JPH04360897A - α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル溶液の濃縮方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、甘味剤として有用なα
−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエス
テル（以下α−ＡＰＭと略記する）が溶解した溶液の濃
縮方法に関し、濃縮の際の加熱分解による製品収率の低
下を著しく改良するための方法に関するものである。

【０００２】本発明のα−ＡＰＭはショ糖の約２００倍
の甘味を呈するペプチド系の甘味料であり、その極めて
良質な甘味と低カロリーであることによって、近年ダイ
エット甘味料として重用され、その全世界における需要
は、１９９５年までに１万トンを越えるであろうと予測
されている。

【０００３】

【従来の技術】α−ＡＰＭを工業的に製造する方法とし
ては、例えば次のようなものが知られている。（１）Ｎ
−置換アスパラギン酸無水物とフェニルアラニンメチル
エステルを有機溶媒中で結合させ、常法により置換基を
脱離し（ＵＳＰ３，７８６，０３９）、生成した不純物
を含むα−ＡＰＭを塩酸と接触させ、α−ＡＰＭの塩酸
塩を取得した後、これを中和して、α−ＡＰＭを得る方
法（２）Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンを水
、メタノール、塩酸からなる混合溶媒中でメチルエステ
ル化せしめ、α−ＡＰＭの塩酸塩として取得した後、こ
れを中和して、α−ＡＰＭを得る方法（特開昭５３−８
２７５２）、及び（３）Ｎ−置換アスパラギン酸とフェ
ニルアラニンメチルエステルを酵素の存在下に縮合させ
、次いで置換基を脱離する方法（特公昭５５−１３５５
９５）等である。

【０００４】上記（１）から（３）いずれの方法を用い
た場合でも、α−ＡＰＭの塩酸塩及びα−ＡＰＭを得る
ために、一般的にはα−ＡＰＭが溶解している溶液から
晶析操作によりそれぞれの結晶を固体として析出させ、
その結晶を濾過機や遠心分離機のような固液分離装置に
よって分離させる。

【０００５】このようにして固液分離した液（以下母液
という）には、少なくともその温度、ｐＨ条件での飽和
溶解度分のα−ＡＰＭ塩酸塩またはα−ＡＰＭが溶解し
ており、そのまま廃水として廃棄することは、製品の収
率面のみならず、環境保全面でも良策とは言い難い。

【０００６】また、上述した固液分離の際、分離した湿
結晶に付着している不純物を除去し結晶の純度を上げる
ために洗浄操作を行うのが一般的であるが、その洗浄液
中にはα−ＡＰＭ塩酸塩またはα−ＡＰＭが溶解してい
るためこの洗浄液も上述した母液と同様に何らかの処理
を施すことが望ましい。

【０００７】一方、この母液や洗浄液からα−ＡＰＭ塩
酸塩またはα−ＡＰＭを回収しようとする場合は、その
溶液を加熱濃縮して溶液中のα−ＡＰＭ塩酸塩またはα
−ＡＰＭの濃度を上げてそれぞれの晶析工程の前工程に
戻したり、専用の晶析装置によって再度晶析操作を行う
のが一般的である。

【０００８】しかしながら、これらの液は製造主工程の
α−ＡＰＭ溶解液とは異なり低濃度であるため濃縮に長
時間を要し、また、α−ＡＰＭは高温の溶液中で甘味の
ないジケトピペラジンに分解しやすいため、通常の加熱
濃縮条件では収率の低下が顕著で問題である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】α−ＡＰＭが溶解して
いる溶液の濃縮においてα−ＡＰＭの分解率が非常に小
さく、しかも工業規模の濃縮装置を用いて実施可能な濃
縮条件を見つけることは、α−ＡＰＭを工業的に製造す
るプロセスにおいて技術的にも経済的にも重要な課題で
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述のよ
うなα−ＡＰＭ溶液の濃縮工程における問題点、即ち、
濃縮時にα−ＡＰＭが分解し、製品収率が低下する点を
克服すべく、鋭意検討を重ねた結果、次のような新知見
を得るに至った。

【００１１】即ち、α−ＡＰＭ溶液を濃縮する際、溶液
のｐＨを一定の範囲内に調整し、比較的低い温度で短時
間に濃縮を行うことにより、上述の分解による製品収率
の低下の問題を克服し得ることを見いだしたのである。

【００１２】本発明の方法では、α−ＡＰＭ溶液を前工
程で一定のｐＨ範囲内に調整し、比較的低い温度で濃縮
を行うために濃縮装置を減圧して沸点を下げ、さらに濃
縮温度での装置内の滞留時間を極力短縮させうる濃縮装
置を用いることにより、上述の問題点に対して満足する
効果を上げることができるのである。

【００１３】これより、本発明を詳しく説明する。

【００１４】本発明に用いられる濃縮装置としては、短
時間濃縮を行うために装置内の液ホールドアップが少な
く、また、濃縮液が連続的に排出できるものが適してお
り、垂直長管上昇膜型（ＬＴＶ）、垂直長管下降膜型（
ＦＦＥ）、プレート型、遠心式等の濃縮装置が用いられ
る。

【００１５】また、粘度の高い溶液の場合は、機械的に
薄膜を形成させる必要があるので、撹拌掻き取り式や遠
心式等の濃縮装置を用いる方が望ましい。

【００１６】しかしながら、その他の一般的に使われて
いる工業規模の濃縮装置でも装置内の滞留時間が長い分
、より低温での濃縮を行えば良いことがわかったが、低
温で濃縮するには減圧度を高める必要があり、そのため
に真空発生系の能力を大きくすると設備費用および運転
費用が高くなるので、トータルでの費用が上昇しメリッ
トがなくなってしまう。従って、通常の操作圧としては
、３０Ｔｏｒｒ以上で行うのが望ましい。

【００１７】また、低温での濃縮にも限度があるため上
述したような短時間濃縮が可能な装置を用いる方が得策
であり、かつ、現実的である。

【００１８】本発明に用いられる溶液は基本的にはα−
ＡＰＭを含む水性溶液であれば何でも良いわけだが、濃
縮時にα−ＡＰＭの濃度が飽和溶解度以上になる前に結
晶が析出するようなα−ＡＰＭ以外の物質が溶解してい
る場合は適当とは言えない。

【００１９】なぜなら、濃縮操作中に結晶が析出するよ
うな場合は、短時間濃縮装置の操作条件として重要な液
の薄膜形成が阻害されたり、また、伝熱面に析出してス
ケーリングと称される状況になり伝熱効率の低下および
伝熱効率を維持するための洗浄頻度のアップが考えられ
るからである。

【００２０】上記と同様の理由により、濃縮温度におけ
るα−ＡＰＭの飽和溶解度以上に濃縮することはα−Ａ
ＰＭの結晶が析出するため不適当であり、結晶が析出し
ない範囲での濃縮が適当である。

【００２１】濃縮装置へフィードするα−ＡＰＭを含む
溶液のｐＨは６以下、好ましくは２から５の範囲に調整
することが望ましく、また、このｐＨ調整の方法は、特
に問わないが中和熱等で過度な温度上昇を伴わない方法
が望ましい。

【００２２】濃縮温度は設備および運転費用面からは高
い方がよいが、α−ＡＰＭの分解を抑制する意味からは
低い方がよく、８０℃以下が望ましい。

【００２３】一方、濃縮装置の加熱部および濃縮部での
滞留時間とそれ以外の濃縮温度近くの温度で滞留してい
る時間も含めたトータル滞留時間が短い方がα−ＡＰＭ
の分解を抑制できる。

【００２４】したがって、上述したｐＨ範囲でα−ＡＰ
Ｍの分解率を５％以内にするには、濃縮温度８０℃の条
件では滞留時間１時間以下、濃縮温度６０℃の条件では
、滞留時間が５時間以下の濃縮装置を用いることが望ま
しい。

【００２５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、α−ＡＰＭの精
製段階で生じる晶析母液等からα−ＡＰＭの分解を低く
抑えて中間精製品や製品を高収率で回収でき、大幅なコ
ストダウンが期待できるとともに、廃液による環境汚染
を抑制できることから、この方法は実用上非常に価値の
高いものである。

【００２６】装置面では、短時間濃縮可能な装置があれ
ば最適であるが、滞留時間の比較的長い連続濃縮装置や
濃縮缶による回分式濃縮装置でも温度、ｐＨ、時間条件
を適当に設定すれば効果は低下するものの工程改善が可
能である。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
。

【００２８】

【実施例１】２５０Ｌタンクにホルミル化α−ＡＰＭ１
０ｋｇを含む酢酸１２Ｌとトルエン６０Ｌの混合溶媒を
張り込み、それに水２５Ｌを加え６０℃に加温して１５
分撹拌した後、３０分間静置し、分層させた。

【００２９】この水層を１５０Ｌタンクに分取し、それ
に３５％塩酸５Ｌとメタノール５Ｌを加え、６０℃で２
０分加熱し脱ホルミル反応し、冷却後さらに３５％塩酸
１２．５Ｌを加えて２０℃で２日間撹拌晶析した後、さ
らに５℃で３時間撹拌し、析出した結晶を分離してα−
ＡＰＭ塩酸塩晶析母液を得た。

【００３０】この母液を３Ｌナスフラスコに１Ｌ分取し
てｐＨを１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液で所定のｐＨに調
整したものをロータリーエバポレーターで約５０％の液
量になるまで濃縮した。

【００３１】その後、濃縮温度でのトータル滞留時間の
影響を確認するために所定時間、濃縮温度と同一温度で
ホールドする方法をとった。

【００３２】濃縮前の溶液のｐＨ、濃縮温度及びトータ
ル滞留時間の３条件を変えて実験を行い、濃縮前後の溶
液中のα−ＡＰＭ濃度およびジケトピペラジン濃度をア
ミノ酸アナライザーと高速液体クロマトグラフィーで分
析し、濃縮前後のα−ＡＰＭ量から分解率を計算で求め
、その結果を表１から表３に示した。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】

【実施例２】α−ＡＰＭを５ｋｇ溶解した原料水溶液１
００Ｌ（６０℃、α−ＡＰＭ濃度５ｗｔ％）を撹拌機付
きの２５０Ｌステンレス製晶析装置に張り込み、撹拌を
しながら温度０℃の冷媒を冷却用ジャケットに循環し５
℃まで冷却し、析出した結晶を分離してα−ＡＰＭ晶析
母液を得た。

【００３７】この母液を３Ｌナスフラスコに１Ｌ分取し
てｐＨを１Ｎ塩酸で所定のｐＨに調整したものをロータ
リーエバポレーターで約５０％の液量になるまで濃縮し
た。

【００３８】この操作においても実施例１と同様に、濃
縮温度でのトータル滞留時間の影響を確認するために濃
縮操作後で所定時間、濃縮温度と同一温度でホールドす
る方法をとった。

【００３９】濃縮前の溶液のｐＨ、濃縮温度及びトータ
ル滞留時間の３条件を変えて実験を行い、濃縮前後の溶
液中のα−ＡＰＭ濃度およびジケトピペラジン濃度をア
ミノ酸アナライザーと高速液体クロマトグラフィーで分
析し、濃縮前後のα−ＡＰＭ量から分解率を計算で求め
、その結果を表４から表６に示した。

【００４０】

【表４】

【００４１】

【表５】

【００４２】

【表６】

【００４３】

【実施例３】実施例２と同様の方法にてα−ＡＰＭ晶析
母液２５Ｌを作成し、１Ｎ塩酸を用いてｐＨを４に調整
した後、その全量をＦＦＥ濃縮缶（蒸発管内径５０ｍｍ
φ、高さ２０００ｍｍ、１本）にて７５℃で濃縮して約
１０Ｌの濃縮液を得た。

【００４４】この濃縮操作では、濃縮缶へ毎分約０．５
Ｌで液をフィードし、濃縮液は濃縮缶の缶底のジャケッ
ト部で水冷されて全量フィードされるまでホールドされ
ており、濃縮終了後に真空をブレークしてから濃縮液を
排出したが、その液の分析結果からはα−ＡＰＭの分解
率は１％ｗｔ以下であった。

【００４５】

【実施例４】実施例２と同様の方法にてα−ＡＰＭ晶析
母液を１００Ｌ作成し、１Ｎ塩酸を用いてｐＨを５に調
整した後、その全量を２５０Ｌ濃縮缶（６００ｍｍφ×
１０００ｍｍで蒸気加熱用のジャケット付き）にて６０
℃で５時間濃縮して４２．５Ｌの濃縮液を得た。

【００４６】濃縮液の分析結果からα−ＡＰＭの分解率
は３．８ｗｔ％であった。

【００４７】

【比較例１】実施例２と同様の方法にてα−ＡＰＭ晶析
母液を１００Ｌ作成し（ｐＨ＝６．５）、その全量を２
５０Ｌ濃縮缶（６００ｍｍφ×１０００ｍｍで蒸気加熱
用のジャケット付き）にて７５℃で１時間濃縮して７８
Ｌの濃縮液を得た。

【００４８】濃縮液の分析結果からα−ＡＰＭの分解率
は４２ｗｔ％であった。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニル
   アラニンメチルエステル溶液をｐＨ６以下に調整し、α
   −Ｌ−アスパルチル−Ｌフェニルアラニンメチルエステ
   ルの分解を低く抑えて高収率に濃縮することを特徴とす
   るα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンメチル
   エステル含有溶液の濃縮方法。
2. 【請求項２】　　溶液のｐＨを２から５の範囲内に調整
   することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　濃縮温度が８０℃以下であることを特
   徴とする請求項１または請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】　　溶液の加熱器を含めた濃縮装置内の滞
   留時間が５時間以下であることを特徴とする請求項１か
   ら請求項３までのいずれか記載の方法。
5. 【請求項５】　　溶液の加熱器を含めた濃縮装置内の平
   均滞留時間が５時間以下でかつ連続的に濃縮操作を行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか
   記載の方法。
6. 【請求項６】　　溶液がα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フ
   ェニルアラニンメチルエステル塩酸塩晶析における母液
   及び／または分離した湿結晶の洗浄液である請求項１か
   ら請求項５までのいずれか記載の方法。
7. 【請求項７】　　溶液がα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フ
   ェニルアラニンメチルエステル晶析における母液及び／
   または分離した湿結晶の洗浄液である請求項１から請求
   項５までのいずれか記載の方法。