Ultrafiltration ist eine neue Methode zur Extraktion von Alkylpolyglycosiden

2018-12-21 10:12:16

Viele chemisch synthetisierte Alkylpolyglucosid-Tenside zerstören die Umwelt aufgrund ihrer Feuerfestigkeit, Toxizität und Anreicherung im Ökosystem. Im Gegensatz dazu sind Biotenside biologisch abbaubar und für die Umwelt nicht toxisch. Es eignet sich besser für den Umweltschutz in der Umwelttechnik. Beispielsweise kann es bei der Abwasserbehandlung als Flotationssammler verwendet werden, um die geladenen Metallpartikel zu absorbieren, um toxische Metallionen zu entfernen und um Stellen zu reparieren, die durch organische Stoffe und Schwermetalle kontaminiert sind.

Die Gewinnung von Fermentationsprodukten (auch als Weiterverarbeitung bezeichnet) kostet ungefähr 60% der gesamten Produktionskosten, was ein Haupthindernis für die Vermarktung von Biotensidprodukten darstellt. Die optimale Extraktionsmethode für Biotenside variiert mit dem Fermentationsvorgang und seinen physikochemischen Eigenschaften.

Unter diesen ist die Lösungsmittelextraktion die am häufigsten verwendete Extraktionsmethode. Beispielsweise können Kuyukina und andere Biotenside, die durch Extrahieren von Rhodococcus mit Methyl-tert-butylether hergestellt werden, eine höhere Ausbeute von 10 mg / l erzielen.

Ultrafiltration ist eine neue Methode zur Extraktion von Biotensiden. Lin et al. extrahierte das Lipopeptid-Biotensid Shavanting aus Bacillus subtilis aus der Fermentationsbrühe mit einer Ultrafiltrationsmembran mit einem Molekulargewichts-Cutoff von 30.000 Da und einer Ausbeute von 95%. Mattei et al. entwarf eine kontinuierliche Extraktionsvorrichtung für Biotenside, die unter Verwendung eines Facettenfluss-Filtrationsverfahrens mit Ausbeuten von bis zu 3 g / l kontinuierlich extrahiert werden kann.

Die Produktextraktionsverfahren, die mit einer kontinuierlichen Fermentationsproduktion kompatibel sind, umfassen eine Schaumtrennung, ein Ionenaustauscherharzverfahren und dergleichen. Davis et al. kontinuierlich extrahiertes Shapirin aus Bacillus subtilis durch Schaumtrennverfahren und die Ausbeute betrug 71,4%. Das Extraktionsverfahren von Rhamnolipid wird durch Zentrifugalfiltration durchgeführt, um die Zellen zu entfernen, und dann wird das Rhamnolipid durch Adsorptionschromatographie auf Amperite XAD-2-Harz konzentriert, gefolgt von Ionenaustauschchromatographie, und schließlich wird die Flüssigkeit eingedampft und gefriergetrocknet. Ein fertiges Produkt mit einer Reinheit von 90% kann mit einer Ausbeute von 60% erhalten werden.

Im Vergleich zur mikrobiellen Fermentationsmethode handelt es sich bei den nach der enzymatischen Methode synthetisierten Tensidmolekülen zumeist um Moleküle mit relativ einfacher Struktur, die aber auch eine hervorragende Oberflächenaktivität aufweisen. Die Vorteile sind niedrige Extraktionskosten des Produkts, eine bequeme Verbesserung der Sekundärstruktur, eine einfache Reinigung und wiederverwendbare immobilisierte Enzyme. Das enzymatisch synthetisierte Tensid kann zur Herstellung von Produkten mit hohem Mehrwert wie pharmazeutischen Komponenten verwendet werden. Obwohl die Kosten der Enzymzubereitung zu diesem Zeitpunkt hoch sind, wird erwartet, dass sie die Produktionskosten durch die Verbesserung der Stabilität und Aktivität des Enzyms durch Gentechnologie verringert.