

Биомасса Источники, из которых экстрагируют РНА способом согласно настоящего изобретения, включают такие одноклеточные организмы, как бактерии или грибки, а также высшие организмы, такие как растения (на которые ссылаются, как на "биомассу"). Хотя такая биомасса может быть представлена организмами дикого типа, предпочтительно, они представляют собой виды, подвергнутые генетическому манипулированию, специально предназначенные для получения специфического целевого РНА, имеющего интерес для производителя. Такие подвергнутые генетической манипуляции организмы получают путем введения генетической информации, необходимой для получения одного или более типов РНА. Обычно такая генетическая информация извлекается из бактерий, которые продуцируют РНА в естественных условиях.

Растения, используемые в настоящем изобретении, включают любое полученное методами генной инженерии растение, предназначенное для получения РНА. Предпочтительные растения включают такие сельскохозяйственные культуры, как хлебные злаки, масличные семена и клубнеплодные растения; более предпочтительно, авокадо, ячмень, различные сорта свеклы, кормовые бобы, гречиху, морковь, кокос, копру, кукурузу (маис), семя хлопчатника, тыкву бутылочную, различные виды чечевицы, фасоль лимскую, просо, маш, овес, масличную пальму, различные сорта гороха, арахис, картофель, тыкву обыкновенную, семя рапса (например, канолу), рис, сорго, сою культурную, сахарную свеклу, сахарный тростник, подсолнечник, батат, табак, пшеницу и ямс. Такие генетически изменяемые плодоносящие растения, используемые в способе настоящего изобретения, включают, но не ограничиваются ими, яблоню, абрикос, банан, мускусную дыню, различные сорта вишни, винограда, кумкват, лимон, лайм настоящий, апельсин, папайю, различные сорта персиков, грушу, ананас, мандарины, томат и арбуз. Предпочтительно, такие растения подвергают обработке методами генной инженерии с получением РНА в соответствии со способами, описанными Poirier, Y., D.E.Dennis, К.Klomparens и С.Somerville "Polyhydroxybutyrate, a biodegradable thermoplastic, produced in transgenic plants", Science, т. 256, стр. 520-523 (1992); в опубликованной международной заявке на патент 95/05472 от 23 февраля 1995 г.; опубликованной международной заявке на патент 93/02187 от 4 февраля 1993 г. Особенно предпочтительными растениями являются соя, картофель, кукуруза и кокосовые растения, подвергнутые обработке методами генной инженерии с получением РНА; более предпочтительно, соя культурная.

Бактерии, используемые в настоящем изобретении, включают любые бактерии, подвергнутые методам генной инженерии, предназначенные для получения РНА, а также бактерии, которые вырабатывают РНА в естественных условиях. Примерами таких бактерий могут служить те, что описаны в Novel Biodegradable Microbial Polymers, E.A. Dawes, ред., NATO ASI Series, Series E: Applied Sciences - т. 186, Kluwer Academic Publishers (1990); патенте США 5,292,860, Shiotani и Kobayashi, выданном 8 марта 1994 г.; патенте США 5,250,430, Peoples и Sinskey, выданном 5 октября 1993 г.; патенте США 5,245,023, Peoples и Sinskey, выданном 14 сентября 1993 г. ; патенте США 5,229,279, Peoples и Sinskey, выданном 20 июля 1993 г.

Экстракция растворителем Настоящее изобретение относится к способу выделения полигидроксиалканоата из биомассы, причем такой способ заключается в экстракции полигидроксиалканоата, по крайней мере, одним растворителем РНА, выбранным из группы, состоящей из ацетона, ацетонитрила, бензола, бутилацетата, бутилпропионата, -бутиролактона, -бутиролактона, диэтилкарбоната, диэтилформамида, диметилкарбоната, диметилсукцината, диметилсульфоксида, диметилформамида, этилацетата, диацетата этиленгликоля, метилацетата, метилэтилкетона, 1,4-диоксана, тетрагидрофурана, толуола, ксилола и их смесей. Предпочтительным растворителем РНА является ацетон, ацетонитрил, -бутиролактон, 1,4-диоксан, метилацетат, толуол, метилэтилкетон, этилацетат и их смеси. Более предпочтительным растворителем РНА являются ацетон или этилацетат; еще более предпочтительным - ацетон.

Осадители РНА также могут использоваться на некоторых стадиях процесса с целью осуществления осаждения РНА. Ниже более подробно обсуждается использование таких осадителей в способе изобретения. Предпочтительные осадители РНА включают, но не ограничиваются ими, бутан, диэтиловый эфир, диглицерид, этанол, жир, гептан, гексан, метанол, моноглицерид, октан, масло, пентал, триглицерид, воду или их смеси.

Предпочтительно, растворитель РНА используют в способе изобретения при повышенной температуре, поскольку, как было установлено, скорость растворения РНА в растворителе РНА при повышенных температурах существенно выше. Экстракцию РНА можно проводить в интервале температур от примерно 20^oС до температуры плавления РНА; более предпочтительно, в интервале от около 20^oС до примерно 80^oС; более предпочтительно, в интервале от примерно 45^oС до точки кипения растворителя РНА; и еще более предпочтительно, в интервале от примерно 50^oС до примерно 60^oС.

Предпочтительно, твердую массу, содержащую РНА, подвергают перемешиванию в ходе экстракции растворителем РНА, поскольку это также увеличивает скорость растворения РНА.

Удаление растворителя РНА из раствора, содержащего РНА, приводит в результате к окончательному осаждению РНА в виде кристаллического твердого вещества. Однако в процессе выпаривания растворителя концентрированный раствор РНА часто образует очень высоковязкую жидкость или иногда даже гель, который с большим трудом поддается дальнейшей обработке. Если раствор содержит относительно нелетучий нерастворитель РНА помимо растворителя РНА и РНА, РНА будет осаждаться после удаления растворителя РНА и образовывать суспензию в нерастворителе РНА.

а. Одностадийная экстракция масла и РНА с последующим выпариванием растворителя
В соответствии с одним из вариантов изобретения способ включает: а) обработку биомассы, содержащей РНА и масло (например, растительный материал), растворителем РНА; в) удаление имеющегося нерастворимого растительного материала, в результате чего остается раствор полигидроксиалканоата и масло, растворенное в растворителе РНА; с) удаление растворителя РНА из раствора, что приводит к осаждению полигидроксиалканоата в масле; и д) удаление масла, после чего в системе остается полигидроксиалканоат.

Пример такого технического решения схематически представлен на фиг.1. Такое техническое решение обеспечивает простейший способ экстракции как масла, так и РНА из биомассы, содержащей такие компоненты. На биомассу (например, культурная соя, содержащая масло и РНА) воздействуют растворителем РНА. После отделения твердой биомассы растворитель РНА непосредственно выпаривают из полученного в результате раствора, содержащего экстрагированное масло и РНА. Поскольку РНА со значением Т_m около 80^oС или выше обычно нерастворимы в масле, удаление растворителя в результате приводит к осаждению РНА в масле. Такое масло и РНА далее разделяют традиционными способами, например фильтрацией.

в. Одностадийная экстракция масла и РНА с последующим осаждением нерастворителем
В соответствии с другим техническим решением изобретения способ включает: а) обработку биомассы, содержащей РНА и масло (например, растительного материала), растворителем РНА; в) удаление имеющегося нерастворимого растительного материала, в результате чего остается раствор полигидроксиалканоата и масла, растворенный в растворителе РНА; с) обработку раствора осадителем РНА, в результате чего происходит осаждение полигидроксиалканоата; д) удаление осадителя РНА и растворенного в нем масла, в результате чего остается полигидроксиалканоат. Необязательно, растворитель РНА и осадитель РНА могут впоследствии выпариваться из масла.

Такое техническое решение в схематическом виде представлено на фиг.2. В соответствии с таким техническим решением на биомассу (например, сою культурную), содержащую масло и РНА, однократно воздействуют растворителем РНА, таким как ацетон, являющийся хорошим растворителем как для масла, так и для РНА. Добавление осадителя РНА (например, гексана) в экстракционный раствор, содержащий масло и РНА, приводит в результате к осаждению РНА. Отстоявшуюся смесь, содержащую растворитель РНА, осадитель РНА и масло, удаляют, чтобы получить РНА. Растворитель РНА и осадитель РНА затем выпаривают из супернатанта с получением масла. Затем растворитель РНА и осадитель РНА могут быть отделены друг от друга и подвергнуты вторичному использованию.

Предпочтительные осадители РНА смешиваются с растворителем РНА. Предпочтительные осадители РНА включают диэтиловый эфир, диглицерид, этанол, жир, гептан, гексан, метанол, моноглицерид, масло, триглицерид, воду или их смеси. Более предпочтительными осадителями являются такие вещества, которые смешиваются с маслом, например, диэтиловый эфир, диглицерид, этанол, жир, гептан, гексан, метанол, моноглицерид, масло, триглицерид или их смеси; наиболее предпочтительными являются гексан и метанол.

с. Двухстадийная последовательность экстракции масла и РНА
В соответствии с еще одним техническим решением изобретения способ включает: а) обработку биомассы, содержащей РНА и масло (например, растительного материала), растворителем, который растворяет масло и который не растворяет полигидроксиалканоат; в) удаление растворителя и содержащегося в нем масла, в результате чего в системе остается имеющийся нерастворимый растительный материал; с) обработку биомассы, обработанной растворителем, который растворяет масло (т. е. обезжиренной биомассы), растворителем РНА; д) удаление нерастворимого растительного материала, в результате чего остается раствор растворителя РНА и растворенного в нем РНА; и е) выпаривание из раствора растворителя РНА, в результате чего остается РНА.

Пример такого технического решения схематически изображен на фиг.3. На биомассу (например, сою культурную) вначале воздействуют растворителем, который растворяет масло (например, гексаном), который не растворяет РНА. Далее на первой стадии экстрагируется только маслянная часть. Затем растворитель, который растворяет масло, выпаривают из раствора масла и он может быть снова использован для дополнительной экстракции масла. Затем на сухую, обезжиренную сою культурную воздействуют растворителем РНА. На второй стадии экстракции РНА удаляют из обезжиренной сои. Затем растворитель РНА выпаривают из экстракционного раствора РНА, получая в результате твердый РНА.

Предпочтительные растворители, растворяющие масло, включают бутан, диэтиловый эфир, диглицерид, этанол, жир, гептан, гексан, метанол, моноглицерид, октан, масло (другого сорта, чем масло, подвергаемое экстракции), пентан, триглицерид или их смеси. Предпочтительно, чтобы растворитель масла обладал более высокой летучестью, чем экстрагируемое масло, в результате чего облегчается его последующее выпаривание из экстрагированного масла. Более предпочтительно, растворитель, растворяющий масло представляет собой гексан.

Описанные выше варианты настоящего изобретения обладают многими неожиданными преимуществами, включающими возможность экстракции кристаллизуемого РНА с высокой температурой плавления (около 80^oС или выше) без использования галогенсодержащего растворителя, и, одновременно, возможность эффективной со-экстракции масла. Такие растворители РНА, используемые в настоящем изобретении, как ацетон и этилацетат, являются недорогостоящими, безопасными и доброкачественными, а также легко доступными даже из восстановленных источников. Такие растворители РНА также считаются значительно менее опасными для окружающей среды, особенно для озонового слоя земли, чем галогенсодержащие соединения, которые обычно используют для экстракции РНА из бактерий.

Нахождение подходящих растворителей для кристаллических полимеров, обладающих относительно высокими температурами плавления, является нетривиальной задачей. В отличие от большинства низкомолекулярных соединений и некристаллизуемых аморфных полимеров растворимость кристаллических полимеров не может быть предсказана на основании таких традиционно используемых простых критериев, как подобие химического строения или подбор коэффициентов преломления, диэлектрических констант или параметров растворимости. Хорошим примером невозможности предсказания растворимости кристаллических полимеров является хорошо известная нерастворимость линейного полиэтилена в гексане, когда оба соединения состоят из идентичных углеводородных повторяющихся звеньев. Аналогично, такие кристаллические алифатические полиэфиры, как изотактический поли(3-гидроксибутират) и поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат) не растворяются в заметной степени в этилацетате или ацетоне, несмотря на то, что химические структуры таких соединений предполагают некоторое молекулярное сродство. Таким образом, случайное обнаружение того факта, что кристаллический РНА, содержащий небольшое число ответвлений средних размеров, может легко растворяться в таких растворителях, является неожиданным.

Дополнительные неожиданные преимущества реализуются в том случае, когда экстракцию РНА осуществляют совместно с экстракцией масла. Вначале масло выполняет функции смешивающегося со-растворителя, промотирующего экстракцию РНА. Однако после удаления летучего растворителя РНА масло становится эффективной суспендирующей средой для осаждения РНА благодаря его ограниченной РНА-сольватирующей способности. По сравнению с концентрированным раствором суспензия полимерного твердого вещества в жидком нерастворителе обычно имеет значительно более низкую кажущуюся вязкость и, таким образом, обладает улучшенной способностью к переработке. Устранение серьезной проблемы, связанной с гельобразованием, которое часто имеет место в ходе выпаривания растворителя из концентрированного полимерного раствора, является дополнительным неожиданным и важным преимуществом способа согласно настоящему изобретению.

Следующие ниже примеры дополнительно описывают и демонстрируют предпочтительные технические решения, входящие в объем настоящего изобретения. Эти примеры приведены исключительно в целях иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничения настоящего изобретения, поскольку возможны различные варианты изобретения, не нарушающие его сущность и объем.

ПРИМЕР 1
Экстракция с последующим выпариванием растворителя
Образец сои культурной весом 60 г, содержащий растительное масло и поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксигексаноат), включающий 7,5% повторяющихся звеньев 3-гидроксигексаноата, помещали в закрытый контейнер, загруженный 600 мл ацетона, содержащего очень небольшое количество (около 0,1 г) растительного масла, и содержимое перемешивали в течение 3 часов при 55^oС. Затем ацетоновый раствор, содержащий экстрагированное масло и РНА, сливали с сои с использованием проволочно-ячеистого фильтра. Экстракционный раствор, содержащий растительное масло, поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксигексаноат) и ацетон помещали в обогреваемый паром реактор для выпаривания летучего ацетона, который собирали с помощью охлаждаемого водой холодильника. После удаления ацетона твердые хлопья поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксигексаноата) появлялись в оставшемся масле, которое сливали с использованием мелкоячеистого фильтра с получением 7 г чистого растительного масла. Полимерные хлопья промывали холодным ацетоном, предварительно собранным с помощью холодильника, с целью удаления остаточного унесенного масла и затем сушили с получением 6 г кристаллического твердого поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксигексаноата). Ацетон, использованный для промывки, который теперь содержал небольшое количество масла, далее использовали для дополнительной экстракции масла и поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксигексаноата).

ПРИМЕР 2
Экстракция с последующим осаждением с помощью нерастворителя
Образец сои весом 60 г, содержащий растительное масло и поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксиоктадеканоат), содержащий 5% повторяющихся звеньев 3-гидроксиоктадеканоата, помещали в закрытый контейнер, загруженный 600 мл ацетона, и содержимое перемешивали в течение 3 часов при 55^oС. Затем ацетоновый раствор, содержащий экстрагированное масло и РНА, сливали с сои с использованием проволочно-ячеистого фильтра. К полученному раствору добавляли 800 мл гексана для осаждения поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксиоктадеканоата). Затем полимерные хлопья выделяли из отстоявшегося раствора с помощью мелкоячеистого фильтра и сушили с получением 5 г поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксиоктадеканоата). Отстоявшийся раствор, содержащий растительное масло, ацетон и гексан, помещали в обогреваемый паром реактор с целью выпаривания летучей смеси гексана и ацетона, которую собирали с помощью охлаждаемого водой холодильника, для дополнительного разделения на чистый гексан и ацетон. После удаления гексана и ацетона собирали 7 г растительного масла.

ПРИМЕР 3
Двухстадийная экстракция
Соевый образец весом 60 г, содержащий растительное масло и поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксиоктаноат), содержащий 6% повторяющихся звеньев 3-гидроксиоктаноата, помещали в 600 мл гексана и полученную смесь перемешивали в течение 2 часов. Гексановый раствор, содержащий экстрагированное масло, затем сливали с сои с использованием проволочно-ячеистого фильтра.

Затем полученный раствор помещали в обогреваемый паром реактор с целью выпаривания гексана, который собирали с помощью охлаждаемого водой холодильника для дальнейшего использования. После удаления гексана собирали 6 г растительного масла. Затем обезжиренную сою помещали в закрытый контейнер, загруженный 600 мл ацетона, и содержимое перемешивали в течение 3 часов при 55^oС. После этого ацетоновый раствор, содержащий РНА, сливали с сои с использованием проволочно-ячеистого фильтра. Полученный раствор помещали в обогреваемый паром реактор с целью выпаривания ацетона, который собирали с помощью охлаждаемого водой холодильника для дальнейшего использования. После удаления ацетона собирали 6 г твердого кристаллического поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксиоктаноата).

На все упомянутые выше публикации, выданные патенты и заявки на патенты, во всей их полноте, ссылаются в настоящем описании.

Следует иметь в виду, что описанные в тексте примеры и технические решения приведены лишь в целях иллюстрации и что на их основании специалисту в данной области могут быть предложены различные модификации или изменения, которые охватываются сущностью и объемом настоящей заявки и прилагаемой формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Способ выделения полигидроксиалканоата из биомассы, содержащей полигидроксиалканоат, отличающийся тем, что осуществляют экстракцию полигидроксиалканоата, по крайней мере, одним растворителем полигидроксиалканоата, выбранного из группы, состоящей из ацетона, ацетонитрила, бензола, бутилацетата, бутилпропионата, -бутиролактона, -бутиролактона, диэтилкарбоната, диэтилформамида, диметилкарбоната, диметилсукцината, диметилсульфоксида, диметилформамида, этилацетата, диацетата этиленгликоля, метилацетата, метилэтилкетона, 1,4-диоксана, тетрагидрофурана, толуола, ксилола и их смесей, причем полигидроксиалканоат имеет температуру плавления около 80^oС или выше.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворитель полигидроксиалканоата выбирают из ацетона, метилацетата, метилэтилкетона, этилацетата и их смеси.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что растворителем полигидроксиалканоата является ацетон.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что растворителем полигидроксиалканоата является этилацетат.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что биомасса представляет собой растительный материал.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что растительный материал содержит масло.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что биомасса представляет собой бактерии.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что полигидроксиалканоат содержит, по крайней мере, два статистически повторяющихся мономерных звена, причем первое статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру

где R¹ представляет собой Н, или C₁-С₂ алкил;
n = 1 или 2,
второе, статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру

где R² представляет собой С₃-С₁₉алкил, или С₃-С₁₉алкенил,
и в котором, по крайней мере, 50% статистически повторяющихся мономерных звеньев имеют структуру первого, статистически повторяющегося мономерного звена.

9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что после экстракции РНА удаляют нерастворимый растительный материал и из оставшегося раствора РНА и масла в растворителе РНА удаляют растворитель РНА и осадившийся РНА выделяют, удаляя масло.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что полигидроксиалканоат включает следующее повторяющееся звено, имеющее структуру

где R предпочтительно представляет собой водород, алкил или алкенил;
m равно от около 1 до около 4.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что растворителем полигидроксиалканоата является этилацетат.

12. Способ по п.9, отличающийся тем, что полигидроксиалканоат содержит, по крайней мере, два статистически повторяющихся мономерных звена, причем первое статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру

где R¹ представляет собой Н, или C₁-C₂алкил;
n = 1 или 2,
второе, статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру

где R² представляет собой С₃-С₁₉алкил, или С₃-С₁₉алкенил,
и в котором, по крайней мере, 50% статистически повторяющихся мономерных звеньев имеют структуру первого, статистически повторяющегося мономерного звена.

13. Способ по п. 9, отличающийся тем, что осаждение РНА из экстракта осуществляют обработкой его осадителем РНА и РНА выделяют, удаляя осадитель, растворитель, масло.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что полигидроксиалканоат содержит, по крайней мере, два статистически повторяющихся мономерных звена, причем первое статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру

где R¹ представляет собой Н, или C₁-C₂алкил;
n = 1 или 2,
второе, статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру

где R² представляет собой С₃-С₁₉алкил, или С₃-С₁₉алкенил,
и в котором, по крайней мере, 50% статистически повторяющихся мономерных звеньев имеют структуру первого, статистически повторяющегося мономерного звена.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что осадитель полигидроксиалканоата выбирают из группы, состоящей из диэтилового эфира, этанола, жира, гептана, гексана, метанола, масла, триглицерина, воды и их смесей.

16. Способ по п.13, отличающийся тем, что он дополнительно включает выпаривание растворителя и осадителя полигидроксиалканоата из масла.

17. Способ по п.6, отличающийся тем, что перед экстракцией проводят обработку растительного материала растворителем масла, который не растворяет полигидроксиалканоат, и удаление растворителя, в котором растворяется масло, и растворенного в нем масла и из раствора растворителя РНА и растворенного в нем РНА, полученного в результате экстракции, удаляют растворитель путем выпаривания, выделяя РНА.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что растворителем полигидроксиалканоата является ацетон.

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что растворителем полигидроксиалканоата является этилацетат.

20. Способ по п.17, отличающийся тем, что растворителем масла является бутан, диэтиловый эфир, диглицериды, этанол, жир, гептан, гексан, метанол, моноглицерид, октан, масла другого сорта, чем масло из растительного материала, пентана, триглицерида и их смесей.

21. Способ по п.17, отличающийся тем, что полигидроксиалканоат содержит, по крайней мере, два статистически повторяющихся мономерных звена, причем первое статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру

где R¹ представляет собой Н, или C₁-C₂ алкил;
n = 1 или 2,
второе, статистически повторяющееся мономерное звено имеет структуру

где R² представляет собой С₃-С₁₉алкил, или С₃-С₁₉алкенил,
и в котором, по крайней мере, 50% статистически повторяющихся мономерных звеньев имеют структуру первого, статистически повторяющегося мономерного звена.

22. Полигидроксиалканоат, полученный путем экстракции способом по п.1, или 8, или 12, или 16.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3