JPH02150286A - 発酵媒体からの２―ケト―ｌ―グロン酸の分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発酵媒体からの２−ケト−Ｌ−グロン酸の分離
に関するものである。

本発明を要約すれば、２−ケト−Ｌ−グロン酸のカルシ
ウム塩を含有する発酵媒体から、以下の操作を実施して
２−ケト−Ｌ−グロン酸を分離することである：不溶物
の分離；無機カチオンの除去；および２−ケト−Ｌ−グ
ロン酸の分離。

アスコルビン酸合成の中間体である２−ケト−Ｌ−グロ
ン酸は、一般には、適当な微生物により発酵した媒体中
で、２−ケト−Ｌ−プロン酸カルンウムの形状で製造す
る。

アスコルビン酸に転化させるには、遊離酸形状（２ＫＬ
Ｇ−Ｈ）の、またはナトリウム塩形状（２ＫＬＧ−Ｎａ
）の２−ケト−Ｌ−グロン酸を、いずれの場合にも可能
な限り純粋な形状で使用し得ることが特に有利である。

日本特許出願　Ｊ　Ｐ　５２．６６６８４および５３．
６２８９４により、２−ケｌ−−Ｌ−グロン酸カル７ウ
ムを含有する発酵媒体から実質的に純粋な２−ケＩ−−
Ｌ−グロン酸ナトリウムを製造することは公知である。

しかし、これらの方法の工業的に実施しても、以後のア
スコルビン酸への転化に必要な２−ケｌ−−Ｌ−グロン
酸を直接に得ることはできない。

簡単で、容易に再現し得る方法により　２−ケト−Ｌ−
グロン酸カルシウムを含有する発酵媒体から、実質上純
粋な２−ケト−Ｌ−グロン酸（２ＫＬＧ−Ｈ）が良好な
収率で得られることがここに見いだされ、これが本発明
の主題を形成する。

発酵媒体は一般に、カルシウム塩の形状の２−ケ１−−
Ｌ−グロン酸以外に、不溶性の生物体（ｂｉｏｍａｓｓ
）ならびに有機および無機の不純物をも含をする。無機
の不純物は実質的に、金属カチオン、たとえばナトリウ
ム、カリウムまたはマグネシウムイオンと結び付いた無
機アニオンよりなるものである。

本発明の方法は、実質的に以下の各段階よりなるもので
ある： １）不溶物の発酵媒体からの分離； ２）媒体からの脱鉱物質（すなわち無機カチオンの除去
）：および ３）２−ケト−Ｌ−グロン酸の分離。

本件方法は連続的にでも不連続的にでも実施することが
できる。

一般には媒体の全量の１．５ないし３重量％を占める生
物体および他の不溶性物質は：好ましくは凝集（ｆ　Ｉ
ｏｃｃｕ　ｌａｔ　ｉｎｇ）剤、たとえばポリアクリル
アミド型の化学剤を用いて凝集したのちに遠心するか； または、 凝集剤、たとえばポリアクリルアミドを用いて凝集し、
濾過用添加剤、たとえば木粉もしくはケイ藻土を添加し
たのちに、好ましくは減圧下に濾過するか； または、 適当な無機もしくは有機の膜、たとえば炭素基質（ｍａ
ｔｒｉｘ）上のボリニフッ化ビニリデン膜もしくは　Ｚ
ｒＯ，膜を透過して限外濾過することにより、 媒体から分離することができる。

生物体および他の不溶性物質を除去した媒体は、６０°
Ｃ以下の温度で、減圧下に、初期の体積の１７４ないし
ｌ／３に相当する体積にまで蒸発させることにより、ま
たは、ポリスルホン膜上、５０°Ｃの温度で、初期の約
半分の体積になるまで逆浸透させることにより濃縮する
ことができる。

この濃縮した媒体は一般に、４０°Ｃまたはそれ以下の
温度で、存在するカルンウムに対して実質的に化学量論
的量の濃硫酸を添加して酸性化する。

沈澱した硫酸カルシウムは濾過により分離し、水で洗浄
する。その主要なものが沈澱していないカルシウムなら
びにナトリウム、力゛リウムおよびマグネシウムカチオ
ンである種々のカチオンを含有する濾液は、カチオン交
換樹脂と接触させて、好ましくは重合体の、好ましくは
スルホン型の、酸（水素）型のカチオン交換樹脂カラム
を通して脱カチオンし、酸性化する。

濃縮前に直接に、好ましくはスルホン型の、酸型のカチ
オン性樹脂を通して媒体を脱カチオンし、酸性化するこ
とも可能である。

沈澱物およびカチオンを除去し、任意に濃縮し媒体は、
ついで、溶液中の強無機酸のアニオンを除去するために
、弱塩基性アニオン交換樹脂と接触させて、たとえば、
好ましくはジアルキルアミノ型の、塩基（ヒドロキシル
）型の重合体アニオン交換樹脂を通して処理することが
できる。

ついで、上記の鉱物質を除去した溶液を好ましくは減圧
下に、６０°Ｃ以下の温度で蒸発させて、初期の体積の
約７０％にまで濃縮する。２−ケト−Ｌ−グロン酸の結
晶化は、減圧下、約４０°Ｃの温度で、体積か約３０な
いし４０％減少するまでさらに濃縮し、続いて、この結
晶スラリーを任意に冷却することにより達成される。

減圧下、約４０°Ｃの温度での蒸発により機能し、外部
交換器を備えた結晶化基中で、連続約４こ結晶化するの
が特に有利であり得る。得られる結晶は濾過により、ま
ｌ：は遠心により分離し、ついで水で洗浄する。２−ケ
ト−Ｌ−グロン酸は、−船釣には約１００％の純度の一
水和物の形状で単離される。水和の水分子は減圧下の加
熱により除去することができる。

湿った２−ケト−Ｌ−グロン酸−水和物結晶の乾燥は一
般に、結晶を温空気流下で移送することにより実施する
。

本発明の態様によれば、２−ケト−Ｌ−グロン酸は、濃
縮し鉱物質を除去した媒体を、溶液中に好ましくは第２
級の、２０個以上の炭素原子を有する脂肪族アミンを含
有する、任意にハロゲン化した脂肪族または芳香族の炭
化水素である適当な有機溶媒で抽出しても得られる。か
くして得られる有機溶液は、塩酸、硫酸または硝酸から
選択した０、５Ｎ　ないし３Ｎの濃度の強無機酸の水溶
液で抽出することができる。ついで、かくして得られる
水溶液を乾燥状態にまで濃縮して、−船釣には純度９０
％以上の粉末状の２〜ケＩ−−Ｌ−グロン酸−水和物を
得ることができる。

以下の実施例は本発明を説明するものである。

実施例　ｌ　−発酵媒体からの不溶物の分離２−ケト−
Ｌ−グロン酸を生産するコリネバクテリウム株の培養に
より得られた、約１．６％の生物体および他の不溶性物
質と　１０％の２−ケト−Ｌ−グロン酸カルシウムとを
含有する発酵媒体を使用する。

生物体および他の不溶性物質は、以下の方法の一つによ
り分離することができる： ■）沈澱物（約２　ｋｇ）を含有する発酵媒体（１２３
ｋｇ）を、４０℃の温度で、８０，０００　Ｄａの多孔
性度を有するカーボセップ（Ｃａｒｂｏｓｅｐ）限外濾
過膜を透過させる。この方法で、不溶性物質を含有しな
い透過物（１１２ｋｇ）と、透過物のそれと等しい２−
ケト−Ｌ−グロン酸カルシウム濃度を有する、沈澱物の
全てを含有する捕捉物（ｒｅｔｅｎａｔｅ）（１１ｋｇ
）とが得られる。

捕捉物を完全濾過（ｄｉａｆｉｌｔｅｒａｔｉｏｎ）　
Ｌ／て、すなわち、上記のものと同一の限外濾過の過程
で捕捉物に連続的に水を添加して、捕捉物中の２−ケト
−Ｌ−グロン酸カルシウムを完全に取り出す。

集めた透過物中の２−ケト−Ｌ−グロン酸カルシウムの
含有量が少なくとも９９％の回収レベルに相当すること
になったところで完全濾過を停止する。

２）ポリアクリルアミド型の凝集剤、フラージャー　（
Ｆｌｏｅｒｇｅｒ）　８８５０の５　ｇ／リットル水溶
液（２０ｃｃ）を全媒体（５００ｇ）に添加し、激しく
撹拌する。２．３分接触させたのち、激しい撹拌を続け
ながら、木粉（ｌｏｇ）を添加する。得られる混合物を
、濾布を通して減圧下（３００ｍｍＨｇ、　４０ｋＰａ
）に濾過する、フィルターケーキを水（５０ｃｃ）で洗
浄する。

２−ケト−Ｌ−グロン酸カルシウムの損失は２％未満で
ある。９．４％の２−ケト−Ｌ−グロン酸カルシウムを
含有する濾液の重量は５２０ｇである。

３）ポリアクリルアミド型の凝集剤（７ラージヤー８８
５０）の５　ｇ／リットル水溶液（８リツトル）を用い
て、２．７％の沈澱物を含有する全媒体（２００リツト
ル）を凝集し、ついで、２０００リットル／時の流速で
、７２００　ｍ”の等価面積（ｅｑｕ　ｉｖａ　ｆａｎ
　ｔｓｕｒｆａｃｅ　ａｒｅａ）を有するプレート遠心
透明化器（ｐｌａｔｅ−ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ　ｃｌａ
ｒｉｆｉｅｒ）に連続的に導入する。０．１％の沈澱物
を含有する透明媒体を回収する。

実施例　２−媒体の濃縮 不溶物を除去した媒体は以下の方法の一つに従って濃縮
することができる： ｌ）減圧下（７２ｍ＋＋＋Ｈｇ；　９．５　ｋＰａ）　
、４７℃の温度で蒸発させて、不溶物を含有しない媒体
（２２５リツトル）を６２リツトルの体積にまで濃縮す
る。

熱分解は０．５％未満である。

２）不溶物を含有しない媒体（６０リツトル）を、２５
リットル／時・ｍ２の流速、５０°Ｃまたはそれ以下の
温度で、ポリスルホン膜を備えた逆浸透モデュール（Ｐ
ＣＩＺ９９）を通過させて、３０す７トルの体積になる
まで濃縮する。

実施例　３−硫酸カルシウムの沈澱 ４０°Ｃまたはそれ以下の温度に保った、実施例２のｌ
）に記載した条件下で得た濃縮媒体（２リツトル）を含
有する撹拌容器に、モル数で媒体中に存在するカルシウ
ムの全量に相当する、１００　ｃｃの量の濃硫酸を添加
する。二本和物の形状で沈澱する硫酸カルシウムを濾過
により分離し、水で洗浄する。濾液と集めた洗液とは最
初の２−ケト−Ｌ−グロン酸の９９．５　モル％を含有
する。カルシウム除去の収率は９５％である。

実施例　４−　カチオンの除去 実施例３で得た（ｆｆｌ酸カルシウムケーキの洗液の水
と混合する前の）洗液３リンドルを、水素型の強力チオ
ン性樹脂（１，６リツトル；アンバ−ライト（Ａｍｂｅ
ｒｌｉｔｅ）　　Ｉ　ＲＣ１２０）を含有する高さ８０
　ｃ＋ｎ、直径５　ａｍのカラムを通過させる。

洗浄後、固体硫酸塩含有量が媒体中に存在する２−ケト
−Ｌ−グロン酸に対して１％未満である媒体（５，５リ
ツトル）が得られる。２−ケト−Ｌ−グロン酸の回収レ
ベルは９９．５％を超える。

実施例　５−　アニオンの除去 実施例４で得た媒体（０，４リットル）を、酸性化した
媒体中の硫酸含有量を１／１０に減少させるために、ヒ
ドロギシル型の弱アニオン交換樹脂（１５ｅｃ；アンバ
ーライト　夏ＲＡ９３）を含有する高さ　ＩＱ　ｃｍ、
直径１．４　ｃｍのカラムを通過させる。、２−ケト−
Ｌ−グロン酸の損失は、導入した量の２％を超えない。

実施例　６−２−ケト−Ｌ−グロン酸の結晶化実施例５
の条件下で得た媒体（５０００ｇ）を蒸発させて濃縮し
、２−ケト−Ｌ−グロン酸（１１７０ｇ）と不純物（２
５５ｇ）とを含有する溶液（３４３０ｇ）を得る。この
方法で得た濃縮液を減圧下（４０ｍｍＨｇ；　５．３　
ｋＰａ）　、４０°Ｃの温度で、２０１０　ｇの重量に
なるまで、部分的に濃縮する。この付加的な濃縮により
、２−ケト−Ｌ−グロン酸水和物が結晶化する。この結
晶スラリーを２５°Ｃに冷却する。

濾過により結晶を分離し、水で洗浄する。この方法で２
−ケト−Ｌ−グロン酸水和物（９３０ｇ）が得られる。

その純度は９９％を超え、固体硫酸塩の含有量は０．１
％未満である。収率は７３％である。

濾過母液と洗液とを集めて減圧下（４０ｍｍＨｇ；５．
３　ｋＰａ）で７１０　ｇの重量にまで濃縮する。冷却
後、結晶を濾過により分離し、水で洗浄する。

この方法で２−ケト−Ｌ−グロン酸−水和物（２８５ｇ
）が得られ、その純度は８９％である。

純度９９％以上の２−ケト−Ｌ−グロン酸−水和物の湿
った（水分５．８％）結晶（９４００ｇ）を、気体移送
乾燥器（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｄ
ｒｉｅｒ）中、滞留時間３秒で、７５°Ｃの空気を５　
ｍ／ｓで循環させて乾燥する。この方法で２−ケト−Ｌ
−グロン酸−水和物（８８５０ｇ）が得られる。これは
、減圧下（５ｍｍＨｇ；　０．６７　ｋＰａ）　、４０
°Ｃで数時間加熱して脱水することができる。

実施例　７ 沈澱物とカチオンとを除去した、純度８４％の２−ケト
−Ｌ−グロン酸（８０ｇ）を含有する媒体（１リツトル
）を、アドゲン（Ａｄｏｇｅｎ）　８３　（シェリング
社（５ｃｈｅｒ　ｉｎｇ）の登録商標；　２６０　ｇ）
のケロンン溶液（１リツトル）と、５０°Ｃで０．５時
間接触させる。有機相ｌこ抽出した２−ケト−Ｌ−グロ
ン酸（８３％）を、ＩＮ　硝酸水溶液（６９０ｃｃ）で
定量的に再抽出する。

乾燥状態にまで濃縮すると、この溶液から２−ケト−Ｌ
−グロン酸−水和物（８９％）を含有する結晶化生成物
（８１，５ｇ）が得られる。

本発明の主なる特徴および態様は以下のとおりである。

１．２−ケト−Ｌ−グロン酸のカルシウム塩を含有する
発酵媒体から不溶物を分離し、媒体から無機カチオンを
除去し、ついで、媒体から２−ケト−Ｌ−グロン酸を分
離することよりなる、２−ケドーＬ−グロン酸のカルシ
ウム塩を含有する発酵媒体から２−ケト−Ｌ−グロン酸
を分離する方法。

２、発酵媒体中に含有される不純物を遠心により、凝集
剤と濾過助剤との存在下における濾過により、または超
遠心により分離することを特徴とする上記の第１項記載
の方法。

３、上記の媒体を濃縮し、媒体中に存在するカルシウム
に対して実質的に化学量論的量の硫酸を添加し、ここで
沈澱する硫酸カルシウムを濾過により分離し、ついで濾
液を水素型のカチオン交換樹脂と接触させて無機カチオ
ンを除去することを特徴とする、上記の第１または第２
項記載の方法。

４、上記の媒体を水素型のカチオン交換樹脂と接触させ
て無機カチオンを除去することを特徴とする上記の第１
または第２項記載の方法。

５、無機カチオンを除去したのち、上記の媒体をヒドロ
キンル型の弱塩基性アニオン交換樹脂と接触させて媒体
中に残存する強酸のアニオンを全て除去することを特徴
とする、上記の第１ないし第４項のいずれか一つに記載
されｊ一方法。

ｆ３　、無機力Ｊオンを除去したのちに上記の媒体を濃
縮し、２−ケｌ−−Ｌ−グロン酸を結晶化させ、ついで
分離することを特徴とする、上記の第１ないし第５項の
いずれか一つに記載された方法。

７゜無機カチオンを除去し２だのちに」二記の媒体を濃
縮し、２０個以」二の炭素原子を有する脂肪族７”ミン
を含有する、ハロゲン置換されていてもよい脂肪族また
は芳香族の炭化水素である有機溶媒を用いて、濃縮した
媒体から２−ケト−Ｌ−グロン酸を抽出し、塩酸、硝酸
または硫酸の水溶液を用いて上記の有機溶媒から再抽出
し、ついで、得られる水溶液を乾燥状態にまで濃縮する
ことを特徴とする、上記の第１ないし第５項のいずれか
つに記載された方法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、２−ケト−Ｌ−グロン酸のカルシウム塩を含有する
   発酵媒体から不溶物を分離し、媒体から無機カチオンを
   除去し、ついで、媒体から２−ケト−Ｌ−グロン酸を分
   離することよりなる、２−ケト−Ｌ−グロン酸のカルシ
   ウム塩を含有する発酵媒体から２−ケト−Ｌ−グロン酸
   を分離する方法。