JPH058188B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 フエニルアラニンは必須アミノ酸の一つであ
り、医薬品、特に医療用アミノ酸輸液等に使用さ
れ、又最近はベプチド系甘味料であるα−アスパ
ラチルフエニルアラニンメチルエステルの構成ア
ミノ酸として関心を集めている。

従来フエニルアラニンは、化学合成法、タンパ
ク質加水分解法や発酵法等によつて生産されてい
たが、生産効率が低いので、より効率的な生産方
法が種々検討されている。

これらの方法の一つに、桂皮酸を原料としてア
ンモニアの存在下、Ｌ−フエニルアラニンアンモ
ニアリアーゼを用いて酵素反応により、Ｌ−フエ
ニルアラニンを製造する方法があり、この方法
は、フエニルアラニンの生産性が極めて高く、工
業的な製造方法として注視されている。

しかし乍ら上記の方法に於ては、生成するＬ−
フエニルアラニンは桂皮酸やアンモニアと共存し
ており、フエニルアラニンを単品として得るため
には、これらの混合物の中から、フエニルアラニ
ンを分離採取する必要があるが、特にフエニルア
ラニンと桂皮酸は化学構造が類似しており、相互
に分離することは非常に難かしく、工業的有利に
フエニルアラニンを製造するためには、共存する
桂皮酸との分離を効率良く行うことが重要であ
る。

本発明者はこの様な状況を背景に、桂皮酸と共
存するフエニルアラニンの効率的な分離、精製方
法について鋭意検討した結果、多孔性の合成吸着
剤を用いて、特定の条件下で処理を行うことによ
り、極めて効率良くフエニルアラニンと桂皮酸の
分離ができることを見出した。

多孔性合成吸着剤は、種々の有機性の重合性モ
ノマーを重合、縮重合または共重合することによ
つて得られた架橋重合体、または種々の重合性モ
ノマーを重合や縮重合した後、架橋して得られた
架橋重合体から成り、有為量の表面積及び細孔容
積を有し、各種の物質、特に医薬品や食品等の分
離精製に利用されている。そして、この様な合成
吸着剤としては、多くのものがあり、例えば、ス
チレンとジビニルベンゼンの共重合体を基体構造
とする「ダイヤイオン（三菱化成(株)製：登録商
標）」HP10，HP20，21，30，40，50やアンバー
ライト（米国ローム＆ハース社製）XAD2，４
等、モノメタクリレートとジメタクリレートの共
重合体を基体構造とする「ダイヤイオン」
HP2MGやアンバーライトXAD7，８等が製造、
市販されている。

この様な合成吸着剤が、アミノ酸や有機酸を吸
着することは既に知られており、例えばアミノ酸
では等電点付近で最も良く吸着され、有機酸では
PHが低い、有機酸の非解離状態で良く吸着される
ことも知られている。

本発明者らはこれらの知見を基に合成吸着剤を
用いてフエニルアラニンと桂皮酸を含有する混合
物から、フエニルアラニンを分離精製する方法に
ついて検討した結果、驚くべきことに、桂皮酸の
解離度やフエニルアラニンの等電点から予測され
る領域とは全く独立した溶液のPHによつて、合成
吸着剤のフエニルアラニンと桂皮酸に対する相対
吸着能は大きく変化し、極端な場合、あるPH範囲
ではフエニルアラニンと桂皮酸に対する相対吸着
能（吸着の選択性）は逆転する場合があり、これ
らの現象を巧みに利用することによつて、フエニ
ルアラニンと桂皮酸の分離が極めて効率的に行え
ることを見出し、本発明に到達した。

即ち本発明は、桂皮酸と共存するフエニルアラ
ニンの工業的有利な分離精製方法を提供するもの
であり、その要旨は桂皮酸とフエニルアラニンを
含む混合水溶液を、スチレンとジビニルベンゼン
を主体とする芳香族系の共重合体またはモノメタ
クリレートとジメタクリレートを主体とするメタ
クリル系共重合体を基体構造とする多孔性合成吸
着剤を用い、PH9.0以下の条件下クロマト展開さ
せることを特徴とするフエニルアラニンと桂皮酸
の分離法に存する。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明は桂皮酸とフエニルアラニンを合成吸着
剤により分離するものであるが、桂皮酸とフエニ
ルアラニンを含有する混合水溶液を合成吸着剤と
接触させると、両者の合成吸着剤に対する相対的
な吸着性は、桂皮酸やフエニルアラニンの濃度、
その他の共存物の濃度、溶液のPH等の溶液の状
態、特に溶液のPHに大きく依存して変化する。例
えば、第１図は、試薬特級のフエニルアラニンと
桂皮酸を各5gづつ各種の濃度のアンモニア水に
溶解した溶液1l中に、合成吸着剤ダイヤイオン
HP20を50ml添加した場合の、桂皮酸とフエニル
アラニンの相対吸着性を、桂皮酸に対する吸着性
を１として示したものであるが、この図から明ら
かなように、溶液のPHによつて桂皮酸とフエニル
アラニンの相対吸着性は変化し、PH9.5以下の領
域ではフエニルアラニンの方が桂皮酸よりも良く
吸着される。

本発明はこのようなPH9.5を境にして相対吸着
性が変化するという新規な知見に基づき、桂皮酸
とフエニルアラニンが共存する水溶液中から両成
分を分離する方法である。

本発明方法により分離処理されるフエニルアラ
ニンと桂皮酸を含む水溶液は、特に制限されず、
通常溶液中のフエニルアラニンと桂皮酸の濃度は
夫々0.05〜20（wt）／（vol）％程度である。ま
た、水溶液のPHは、9.5以下であれば分離可能で
あるが、分離効率の面からPHは9.0以下であるこ
とが好ましい。しかしながら、例えば、合成吸着
剤を充填したカラムに桂皮酸とフエニルアラニン
を含む混合水溶液を一定量供給し、別種の、実質
的にフエニルアラニンと桂皮酸を含まない溶液を
溶離剤として流して、溶離展開クロマトにより、
桂皮酸とフエニルアラニンを分離する手法を採用
する場合には、桂皮酸とフエニルアラニンを含む
混合水溶液のPHは必ずしも9.0以下である必要は
なく、合成吸着剤とフエニルアラニン及び桂皮酸
が接触する間の、大部分の時間の溶媒となる溶離
剤のPHが9.0以下であれば良い。桂皮酸とフエニ
ルアラニンを脱塩水に溶解した場合、PHは通常３
程度以下となるが、このような状態では溶解度特
に桂皮酸の溶解度が極めて低く、操作上不適切で
あり溶液のPHは５以上が好ましい。

このようなPHに水溶液を調整するためには、ア
ンモニアやアミン、水酸化ナトリウムや水酸化カ
リウム等のアルカリ金属の水酸化物等が好適に使
用される。

又、これらの水溶液中には、塩化アンモニウム
や塩化ナトリウム、硫酸アンモニウム等の塩類や
その他の成分が含有されていても差しつかえない
ばかりか、少量共存する場合に吸着性の向上をも
たらすこともあるが、時には、これらの無機塩類
の存在は桂皮酸とフエニルアラニンの相対吸着性
にも影響を及ぼすため、通常２（wt）／（vol）
％以下、さらに好ましくは0.5（wt）／（vol）％
以下とするのがフエニルアラニンと桂皮酸の分離
性を上げるためには好適である。

本発明に於て使用される合成吸着剤としては、
多孔性の架橋共重合体であり、有為量の表面積及
び細孔容積をもつものである。合成吸着剤の吸着
量はその表面積及び細孔容積にも大きく影響さ
れ、通常、少くとも100m²／ｇ以上、好ましくは
300m²／ｇ以上の表面積を有し、少くとも0.1ml／
ｇ以上好ましくは0.5ml／ｇ以上の細孔容積をも
つものが望ましい。一方合成吸着剤の基体を構成
する架橋重合体の単位構造としては、吸着容量の
点からスチレンとジビニルベンゼンを主体する芳
香族系の共重合体からなる基体構造をもつものが
好ましい。このような合成吸着剤としては、市販
品として例えばダイヤイオンHP10，20，21，
30，40，50（三菱化成工業(株)製；登録商標）アン
バーライトXAD2、４（米国、ローム＆ハース社
製；商標）等が挙げられる。

本発明方法を実施する際の具体的な、フエニル
アラニンと桂皮酸の分離操作方法としては、実質
的に混合水溶液のPHが9.0以下の領域で合成吸着
剤と接触する以外特に制限はないが、分離な効率
的に行う為には、合成吸着剤をカラムに充填し、
この充填層に桂皮酸とフエニルアラニンを含む水
溶液を流して、クロマト分離する方法が好まし
い。

この際、PH9.0以下である、桂皮酸とフエニル
アラニンを含む水溶液を合成吸着剤の充填層に連
続的に供給すると、吸着性の弱い桂皮酸が先にカ
ラムより流出し始め、遅れてフエニルアラニンが
流出し始めるため、カラム流出液の、桂皮酸が流
出し始めた点から、フエニルアラニンの流出し始
める迄の分画を採取する、いわゆる先端クロマト
分離により、フエニルアラニンが分離された桂皮
酸を得ることができる。尚この原液中にアルカリ
や塩化アンモニウムや硫酸ナトリウム等の無機物
等が少量共存する場合、これらは通常、桂皮酸や
フエニルアラニンの合成吸着剤への吸着性を向上
させるが、それ自身は、合成吸着剤には殆んど吸
着されず、桂皮酸の流出に先立つて、流出し始め
るため、必要に応じてこれらの流出分画を採取す
ることによつて、アリカリ及び無機塩類も併せ回
収することが可能である。また、この原液の充填
層への供給を継続すると、合成吸着剤による吸着
は飽和に達し、流入液と流出液の組成は等しくな
るが、通常はフエニルアラニンが流出し始める前
后の適当な時点で通液は停止され、その時点で合
成吸着剤に吸着されている大部分のフエニルアラ
ニンと、既に流出した残りの桂皮酸は、適当な溶
離剤、例えば0.1〜５規定、好ましくは0.5〜２規
定のアンモニアや水酸化ナトリウム水溶液を流す
ことによつて溶離され、桂皮酸含量の減少したフ
エニルアラニンを得ることができる。他方、溶離
剤で処理した後の合成吸着剤は、勿論再びフエニ
ルアラニンと桂皮酸の分離に繰返して使用するこ
とができる。

合成吸着剤の充填層を用いてクロマト分離する
別の方法として、桂皮酸とフエニルアラニンを含
む水溶液を一定量充填層に供給し、合成吸着剤に
吸着された桂皮酸とフエニルアラニンをPH9.0以
下の水溶液を溶離液として流して、クロマト展開
溶離して、桂皮酸とフエニルアラニンを分離する
ことも可能である。この際PH9.0以下の条件下で
は吸着性の弱い桂皮酸が先に流出し、遅れてフエ
ニルアラニンが流出するため夫々の流出分画を採
取することにより両者の分離が可能である。尚こ
の様に溶離剤を用いて、クロマト展開溶離により
分離する場合には、分離される、桂皮酸と、フエ
ニルアラニンを含む水溶液のPHは必ずしも9.0以
下である必要はなく、分離工程時の、合成吸着剤
の接触する溶液の大部分を占め、実質的に分離を
支配する溶離液のPHが9.0以下であれば良い。こ
の際溶離液中に含まれる無機塩は、桂皮酸とフエ
ニルアラニンの吸着性に影響するため、２
（wt）／（vol）％以下、好ましくは0.5（wt）／
（vol）％以下が、桂皮酸とフエニルアラニンの分
離性を向上するために好適であり、更に最も簡便
には溶離剤として脱塩水が使用できる。溶離剤と
して脱塩水を使用した場合、分画採取されたフエ
ニルアラニン及び桂皮酸は無機塩類を殆ど含有す
ることなく純品に近い形で採取可能である。

これらの方法に於て、合成吸着剤の充填層高は
装置や操作上、許容される範囲内で高い方が好ま
しいが通常は0.5〜5m程度が採用される。又通液
の流速としてはLV（空筒線速度）で0.1〜10m程
度が好ましい。クロマト展開溶離により分離する
場合、充填層への混合水溶液の負荷量は、混合液
の各成分濃度や必要とされる分離の程度にもよる
が、通常充填層に、混合水溶液を供給して、桂皮
酸がカラムより流出し始める迄の範囲で、合成吸
着剤の充填量の0.05〜100倍量程度の範囲が好ま
しい。

本発明の方法によれば、合成吸着剤には、フエ
ニルアラニンの方が桂皮酸より強く吸着されるた
め、クロマト展開溶離の手法を採用すれば多量の
フエニルアラニン中に存在する少量の桂皮酸の分
離法として極めて有利であり、又先端クロマト分
離の手法を採用すれば、桂皮酸とフエニルアラニ
ンを含む水溶液から、フエニルアラニンが完全に
除去された桂皮酸を容易に得ることができる特徴
がある。

以下本発明を実施例及び参考例に従つて更に詳
細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限
り本実施例に限定されるものではない。

参考例 １ 試薬特級のＬ−フエニルアラニンとtrans−桂
皮酸を各種濃度のアンモニア水に各5gづつ溶解
して、夫々の溶液の液量を1lとする。この溶液
に、夫々水中で50mlづづ秤取し、遠心分離機で水
分を除去した合成吸着剤ダイヤイオンHP20を添
加し、30℃の恒温振盪槽中で10時間振盪した。そ
の後水溶液中に残留しているフエニルアラニンと
桂皮酸の濃度を測定し、原液との差よりダイヤイ
オンHP20への吸着量を求めた。これらの結果
を、フエニルアラニンの相対吸着性（ダイヤイオ
ンHP20のフエニルアラニン吸着量／ダイヤイオ
ンHP20の桂皮酸吸着量）と溶液のPHの関係とし
て第１図に示した。図から明らかなようにPH9.5
を境にフエニルフラニンの桂皮酸に対する相対吸
着性は逆転している。

参考例 ２ 内径30mmφ、高さ1.5mのアクリル製カラムに、
合成吸着剤、ダイヤイオンHP20を1.0l充填した。

trans−桂皮酸とＬ−フエニルアラニンをアン
モニア水に溶解して塩酸を加えて中和し、trans
−桂皮酸5g／ｌ、Ｌ−フエニルアラニン10g／
ｌ、及びアンモニウムイオンをアンモニアとして
140g／ｌを含むPH8.5の混合水溶液を調整し、こ
の溶液を上記のカラム上部より2l／hrの流速で
100ml通液し、続いて溶離液として１規定のアン
モニア水（PH11.6）を2l／hrの流速で通液した。
その際のカラムからの流出液量と各成分濃度の関
係を第２図に示した。図中、ａは桂皮酸、ｂはフ
エニルアラニン及びｃはアンモニウムイオンを表
わす。

実施例 １ 参考例２に於て、溶離液として１規定のアンモ
ニア水の代りに脱塩水（PH5.5〜７）を使用した
以外は、参考例２と全く同様に操作した際の結果
を第３図に示した。図中、ａは桂皮酸、ｂはフエ
ニルアラニン、ｃはアンモニウムイオンを表わ
す。

参考例２と比較すると、フエニルアラニンと桂
皮酸の流出順序は逆転し、アンモニア成分の混入
の殆どないフエニルアラニンと桂皮酸を分別採取
できた。

実施例 ２ 実施例１に於て、trans−桂皮酸とＬ−フエニ
ルアラニンを含むPH8.5の混合水溶液を用いた代
りに、cis−桂皮酸、DL−フエニルアラニン、を
アンモニア水に溶解した、cis−桂皮酸5g／ｌ、
DL−フエニルアラニン10g／ｌを含むPH10.0の混
合水溶液を用いた以外は実施例１と全く同様に操
作した。

この際カラム流出液には、流出液量2.4lの位置
に桂皮酸の流出ピークがあり、3.8lの位置にフエ
ニルアラニンの流出ピークがあつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は参考例１に従つてフエニルアラニンと
桂皮酸の種々のPHの混合水溶液を、合成吸着剤ダ
イヤイオンHP20と接触させた際の桂皮酸に対す
るフエニルアラニンの相対吸着性をPHの関数とし
て表わしたものであり、縦軸は相対吸着性を横軸
は溶液のPH値を示す。第２図は参考例２に従つ
て、フエニルアラニンと桂皮酸の混合水溶液を、
合成吸着剤ダイヤイオンHP20のカラムを用い、
１規定のアンモニア水（PH11.6）を溶離液として
クロマト溶離展開した時の流出液中の各成分濃度
を示したものである。第３図は実施例１に従つ
て、フエニルアラニンと桂皮酸の混合水溶液を、
合成吸着剤ダイヤイオンHP20のカラムで脱塩水
（PH5.5〜７）を溶離剤としてクロマト溶離展開し
た時の流出液中の各成分濃度を示すものである。
尚第２図及び第３図中、縦軸は成分濃度、横軸は
流出液量を示し、ａは桂皮酸、ｂはフエニルアラ
ニン、ｃはアンモニウムイオンを表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フエニルアラニンと桂皮酸を含む混合水溶液
   を、スチレンとジビニルベンゼンを主体とする芳
   香族系の共重合体またはモノメタクリレートとジ
   メタクリレートを主体とするメタクリル系共重合
   体を基体構造とする多孔性合成吸着剤を用い、PH
   9.0以下の条件下クロマト展開させることを特徴
   とするフエニルアラニンと桂皮酸の分離法。 ２ 合成吸着剤は、少くとも100m²／ｇの表面積
   及び少くとも0.1ml／ｇの細孔容積を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の分離
   法。 ３ 混合水溶液中のフエニルアラニンと桂皮酸の
   濃度は夫々、0.05〜20（wt.）／（vo1.）％である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項に記載の分離法。