(57)【要約】  微生物バイオマスを少なくとも１種類のα−ヒドロキシスルホン酸を含む溶液と接触させて脂溶性の成分を抽出及び回収することによって、藻類のような微生物バイオマスから脂質を得る方法を提供する。α−ヒドロキシスルホン酸は、脂溶性の成分を含む生成物から容易に取り出して再循環することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）微生物バイオマスを用意し；（ｂ）微生物バイオマスを少なくとも１種類のα−ヒドロキシスルホン酸を含む溶液と接触させて、それによって酸処理バイオマスを生成させ；そして（ｃ）酸処理バイオマスから脂質を抽出する、ことを含む脂質の製造方法。
【請求項２】
（ｄ）加熱及び／又は減圧することによって酸処理バイオマスからα−ヒドロキシスルホン酸をその成分の形態で除去して、α−ヒドロキシスルホン酸を実質的に含まない酸処理バイオマスを含む酸除去生成物を生成させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
除去されたα−ヒドロキシスルホン酸を、成分としてか又はその再結合形態で工程（ｂ）に再循環することを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
α−ヒドロキシスルホン酸が溶液を基準として１重量％〜５５重量％の量で存在する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
α−ヒドロキシスルホン酸が、（ａ）カルボニル化合物又はカルボニル化合物への前駆体と、（ｂ）二酸化イオウ又は二酸化イオウへの前駆体、及び（ｃ）水から製造される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
α−ヒドロキシスルホン酸がin-situで生成する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
工程（ｂ）を５０℃〜１５０℃の範囲内の温度及び１ｂａｒｇ〜１０ｂａｒｇの範囲内の圧力で行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
脂質の少なくとも一部をバイオ燃料成分に更に転化させる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
（ａ）少なくとも１種類の脂質を含む微生物バイオマス、（ｂ）少なくとも１種類のα−ヒドロキシスルホン酸、及び（ｃ）水、を含む組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物バイオマスから脂質を回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
菌類、酵母、バクテリア、及び藻類のような微生物は、脂質を産生する能力を有する。脂質は、脂肪、ワックス、ステロール、脂溶性ビタミン（例えばビタミンＡ、Ｄ、Ｅ、及びＫ）、モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、リン脂質などの天然分子の広い群を構成する。脂質の主要な生物学的機能としては、エネルギーの貯蔵、細胞膜の構造成分として、及び重要なシグナリング分子としての機能が上げられる。
【０００３】
脂質は、一般に微生物細胞内に蓄積される。このために、脂質産生能力を有する微生物細胞から脂質を抽出する種々の方法が実施されている。供給源物質から脂質を放出させるためには、脂質抽出の前に細胞壁を破壊することが必要な可能性がある。破壊は、物理的、酵素的、及び／又は化学的に行うことができる。好ましくは、細胞の破壊は機械的手段によって行う。ホモジナイゼーション、超音波処理、冷凍／解凍、押出し、及び機械的粉砕などの幾つかの方法が、細胞の物理的破壊のために用いられている。しかしながら、これらの方法は、十分な量の脂質を回収するのに非常に長い時間が必要であり、したがって効率的な抽出を行うことができない。例えば、湿潤状態の微生物バイオマスのホモジナイゼーションはエマルジョンを生成させる可能性があり、これによってその後の抽出工程が困難になる。
【発明の概要】
【０００４】
一態様においては、（ａ）微生物バイオマスを与え；（ｂ）微生物バイオマスを少なくとも１種類のα−ヒドロキシスルホン酸を含む溶液を接触させて、それによって酸処理バイオマスを生成させ；そして（ｃ）酸処理バイオマスから脂質を抽出する；ことを含む脂質の製造方法が提供される。
【０００５】
更に他の態様においては、（ａ）微生物バイオマスを与え；（ｂ）微生物バイオマスを少なくとも１種類のα−ヒドロキシスルホン酸を含む溶液を接触させて、それによって酸処理バイオマスを生成させ；（ｃ）酸処理バイオマスから脂質を抽出し；そして（ｄ）加熱及び／又は減圧することによって酸処理バイオマスからα−ヒドロキシスルホン酸をその成分の形態で除去して、α−ヒドロキシスルホン酸を実質的に含まない酸処理バイオマスを含む酸除去生成物を生成させる；ことを含む脂質の製造方法が提供される。
【０００６】
他の態様においては、本方法は、除去されたα−ヒドロキシスルホン酸を、成分としてか又はその再結合形態で工程（ｂ）に再循環することを含む。
【０００７】
本発明の特徴及び有利性は当業者に明らかになるであろう。当業者によって数多くの変更を行うことができるが、かかる変更は本発明の精神の範囲内である。
【０００８】
図面は本発明の一部の態様の幾つかの形態を示すものであり、本発明を限定又は規定するように用いるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の処理プロセスの一態様のブロックフロー図を図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
α−ヒドロキシスルホン酸を用いて微生物細胞を破壊すると、溶媒の細胞への浸透性、及び微生物細胞内に含まれる脂質の抽出効率が著しく増大することが見出された。α−ヒドロキシスルホン酸は、微生物の細胞壁を破壊して微生物バイオマスからの脂質の回収を向上させるのに有効である。更に、α−ヒドロキシスルホン酸は、高圧におけるホモジナイゼーションによる場合のようにエマルジョンを形成することなく、可逆的に容易に除去して再循環することができる材料である。
【００１１】
微生物バイオマスのように微生物細胞内に脂質を含む微生物を本方法によって処理することができる。微生物バイオマスは、光合成によるか又は発酵によって成長させることができる。微生物バイオマスとしては、例えば、微細藻類、酵母、菌類、又はバクテリアを挙げることができる。
【００１２】
一般式：
【００１３】
【化１】
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【００１４】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、個々に、水素、又は酸素を含んでいてよく又は含んでいなくてもよい９個以下の炭素原子を有するヒドロカルビルである）
のα−ヒドロキシスルホン酸を、本発明の処理において用いることができる。α−ヒドロキシスルホン酸は、複数の上述の酸の混合物であってよい。この酸は、一般に、次の一般式１：
【００１５】
【化２】
2015500019.tif 000004
【００１６】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、個々に、水素、又は９個以下の炭素原子を有するヒドロカルビル、或いはこれらの混合物である）
にしたがって、少なくとも１種類のカルボニル化合物又はカルボニル化合物の前駆体（例えばトリオキサン及びパラホルムアルデヒド）を、二酸化イオウ又は二酸化イオウの前駆体（例えばイオウと酸化剤、又は三酸化イオウと還元剤）及び水と接触させることによって製造することができる。
【００１７】
本発明において用いるα−ヒドロキシスルホン酸を製造するのに有用なカルボニル化合物の代表例は、
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｈ（ホルムアルデヒド）；
Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝ＣＨ３（アセトアルデヒド）；
Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝ＣＨ２ＣＨ３（プロピオンアルデヒド）；
Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３（ｎ−ブチルアルデヒド）；
Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝ＣＨ（ＣＨ３）２（ｉ−ブチルアルデヒド）；
Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝ＣＨ２ＯＨ（グリコールアルデヒド）；
Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝ＣＨＯＨＣＨ２ＯＨ（グリセルアルデヒド）；
Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝Ｃ（＝Ｏ）Ｈ（グリオキサール）；
Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝
【００１８】
【化３】
2015500019.tif 000005
【００１９】
（フルフラール）
Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝
【００２０】
【化４】
2015500019.tif 000006
【００２１】
（サリチルアルデヒド）；
Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝
【００２２】
【化５】
2015500019.tif 000007
【００２３】
（ベンズアルデヒド）；
Ｒ１＝Ｒ２＝ＣＨ３（アセトン）；
Ｒ１＝ＣＨ２ＯＨ、Ｒ２＝ＣＨ３（アセトール）；
Ｒ１＝ＣＨ３、Ｒ２＝ＣＨ２ＣＨ３（メチルエチルケトン）；
Ｒ１＝ＣＨ３、Ｒ２＝ＣＨＣ（ＣＨ３）２（メシチルオキシド）；
Ｒ１＝ＣＨ３、Ｒ２＝ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３
）２（メチルｉ−ブチルケトン）；
Ｒ１，Ｒ２＝（ＣＨ２）５（シクロヘキサノン）；又は
Ｒ１＝ＣＨ３、Ｒ２＝ＣＨ２Ｃｌ（クロロアセトン）；
の場合に見られる。
【００２４】
カルボニル化合物及びその前駆体は、上記に記載の複数の化合物の混合物であってよい。例えば、この混合物は、カルボニル化合物、或いは例えば昇温温度においてホルムアルデヒドに熱的に戻ることが知られているトリオキサン、又は任意の公知の方法によるアルコールのアルデヒドへの脱水素化によってアルデヒドに転化させることができるアルコールのような前駆体であってよい。かかるアルコールからアルデヒドへの転化の例を下記に記載する。カルボニル化合物の供給源の例は、"Fast Pyrolysis and Bio-oil Upgrading, Biomass-to-Diesel Workshop", Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Washington, 2006年9月5〜6日に記載されているような急速熱分解から製造されるヒドロキシアセトアルデヒド及び他のアルデヒド、並びにケトンの混合物であってよい。カルボニル化合物及びその前駆体はまた、ケトン及び／又はアルデヒドに転化させることができるアルコールを含むか又は含まない、好ましくは１〜7個炭素原子の範囲のケトン及び／又はアルデヒドの混合物であってもよい。
【００２５】
有機カルボニル化合物、ＳＯ２、及び水を化合させることによるα−ヒドロキシスルホン酸の製造は、一般的な反応であり、アセトンに関しては式２で示される。
【００２６】
【化６】
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【００２７】
付加体の水溶液はＮａＣｌと反応してより弱い酸であるＨＣｌを解離することが報告されている（ＵＳ ３，５４９，３１９を参照）ので、α−ヒドロキシスルホン酸はＨＣｌよりも強い酸ではないにしても同程度に強い酸であると思われる。式１における反応は真に平衡であり、これにより酸の容易な可逆性がもたらされる。即ち、加熱すると、平衡は、出発カルボニル、二酸化イオウ、及び水（成分形態）に向かってシフトする。揮発性成分（例えば二酸化イオウ）を気化又は他の方法によって反応混合物から除去すると、酸反応は完全に逆進し、溶液は事実上中性になる。而して、温度を上昇させ及び／又は圧力を低下させることによって、二酸化イオウを除去して、ル・シャトリエの原理によって反応を完全に逆進させることができ、カルボニル化合物の結末は用いる物質の性質に依存する。カルボニルも揮発性である場合（例えばアセトアルデヒド）には、この物質も蒸気相から容易に除去される。水に難溶性のベンズアルデヒドのようなカルボニル化合物は、第２の有機相を形成させて機械的手段によって分離することができる。而して、カルボニルは、通常の手段、例えば熱及び／又は真空の連続適用、水蒸気及び窒素ストリッピング、溶媒洗浄、遠心分離等によって除去することができる。したがって、これらの酸の形成は、温度が上昇するにつれて、二酸化イオウ及び／又はアルデヒド及び／又はケトンを混合物からフラッシングして、再循環させるために凝縮又は他の形態で吸収させることができるという点で可逆性である。無機強酸とほぼ同程度の強い酸であるこれらの可逆性の酸は、微生物の細胞を破壊するのに有効であることが分かった。本発明者らは、これらの処理によって、溶媒の細胞への浸透性及び脂質の抽出効率が増大し、したがって脂質回収が増大することを見出した。更に、酸は処理後の反応混合物から有効に除去されるので、下流の処理を複雑にする塩基による中和は実質的に排除される。また、これらの酸を逆進及び再循環させる能力によって、そうでない場合に経済的又は環境面から実用的であるものに比べて、より高い濃度を用いることも可能になる。
【００２８】
所定の温度及び圧力における式１において与えられる平衡の位置は、用いるカルボニル化合物の性質、酸の熱安定性に対して強い影響を有する立体効果及び電子的効果によって大きく影響を受ける。カルボニルの周囲がより立体的に嵩高であると、酸形態の熱安定性がより低くなる傾向がある。而して、適当なカルボニル化合物を選択することによって、酸の強さ及び簡易分解の温度を調整することができる。
【００２９】
幾つかの態様においては、連続流を含むシステム（例えばＣＳＴＲ及び栓流反応器）、バッチ、半バッチ、又は多系統容器及び反応器、並びに充填床フロースルー反応器などの好適なデザインの任意のシステム内で下記に記載する反応を行う。厳密に経済的実行可能性の理由のために、本発明は定常状態平衡における連続流システムを用いて実施することが好ましい。
【００３０】
図は、微生物バイオマスから脂質を回収するための本発明１００の一態様を示す。この態様においては、微生物バイオマス１０を、α−ヒドロキシスルホン酸を含む酸処理システム２０中に導入し、ここで微生物バイオマスを、少なくとも１種類のα−ヒドロキシスルホン酸を含む溶液と接触させて、それによって酸処理バイオマス２２を生成させる。酸処理システムには、in situで生成するα−ヒドロキシスルホン酸などの複数の成分を含ませることができる。本明細書において用いる「in situ」という用語は、プロセス全体（製造又は使用のために特定の反応器に限定されない）の中で生成する成分を指し、したがってプロセス内生成成分と同義である。２０からの酸処理バイオマス２２を酸除去システム３０に導入し、ここで酸をその成分形態３４で除去し、次に回収（及び場合によってはスクラビング３６）し、２０への再循環流３８によって（成分としてかその再結合形態で）再循環し、α−ヒドロキシスルホン酸を実質的に含まない酸処理バイオマスを含む酸処理バイオマス生成物流３２を脂質抽出区域４０に供給し、ここで脂質を抽出し、抽出されたバイオマス４４から回収する（４２）。除去された酸の再循環にあたっては、場合によっては更なるカルボニル化合物、ＳＯ２、及び水を必要に応じて加えることができる（まとめて３８）。成分として除去された酸は、成分としてか及び／又はその再結合形態で（α−ヒドロキシスルホン酸として）３８に再循環することができる。
【００３１】
而して、通常の酸処理混合物は、（ａ）少なくとも１種類の脂質を含む微生物バイオマス、（ｂ）少なくとも１種類のα−ヒドロキシスルホン酸、及び（ｃ）水を含む。
【００３２】
脂質は、多様な公知の方法によって抽出することができる。抽出は、物理的抽出又は化学的抽出であってよい。物理的抽出においては、微生物バイオマスを乾燥し、次に搾油機を用いて（場合によっては機械的粉砕を伴って）脂質を圧出することができる。スクリュー、連続圧搾機、及びピストンのような種々のプレス構造を用いることができる。機械的粉砕は、単独か又は化学溶媒抽出と組み合わせて用いることができる。化学溶媒抽出のために溶媒の通常の選択肢は、産業において広く用いられているヘキサンである。また、脂質を分離するためにベンゼン及びエーテルを用いることもできる。多くの他の溶媒も用いることができる。化学溶媒抽出の他の方法はソックスレー抽出である。この方法においては、微生物からの脂質を、ヘキサン又は石油エーテルのような有機溶媒を用いて、特別なガラス容器内において還流下で繰り返し洗浄又は濾過することによって抽出する。溶媒はそれぞれのサイクルについて再使用する。また、溶媒として超臨界ＣＯ２を用いることもできる。この方法においては、ＣＯ２を加圧下で液化し、超臨界（液体及び気体の両方の特性を有する）になる点に加熱し、これによって溶媒として作用させる。脂質はまた、脂質を化学的に変性することにより、例えば加水分解及び脂肪酸メチルエステル（ＦＡＭＥ）へのエステル化／トランスエステル化を行い、得られる物質を相分離することによって藻類から除去することもできる。
【００３３】
種々のファクターが微生物バイオマスの細胞の破壊に影響を与える。カルボニル化合物又はカルボニル化合物前駆体（例えばトリオキサン）は、二酸化イオウ及び水と一緒に、α−ヒドロキシスルホン酸を形成するのに有効な量及び条件下で加えなければならない。酸処理の温度及び圧力は、α−ヒドロキシスルホン酸を形成し、微生物バイオマス細胞を破壊する範囲内でなければならない。α−ヒドロキシスルホン酸を生成させるためには、カルボニル化合物又はその前駆体及び二酸化イオウの量は、全溶液を基準として１重量％から、好ましくは５重量％から、最も好ましくは１０重量％から、５５重量％まで、好ましくは５０重量％まで、より好ましくは４０重量％までの範囲でなければならない。反応のために過剰の二酸化イオウは必要ではないが、任意の過剰の二酸化イオウを用いて式１における平衡を昇温温度において酸形態の生成が促進するように推進することができる。加水分解反応の接触条件は、用いるα−ヒドロキシスルホン酸によって好ましくは少なくとも５０℃からの温度で行うことができるが、かかる温度は用いる酸及び圧力によって室温程度の低さであってもよい。加水分解反応の接触条件は、用いるα−ヒドロキシスルホン酸によって好ましくは１５０℃以下の範囲であってよい。より好ましい条件においては、温度は少なくとも８０℃から、最も好ましくは少なくとも１００℃である。より好ましい条件においては、温度は９０℃〜１２０℃以下の範囲である。反応は、好ましくは過剰の二酸化イオウを含ませる要件を考慮して可能な限り低い圧力で行う。反応はまた、１ｂａｒｇ、好ましくは４ｂａｒｇ程度の低い圧力から１０ｂａｒｇまでの程度の高い圧力までの圧力において行うこともできる。最適に用いられる温度及び圧力は、金属学の経済的考察及び当業者に用いられる収納容器に基づいて選択及び最適化される特定のα−ヒドロキシスルホン酸に依存する。
【００３４】
酸処理の温度は、分解生成物の形成を制限しながら微生物バイオマスから最大量の抽出可能な脂質が抽出されるように選択することができる。「乾燥重量」のバイオマスに対する酸溶液の量によって、得られる脂質の最終濃度が決定される。而して、可能な限り高いバイオマス濃度が望ましい。
【００３５】
幾つかの態様においては、複数の容器を用いて酸処理を行うことができる。これらの容器は、酸処理を行うことができる任意のデザインを有していてよい。好適な容器のデザインとしては、バッチ、トリクルベッド、並流、対向流、撹拌タンク、又は流動床反応器を挙げることができるが、これらに限定されない。反応器の段階付けを用いて最も経済的な解決に到達させることができる。好適な反応器のデザインとしては、部分的に分解されたバイオ供給材料及び液体反応媒体の粘度及び特性が、（積層パイル分解器とは対照的に）バイオ供給材料の固体を過剰の液相中に懸濁させる形態で運転するのに十分な場合には、逆混合反応器（例えば、撹拌タンク、バブルカラム、及び／又はジェット混合反応器）を挙げることができ、これを用いることができるが、これに限定されない。また、固定相として存在する微生物バイオマス及び物質の上を通過するα−ヒドロキシスルホン酸の溶液を用いるトリクルベッド反応器を用いることができることも考えられる。
【００３６】
残留α−ヒドロキシスルホン酸は、熱及び／又は真空を加えることによって酸処理バイオマスから除去して、α−ヒドロキシスルホン酸の形成をその出発物質へ逆進させて、実質的にα−ヒドロキシスルホン酸を含まない酸処理バイオマスを含む流れを生成させることができる。特に、生成物流はα−ヒドロキシスルホン酸を実質的に含まず、これは２重量％以下が生成物流中に存在し、好ましくは１重量％以下、より好ましくは０．２重量％以下、最も好ましくは０．１重量％以下が生成物流中に存在することを意味する。温度及び圧力は、用いる特定のα−ヒドロキシスルホン酸によって定まり、処理反応中において得られる糖類を保持するためには用いる温度を最小にすることが望ましい。通常は、除去は、５０℃から、好ましくは８０℃から、より好ましくは９０℃から、１１０℃まで、１５０℃以下の範囲の温度で行うことができる。圧力は、０．１ｂａｒａ〜３ｂａｒａ、より好ましくは１ｂａｒａ（大気圧）〜２ｂａｒａの範囲である。処理反応２０及び酸の除去３０は、反応がα−ヒドロキシスルホン酸の形成及び保持、並びに逆進反応のために好ましい除去のために好ましい条件下で反応が行われるようにシステムがデザインされている限りにおいて、反応器の構造及び段階付けに応じて、同じ容器又は異なる容器内、或いは複数の異なるタイプの容器内で行うことができる。一例として、反応容器２０内における反応は約１００℃及び４ｂａｒｇの圧力においてα−ヒドロキシエタンスルホン酸の存在下で運転することができ、除去容器３０は約１１０℃及び０．５ｂａｒｇの圧力で運転することができる。更に、形成されたα−ヒドロキシスルホン酸を反応蒸留することによって逆進を促進することができることが更に意図される。除去された酸の再循環においては、場合によっては更なるカルボニル化合物、ＳＯ２、及び水を必要に応じて加えることができる。
【００３７】
本発明は種々の変更及び別の形態を受け入れる余地があるが、ここでその具体的な態様を詳細に記載された例として示す。ここでの詳細な記載は本発明を開示されている特定の形態に限定することは意図しておらず、それどころか本発明は、特許請求の範囲によって規定される本発明の精神及び範囲内の全ての変更、均等物、及び代替をカバーすることを理解すべきである。以下の例示的な態様によって本発明を示すが、これらは例示のみのために与えるものであり、いかなるようにも特許請求されている発明を限定するものと解釈すべきではない。
【実施例】
【００３８】
一般的方法及び材料：
実施例においては、アルデヒド又はアルデヒド前駆体はSigma-Aldrich Co.から入手した。
【００３９】
Reed Mariculture Inc.から入手した商業的な微細藻類製品（Nannochloropsis緑藻）を用いて実験を行った。
【００４０】
分析方法：
バルク藻類物質に関する脂質測定：
全脂質含量の測定は、Dinoex溶媒抽出器（ASE 350）を用いることによって行った。藻類試料を一晩凍結乾燥した。次に、抽出器セル（６６ｍＬ）に１ｇの藻類試料を砂と共に充填した。藻類が抽出溶媒中に滑落する可能性を阻止するために、ASE抽出器セルの両端に２つのガラス繊維フィルター（０．２ミクロン）を配した。溶媒系としてメタノール及びクロロホルムの混合物（６５％：３５％）を用いて、６０℃、１５００ｐｓｉの圧力下で、１０分の静止時間において脂質を抽出した。ASE抽出の後、抽出物中の塩を、分液漏斗内において脱イオン水と共に振盪することによって洗浄除去した。分離されたクロロホルム／メタノール溶媒をGenevac遠心分離蒸発器内で蒸発乾固させた。化学天秤を用いて乾燥状態の脂質を秤量した後に、脂質含量を計算した。
【００４１】
脂質含量は、脂質＝（試料抽出物重量−ブランク抽出物重量）／乾燥重量として報告する。
【００４２】
α−ヒドロキシスルホン酸を形成するための基本手順：
アルデヒド及びケトンは、上記の式１にしたがって、水中で二酸化イオウと速やかに反応してα−ヒドロキシスルホン酸を形成する。これらの反応は概して迅速であり、多少発熱性である。添加の順番（ＳＯ２をカルボニルへ加えるか、又はカルボニルをＳＯ２へ加えるか）は、反応の結果に影響を与えないように思われた。カルボニルがアルドール反応する可能性がある場合には、濃縮混合物（＞３０重量％）の調製は、最も良好には副反応を最小にするために大気温度より低い温度で行う。本発明者らは、圧力反応容器又はシステム中に挿入することができるプローブを用いるin situの赤外分光法（ＩＳＩＲ）を用いて反応の経過を追跡することが有益であることを見出した。Mettler Toledo AutochemのSentinalプローブのように、かかるシステムの数多くの製造者が存在する。出発材料の水（１６４０ｃｍ−１）、カルボニル（有機カルボニル構造に応じて約１７５０ｃｍ−１〜１６５０ｃｍ−１）、及びＳＯ３（１３３１ｃｍ−１）を観察することができるのに加えて、α−ヒドロキシスルホン酸の形成に伴って、ＳＯ３−基（およそ１２００ｃｍ−１のブロードなバンド）、及びα−ヒドロキシ基の伸縮（およそ１１２５ｃｍ−１の単一乃至多重バンド）の特性バンドが形成される。α−ヒドロキシスルホン酸の形成を観察するのに加えて、出発成分及び酸コンプレックスの相対ピーク高さによって、任意の温度及び圧力における平衡の相対位置を容易に見積もることができる。α−ヒドロキシスルホン酸の最終的な存在もＩＳＩＲによって確認することができる。
【００４３】
実施例１：
アセトアルデヒドからの４０重量％α−ヒドロキシエタンスルホン酸の形成：
１２オンスのLab-Crest圧力反応容器（Fisher-Porterボトル）中に、２６０ｇの窒素脱気水を配置した。これに、撹拌しながら５６．４ｇのアセトアルデヒドをシリンジによって加えた。アセトアルデヒド／水混合物は、みかけの蒸気圧を示さなかった。Fisher-Porterボトルの内容物を、SiCompＩＲ光学素子を取り付けた冷却した６００ｍＬのC276鋼製反応器中に移した。シングルエンドHoke容器に８１．９ｇの二酸化イオウを充填し、反転させて反応器の頂部に接続した。ＳＯ２を反応システムに一回で加えた。反応器内の圧力は約３ｂａｒに急上昇し、次に大気圧に急速に下降した。一方、ＩＳＩＲは、ＳＯ２の出現及び次に急速な消費を示した。反応混合物の温度は、酸の形成中において約３１℃上昇した（１４℃から４５℃）。ＩＳＩＲ及び反応圧は、反応が約１０分間で完了したことを示した。最終溶液は、次の特徴；１１７５ｃｍ−１を中心とするブロードなバンド、並びに１０３８ｃｍ−１及び１０１５ｃｍ−１における２つの鋭利なバンド：を有する赤外スペクトルを示した。反応器を窒素で３ｂａｒに加圧して次に排気することによって２回パージした。これにより、４０重量％のα−ヒドロキシエタンスルホン酸の３９７ｇの安定な溶液が生成し、残留アルデヒド又はＳＯ２は無かった。この物質の試料をｄ６−ＤＭＳＯ中に溶解し、１３Ｃ−ＮＭＲによって分析したところ、α−ヒドロキシエタンスルホン酸の２つの炭素に対応する８１．４及び１８．９ｐｐｍにおける２つの炭素吸収が示され、検出限界（８００：１）までの他の有機不純物はなかった。
【００４４】
実施例２：
α−ヒドロキシエタンスルホン酸溶液による微細藻類の処理：
DiCompＩＲプローブを取り付けた３００ｍＬのオートクレーブ中に、約１００ｇの湿潤状態のNannochloropsis緑藻（含水率８１．６０％）を配置した。これに、撹拌しながら約６．１６ｇのアセトアルデヒドを加えた。約１０．０ｇの二酸化イオウを充填したシングルエンドHoke容器を反転させて、反応器の頂部に接続した。ＳＯ２を反応システムに一回で加えた。この時点で、反応器は、α−ヒドロキシスルホン酸溶液（１７．６４ｇの全α−ヒドロキシスルホン酸）と接触している約１６重量％の緑藻を含む混合物を含んでいる。
【００４５】
反応混合物を撹拌（Ｉ欄において示すように、４５°のダウンピッチインペラーを用いて１０００〜１５００ｒｐｍ）して、ＩＲスペクトルの獲得を開始した。次に、反応混合物を１００℃の目標温度に加熱し、１時間保持した。加熱を停止し、圧縮空気流を用いて反応器を室温に冷却した。反応器を排気し、次に低速の窒素流で数分間パージしてガスキャップ内の二酸化イオウを排除した。反応器を開放し、真空吸引器を用いてミディアムガラスフリット漏斗を通して内容物を濾過した。反応器を３回の別々の２５ｍＬの水ですすぎ（全てのすすぎ液について重量を記録した）、すすぎ液を用いて固体を完全に移して漏斗内の固体をすすいだ。漏斗内の固体を完全にすすぐためには、真空を停止し、水を加え、手作業の撹拌によって固体を懸濁させ、次にフィルターに対して真空を再び加えることが必要であった。累積重量の濾液及びすすぎ液を得た。濾液を乾燥し、次にソックスレー抽出によってヘキサンで抽出して脂質を回収した。酸で予備処理し、乾燥し、抽出した後に、３．０６％の未処理の物質に比べて、乾燥重量基準で２０．２２％の脂質が回収された、未処理の試料も分析実験にかけて脂質含量を求めた。ＡＳＥ（加速溶媒抽出）方法を用い、ヘキサンを溶媒として用いると、１２．７％の脂質しか回収されなかった。抽出された脂質の３つの試料は全て、Ｃ１３−ＮＭＲによって測定して同じ組成を示した。
【図１】
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【国際調査報告】
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2015500019.tif 000011