JP7646964B2 - Method and system for recovering free fatty acids - Google Patents
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Description
本発明は、遊離脂肪酸生産微生物が生産した遊離脂肪酸を回収する方法と、回収システムに関する。 The present invention relates to a method and a recovery system for free fatty acids produced by free fatty acid-producing microorganisms.
化石燃料依存からの脱却を目指して、エネルギー物質の持続可能な生産技術の開発が世界中で進められている。その中で、遺伝子組み換え微生物を用いた遊離脂肪酸(FFA、Free Fatty Acid)の細胞外生産系が注目されている。細胞外生産系では、生産されたFFAが菌体外に放出され、細胞を破壊することなくFFAを取り出すことができるため、生産量を飛躍的に増加できると期待されている。そのため、これまでに大腸菌、酵母、シアノバクテリアといった様々な微生物を材料にして、FFAを細胞外へと放出する遺伝子組み換え株が作製されている(非特許文献1~3)。 Aiming to break away from dependence on fossil fuels, the development of sustainable production technologies for energy materials is underway around the world. Among these, extracellular production systems for free fatty acids (FFA) using genetically modified microorganisms have attracted attention. In extracellular production systems, the produced FFA is released outside the bacterial body, and FFA can be extracted without destroying the cells, so it is expected that the production volume can be dramatically increased. For this reason, genetically modified strains that release FFA outside the cells have been created using various microorganisms such as Escherichia coli, yeast, and cyanobacteria (Non-Patent Documents 1 to 3).
しかしながら、培養液中からFFAを回収する技術に関する研究例は少なく、効率的なプロセスは構築されていない。例えば、特許文献1には、微粒子吸着体を培養液中に添加する、または、固定床カラムに詰めて培養液を通水することによりFFAを除去する方法が提案されているが、微粒子吸着体の回収方法や培養液の移送方法に課題が残っている。別の方法として、細胞毒性を示さない有機溶媒を培地に重相しながら培養する二相培養法が報告されているが(非特許文献4)、使用されている有機溶媒の物理化学的な性質がFFAに非常に近いために、有機溶媒からFFAを抽出することが不可能である。さらに、FFA濃度が高まると、遊離脂肪酸を生産する微生物自体に悪影響を及ぼし、死滅する場合がある(非特許文献5)。
そのため、より実用的な培養液からのFFAの回収方法の開発が必要である。
However, there are few research examples on the technology of recovering FFA from culture liquid, and an efficient process has not been established. For example, Patent Document 1 proposes a method of removing FFA by adding a microparticle adsorbent to the culture liquid, or by filling a fixed bed column and passing the culture liquid through it, but there are still problems with the method of recovering the microparticle adsorbent and the method of transferring the culture liquid. As another method, a two-phase culture method has been reported in which a non-cytotoxic organic solvent is layered on the medium (Non-Patent Document 4), but since the physicochemical properties of the organic solvent used are very close to those of FFA, it is impossible to extract FFA from the organic solvent. Furthermore, if the FFA concentration increases, it may have a negative effect on the microorganisms themselves that produce free fatty acids, causing them to die (Non-Patent Document 5).
Therefore, it is necessary to develop a more practical method for recovering FFA from culture medium.
本発明は、遊離脂肪酸生産微生物が生産した遊離脂肪酸の簡便な回収方法を提供することを課題とする。 The objective of the present invention is to provide a simple method for recovering free fatty acids produced by free fatty acid-producing microorganisms.
本発明の課題を解決するための手段は以下の通りである。
1.遊離脂肪酸生産微生物が分泌した遊離脂肪酸を、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素のうち少なくとも一種の酸化物又は水酸化物を含む吸着材に吸着する吸着工程、
遊離脂肪酸を吸着した吸着材を、オクタノール-水分配係数が-0.85~0.8の範囲内である溶媒で洗浄し、遊離脂肪酸を脱着する脱着工程、
を有することを特徴とする、遊離脂肪酸の回収方法。
2.前記吸着材が、活性白土、珪藻土、ゼオライト、シリカゲル、ベントナイト、パーライト、Mg-Al系ハイドロタルサイト系吸着材、シリカ-マグネシア系吸着材のいずれか1種以上であることを特徴とする1.に記載の遊離脂肪酸の回収方法。
3.前記遊離脂肪酸が、遊離脂肪酸生産微生物の培養液から分離膜を通じて培養液外に移行したものであることを特徴とする1.または2.に記載の遊離脂肪酸の回収方法。
4.前記分離膜が、中空糸状であることを特徴とする3.に記載の遊離脂肪酸の回収方法。
5.遊離脂肪酸生産微生物の培養を行う培養槽と、
前記遊離脂肪酸生産微生物が分泌した遊離脂肪酸を培養液外へ移行させる分離膜と、
マグネシウム、アルミニウム、ケイ素のうち少なくとも一種の酸化物又は水酸化物を含む吸着材が充填されたカラムと、
前記カラムに前記分離膜を通過した遊離脂肪酸を通水する吸着ラインと、
前記カラムにオクタノール-水分配係数が-0.85~0.8の範囲内である溶媒を通水する洗浄ラインと、
を有する遊離脂肪酸の回収システム。
The means for solving the problems of the present invention are as follows.
1. An adsorption step of adsorbing free fatty acids secreted by a free fatty acid producing microorganism onto an adsorbent containing at least one oxide or hydroxide of magnesium, aluminum, and silicon;
a desorption step of washing the adsorbent having adsorbed the free fatty acids with a solvent having an octanol-water partition coefficient in the range of −0.85 to 0.8 to desorb the free fatty acids;
A method for recovering free fatty acids, comprising the steps of:
2. The method for recovering free fatty acids according to 1., characterized in that the adsorbent is at least one of activated clay, diatomaceous earth, zeolite, silica gel, bentonite, perlite, Mg-Al hydrotalcite-based adsorbent, and silica-magnesia-based adsorbent.
3. The method for recovering free fatty acids according to 1. or 2., wherein the free fatty acids are those that have migrated from a culture solution of a free fatty acid-producing microorganism to the outside of the culture solution through a separation membrane.
4. The method for recovering free fatty acids according to 3., wherein the separation membrane is in the form of a hollow fiber.
5. A culture tank for culturing free fatty acid producing microorganisms;
A separation membrane that transfers the free fatty acids secreted by the free fatty acid producing microorganism out of the culture solution;
A column packed with an adsorbent containing at least one oxide or hydroxide of magnesium, aluminum, and silicon;
an adsorption line for passing the free fatty acids that have passed through the separation membrane through the column;
a washing line for passing a solvent having an octanol-water partition coefficient in the range of −0.85 to 0.8 through the column;
A free fatty acid recovery system having the above structure.
本発明の回収方法は、遊離脂肪酸を特定の吸着材に吸着させた後、特定の溶媒で洗浄するという非常に簡便な方法で、遊離脂肪酸を回収することができる。本発明の回収方法は、遊離脂肪酸が吸着材に吸着して濃縮されるため、遊離脂肪酸を効率的に回収することができる。
遊離脂肪酸生産微生物が分泌した遊離脂肪酸を、培養液から分離膜を通じて培養液外に移行することにより、培養液中の遊離脂肪酸濃度が高くなることによる遊離脂肪酸生産微生物の培養への悪影響と、遊離脂肪酸生産微生物が吸着材に付着することによる悪影響とを防止することができる。
本発明の回収システムは、遊離脂肪酸を特定の吸着材に吸着させた後、特定の溶媒で洗浄するという非常に簡便な方法で、遊離脂肪酸を回収することができる。
The recovery method of the present invention can recover free fatty acids by a very simple method of adsorbing free fatty acids onto a specific adsorbent and then washing with a specific solvent. The recovery method of the present invention can recover free fatty acids efficiently because the free fatty acids are adsorbed onto the adsorbent and concentrated.
By transferring the free fatty acids secreted by the free fatty acid producing microorganisms from the culture medium to outside the culture medium through the separation membrane, it is possible to prevent adverse effects on the cultivation of the free fatty acid producing microorganisms caused by an increase in the concentration of free fatty acids in the culture medium and adverse effects caused by the free fatty acid producing microorganisms adhering to the adsorbent.
The recovery system of the present invention can recover free fatty acids by a very simple method of adsorbing the free fatty acids onto a specific adsorbent and then washing the adsorbed fatty acids with a specific solvent.
本発明は、遊離脂肪酸生産微生物が分泌した遊離脂肪酸の回収方法と、回収システムに関する。
培養する遊離脂肪酸生産微生物(以下、微生物ともいう)としては、遊離脂肪酸を生産できるものであれば特に制限されず、大腸菌、酵母、シアノバクテリア等の中から、遊離脂肪酸を生産できるように遺伝子組み換えされた株を用いることができる。これらの中で、光合成を行う微生物が、二酸化炭素から遊離脂肪酸を直接生合成できるため好ましい。微生物が生産する遊離脂肪酸も特に制限されず、例えば、C12~C18の飽和、不飽和脂肪酸等を挙げることができる。
また、微生物の培養方法も特に制限されず、培養する微生物の種類に応じて、培地の組成、温度、pH、光照射の有無、照射する光の波長、酸素濃度、二酸化炭素濃度等を調整すればよい。
The present invention relates to a method and a system for recovering free fatty acids secreted by free fatty acid-producing microorganisms.
The free fatty acid producing microorganism (hereinafter also referred to as microorganism) to be cultured is not particularly limited as long as it can produce free fatty acids, and among Escherichia coli, yeast, cyanobacteria, etc., genetically modified strains capable of producing free fatty acids can be used. Among these, photosynthetic microorganisms are preferred because they can directly synthesize free fatty acids from carbon dioxide. The free fatty acids produced by the microorganisms are also not particularly limited, and examples thereof include C12 to C18 saturated and unsaturated fatty acids.
The method for culturing the microorganisms is not particularly limited, and the composition of the medium, temperature, pH, the presence or absence of light irradiation, the wavelength of the irradiated light, oxygen concentration, carbon dioxide concentration, etc. may be adjusted according to the type of the microorganism to be cultured.
・回収方法
本発明の回収方法は、微生物が分泌した遊離脂肪酸を、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素のうち少なくとも一種の酸化物又は水酸化物を含む吸着材に吸着する吸着工程、
遊離脂肪酸を吸着した吸着材を、オクタノール-水分配係数が-0.85~0.8の範囲内である溶媒で洗浄し、遊離脂肪酸を脱着する脱着工程、
を有する。
The recovery method of the present invention includes an adsorption step of adsorbing the free fatty acids secreted by the microorganisms to an adsorbent containing at least one oxide or hydroxide of magnesium, aluminum, and silicon;
a desorption step of washing the adsorbent having adsorbed the free fatty acids with a solvent having an octanol-water partition coefficient in the range of −0.85 to 0.8 to desorb the free fatty acids;
has.
「吸着工程」
吸着材は、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素のうち少なくとも一種の酸化物又は水酸化物を含めばよく、その他に亜鉛、チタン、ジルコニウム等を含むこともできる。吸着材としては、例えば、活性白土、珪藻土、ゼオライト、シリカゲル、ベントナイト、パーライト、Mg-Al系ハイドロタルサイト系吸着材、シリカ-マグネシア系吸着材、酸性白土、活性アルミナ、アルミニウムシリケート等の一種以上を用いることができ、これらの中で、活性白土、珪藻土、ゼオライト、シリカゲル、ベントナイト、パーライト、Mg-Al系ハイドロタルサイト系吸着材、シリカ-マグネシア系吸着材が、吸着性と脱着性の点から好ましい。
"Adsorption process"
The adsorbent may contain at least one oxide or hydroxide of magnesium, aluminum, or silicon, and may also contain zinc, titanium, zirconium, etc. As the adsorbent, for example, one or more of activated clay, diatomaceous earth, zeolite, silica gel, bentonite, perlite, Mg-Al hydrotalcite-based adsorbent, silica-magnesia-based adsorbent, acid clay, activated alumina, aluminum silicate, etc. can be used, and among these, activated clay, diatomaceous earth, zeolite, silica gel, bentonite, perlite, Mg-Al hydrotalcite-based adsorbent, and silica-magnesia-based adsorbent are preferred from the viewpoints of adsorptivity and desorption property.
吸着材としては、粒径が小さいほどその比表面積が大きくなり、吸着性が高くなる。一方、粒径が小さくなりすぎると、吸着材の回収、洗浄、再利用がしにくくなる。そのため、吸着材のメジアン径の下限値は、10μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましく、メジアン径の上限値は、5mm以下であることが好ましく、3mm以下であることがより好ましい。 The smaller the particle size of the adsorbent, the larger its specific surface area and the higher its adsorptivity. On the other hand, if the particle size is too small, the adsorbent becomes difficult to recover, clean, and reuse. Therefore, the lower limit of the median diameter of the adsorbent is preferably 10 μm or more, and more preferably 20 μm or more, and the upper limit of the median diameter is preferably 5 mm or less, and more preferably 3 mm or less.
吸着材は、遊離脂肪酸を含む水層と接触させるだけで、遊離脂肪酸を吸着する。吸着材は、微生物の培養液と直接、接触させることもできるが、吸着材の表面に微生物が付着して、吸着性能が低下する場合がある。また、微生物が表面に付着した吸着材を回収、洗浄すると、培養系における微生物の菌体量が減少してしまう。そのため、培養液から、分離膜を通じて遊離脂肪酸を培養液外に移行させて微生物と分離し、この遊離脂肪酸を吸着材と接触、吸着させることが好ましい。遊離脂肪酸を培養液外に移行することにより、培養液中の遊離脂肪酸濃度を低く保つことができ、遊離脂肪酸による微生物培養への悪影響を抑えることができる。 The adsorbent adsorbs free fatty acids simply by contacting it with an aqueous layer containing free fatty acids. The adsorbent can also be brought into direct contact with the culture solution of microorganisms, but microorganisms may adhere to the surface of the adsorbent, reducing the adsorption performance. In addition, when an adsorbent with microorganisms adhering to its surface is collected and washed, the amount of microbial cells in the culture system decreases. For this reason, it is preferable to transfer the free fatty acids from the culture solution to the outside of the culture solution through a separation membrane to separate them from the microorganisms, and then to bring the free fatty acids into contact with the adsorbent and adsorb them. By transferring the free fatty acids to the outside of the culture solution, the concentration of free fatty acids in the culture solution can be kept low, and the adverse effects of free fatty acids on microbial culture can be suppressed.
分離膜としては、微生物を通さず、遊離脂肪酸を通すものであれば特に制限することなく使用することができ、透析膜、濾過膜等を用いることができる。透析膜を用いる場合、分画分子量が5kDa以上のものが好ましく、10kDa以上のものがより好ましく、25kDa以上のものがさらに好ましい。また、透析膜は、分画分子量が300kDa以下のものが好ましく、200kDa以下のものがより好ましい。濾過膜を用いる場合、孔径0.1μm以上のものが好ましく、0.3μm以上のものがより好ましい。また、濾過膜は、孔径2μm以下のものが好ましく、1μm以下のものがより好ましい。分離膜を通過できる大きさが大きくなるほど遊離脂肪酸を効率的に移行させることができるが、遊離脂肪酸以外の化合物の移行も増えてしまうため、回収した遊離脂肪酸を精製する際の手間が大きくなる場合がある。
分離膜としては、強度が強いろ過膜が好ましく、微生物が付着しにくいためフッ素系樹脂からなるろ過膜がより好ましい。また、ろ過膜は、遊離脂肪酸を培養液外へ移行させて取り出すことができるため中空糸状であることがさらに好ましい。
As the separation membrane, any membrane that does not allow microorganisms to pass and allows free fatty acids to pass can be used without any particular limitations, and a dialysis membrane, a filtration membrane, etc. can be used. When a dialysis membrane is used, the molecular weight cutoff is preferably 5 kDa or more, more preferably 10 kDa or more, and even more preferably 25 kDa or more. In addition, the dialysis membrane is preferably one with a molecular weight cutoff of 300 kDa or less, and more preferably one with a molecular weight cutoff of 200 kDa or less. When a filtration membrane is used, the pore size is preferably 0.1 μm or more, and more preferably 0.3 μm or more. In addition, the filtration membrane is preferably one with a pore size of 2 μm or less, and more preferably one with a pore size of 1 μm or less. The larger the size that can pass through the separation membrane, the more efficiently the free fatty acids can be transferred, but the transfer of compounds other than the free fatty acids also increases, so the effort required to purify the recovered free fatty acids may be increased.
As the separation membrane, a strong filtration membrane is preferable, and a filtration membrane made of a fluororesin is more preferable because microorganisms are less likely to adhere to the filtration membrane. Moreover, the filtration membrane is more preferably a hollow fiber type because it can migrate and extract free fatty acids outside the culture solution.
「脱着工程」
遊離脂肪酸を吸着した吸着材を、オクタノール-水分配係数が-0.85~0.8の範囲内である溶媒で洗浄するだけで、吸着材から遊離脂肪酸を脱着することができる。
オクタノール-水分配係数が-0.85~0.8の範囲内である溶媒としては、メタノール(-0.82、括弧内の数字はオクタノール-水分配係数である)、アセトニトリル(-0.34)、エタノール(-0.31)、アセトン(-0.24)、イソプロパノール(0.05)、酢酸エチル(0.73)等が挙げられる。また、オクタノール-水分配係数が-0.85~0.8の範囲内であれば、混合溶媒を用いることもできる。
洗浄時間としては、1分以上であることが好ましく、5分以上であることがより好ましく、10分以上であることが更に好ましい。また、180分以下であることが好ましく、120分以下であることがより好ましく、60分以下であることが更に好ましい。
洗浄に使用する溶媒量は、吸着材のスラリー1gに対して、3ml以上であることが好ましく、5ml以上であることがより好ましい。また、15ml以下であることが好ましく、10ml以下であることがより好ましい。
そして、吸着材から脱着して溶媒に移行した遊離脂肪酸は、減圧濃縮等の公知の方法で回収することができる。また、洗浄後の吸着材は、吸着工程に再利用することができる。
"Desorption process"
By simply washing the adsorbent that has adsorbed the free fatty acids with a solvent having an octanol-water partition coefficient in the range of -0.85 to 0.8, the free fatty acids can be desorbed from the adsorbent.
Examples of solvents with an octanol-water partition coefficient in the range of -0.85 to 0.8 include methanol (-0.82, the number in parentheses is the octanol-water partition coefficient), acetonitrile (-0.34), ethanol (-0.31), acetone (-0.24), isopropanol (0.05), ethyl acetate (0.73), etc. Also, mixed solvents can be used as long as the octanol-water partition coefficient is in the range of -0.85 to 0.8.
The washing time is preferably 1 minute or more, more preferably 5 minutes or more, and even more preferably 10 minutes or more, and is preferably 180 minutes or less, more preferably 120 minutes or less, and even more preferably 60 minutes or less.
The amount of the solvent used for washing is preferably 3 ml or more, more preferably 5 ml or more, per gram of the adsorbent slurry, and is preferably 15 ml or less, more preferably 10 ml or less.
The free fatty acids desorbed from the adsorbent and transferred to the solvent can be recovered by a known method such as vacuum concentration, etc. The adsorbent after washing can be reused in the adsorption step.
・回収システム
図1に、本発明の遊離脂肪酸の回収システムの一実施態様例の構成図を示す。図1に示す回収システムは、遊離脂肪酸生産微生物の培養を行う培養槽1と、微生物が分泌した遊離脂肪酸を培養液外へ移行させる中空糸状の分離膜2と、吸着材が充填されたカラム3と、カラムに分離膜を通過した遊離脂肪酸を通水する吸着ライン4と、カラムにオクタノール-水分配係数が-0.85~0.8の範囲内である溶媒を通水する洗浄ライン5と、を有する。この回収システムにより、遊離脂肪酸生産微生物の培養と遊離脂肪酸の回収を同時に行うことができる。
なお、図1に示す回収システムは一例であり、例えば、2本以上のカラムを並列に設け、吸着ラインと洗浄ラインを各カラムと接続するように分岐し、少なくとも一本のカラムでのFFAの脱着工程と、少なくとも一本のカラムでの吸着工程を同時に行うこと、吸着ラインのカラムより下流に栄養塩類等を添加する装置を設けること等もできる。
- Recovery system Figure 1 shows a configuration diagram of one embodiment of the free fatty acid recovery system of the present invention. The recovery system shown in Figure 1 has a culture tank 1 for culturing free fatty acid producing microorganisms, a hollow fiber separation membrane 2 for transferring free fatty acids secreted by the microorganisms to the outside of the culture solution, a column 3 filled with an adsorbent, an adsorption line 4 for passing the free fatty acids that have passed through the separation membrane through the column, and a washing line 5 for passing a solvent having an octanol-water distribution coefficient in the range of -0.85 to 0.8 through the column. This recovery system allows the culture of free fatty acid producing microorganisms and the recovery of free fatty acids to be performed simultaneously.
The recovery system shown in FIG. 1 is just one example. For example, two or more columns can be provided in parallel, and an adsorption line and a washing line can be branched to connect to each column, with the FFA desorption process in at least one column and the adsorption process in at least one column being carried out simultaneously, and a device for adding nutrients, etc. can be provided downstream of the column in the adsorption line.
「実験1」
FFAの溶解液は、両性界面活性剤であるCHAPS(3-[(3-Cholamidopropyl)dimethylammonio]propanesulfonate)とFFAの試薬を用いて作製した。
FFAは、ラウリン酸(12:0)、ミリスチン酸(14:0)、パルミチン酸(16:0)、ステアリン酸(18:0)、オレイン酸(18:1)、リノール酸(18:2)、リノレン酸(18:3)を用いた。
1%(w/w)CHAPS溶液200mLに、各FFAを1g添加して室温で一晩撹拌した。溶け残ったFFAをガラスフィルターで濾過して取り除き、濾液をFFA溶解液として分取した。
"Experiment 1"
The FFA dissolution solution was prepared using CHAPS (3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]propanesulfonate), an amphoteric surfactant, and an FFA reagent.
The FFAs used were lauric acid (12:0), myristic acid (14:0), palmitic acid (16:0), stearic acid (18:0), oleic acid (18:1), linoleic acid (18:2), and linolenic acid (18:3).
1 g of each FFA was added to 200 mL of 1% (w/w) CHAPS solution and stirred overnight at room temperature. Undissolved FFA was removed by filtration through a glass filter, and the filtrate was collected as an FFA solution.
FFA溶解液50mLに活性白土(富士フイルム和光純薬株式会社、活性白土)2gを添加して室温で一晩振とう培養し、振とう前後の溶液中のFFA濃度を、Free Fatty Acid Quantification Kit(Biovision社製)を用いて測定した。結果を図2に示す。
いずれのFFAも、活性白土にほぼ100%吸着することが確かめられた。吸着速度は、飽和脂肪酸の方が、不飽和脂肪酸よりも速い傾向であった。
2 g of activated clay (FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 50 mL of the FFA solution and cultured overnight with shaking at room temperature, and the FFA concentration in the solution before and after shaking was measured using a Free Fatty Acid Quantification Kit (Biovision). The results are shown in Figure 2.
It was confirmed that almost 100% of all FFAs were adsorbed onto the activated clay. The adsorption rate of saturated fatty acids tended to be faster than that of unsaturated fatty acids.
「実験2」
上記実験1の方法で活性白土、またはシリカ-マグネシア系吸着材(水澤化学工業株式会社、ミズカライフ)にパルミチン酸(16:0)を吸着させた。吸着後のFFA濃度を、Free Fatty Acid Quantification Kit(Biovision社製)を用いて測定し、吸着量を算出した。
吸着後の液を、50mlファルコンチューブに移し、遠心分離(5,000rpm、10min)により活性白土を沈殿させた。上澄みを捨て、0.2g程度の活性白土を2mlエッペンチューブに分取し、分取した活性白土の重さを精秤した。
このエッペンチューブに抽出溶媒1mlを入れ、30分撹拌して洗浄した後、遠心分離(14,000rpm、1min)により活性白土を沈殿させ、上澄み1を分取した。沈殿に抽出溶媒1mlを再添加し、30分撹拌した後、遠心分離(14,000rpm、1min)し、上澄みを先の上澄み1と合わせて測定液とした。
測定液中のFFA濃度を、Free Fatty Acid Quantification Kit(Biovision社製)を用いて測定した。洗浄前の吸着材に吸着しているFFAの吸着量と、洗浄後の測定液中のFFA濃度から、FFAの回収率を算出した。活性白土、シリカ-マグネシア系吸着材の結果を、それぞれ図3、4に示す。
"Experiment 2"
Palmitic acid (16:0) was adsorbed onto activated clay or a silica-magnesia adsorbent (Mizuka Life, Mizusawa Industrial Chemicals, Ltd.) by the method described above in Experiment 1. The FFA concentration after adsorption was measured using a Free Fatty Acid Quantification Kit (Biovision), and the amount of adsorption was calculated.
The liquid after adsorption was transferred to a 50 ml Falcon tube and centrifuged (5,000 rpm, 10 min) to precipitate the activated clay. The supernatant was discarded, and about 0.2 g of the activated clay was dispensed into a 2 ml Eppendorf tube, and the weight of the dispensed activated clay was precisely weighed.
1 ml of the extraction solvent was placed in this Eppendorf tube, which was then stirred for 30 minutes to wash, and the activated clay was precipitated by centrifugation (14,000 rpm, 1 min) to separate the supernatant 1. 1 ml of the extraction solvent was added again to the precipitate, which was then stirred for 30 minutes and centrifuged (14,000 rpm, 1 min), and the supernatant was combined with the previous supernatant 1 to obtain a measurement solution.
The FFA concentration in the measurement solution was measured using a Free Fatty Acid Quantification Kit (Biovision). The recovery rate of FFA was calculated from the amount of FFA adsorbed on the adsorbent before washing and the FFA concentration in the measurement solution after washing. The results for activated clay and silica-magnesia adsorbents are shown in Figures 3 and 4, respectively.
オクタノール-水分配係数が、-0.85~0.8の範囲内である溶媒で洗浄することにより、活性白土とシリカ-マグネシア系吸着材から約90%以上の遊離脂肪酸を回収することができた。それに対し、水、およびクロロホルム(1.97)、ヘキサン(3.9)では、遊離脂肪酸の回収率が低かった。 By washing with a solvent with an octanol-water partition coefficient in the range of -0.85 to 0.8, it was possible to recover more than 90% of the free fatty acids from the activated clay and silica-magnesia adsorbent. In contrast, the recovery rate of free fatty acids was low when using water, chloroform (1.97), and hexane (3.9).
「実験3」
活性炭(富士フイルム和光純薬株式会社、活性炭素(粉末・中性))と、抽出溶媒として、水、メタノール(-0.83)、ヘキサン(3.9)を用いた以外は、実験2と同様にして、FFAの回収率を算出した。
水、メタノール(-0.83)、ヘキサン(3.9)のいずれからもFFAは検出できず、回収率は0%であり、活性炭からはFFAを脱着させることはできなかった。
"Experiment 3"
The recovery rate of FFA was calculated in the same manner as in Experiment 2, except that activated carbon (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., activated carbon (powder, neutral)) and water, methanol (-0.83), and hexane (3.9) were used as the extraction solvent.
No FFA was detected in water, methanol (-0.83), or hexane (3.9), resulting in a recovery rate of 0%. FFA could not be desorbed from activated carbon.
「実験4」
実験1と同様にして調製したFFA溶解液を、ろ過膜(ADVANTEC社、メンブレンフィルター 親水性PTFEタイプ、孔径0.2μmもしくは0.5μm)でろ過し、ろ過前後の溶液中のFFA濃度をFree Fatty Acid Quantification Kit(Biovision)を用いて測定した。結果を図5に示す。
いずれのFFAも、ろ過膜を透過することができた。
このことから、ろ過膜を分離膜として用いることにより、遊離脂肪酸を培養液外へ移行させることができ、移行させた遊離脂肪酸をマグネシウム、アルミニウム、ケイ素のうち少なくとも一種の酸化物又は水酸化物を含む吸着材と、オクタノール-水分配係数が-0.85~0.8の範囲内である溶媒を用いることで回収できることが示唆された。
"Experiment 4"
The FFA solution prepared in the same manner as in Experiment 1 was filtered through a membrane filter (Advantec, membrane filter, hydrophilic PTFE type, pore size 0.2 μm or 0.5 μm), and the FFA concentration in the solution before and after filtration was measured using a Free Fatty Acid Quantification Kit (Biovision). The results are shown in FIG.
All of the FFAs were able to permeate the filtration membrane.
This suggests that by using a filtration membrane as a separation membrane, it is possible to migrate free fatty acids out of the culture solution, and that the migrated free fatty acids can be recovered by using an adsorbent containing at least one oxide or hydroxide of magnesium, aluminum, or silicon, and a solvent with an octanol-water partition coefficient in the range of -0.85 to 0.8.
培養槽 1
分離膜 2
カラム 3
吸着ライン 4
洗浄ライン 5
Culture tank 1
Separation membrane 2
Column 3
Suction line 4
Washing Line 5
Claims (4)
遊離脂肪酸を吸着した吸着材を、オクタノール-水分配係数が-0.85~0.8の範囲内である溶媒で洗浄し、遊離脂肪酸を脱着する脱着工程、
を有することを特徴とする、遊離脂肪酸の回収方法。 an adsorption step of adsorbing the C12 to C18 free fatty acids secreted by the free fatty acid producing microorganism onto an adsorbent selected from one or more of activated clay and silica-magnesia based adsorbents ;
a desorption step of washing the adsorbent having adsorbed the free fatty acids with a solvent having an octanol-water partition coefficient in the range of −0.85 to 0.8 to desorb the free fatty acids;
A method for recovering free fatty acids, comprising the steps of:
前記遊離脂肪酸生産微生物が分泌したC12~C18の遊離脂肪酸を培養液外へ移行させる分離膜と、
活性白土、シリカ-マグネシア系吸着材のいずれか1種以上である吸着材が充填されたカラムと、
前記カラムに前記分離膜を通過した遊離脂肪酸を通水する吸着ラインと、
前記カラムにオクタノール-水分配係数が-0.85~0.8の範囲内である溶媒を通水する洗浄ラインと、
を有する遊離脂肪酸の回収システム。 A culture tank for culturing free fatty acid producing microorganisms;
A separation membrane that transfers the C12 to C18 free fatty acids secreted by the free fatty acid producing microorganism out of the culture solution;
A column packed with an adsorbent selected from the group consisting of activated clay and silica-magnesia adsorbents ;
an adsorption line for passing the free fatty acids that have passed through the separation membrane through the column;
a washing line for passing a solvent having an octanol-water partition coefficient in the range of −0.85 to 0.8 through the column;
A free fatty acid recovery system having the above structure.
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