JPH0558972A

JPH0558972A - アミノ酸の分離精製方法

Info

Publication number: JPH0558972A
Application number: JP2248092A
Authority: JP
Inventors: Yuji Yoshida; 祐司吉田; Kimiaki Matsuda; 公昭松田; Ichiro Kosaka; 伊知郎小坂
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1991-04-01
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1993-03-09

Abstract

(57)【要約】【目的】金属イオンを配位した樹脂とアミノ酸水溶
液とを接触させて樹脂にアミノ酸を吸着させ、そのあと
吸着したアミノ酸を溶離することによりアミノ酸を分離
精製する方法において、得られる精製アミノ酸の純度を
高める。【構成】金属イオンを配位した樹脂とアミノ酸水溶
液との接触を、接触濾過吸着法によって行う。こうして
アミノ酸を吸着した樹脂は、そのあとアンモニア水など
の溶離剤と接触させることにより、吸着したアミノ酸が
溶離される。【効果】目的とするアミノ酸を高純度で分離精製す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアミノ酸の分離精製方法
に関するものであり、さらに詳しくは、金属イオンを配
位した官能基を有する樹脂を用いてアミノ酸を分離精製
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アミノ酸は、食品用、飼料用、医薬用、
化粧品用、工業品用などの広い分野で用いられている。

【０００３】アミノ酸は、発酵法、合成法、抽出法のい
ずれかの方法で製造され、通常そのあとさらに、不純物
として含まれる副生成物や原料などを分離して精製され
ている。目的とするアミノ酸を、他のアミノ酸などの副
生成物および原料から分離精製する方法としては、一般
に溶解度差を利用した晶析法が採用されている。一般の
有機溶媒に対するアミノ酸の溶解度は低いので、通常は
水溶液による晶析法が用いられている。この場合、水溶
液中に存在する複数のアミノ酸の溶解度が近似している
ことが多いため、目的とするアミノ酸を他のアミノ酸か
ら分離して高純度の物を得るためには、晶析法の繰り返
しなど煩雑な操作を必要とする。

【０００４】特に、ロイシンとイソロイシンのような構
造異性体であるアミノ酸同士の場合は、通常の晶析法で
は両者を分離できない。そのため、例えば「ファインケ
ミカル」 1982 年３月１５日号第１０頁に記載されるよ
うに、β−ナフタレンスルホン酸または２−ブロモ−５
−トルエンスルホン酸などの第３成分を加えて、アミノ
酸をかかる第３成分との塩とし、その溶解度差を利用し
て分離するなど、煩雑な方法によらざるを得なかった。

【０００５】このように従来のアミノ酸製造工程では、
晶析の繰り返しを必要としたり、あるいは特にロイシン
とイソロイシンの如く、通常の晶析手段では分離不可能
なアミノ酸相互の分離精製は、前述のような非常に煩雑
な処理を必要とする。そのため、製造時間が長く、かつ
多数の処理装置を必要とし、建設費や運転経費が多大に
なるなどの欠点を有していた。

【０００６】こうした従来法の欠点を改良するアミノ酸
の相互分離による精製法として、本発明者らは先に、金
属イオンを配位したアミノカルボン酸型またはアミノホ
スホン酸型のキレート性官能基を有する樹脂とアミノ酸
水溶液を接触させて、その樹脂にアミノ酸を吸着させ、
次いで吸着したアミノ酸を溶出する方法を見出し、特許
出願した（特開平 1-258652 号公報）。この公報で開示
した方法は、類似の特性を持ったアミノ酸の分離精製に
おいて従来に見られない効果を発揮する。しかしなが
ら、目的とするアミノ酸を高純度で分離回収するという
点においては、必ずしも十分満足のいくものでなかっ
た。特に次工程の晶析において、一段処理により純度が
ほぼ１００％のアミノ酸を得るためには、不純物含有量
が１％以下になるのが好ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】かかる事情に鑑み本発
明者らは、さらに高純度のアミノ酸を効率よく分離精製
する方法を見出すべく鋭意研究した結果、本発明を完成
するに至った。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、金属
イオンを配位した樹脂をアミノ酸水溶液と接触させるに
際し、接触濾過吸着法を用いて分離精製対象のアミノ酸
を樹脂に吸着させ、次いで吸着したアミノ酸を溶離する
ことによるアミノ酸の分離精製法を提供するものであ
る。

【０００９】本発明で用いる樹脂は、カルボン酸基、ス
ルホン酸基、ホスホン酸基、アミノ基など、金属イオン
と配位する官能基を有し、そこに金属イオンを配位した
ものである。このような金属イオンを配位した樹脂であ
って、分離対象のアミノ酸を吸着するものであれば、本
発明において使用可能である。金属イオンと配位する官
能基を有する樹脂としては、市販のイオン交換樹脂やキ
レート樹脂を用いることができるし、また公知の方法に
よって製造することもできる。したがって、本発明で用
いる樹脂の基体、形状、製造方法などは特に限定されな
い。本発明で用いることができる金属イオンと配位する
官能基を有する樹脂の好ましい具体例を以下に示す。

【００１０】（１）カルボン酸基型のキレート樹脂：アミノ樹脂またはポリアミノ樹脂に、モノクロル酢
酸、モノブロム酢酸、モノクロルプロピオン酸、モノブ
ロムプロピオン酸、またはこれらのアルカリ金属塩もし
くはアルカリ土類金属塩のようなハロゲン化アルキルカ
ルボン酸化合物を反応させて得られる樹脂。ここで用い
るアミノ樹脂とは、１級または２級アミノ基を有するも
のであり、例えばニトリル基、クロルメチル基、スルホ
ニルクロリド基、イソシアナート基、カルボニルクロリ
ド基、エポキシ基、アルデヒド基、あるいは塩素、臭
素、ヨウ素のようなハロゲン原子など、アミン反応性基
を有する重合体に、アンモニア、メチルアミンまたはエ
チルアミンを反応させることによって得られる。またポ
リアミノ樹脂とは、分子中に二つ以上の１級または２級
アミノ基を有するものであり、例えば前記のようなアミ
ン反応性基を有する重合体に、エチレンジアミン、トリ
メチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメ
チレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレ
ンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテト
ラミン、テトラエチレンペンタミン、ヒドラジン、グア
ニジンなどのポリアミンを反応させることによって得ら
れる。

【００１１】前記のようなアミノ樹脂またはポリア
ミノ樹脂に、アクリル酸、メタクリル酸、アセチレンジ
カルボン酸、マレイン酸、これらの酸のアルカリ金属塩
もしくはアルカリ土類金属塩、またはメチルエステル、
エチルエステルなど（以下、アクリル酸系化合物と称
す）を反応させ、エステルを用いた場合にはそのあと加
水分解を行って得られる樹脂。

【００１２】前記のようなアミン反応性基を有する
重合体に、グリシン、アラニン、β−アラニン、イミノ
ジ酢酸、イミノジプロピオン酸、エチレンジアミン二酢
酸、エチレンジアミン三酢酸などのアミノ酸化合物を反
応させて得られる樹脂。

【００１３】市販のスミキレート MC-30、 MC-75、
MC-76、 MC-77、 MC-78、スミセパーレ AS-12、AS-13、
AS-23〔以上住友化学工業（株）製〕、デュオライト C-
464、C-466 〔以上デュオライトインターナショナル社
製〕、ダイヤイオン WK-10、WK-20、 CR-10〔以上三菱
化成（株）製〕、ユニセレック UR-10、UR-20、 UR-30、
UR-40、 UR-50〔以上ユニチカ（株）製〕などのキレート
樹脂。

【００１４】（２）ホスホン酸基型のキレート樹脂：前記のようなアミノ樹脂またはポリアミノ樹脂に、
クロルメチル燐酸、クロルエチル燐酸などのアルキル燐
酸化剤、またはホルムアルデヒドなどのアルキレン化剤
と、三塩化燐、亜燐酸、亜燐酸メチルまたは亜燐酸エチ
ルなどの燐酸化剤を、塩酸、硫酸などの酸性触媒下で反
応させて得られる樹脂。

【００１５】市販のスミキレート MC-95、スミセパ
ーレ AS-14、 AS-24〔以上住友化学工業（株）製〕、デ
ュオライト C-467〔デュオライトインターナショナル社
製〕、ユニセレック UR-3300〔ユニチカ（株）製〕など
のキレート樹脂。

【００１６】（３）スルホン酸基を有する樹脂：市販の
スミカイオン KC-470〔住友化学工業（株）製〕、デュ
オライト C-20、C-26〔以上デュオライトインターナシ
ョナル社製〕、ダイヤイオン SK1B 〔三菱化成（株）
製〕などの樹脂。

【００１７】本発明においては、特にポリアミノ樹脂
に、ハロゲン化アルキルカルボン酸化合物、アクリル酸
系化合物、アミノ酸化合物、アルキル燐酸化剤、または
アルキレン化剤と燐酸化剤を反応させて得られる樹脂、
すなわちポリアルキレンポリアミノ基を介して高分子主
鎖と結合するカルボン酸基またはホスホン酸基を側鎖に
有するいわゆるポリアミノカルボン酸型またはポリアミ
ノホスホン酸型のキレート樹脂が好ましく用いられる。
このようなポリアミノカルボン酸型またはポリアミノホ
スホン酸型のキレート樹脂を用いた場合は、分離精製後
のアミノ酸への官能基に配位していた金属イオンの漏出
が少なく、また高い分離精製効果が得られる。なかで
も、上記ポリアミノカルボン酸基またはポリアミノホス
ホン酸基がアクリル基体に結合してなるキレート樹脂
が、分離精製効率の点から特に好ましく用いられる。

【００１８】樹脂に配位させる金属イオンは、前記樹脂
に金属イオンが配位した状態で、分離精製を目的とする
アミノ酸が配位することができるものであればよく、特
に限定されるものではないが、一般には遷位金属のイオ
ンが好ましい。特に周期律表の第４周期元素である鉄、
コバルト、ニッケル、銅、亜鉛の各イオンは、製造価格
の点および、分離精製工程において精製アミノ酸側に漏
出する金属量が少ない点で、好ましく用いられる。なか
でも、銅イオンおよびコバルトイオンがより好ましい。

【００１９】かかる金属イオンを、前記官能基を有する
樹脂に配位させる方法は、あらかじめ樹脂を充填した塔
に前記金属イオンを溶解した水溶液を通液させるか、あ
るいは金属イオンの水溶液に樹脂を投入して所定時間撹
拌接触させる方法などが採用できる。

【００２０】前記官能基を有する樹脂に配位させる金属
イオンの量は特に制限されるものでないが、配位金属イ
オンの量が少なくなるとアミノ酸の分離精製処理量が少
なくなるので、一般には樹脂１kgあたり約 0.1グラム原
子以上、飽和容量までの金属イオンを配位させるのが好
ましい。

【００２１】金属イオンを溶解した水溶液と前記官能基
を有する樹脂との接触条件は、金属イオンの種類および
濃度、接触温度、前記官能基を有する樹脂の種類および
量により異なるので、適宜予備実験を行うことにより決
定される。一般には、前記官能基を有する樹脂１リット
ルあたり、 0.01 〜 0.5mol／Ｌ程度の濃度を有する金
属鉱酸塩水溶液１〜１００リットルを、室温で 0.1〜２
４時間接触させる方法が採用される。

【００２２】このようにして金属イオンを配位させた前
記官能基を有する樹脂はそのまま、あるいは必要に応じ
て水洗を行ったあと、分離精製対象のアミノ酸水溶液と
接触させられる。

【００２３】本発明で処理対象になるアミノ酸水溶液
は、金属イオンを配位した樹脂に対して親和力があるア
ミノ酸を含み、かつ当該アミノ酸の樹脂に対する親和力
とは異なる親和力を有する別のアミノ酸および／または
不純物化合物を含むものであればよい。このようなアミ
ノ酸および不純物化合物としては、メチオニン、シスチ
ン、システイン、チロシン、バリン、フェニルアラニ
ン、アラニン、トリプトファン、プロリン、ヒスチジ
ン、セリン、リジン、アミノ酪酸、ロイシン、イソロイ
シンなどのアミノ酸、およびアンスラニル酸、２−ヒド
ロキシ−４−メチル−チオ酪酸、２−ヒドロキシ−３−
フェニル−プロピオン酸などのアミノ酸合成原料が挙げ
られる。上記のようなアミノ酸から選ばれる分離精製対
象のアミノ酸を含み、さらに別のアミノ酸および／また
は不純物化合物を含む水溶液が処理対象となる。

【００２４】本発明の方法は特に、分離精製対象のアミ
ノ酸の含有量が、他の不純物アミノ酸および／または不
純物化合物に対して等モル以上、より好ましくは 1.2倍
モル以上、さらに好ましくは２倍モル以上である水溶液
を処理した場合に優れた効果を示す。とりわけ、ヒスチ
ジン、セリン、リジン、フェニルアラニン、メチオニン
またはロイシンの分離精製に優れている。特にカゼイ
ン、ケラチン、ヘモグロビンなどの酸加水分解物をアル
カリで中和して沈澱製造したイソロイシンやメチオニン
などを不純物として含有するロイシンの分離精製におい
て、優れた効果が認められる。

【００２５】本発明に従って金属イオンを配位させた樹
脂とアミノ酸水溶液を接触させるにあたり、アミノ酸水
溶液のｐＨは約２〜約１２の範囲が好ましく、特にｐＨ
約３〜約１０の範囲で実施するのがより好ましい。アミ
ノ酸水溶液のｐＨがこの範囲をはずれて、約２未満にな
るかまたは約１２を越えると、精製効率が低下するので
好ましくない。

【００２６】アミノ酸水溶液と樹脂との接触温度は特に
制限されるものでなく、約０℃から約１００℃の間の任
意の温度で実施される。接触時間も特に制限されず、短
時間の接触でもアミノ酸は十分吸着される。好ましい接
触時間および接触温度は、アミノ酸の種類や濃度、樹脂
の種類や量などに応じて、適宜予備実験を行うことによ
り設定することができる。また、金属イオンを配位させ
た前記官能基を有する樹脂の量も、適宜予備実験を行う
ことにより設定することができる。

【００２７】本発明により金属イオンを配位させた前記
官能基を有する樹脂とアミノ酸水溶液との接触は、接触
濾過吸着法によって行われる。この際、アミノ酸水溶液
に樹脂を加えてもよいし、樹脂にアミノ酸水溶液を加え
てもよいが、通常はアミノ酸水溶液中に前記樹脂を加え
て浸漬し、必要に応じて攪拌したあと、その樹脂を濾過
分離する方法が採用される。このようにアミノ酸水溶液
へ樹脂を接触濾過吸着する方法を採用することにより、
例えば樹脂をカラムに充填して通液した場合に比べ、特
に分離精製の対象であるアミノ酸以外の不純物アミノ酸
またはその他の不純物化合物を吸着する割合が小さく、
したがって目的とするアミノ酸を高純度で分離精製する
ことができる。

【００２８】接触後の樹脂とアミノ酸水溶液の分離は、
遠心濾過、加圧濾過など、公知の方法で行うことができ
るが、吸着槽に濾過機を付した装置が、設備規模が小さ
くなるため好ましい。このような装置としては例えば、
ローゼンムンドフィルター、ニュートレックス（スイス
ローゼンムンド社製）が挙げられる。

【００２９】本発明の方法では、金属イオンを配位させ
た前記官能基を有する樹脂とアミノ酸水溶液とを接触濾
過吸着処理に付し、分離精製を目的とするアミノ酸を樹
脂に吸着させる。この樹脂をそのまま、あるいは必要に
応じて水洗を行ったあと、分離溶出剤により吸着したア
ミノ酸を溶離させる。かかる分離溶出剤としては、アミ
ノ酸の回収の容易さなどの点から、水、アンモニア水、
鉱酸、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水
酸化物の水溶液が好ましく用いられ、これらはそれぞれ
単独でまたは組み合わせて用いることができる。

【００３０】このようにしてアミノ酸を溶出させた水溶
液は、濃縮析出処理、乾燥などの公知の方法を施すこと
により、精製されたアミノ酸を得ることができる。ま
た、アミノ酸を溶出させたあとの樹脂はそのまま、ある
いは必要に応じて再度金属イオンを配位させたあと、再
びアミノ酸水溶液の分離精製に繰り返し用いることがで
きる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
でない。なお以下の例中において、精製対象とするアミ
ノ酸の純度は、次式に従って計算された重量基準の値で
表している。

【００３２】精製対象アミノ酸の純度（％）＝（対象ア
ミノ酸の重量／対象アミノ酸を含む全アミノ酸の重量）
×１００

【００３３】実施例１カルボン酸基を有する市販のキレート樹脂であるスミセ
パーレ AS-13〔住友化学工業（株）製〕を用意した。一
方、硫酸銅 0.05 モルとアンモニア 0.5モルを水１リッ
トルに加えて、硫酸銅水溶液を調製した。この硫酸銅水
溶液２５０mlと前記樹脂１０mlとを室温で１時間接触さ
せたあと、濾過、水洗することにより、0.35ｇの銅イオ
ンを配位させたキレート樹脂Ａを得た。このキレート樹
脂Ａを、ロイシン 1.5ｇおよびイソロイシン 0.03 ｇを
含むアミノ酸水溶液（ロイシン純度98.0 ％）１５０ml
に接触させ、１０分間攪拌したあと濾過、水洗を行っ
た。こうしてアミノ酸を吸着した樹脂に１規定アンモニ
ア水１５０mlを投入し、１時間撹拌後、樹脂を濾過し
た。得られたアンモニア溶出液のアミノ酸含有量は、ロ
イシン 0.38 ｇおよびイソロイシン 0.002ｇであり、ロ
イシン純度は 99.5 ％であった。

【００３４】なお、この例におけるロイシン純度は、前
述の如く次式によって計算したものであり、他の例にお
けるアミノ酸純度も同様の基準で計算している。

【００３５】ロイシン純度（％）＝｛ロイシン含有量／
（ロイシン含有量＋イソロイシン含有量）｝×１００

【００３６】実施例２カルボン酸基を有する市販のキレート樹脂であるスミセ
パーレ AS-12〔住友化学工業（株）製〕を１０ml用い、
これを、実施例１で用いたのと同じ硫酸銅水溶液２５０
mlと室温で１時間接触させたあと、濾過、水洗すること
により、 0.5ｇの銅イオンを配位させたキレート樹脂Ｂ
を得た。この樹脂Ｂを実施例１で用いたのと同じアミノ
酸水溶液と攪拌接触させ、実施例１と同様の処理を行っ
たところ、溶離後のアンモニア水溶液のアミノ酸含有量
は、ロイシン 0.25 ｇであり、イソロイシンは検出され
なかった。

【００３７】実施例３ホスホン酸基を有する市販のキレート樹脂であるスミセ
パーレ AS-14〔住友化学工業（株）製〕を１０ml用い、
これを、実施例１で用いたのと同じ硫酸銅水溶液２５０
mlと室温で１時間接触させたあと、濾過、水洗すること
により、0.31ｇの銅イオンを配位させたキレート樹脂Ｃ
を得た。この樹脂Ｃを実施例１で用いたのと同じアミノ
酸水溶液と攪拌接触させ、実施例１と同様の処理を行っ
たところ、溶離後のアンモニア水溶液のアミノ酸含有量
は、ロイシン 0.5ｇおよびイソロイシン0.0023ｇであ
り、ロイシン純度は 99.5％であった。

【００３８】比較例１実施例１の前半と同様に処理して銅イオンを配位させた
キレート樹脂Ａ１０mlを、１０mmφのガラスカラムに充
填し、このカラムにロイシン 1.5ｇおよびイソロイシン
0.03 ｇを含むアミノ酸水溶液１５０mlを空間速度５hr
^-1で通液した。そのあとイオン交換水１００mlで水洗
し、１規定アンモニア水１５０mlを通液して、吸着アミ
ノ酸を溶離した。得られたアンモニア流出液のアミノ酸
含量は、ロイシン 0.65 ｇおよびイソロイシン 0.0075
ｇであり、ロイシン純度は 98.9 ％であった。

【００３９】比較例２〜３実施例２の前半および実施例３の前半と同様に処理して
得られたキレート樹脂ＢおよびＣを用い、比較例１と同
様の通液実験を行った。結果を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】実施例４〜６実施例１、２および３の各前半と同様に処理して得られ
たキレート樹脂Ａ、ＢおよびＣを用い、それぞれを、シ
スチン 0.6ｇおよびメチオニン 0.2ｇを含むアミノ酸水
溶液（シスチン純度７５％）２００ml中に投入した他
は、実施例１と同様にして水洗、溶離を行った。結果を
表２に示す。

【００４２】

【表２】

【００４３】比較例４〜６実施例１、２および３の各前半と同様に処理して得られ
たキレート樹脂Ａ、ＢおよびＣを用い、かつ実施例４〜
６で用いたのと同じアミノ酸水溶液を用いた以外は、比
較例１〜３と同様にしてカラム通液を行った。結果を表
３に示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】実施例７〜９実施例１、２および３の各前半と同様に処理して得られ
たキレート樹脂Ａ、ＢおよびＣを用い、それぞれを、フ
ェニルアラニン５ｇおよびトリプトファン２ｇを含むア
ミノ酸水溶液（フェニルアラニン純度 71.4 ％）２００
ml中に投入した他は実施例１と同様にして水洗、溶離を
行った。結果を表４に示す。

【００４６】

【表４】

【００４７】比較例７〜９実施例１、２および３の各前半と同様に処理して得られ
たキレート樹脂Ａ、ＢおよびＣを用い、かつ実施例７〜
９で用いたのと同じアミノ酸水溶液を用いた以外は、比
較例１〜３と同様にしてカラム通液を行った。結果を表
５に示す。

【００４８】

【表５】

【００４９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、純度の高いアミ
ノ酸を容易に得ることができるので、その工業的価値は
極めて高い。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属イオンを配位した樹脂と、精製対象の
アミノ酸のほかに不純物を含む水溶液とを、接触濾過吸
着法により接触させて該樹脂に目的とするアミノ酸を吸
着させ、次いで吸着したアミノ酸を溶離することを特徴
とするアミノ酸の分離精製方法。
【請求項２】アミノ酸水溶液中の精製対象アミノ酸の量
が、不純物に対して２倍モル以上である請求項１記載の
方法。
【請求項３】金属イオンを配位した樹脂が、アミノカル
ボン酸型またはアミノホスホン酸型のキレート性官能基
を有するキレート樹脂である請求項１または２記載の方
法。
【請求項４】キレート樹脂中の官能基が、ポリアルキレ
ンポリアミンを介して樹脂基体と結合している請求項３
記載の方法。
【請求項５】金属イオンが、銅イオンまたはコバルトイ
オンである請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】接触濾過吸着が、吸着槽に濾過機を付した
装置を用いて行われる請求項１〜５のいずれかに記載の
方法。