JPH0150399B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、Ｌ−アミノ酸アシラーゼの存在にお
けるＮ−アセチル−DL−アミノカルボン酸の酵
素的ラセミ分割からの酵素の分離後に残留する溶
液を電気透析により後処理する方法に関する。

従来の技術 エナンチオマー純粋なＬ−アミノ酸の合成時
に、多くの場合に、まず得られるラセミ体をアセ
チル化し、次いでラセミ性Ｎ−アセチル−DL−
アミノ酸をＬ−アミノ酸アシラーゼにより分割さ
せることよりなる迂回が行なわれる。酵素の分離
の後に、この加水分解により遊離されたＬ−アミ
ノ酸は、適当な方法で単離される。加水分解され
ていないＮ−アセチル−Ｄ(L)−アミノ酸はラセミ
化の後に新たにラセミ体分割に提供されうる。

酵素的ラセミ体分割からの酵素の分離後に残留
する溶液は、例えばＬ−アミノ酸0.15〜0.7モ
ル／、Ｎ−アセチル誘導体（主としてＮ−アセ
チル−Ｄ−アミノ酸及び少量のＮ−アセチル−Ｌ
−アミノ酸）0.15〜0.9モル／及び酢酸0.15〜
0.7セル／（各々アルカリ金属塩有利にナトリ
ウム塩の形で）及び少量の有効塩
（Effektorsalzen）例えばCoCl₂を含有する。

この溶液を、通例は、強酸性カチオン交換体の
充填されたイオン交換体カラム上に加えることに
より脱塩後処理する。作業法に応じて、かなり脱
塩されたアミノ酸溶液、遊離酸としての陰イオン
を含有する強酸性のフラクシヨン及び更に著るし
い量の交換された陽イオンを含有し、一般に廃水
として排除されるべき使用済み再生溶液が得られ
る。溶解性の悪い又は僅かに可溶性のアミノ酸で
は、これらは遊離酸としてイオン交換体カラム中
に沈殿し、カラムを目づまりさせるおそれがある
付加的問題が現われる。これは一般に、温度を高
めることにより対処されるが、このことが熱的に
不安定な化合物の存在する場合には更に欠点とな
りうる。

西ドイツ特許出願公開第2907450号明細書から、
電気透析によるこのような溶液の後処理法が公知
である。この公知方法は、交互にカチオン−及び
アニオン−交換体膜により相互に分離されてい
て、それらが個々の電極対の間に配置されている
多数の室から成つている電気透析装置中で実施さ
れる。陽極−及び陰極−セルは別としても、これ
らの室は、絶えず交互に１室が供給−及び稀液−
室としてかつ隣接室が濃縮液室としての役目をす
るように作動される。この供給−及び稀液室中で
は、後処理すべき溶液が回転され、電気透析の間
に、溶液中に含有される陰イオン及び陽イオン
は、アニオン交換体膜もしくはカチオン交換体膜
を透過してそれぞれ隣接の濃縮液室に入りうる。
両性のアミノ酸は、供給−及び稀液室中で、電気
透析装置を限界電流密度に近い高い電流密度で作
動することにより保持される。この際、この膜の
所で、両性アミノ酸を膜通過させないPH−ボツク
ス（PH−Schrank）が形成される。この公知方法
で、エナンチオマ−純粋なアミノ酸が良好な収率
でその水溶液の形で稀液室から流出すことができ
るが、当初に含有された陰イオン及び陽イオン
は、再び混合し、その結果、濃縮液室からは塩水
溶液のみを流出できるという欠点を有する。

発明を達成するための手段 本発明方法は次の特徴を有する：使用電気透析
装置は多数の３室パツケージよりなり、これらは
それぞれ供給−及び稀液室１、陰極側に配置され
た濃縮液室２及び陽極側に配置された濃縮液室３
を有し、この際、各々の３室パツケージは双方の
隣接パツケージから、中で水をOH^-−イオンと
H⁺−イオンに分解する装置４により分離されて
おり、電気透析終了後に、稀液室１からＬ−アミ
ノ酸及び当初に存在する陰イオンの最高50％のそ
の塩の形の水溶液を流出させ、陰極側に配置され
た濃縮液室２から当初に存在する陽イオンの水酸
化物としての水溶液を流出させ、陽極側に配置さ
れた濃縮液室３からＮ−アセチル−Ｄ(L)−アミノ
酸及び酢酸の遊離酸の形の水溶液を流出させる。

本発明方法で意図される水分解用の装置４は、
室を区切つている膜を透過しない導電性補助剤を
含有する水が充填されている付加的な室より成つ
ていてよい。好適な導電性補助剤は、懸濁性の不
活性導電性物質例えば活性炭、カーボンブラツク
又は球形金属粒子又は高分子量の酸例えばポリア
クリル酸又はポリスチロールスルホン酸又は塩基
例えば置換又は非置換のポリエチレンイミンであ
る。

水分解用装置４は、いわゆる両極性の膜より成
つていてもよい。これは、薄い中性の親水性層に
より相互に分けられる各々１枚のカチオン−及び
アニオン交換体膜から構成されている。この構造
は均一ブロツクポリマー又は３枚の上下に貼り付
けられたポリマーシートより成つていてよい。当
業者にとつて類似の装置は容易に入手しうるが、
これらはすべて同じ基本思想即ち、電界内での水
分子の分解及び隣接濃縮液室２，３の必要イオン
での補給を基礎としている。

本発明方法で使用すべき電気透析装置内では、
各々の供給−及び稀液室１が２個の異なる濃縮液
室を備えていて、隣接している陰極側に配置され
た濃縮液室２内では当初に存在する陽イオン（こ
れは、水分解用の隣接装置４から生じるOH^-−
イオンにより補充されて水酸化物になる）のみが
移動することができ、隣接している陽極側に配置
された濃縮液室３内では、当初に存在する陰イオ
ン（これは水分解用の他方の隣接装置４から生じ
るH⁺−イオンにより補充されて遊離の酸になる）
のみを移動することができるようにされている。

更に、本発明方法で使用すべき電気透析装置
は、通例次のように構成されている：３室パツケ
ージ及びその都度のそれらを分離する水分解用装
置４が１個の電極対の間に配置されている。すべ
ての個々の室は、アニオン−及びカチオン交換体
膜及び密封枠により区切られていて、場合によつ
ては支持格子を有している。電気透析装置の陽極
側には、まずカチオン交換体膜により区切られる
陽極室が存在する。それに引続くすべての室は、
それぞれ、アニオン交換体膜及びカチオン交換体
膜が規則的に交互に続くように組込まれている。
水分解用装置４としてのいわゆる複極膜の使用の
場合には、これは、アニオン交換側及びカチオン
交換側がその変動に自由に適合するように組込ま
れる。陰極側に配置された最後の３室パツケージ
の濃縮液室２は、同時に陰極室としての役目を有
する。

本発明方法の利点は、殊に、電気透析終了後
に、３種の異なる組成の水溶液を流出することが
できることにある。これによつて、他の処理のた
めの空間がかなり拡大される。第１溶液として供
給−及び稀液−室１から、実際になおＬ−アミノ
酸のみを含有するか又は少なくとも、それから濃
縮の後に純粋なＬ−アミノ酸が晶出することので
きるように充分脱塩されている水溶液が流出され
る。晶出したＬ−アミノ酸の分離後に残る母液を
再循環させることができ、ラセミ体分割からの新
しい溶液と一緒に改めて電気分解に供することが
できる。従つてここでは除去すべき廃水は実際に
生じない。第２の溶液として、陰極側に配置され
た濃縮液室２から当初に存在する陽イオンのその
水酸化物の形での溶液を流出すことができる。こ
の溶液は、同様に完全に再循環させることがで
き、新しいＮ−アセチル−DL−アミノ酸を溶か
し、酵素的分解に必要なPH値を調節するために役
立つ。ここでも、実際に除去すべき廃水は生じな
い。最後に、第３の溶液として、陽極側に配置さ
れた濃縮液室３からＮ−アセチル−Ｄ(L)−アミノ
酸及び酢酸の水溶液を流出させることができ、こ
れは、H⁺−イオン以外の陽イオンを含有せず、
従つて酢酸及び場合によつては水の溜去の後に任
意の方法で再ラセミ化し、同様に完全に再循環さ
せることができる。場合によつては、この第３の
溶液をＤ−エナンチオマーの取得のためにも使用
することができる。

従つて、本発明方法は、いずれにせよ、少量で
生じる排除すべき廃水に基づき、その温和な操作
条件（電気透析装置中の温度は30℃を越えて上昇
しない）に基づき、晶出したＬ−アミノ酸の達成
可能な高純度及びいずれにせよ僅かな材料ロスに
基づき、ラセミ体分割からの溶液に公知のすべて
の後処理法よりも明らかに優れている。これは、
エナンチオマー純粋な中性及び塩基性Ｌ−アミノ
酸例えばリジン、トリプトフアン、ヒスチジン、
フエニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、ス
レオニン、メチオニン、バリン又はアルギニンを
得るために好適である。

添付の第１図及び第２図には本発明方法で使用
すべき電気透析装置の２種の実施形が略示されて
いる： 第１図は、水分解用装置４としてそれぞれの３
室パツケージの間に付加的な室が存在する配置を
示している。１は供給−及び稀液室であり、２は
その陰極側に配置された（塩基性）濃縮液室であ
り、３は供給−及び稀液室の陽極側に配置された
（酸性）濃縮液室であり、４は水分解用の付加的
な室であり、Ｋは、カチオン交換体膜、ａはアニ
オン交換体膜、Asはアミノ酸、MXは塩、MOH
はカチオンM⁺から生じる水酸化物、XHはアニ
オンX^-から生じる酸である。

第２図は、水分解用の装置４としていわゆる複
極膜（bM）がそれぞれの３室パツケージの間に
存在する配置を示している。従つて、４は、複極
膜であり、他のすべての数字及び略字は第１図に
おけると同じものを意味する。

本発明の方法を実際に実施するために、第１図
に記載の種類の装置を使用するかぎり、水分解用
の装置４として役に立つ付加的な室内に、導電性
補助剤を含有する水を導入する。第２図に記載の
種類の装置を使用する場合はこの手段は省略され
る。陽極室内に1N H₂SO₄を充填する。供給−及
び稀液−室１及び濃縮液室２及び３は、３個の相
互に無関係の、それぞれ１個の緩衝容器を有する
ポンプ循環系にまとめられる。稀液室１用のポン
プ循環系に、ラセミ体分割からの後処理すべき溶
液をポンプ循環させ、陰極側に配置された濃縮液
室２用のポンプ循環系内で、装置の作動のために
少量の苛性ソーダを有する水を、かつ陽極側に配
置された濃縮液室３用のポンプ循環系内で装置に
作動のための少量の酢酸を有する水をポンプ循環
させる。すべての３個のポンプ循環系内で、それ
ぞれの含有溶液を一般に、約0.5〜10cm／secの直
線性流動速度でポンプ循環させる。装置は直流で
操作し、その電流密度は、その都度の濃度状況に
依り決まり、一般に、10〜40ｍＡ／cm²であるのが
有利である。

供給−及び稀液室１用のポンプ循環系内は、４
〜８有利に５〜７のPH値に保持するのが有利であ
り、これは、必要な場合には酢酸又は苛性ソーダ
の添加により調整されうる。陰極側に配置された
濃縮液室２用のポンプ循環系内では、これは、PH
値が、アニオン交換体膜でなお認容性である程度
の上限にする際にアニオン交換体膜の保護のため
に、有利でありうる。可能な最高PH値は、使用ア
ニオン交換体膜の種類及び特性に依り決まる。こ
れは、生じるアルカリ液（Lauge）を固体Ｎ−ア
セチル−DL−アミノ酸の添加により少なくとも
部分的に中和することにより保持することができ
る。この場合、この循環系から純粋な母液ではな
く、アルカリ液とＮ−アセチル−DL−アミノ酸
の相応する塩との混合物が流出される。このアル
カリ液は直ちに新しいＮ−アセチル−DL−アミ
ノ酸の溶解のために役立つべきであるので、この
混合物も問題なく完全に再循環させることができ
る。

供給−及び稀液−室１用のポンプ循環系で所望
の脱塩度に達したら、このポンプ及び流れを止め
る。３種の循環溶液を別々に取り出し、前記の方
法で更に処理する。

連続的操作法で、供給−及び稀液−室１用のポ
ンプ循環系から、この循環系がなお効を奏する程
度の量の脱塩溶液を取り出すことができる。引続
き、その量差を未脱塩分解溶液の添加により再び
補償する。相応して、濃縮液室２及び３用の循環
系内でも実施できる。しかしながら、連続的な供
給−流出−操作法（feed−and−bleed−
Arbeitweise）も可能である。

実施例 次の例で本発明を詳述する。

例 １ 第１図に記載の方式の電気透析装置を使用し
た。３個の相互に無関係のそれぞれ緩衝液容器を
案内されるポンプ循環系が設置されており、この
中に、それぞれ平行して接続された供給−及び稀
液室（稀液循環系）、陰極側に配置された濃縮液
室（塩基性濃縮液循環系）及び陽極側に配置され
た濃縮液室（酸性濃縮液循環系）がまとめられて
いる。

付加的な、水分解用装置としての役目をする室
に、水中の導電性カーボンブラツクの２重量％懸
濁液を装入し、陽極室に1NH₂SO₄を充填した。

カチオン交換体膜として、ポリスチロールスル
ホン酸を基礎とするものを、かつイオン交換体膜
として、誘導されたピリジニウム末端基を有する
ものを使用した。

稀液循環内に次の組成： Ｌ−メチオニン 32ｇ／ ナトリウム塩としてのＮ−アセチル−Ｄ(L)−メチ
オニン 92ｇ／ 酢酸ナトリウム 38ｇ／ の溶液を、塩基性濃縮液循環系に始動時に少量の
苛性ソーダを有する水を、かつ酸性濃縮液循環系
に始動時に少量の酢酸を有する水を充填した。

３個のポンプを作動させ、約１cm／secの直線
的流動速度に調整した。ｉ＝25ｍＡ／cm²の直流を
かけ、当初に稀液循環系内に含有されるアニオン
１モル当り0.86フアラデイの電気量が流れるまで
の時間の電気透析を行なつた。

稀液循環系内には次の組成： Ｌ−メチオニン 41ｇ／ ナトリウム塩としてのＮ−アセチル−Ｄ(L)−メチ
オニン 36ｇ／ 酢酸ナトリウム ２ｇ／ の溶液が存在した。

この溶液は約4.9のPH値を有し、約30℃の温度
を有した。その量は、当初量の78％まで減少し
た。

塩基性濃縮液循環系内で、場合によりアニオン
交換体膜を害する８を越えるPH値の上昇を阻止す
るために、生じるアルカリ液を固体Ｎ−アセチル
−DL−メチオニンの添加により絶えず部分的に
中和させると、Ｎ−アセチル−DL−メチオニン
のナトリウム塩約115ｇ／を少量の苛性ソーダ
と共に有する溶液が生じた。

酸性濃縮液循環系内には、電気透析の終了後に
次の組成の溶液が存在した： 遊離酸としてのＮ−アセチル−Ｄ(L)−メチオニン
130ｇ／ 酢 酸 38ｇ／ この溶液は、1.95のPH値を有した。アニオンの
移動のための電流効率は約90％であつた。

稀液循環系からの溶液を引続きその量の約45％
まで蒸発濃縮させた。冷却時に、Ｌ−メチオニン
が晶出するから、これを遠心分離し、乾燥させ
た。遠心分離した生成物は99.7％の純度を有し、
〔α〕²⁰ _D＝24゜の比旋光度を有し、測定可能な量の
硫酸塩灰分を生ぜず、Ｎ−アセチル−Ｄ(L)−メチ
オニン0.1％及び不純物としてのＤ−メチオニン
0.2％のみを含有した。結晶母液を再循環させ、
ラセミ体分割からの新しい溶液と一緒に改めて電
気透析に供した。

塩基性濃縮液循環系からの溶液を酵素的ラセミ
体分割に再循環させた。

酸性濃縮液循環系からの溶液を減圧下に殆んど
乾燥するまで蒸発濃縮した。この際、約0.5％の
残留酢酸を有するＮ−アセチル−Ｄ(L)−メチオニ
ンの融液固化物が残つた。引続く再ラセミ化の後
に、この生成物も、酵素的ラセミ体分割に再循環
させることができた。

例 ２ 例１におけると同じ電気透析装置を使用した。

水分解作用をする室に、水中の15重量％ポリア
クリル酸の溶液を装入した。室を区切る膜とし
て、残留膜積層体（restlichen Membranstapel）
中で使用される同一のアニオン−及びカチオン−
交換体膜を使用した。

例１におけると同じ溶液の脱塩は、その他は同
じ条件下で、２個の稀液室及び合計４個の濃縮液
室を用い、約40Vの平均セル電圧で同じ結果を提
供した。濃縮液室中へのポリアクリル酸のロスは
立証できなかつた。

例 ３ 先の例におけると同じ膜積層体中で、水分解室
を複極膜で代えた。積層体は３個の稀液室、合計
６個の濃縮液室及び２個の電極室を含有した。

稀液循環系内に次の組成： Ｌ−バリン 35ｇ／ ナトリウム塩としてのＮ−アセチル−Ｄ(L)−バリ
ン 54ｇ／ 及び 酢酸ナトリウム 11ｇ／ の溶液を充填し、例１におけると同様な濃縮液循
環系に相応する始動溶液を、かつ電極循環系に
0.5M Na₂SO₄−溶液を充填した。ポンプの始動
の後に、電流密度ｉ＝25ｍＡ／cm²での直流をこの
セルにかけ、この際、30Vの平均セル電圧に適合
した。当初に稀液循環系内に含有するアニオン１
セル当り0.92フアラデイの電気量の通過の後に、
脱塩された溶液は次の組成を有した： Ｌ−バリン 41ｇ／ ナトリウム塩としてのＮ−アセチル−Ｄ(L)−バリ
ン 22ｇ／ 及び 酢酸ナトリウム ０ｇ／ この溶液は約５のPH値を有し、その温度は約30
℃であつた。

酸性濃縮液循環系では次の組成： 遊離酸としてのＮ−アセチル−Ｄ(L)−バリン
130ｇ／ 及び 酢 酸 86ｇ／ の溶液が流出できた。

アニオンの移動のための電流効率は約75％であ
つた。

稀液循環からの溶液を蒸発濃縮してその量の約
40％とし、冷却した。遠心分離により60％の結晶
収率でＬ−バリンが単離できた。

結晶生成物は、99％の含有率、〔α〕²⁵ _D＝27.4゜の
旋光度及び0.01％の灰分含有率を有した。

酸性濃縮液溶液を例１におけると同様にラセミ
分割に再循環させた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するために使用され
る電気透析装置の１実施形を示す図、第２図はも
う１つの実施形を示す図である。 １……供給−及び稀液室、２……塩基性濃縮液
室、３……酸性濃縮液室、４……水分解室、Ｋ…
…カチオン交換体膜、ａ……アニオン交換体膜、
As……アミノ酸、MX……塩、MOH……カチオ
ンM⁺から生じる水酸化物、XH……アニオンX^-
から生じる酸、bM……複極膜。

【特許請求の範囲】

１ 活性メチレンまたは活性メチンから水素原子
一個が除去された残基を有する化合物部分と発螢
光部分とからなることを特徴とする過酸化水素定
量用試薬。 ２ 過酸化水素を含有した試料に、活性メチレン
または活性メチンから水素原子一個が除去された
残基を有する化合物部分と発螢光部分とからなる
過酸化水素定量用試薬、水素供与体およびペルオ
キシダーゼを作用させ、その結果生じた発螢光物
質の螢光強度を測定することを特徴とする過酸化
水素の定量方法。

Claims (1)

1. 液を後処理する方法。 ２ 水分解用の装置４は、室を区切つている膜を
   透過しない導電性補助剤を含有する水で充填され
   ている付加的な室より成つている、特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ 導電性補助剤は懸濁された不活性の導電性物
   質である、特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 導電性補助剤は高分子量の酸又は塩基であ
   る、特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 水分解用の装置４は、いわゆる複極膜より成
   つている、特許請求の範囲第１項記載の方法。