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EP2145942A1 - Verfahren zur Isolierung von Ölen aus Zellen und Biomasse - Google Patents

Verfahren zur Isolierung von Ölen aus Zellen und Biomasse Download PDF

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Publication number
EP2145942A1
EP2145942A1 EP08012759A EP08012759A EP2145942A1 EP 2145942 A1 EP2145942 A1 EP 2145942A1 EP 08012759 A EP08012759 A EP 08012759A EP 08012759 A EP08012759 A EP 08012759A EP 2145942 A1 EP2145942 A1 EP 2145942A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oil
process according
demulsification
biomass
oils
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP08012759A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erfindernennung liegt noch nicht vor Die
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lonza AG
Original Assignee
Lonza AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lonza AG filed Critical Lonza AG
Priority to EP08012759A priority Critical patent/EP2145942A1/de
Priority to CN2009801282801A priority patent/CN102099452A/zh
Priority to EP09797428A priority patent/EP2334773A1/de
Priority to PCT/EP2009/005112 priority patent/WO2010006765A1/de
Priority to US13/054,315 priority patent/US20110159167A1/en
Publication of EP2145942A1 publication Critical patent/EP2145942A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B1/00—Production of fats or fatty oils from raw materials
    • C11B1/06—Production of fats or fatty oils from raw materials by pressing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B1/00—Production of fats or fatty oils from raw materials
    • C11B1/10—Production of fats or fatty oils from raw materials by extracting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B1/00—Production of fats or fatty oils from raw materials
    • C11B1/10—Production of fats or fatty oils from raw materials by extracting
    • C11B1/108—Production of fats or fatty oils from raw materials by extracting after-treatment, e.g. of miscellae

Definitions

  • the present invention comprises a process for the isolation of oils and / or fats from cells and biomass as well as oils, fats and oil mixtures obtainable by this process.
  • Biologically produced in cells products often have to be laboriously isolated. For this it is necessary to destroy the cells. This can be done in different ways.
  • Methods of cell disruption described in the prior art include chemical or biological treatment, exposure to osmotic pressure, freezing and thawing, ultrasound. Freeze dispersion, pressing, wet milling in stirred ball mills or high-pressure homogenization ( S. Schultz et al., High Pressure Homogenization as a Method of Emulsion Preparation, Chem. Ing. Tech. 2002, 74 (7), 901-909 ).
  • the fluid to be disrupted is forced through a narrow gap at high pressure. Due to the low gap height according to the law of Bernoulli a very high speed and a very low pressure are reached. Due to the abruptly building up high energy density, the pressure drop and the resulting cavitation, the cell membrane is damaged.
  • the disadvantage of this method is that, in addition to the desired destruction of the cell membranes, it also leads to an undesirable stabilization of the resulting emulsion due to the fine distribution of oil droplets in the continuous aqueous phase.
  • the homogenized broth contains finely divided cell components, which is why one speaks of a suspo-emulsion.
  • the cell components can additionally exert a stabilizing effect on the emulsion.
  • an emulsion is stabilized by water-soluble salts of fatty acids or proteins, both of which are to be expected in the fermentation broth.
  • oils preferably polyunsaturated fatty acids.
  • PUFAs polyunsaturated fatty acids
  • the demulsification according to the invention can be effected mechanically, physically, (electro-) chemically or by any combination of these demulsification methods.
  • the mechanical demulsification is preferably carried out by means of centrifugation, sedimentation, flotation, ultrafiltration with capillary membranes or other membranes.
  • the mechanical demulsification is preferably carried out in a temperature range of 0-100 ° C.
  • the physical demulsification is preferably carried out by physisorbtion or extraction of the resulting suspo-emulsion with one or more linear, cyclic or aromatic hydrocarbons, e.g. Propane, hexane, cyclohexane or toluene.
  • one or more linear, cyclic or aromatic hydrocarbons e.g. Propane, hexane, cyclohexane or toluene.
  • a particularly preferred solvent is hexane.
  • the physical demulsification is preferably carried out in a temperature range of 0-100 ° C.
  • the electrochemical demulsification is preferably carried out by means of electrocoagulation or electrophoresis.
  • the chemical demulsification is preferably carried out by chemisorption, addition of electrolyte or a surface-active auxiliary.
  • the surfactant according to the invention is used in a concentration of up to 25 g / l, preferably of 10-20 g / l and particularly preferably of 20 g / l.
  • the chemical demulsification is preferably carried out in a temperature range of 0-100 ° C.
  • the invention further includes oils obtainable according to the process of the invention.
  • these oils contain omega-3 and / or omega-6 fatty acids such as docosahexaenoic acid (DHA), docosapentaenoic acid (DPA), eicosapentaenoic acid (EPA), alphalinolenic acid (ALA), arachidonic acid (ARA), gamma-linolenic acid (GLA), dihomogammalinolenic acid (DHGLA), linolenic acid (LA), or mixtures of said fatty acids.
  • Tab. 1 shows an example of a DHA rich oil according to the present invention.
  • the oil obtainable by the process according to the invention is characterized by a particularly high quality, which manifests itself in a peroxide value of ⁇ 5 meq / kg and an anisidine value of ⁇ 30, compared with the oil produced by means of the processes known in the prior art.
  • microorganisms which are suitable for obtaining PUFA.
  • These microorganisms are found, for example, in the bacteria under the genus Vibrio (for example: Vibrio marinus ) or under the dinoflagellates ( Dinophyta ), there in particular the genus Crypthecodinium , such as C. cohnii or under the stramenopiles, such as the Pinguiophyceae such as Glossomastix , Phaeomonas, Pinguiochrysis, Pinguiococcus and Polydochrysis .
  • Preferred microorganisms for the fermentative production of PUFA belong to the Stramenopiles (or Labyrinthutomycota ), in particular to the order Thraustochytriales , ( Thraustchytriidea ) and there especially to the genera Japonochytrium, Schizochytrium, Thraustochytrium , Althomia, Labytinthuloides , Aplanochytrium and Ulkenia , and Zygomycetes such as Mortierella alpina , Mortierella elongata or other species, Pythium insidiosum, Pythium irregulare or other species.
  • oil-containing biomass By mixing two or more different oil-containing biomass in any proportions can be obtained by skillful selection of biomass, or the corresponding oil compositions of the biomass, almost all desired specific oil or fatty acid spectra.
  • Preferred are e.g. Mixtures of omega-3 DHA-containing and omega-6 arachidonic acid (ARA) -containing biomass, e.g. from Ulkenia spec. and Mortierella alpina, optionally with the addition of further oil-containing biomasses.
  • ARA arachidonic acid
  • biomass or cell material may be extracted from one or more sources together with the addition of further oils.
  • biomass (s) and the other oils, as well as the ratios used many desired oil compositions can also be obtained in one step.
  • biomasses or cells with a high PUFA content are extracted with the addition of an excess of oils having a lower PUFA content, whereby stabilization (protection against oxidation) of the PUFA takes place.
  • oils are in particular vegetable oils such as sunflower oil, olive oil, palm oil, thistle oil, borage oil, evening primrose oil, corn oil, soybean oil, linseed oil, rapeseed oil, but also animal Oils, such as fish oil, krill oil, etc. as well as fractionated oils on this basis, as well as any other oil mixtures.
  • Palm olein fractionated palm oil
  • Palm olein contains a mixture of PUFA, monounsaturated and saturated fatty acids.
  • the relative composition is about 44% oleic acid, 10% linoleic acid, 40% palmitic acid and 5% stearic acid.
  • DHA and ARA-containing biomass is in the ratio of 5: 1 to 1: 5 (based on ARA or DHA content) with an up to twenty-fold excess of vegetable or animal oils, such as sunflower oil. Olive oil, palm olein oil, fish oil etc. extracted.
  • Aqueous fermentation broth with DHA-containing ulkenia (strain SAM2179) Biomass (oil content about 50%, DHA content in the oil about 44%) was with ARA-containing biomass (Mortierella alpina, oil content about 55%, ARA content in the oil about 40%) in the ratio 1: 1 (in each case based on biomass dry weight content) continuously fed to a high pressure homogenizer (eg APV 2000).
  • the high-pressure homogenization can take place in one or two stages, wherein the pressure of the last stage is chosen so high that the majority of the cells is destroyed.
  • the pressure of the high-pressure homogenizer necessary for the above fermentation broth for the quantitative digestion of the cells was at least 60 MPa.
  • the resulting suspo-emulsion can now according to the invention be demulsified by mechanical, physical or chemical methods and thus a release of the PUFA-containing oil can be achieved.
  • 50 mL of the high pressure homogenized aqueous suspension were stirred with 0.75 g of the fatty alcohol ethoxylate Dehydol D3 for six hours at room temperature. Thereafter, this solution was centrifuged for 10 minutes at 3300 revolutions per minute and thus contain about 1 g of oil, corresponding to an oil yield of about 90-95% and a ratio of DHA to ARA of about 1: 1.
  • the high-pressure homogenization was carried out according to Ex. 2.
  • the high-pressure homogenization was carried out according to Ex. 2.
  • the high-pressure homogenization was carried out according to Ex. 2.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung von Ölen aus Zellen, dadurch gekennzeichnet, dass die nach der Zerstörung der Zellen mittels Hochdruckhomogenisation entstandene Emulsion demulgiert wird. Durch Mischung verschiedener Biomassen und gegebenenfalls Zugabe von weiteren Ölen im Überschuss, können beliebige Fettsäure- bzw. Ölzusammensetzungen in einem einfachen Schritt gewonnen werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Isolierung von Ölen und/oder Fetten aus Zellen und Biomasse sowie gemäss diesem Verfahren erhältliche Öle, Fette und Ölmischungen.
  • Biologisch in Zellen erzeugte Produkte müssen oft aufwendig isoliert werden. Hierzu ist es nötig, die Zellen zu zerstören. Dies kann auf unterschiedliche Art und Weise geschehen. Im Stand der Technik beschriebene Methoden des Zellaufschlusses sind z.B. chemische oder biologische Behandlung, Einwirken von osmotischem Druck, Gefrieren und Auftauen, Ultraschall,. Gefrierdispersion, Pressen, Nassvermahlung in Rührwerkskugelmühlen oder Hochdruckhomogenisation (S. Schultz et al., Hochdruckhomogenisation als ein Verfahren zur Emulsionsherstellung, Chem. Ing. Tech. 2002, 74 (7), 901-909).
  • Bei der Hochdruckhomogenisation wird das aufzuschliessende Fluid mit hohem Druck durch einen engen Spalt gepresst. Durch die geringe Spalthöhe werden nach dem Gesetz von Bernoulli eine sehr hohe Geschwindigkeit und ein sehr niedriger Druck erreicht. Durch die sich schlagartig aufbauende hohe Energiedichte, den Druckabfall und der daraus resultierenden Kavitation kommt es zu einer Beschädigung der Zellmembran.
  • Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass sie neben der erwünschten Zerstörung der Zellmembranen auch zu einer unerwünschten Stabilisierung der entstehenden Emulsion aufgrund der feinen Verteilung von Öltröpfchen in der kontinuierlichen wässrigen Phase führt. Zudem enthält die homogenisierte Brühe fein verteilte Zellbestandteile, weswegen man auch von einer Suspo-Emulsion spricht. Die Zellbestandteile können dabei zusätzlich einen stabilisierenden Effekt auf die Emulsion ausüben. Weiterhin wird eine Emulsion durch wasserlösliche Salze von Fettsäuren oder Proteinen stabilisiert, welche beide in der Fermentationsbrühe zu erwarten sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Isolation von Ölen, bevorzugt mehrfach ungesättigte Fettsäuren (engl: polyunsaturated fatty acids (PUFAs)) enthaltender Öle, aus Zellen oder Biomasse in einer höheren Ausbeute und mit besserer Qualität als mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemässe Verfahren gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die mittels Hochdruckhomogenisation erzeugte Suspo-Emulsion demulgiert wird.
  • Dabei kann die erfindungsgemässe Demulgation mechanisch, physikalisch, (elektro-)chemisch oder durch beliebige Kombination dieser Demulgationsmethoden erfolgen.
  • Die mechanische Demulgation erfolgt bevorzugt mittels Zentrifugation, Sedimentation, Flotation, Ultra-Filtration mit Kapillar-Membranen oder anderen Membranen.
  • Die mechanische Demulgation erfolgt bevorzugt in einem Temperaturbereich von 0-100°C.
  • Die physikalische Demulgation erfolgt bevorzugt mittels Physisorbtion oder Extraktion der erhaltenen Suspo-Emulsion mit einem oder mehreren linearen, zyklischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie z.B. Propan, Hexan, Cyclohexan oder Toluol.
  • Ein besonders bevorzugtes Lösemittel ist Hexan.
  • Die physikalische Demulgation erfolgt bevorzugt in einem Temperaturbereich von 0-100°C.
  • Die elektrochemische Demulgation erfolgt bevorzugt mittels Elektrokoagulation oder Elektrophorese. Die chemische Demulgation erfolgt bevorzugt mittels Chemisorption, Elektrolytzugabe oder eines oberflächenaktiven Hilfsstoffes.
  • Bevorzugt ist die chemische Demulgation mittels eines Tensids, besonders bevorzugt mit einem Fettalkoholethoxylat, insbesondere mit Triethylenglycolmonodecylether.
  • Das erfindungsgemässe Tensid wird in einer Konzentration von bis zu 25 g/l, bevorzugt von 10-20 g/l und besonders bevorzugt von 20 g/l eingesetzt.
  • Die chemische Demulgation erfolgt bevorzugt in einem Temperaturbereich von 0-100°C.
  • Die Erfindung umfasst des Weiteren Öle erhältlich gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren. In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten diese Öle omega-3 und/oder omega-6 Fettsäuren wie z.B. Docosahexaensäure (DHA), Docosapentaensäure (DPA), Eicosapentaensäure (EPA), Alphalinolensäure (ALA), Arachidonsäure (ARA), Gammalinolensäure (GLA), Dihomogammalinolensäure (DHGLA), Linolensäure (LA), oder Mischungen der genannten Fettsäuren. Tab. 1 zeigt ein Beispiel für ein DHA reiches Öl gemäss der vorliegenden Erfindung. Mischungen von einer oder mehrerer der genannten omega-3 und/oder omega-6 Fettsäuren mit gesättigten oder einfach ungesättigten Fettsäuren bilden eine weitere bevorzugte Ausführungsform. Tabelle 1: Typische Zusammensetzung des erfindungsgemässen Öls
    Chemischer Name (englisch) Abkürzung Mittelwert aus Doppelbestimmung GC-Flächen%
    Tetradecanoic acid Myristin 1.7
    Pentadecanoic acid Pentadecan 1.1
    Hexadecanoic acid Palmitin 24.7
    Heptadecanoic acid Heptadecan 0.4
    Octadecanoic acid Stearin 0.7
    All-cis-4,7,10,13-eicosatetraenoic acid ETA (7) 0.5
    All-cis-8,11,14,17-eicosatetraenoic acid ETA (3) 0.7
    All-cis-5,8,11,14,17-eicosapentaenoic acid EPA 0.1
    All-cis-4,7,10,13,16-docosapentaenoic acid DPA (6) 12.2
    All-cis-7,10,13,16,19-docosapentaenoic acid DPA (3) 0.4
    All-cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic acid DHA 53.2
    Andere Andere 3.5
    Mass %
    All-cis-4,7,10,13,16;19-docosahexaenoic acid DHA 22.9
  • Das mit dem erfindungsgemässen Verfahren erhältliche Öl ist gegenüber dem mittels der im Stand der Technik bekannten Verfahren erzeugten Öl durch eine besonders hohe Qualität, welche sich in einer Peroxidzahl von < 5 meq/kg und einem Anisidinwert von < 30 manifestiert, gekennzeichnet.
  • Erfindungsgemäss können Mikroorganismen verwendet werden, welche sich zur Gewinnung von PUFA eignen. Diese Mikroorganismen finden sich beispielsweise bei den Bakterien unter der Gattung Vibrio (z. B.: Vibrio marinus) oder unter den Dinoflagellaten (Dinophyta), dort insbesondere die Gattung Crypthecodinium, wie C. cohnii oder unter den Stramenopiles, wie die Pinguiophyceae wie z.B. Glossomastix, Phaeomonas, Pinguiochrysis, Pinguiococcus und Polydochrysis. Bevorzugte Mikroorganismen zur fermentativen Herstellung von PUFA gehören zu den Stramenopiles (oder Labyrinthutomycota), insbesondere zur Ordnung Thraustochytriales, (Thraustchytriidea) und dort wieder insbesondere zu den Gattungen Japonochytrium, Schizochytrium, Thraustochytrium, Althomia, Labytinthuloides, Aplanochytrium und Ulkenia, sowie Zygomycetes wie Mortierella alpina, Mortierella elongata oder andere Spezies, Pythium insidiosum, Pythium irregulare oder andere Spezies.
  • Durch Mischung von zwei oder mehr verschiedenen Öl-haltigen Biomassen in beliebigen Verhältnissen können durch geschickte Auswahl der Biomassen, bzw. der entsprechenden Ölzusammensetzungen der Biomassen, nahezu alle gewünschten spezifischen Öl- bzw.- Fettsäurespektren gewonnen werden. Bevorzugt sind z.B. Mischungen von omega-3 DHA-haltiger und omega-6 Arachidonsäure (ARA)-haltiger Biomasse, z.B. von Ulkenia spec. und Mortierella alpina, gegebenenfalls unter Zugabe weiterer Öl-haltiger Biomassen.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann Biomasse oder Zellmaterial von ein oder mehr Quellen gemeinsam unter Zugabe von weiteren Ölen extrahiert werden. Durch die Auswahl der Biomasse(n) und der weiteren Öle, sowie der eingesetzten Verhältnisse, können ebenfalls viele gewünschte Ölzusammensetzungen in einem Schritt gewonnen werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung werden Biomassen oder Zellen mit einem hohen PUFA-Gehalt unter Zugabe eines Überschuss an Ölen mit niedrigerem PUFA-Gehalt extrahiert, wodurch eine Stabilisierung (Schutz vor Oxidation) der PUFA erfolgt. Als Öle eignen sich insbesondere Pflanzenöle wie Sonnenblumenöl, Olivenöl, Palmöl, Distelöl, Boregöl, Nachtkerzenöl, Maisöl, Sojaöl, Leinöl, Rapsöl, aber auch tierische Öle, wie Fischöl, Krillöl, etc. sowie fraktionierte Öle auf dieser Basis, sowie darüber hinaus beliebige Ölmischungen.
  • In einer besonders bevorzugten Form wird mit einem Überschuss von Palm Olein extrahiert. Palm Olein (fraktioniertes Palm Öl) enthält ein Gemisch aus PUFA, einfach ungesättigten und gesättigten Fettsäuren. Die relative Zusammensetzung ist ca. 44% Ölsäure, 10% Linolsäure, 40% Palmitinsäure und 5% Stearinsäure. In einer ganz besonders bevorzugten Form wird DHA und ARA-haltige Biomasse im Verhältnis von 5:1 bis 1:5 (bezogen auf ARA bzw. DHA-Gehalt) mit einem bis zu zwanzigfachen Überschuss von pflanzlichen oder tierischen Ölen, wie Sonnenblumenöl. Olivenöl, Palmolein-Öl, Fischöl etc. extrahiert.
  • Die Erfindung wird durch folgende, nicht limitierende Beispiele erläutert.
    • Beispiel 1
  • Wässrige Fermentationsbrühe Ulkenia sp. Stamm SAM2179 wird kontinuierlich einem Hochdruckhomogenisator (z.B. APV 2000) zugeführt. Die Hochdruckhomogenisation kann dabei ein- oder zweistufig erfolgen, wobei der Druck der letzten Stufe so hoch gewählt wird, dass der überwiegende Teil der Algenzellen zerstört wird. Der für die obige Fermentationsbrühe notwendige Druck des Hochdruckhomogenisators zum quantitativen Aufschluss der Zellen betrug dabei mindestens 60MPa. Die dabei entstehende Suspo-Emulsion kann nun erfindungsgemäss durch
    1. a) mechanische
    2. b) physikalische
    3. c) chemische
    Methoden demulgiert, d.h. eine Freisetzung des PUFA-haltigen Öls erreicht werden.
    1. a) Als mechanische Demulgation kann z.B. Zentrifugation in Betracht gezogen werden. Aus 50mL der hochdruckhomogenisierten wässrigen Mikroalgensuspension erhielt man nach 24 Stunden Rühren bei 60°C und anschliessender Zentrifugation für 10 Minuten bei 3300 Umdrehungen pro Minute 0.74g Öl, entsprechend einer Ölausbeute von 62% (wobei davon der DHA-Anteil 20.2 Gew% betrug).
    2. b) 500 g der hochdruckhomogenisierten Suspo-Emulsion wurden mit 200mL Hexan bei Zimmertemperatur ausgeschüttelt und anschliessend wurde diese Lösung für 10 Minuten bei 3300 Umdrehungen pro Minute zentrifugiert und die so erhaltene Hexanphase separiert. Die verbleibende wässrige Phase wurde noch zweimal mit je 200mL Hexan extrahiert und zentrifugiert. Nach Vereinigung der organischen Phasen und Abdampfen des Hexans bei 200 mbar und 40°C am Rotationsverdampfer verblieb 13.8 g Öl, entsprechend einer Ölausbeute von 92% (wobei davon der DHA-Anteil 33.1 Gew% betrug).
    3. c) 50mL der hochdruckhomogenisierten wässrigen Mikroalgensuspension wurden mit 0.75 g des Fettalkoholethoxylats Dehydol D3 sechs Stunden bei Zimmertemperatur gerührt. Danach wurde diese Lösung für 10 Minuten bei 3300 Umdrehungen pro Minute zentrifugiert und so 1.14 g Öl enthalten, entsprechend einer Ölausbeute von 95% (wobei davon der DHA-Anteil 33.3 Gew% betrug).
    Beispiel 2
  • Wässrige Fermentationsbrühe mit DHA-haltiger Ulkenia (Stamm SAM2179) Biomasse (Ölgehalt ca. 50%, DHA-Gehalt im Öl ca. 44%) wurde mit ARA-haltiger Biomasse (Mortierella alpina, Ölgehalt ca. 55%, ARA-Gehalt im Öl ca. 40%) im Verhältnis 1:1 (jeweils bezogen auf Biomassetrockengewichtgehalt) kontinuierlich einem Hochdruckhomogenisator (z.B. APV 2000) zugeführt. Die Hochdruckhomogenisation kann dabei ein- oder zweistufig erfolgen, wobei der Druck der letzten Stufe so hoch gewählt wird, dass der überwiegende Teil der Zellen zerstört wird. Der für die obige Fermentationsbrühe notwendige Druck des Hochdruckhomogenisators zum quantitativen Aufschluss der Zellen betrug dabei mindestens 60MPa. Die dabei entstehende Suspo-Emulsion kann nun erfindungsgemäss durch mechanische, physikalische oder chemische Methoden demulgiert und somit eine Freisetzung des PUFA-haltigen Öls erreicht werden. 50 mL der hochdruckhomogenisierten wässrigen Suspension wurden mit 0.75 g des Fettalkoholethoxylats Dehydol D3 sechs Stunden bei Zimmertemperatur gerührt. Danach wurde diese Lösung für 10 Minuten bei 3300 Umdrehungen pro Minute zentrifugiert und so ca. 1 g Öl enthalten, entsprechend einer Ölausbeute von ca. 90-95% und einem Verhältnis von DHA zu ARA von ca. 1:1.
    • Beispiel 3
  • Wässrige Fermentationsbrühe mit DHA-haltiger Ulkenia (Stamm SAM2179) Biomasse wurde unter Zugabe von Sonnenblumenöl im Überschuss kontinuierlich einem Hochdruckhomogenisator (z.B. APV 2000) zugeführt. Es wurde folgendes Mischungsverhältnis gewählt:
    1. i) Fermentationsbrühe von DHA-haltiger Ulkenia Biomasse (5,5 Liter, entsprechend ca. 335 g Biotrockenmasse, Ölgehalt ca. 50%, DHA-Gehalt im Öl ca. 50%)
    2. ii) 0.095 kg Sonnenblumenöl.
  • Die Hochdruckhomogenisation erfolgte gemäss Bsp. 2.
  • 50 mL der hochdruckhomogenisierten wässrigen Suspension wurden mit 0.75 g des Fettalkoholethoxylats Dehydol D3 sechs Stunden bei Zimmertemperatur gerührt. Danach wurde diese Lösung für 10 Minuten bei 3300 Umdrehungen pro Minute zentrifugiert und so ca. 2.3 g Öl enthalten, entsprechend einer Ölausbeute von ca. 95% und einem DHA-Gehalt von 32%.
    • Beispiel 4
  • Extraktion von ARA-haltiger Biomasse wurde unter Zugabe von Fischöl (DHA-Gehalt 25%) und Plamitolein-Öl im Überschuss mittels Hochdruckhomogenisator (z.B. APV 2000). Es wurde folgendes Mischungsverhältnis gewählt:
    1. i) ARA-haltige Mortierella alpina Biomasse (entsprechend ca. 225 g Biotrockenmasse, Ölgehalt ca. 55%, ARA-Gehalt im Öl ca. 40%)
    2. ii) 0.3 kg Palmitolein-Öl.
    3. iii) 0.2 kg Fischöl (DHA 25%)
  • Die Hochdruckhomogenisation erfolgte gemäss Bsp. 2.
  • 50 mL der hochdruckhomogenisierten wässrigen Suspension wurden mit 0.75 g des Fettalkoholethoxylats Dehydol D3 sechs Stunden bei Zimmertemperatur gerührt. Danach wurde diese Lösung für 10 Minuten bei 3300 Umdrehungen pro Minute zentrifugiert und so ca. 5 g Öl enthalten, entsprechend einer Ölausbeute von ca. 95% und einem ARA-Gehalt von ca. 8% und einem DHA Gehalt von ca. 8%.
    • Beispiel 5
  • Wässrige Fermentationsbrühe mit DHA-haltiger Ulkenia (Stamm SAM2179) Biomasse (Ölgehalt ca. 50%, DHA-Gehalt im Öl ca. 44%) wurde mit ARA-haltiger Biomasse (Mortierella alpina, Ölgehalt ca. 55%, ARA-Gehalt im Öl ca. 40%) im Verhältnis 1:2 (jeweils bezogen auf trockene Biomasse) unter Zugabe von Palmolein im Überschuss kontinuierlich einem Hochdruckhomogenisator (z.B. APV 2000) zugeführt. Es wurde folgendes Mischungsverhältnis gewählt:
    1. i) Fermentationsbrühe von DHA-haltiger Ulkenia Biomasse (5,5 Liter, entsprechend ca. 335 g Biotrockenmasse, Ölgehalt ca. 50%, DHA-Gehalt im Öl ca. 44%)
    2. ii) ARA-haltige Mortierella alpina Biomasse (entsprechend ca. 665 g Biotrockenmasse, Ölgehalt ca. 55%, ARA-Gehalt im Öl ca. 40%)
    3. iii) 1.3 kg Palmolein Öl.
  • Die Hochdruckhomogenisation erfolgte gemäss Bsp. 2.
  • 50 mL der hochdruckhomogenisierten wässrigen Suspension wurden mit 0.75 g des Fettalkoholethoxylats Dehydol D3 sechs Stunden bei Zimmertemperatur gerührt. Danach wurde diese Lösung für 10 Minuten bei 3300 Umdrehungen pro Minute zentrifugiert und so ca. 5 g Öl enthalten, entsprechend einer Ölausbeute von ca. 95% und einem Verhältnis von DHA zu ARA von ca. 1:2.

Claims (30)

  1. Verfahren zur Isolierung eines Öls aus Zellen und/oder Biomasse, dadurch gekennzeichnet, dass die nach der Zerstörung der Zellen mittels Hochdruckhomogenisation entstandene Emulsion demulgiert wird.
  2. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei die Demulgation chemisch erfolgt.
  3. Verfahren gemäss Anspruch 2 wobei die Demulgation mittels eines Tensids erfolgt.
  4. Verfahren gemäss Anspruch 3 wobei es sich bei dem Tensid um ein Fettalkoholethoxylat handelt.
  5. Verfahren gemäss Anspruch 4 wobei es sich bei dem Tensid um Triethylenglycolmonodecylether handelt.
  6. Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 3-5, wobei das Tensid in einer Konzentration von bis zu 25 g/l, bevorzugt von 10-20 g/l und besonders bevorzugt von 20 g/l eingesetzt wird.
  7. Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1-6, wobei die Demulgation bei einer Temperatur von 0-100°C erfolgt.
  8. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei die Demulgation mechanisch erfolgt.
  9. Verfahren gemäss Anspruch 8, wobei die Demulgation mittels einer Zentrifuge erfolgt.
  10. Verfahren gemäss den Ansprüchen 8 und/oder 9, wobei die Demulgation bei einer Temperatur von 0-100°C erfolgt.
  11. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei die Demulgation physikalisch erfolgt.
  12. Verfahren gemäss Anspruch 11, wobei die Demulgation mittels Extraktion der Suspo-Emulsion mit einem oder mehreren linearen, zyklischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen erfolgt.
  13. Verfahren gemäss Anspruch 12, wobei es sich bei dem Lösemittel um Hexan handelt.
  14. Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 11-13, wobei die Demulgation bei einer Temperatur von 0-100°C erfolgt.
  15. Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1-14, wobei Omega-3 PUFA-produzierende Mikroorganismen verwendet werden, die zur Gruppe von Thraustochytriales gehören, wie z.B. Stämme von Ulkenia, Thraustochytrium und/oder Schizochytrium und/oder omega-6 produzierende Mikroorganismen wie Mortierella oder Pythium
  16. Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1-15, wobei den Zellen bzw. der Biomasse vor der Hochdruckhomogenisation mindestens ein weiteres Öl und/oder mindestens eine weitere Öl-haltige Biomasse zugegeben wird.
  17. Verfahren gemäss Anspruch 16, wobei es sich um Öle mit einer niedrigeren PUFA-Konzentration handelt.
  18. Verfahren gemäss Anspruch 17, wobei es sich um Pflanzenöle, tierische Öle und/oder fraktionierte Öle handelt.
  19. Verfahren gemäss Anspruch 18, wobei die Öle ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Sonnenblumenöl, Olivenöl, Palmöl, Distelöl, Boregöl, Nachtkerzenöl, Maisöl, Sojaöl, Leinöl, Rapsöl, Fischöl und/oder Krillöl.
  20. Verfahren gemäss Anspruch 18, wobei es sich um fraktioniertes Palmöl handelt.
  21. Verfahren gemäss Anspruch 16, wobei es sich um eine DHA-haltige und eine ARA-haltige Biomasse im Verhältnis von 5:1 bis 1:5 handelt.
  22. Öl, erhältlich gemäss einem Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1-21.
  23. Öl gemäss Anspruch 22, enthaltend Docosahexaensäure (DHA) und/oder Docosapentaensäure (DPA).
  24. Öl gemäss Anspruch 23, wobei das Öl eine Peroxidzahl von < 5 meq/kg und einen Anisidinwert von < 30 aufweist.
  25. Mischung von mindestens 2 Zellarten und/oder Biomassen zur Anwendung in einem Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1-21.
  26. Mischung gemäss Anspruch 25, enthaltend mindestens ein weiteres Öl.
  27. Mischung gemäss Anspruch 26, wobei es sich bei dem Öl um Pflanzenöle, Tieröle und/oder fraktionierte Öle handelt.
  28. Mischung gemäss Anspruch 27, wobei es sich bei dem Öl um Sonnenblumenöl, Olivenöl, Palmöl, Distelöl, Boregöl, Nachtkerzenöl, Maisöl, Sojaöl, Leinöl, Rapsöl, Fischöl und/oder Krillöl handelt.
  29. Verwendung des Öls gemäss mindesten einem der Ansprüche 22-24 als Zusatz für Lebensmittel, Nahrungsergänzungsmittel, Tierfutter.
  30. Verwendung gemäss Anspruch 29, wobei es sich um spezielle Ernährungsprodukte wie z.B. Babymilch, Babynahrung, medizinische Ernährungsprodukte, dietätische Produkte sowie um Produkte gemäss PARNUTS ("foods for particular nutritional uses") handelt.
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