JPH0780822B2 - アミノ酸の分離精製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈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。さらに詳し
くは、金属イオンを配位したアミノ基を有する樹脂を用
いたアミノ酸の分離精製方法に関する。

アミノ酸は食品用、飼料用、医薬用、化粧用、工業用等
の広い分野で用いられている。

〈従来の技術〉 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、次いで副生成物または原料と分離精製する方
法で製造されている。

目的とするアミノ酸と副生成物または原料との分離精製
は、一般には溶解度差を利用した晶析法にて実施されて
いる。

しかしながら、アミノ酸は分子内にアミノ基とカルボキ
シル基を両方有しており、分子内塩、分子間塩等を形成
したり、溶解性が類似している等の為、純度の高いアミ
ノ酸は得難く、晶析法の繰り返し等繁雑な操作により精
製が行われている。

構造異性体であるロイシンとイソロイシンの如く、溶解
性がほぼ同等で晶析法にて分離出来ないアミノ酸の場合
には、β−ナフタレンスルホン酸等第三成分を加え、ア
ミノ酸の第三成分の塩を形成させ、その溶解度差を利用
して分離し、純結晶を得る（ファインケミカル1982年３
月15日号10頁）等の複雑な方法がとられている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 アミノ酸製造の分離精製工程で一般に行われている晶析
の繰り返しや、特にロイシン、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、前記の如く非常に複雑な方法で処理されている為
に、製造時間が長く且つ多数の処理装置を必要とし、建
設費、運転経費が嵩む等の欠点を有している。

かかる事情に鑑み、本発明者らはアミノ酸の分離精製を
効率良く行う方法を見出すべく鋭意検討した結果、本発
明を完成するに至った。

〈問題点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アミノ基を有
する樹脂とアミノ酸水溶液を接触させ、次いで溶出させ
ることを特徴とするアミノ酸の分離精製方法である。

本発明に用いられるアミノ基を有する樹脂は金属イオン
を配位し、且つ金属イオンを介して目的とするアミノ酸
と結合することができる樹脂であれば特に限定されるも
のではない。

このようなアミノ基を有する樹脂としては、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、カル
ボニルクロリド基、イソシアナート基、エポキシ基、ア
ルデヒド基、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子等ア
ミン反応性基を有したフェノール樹脂、ポリエチレン若
しくはポリプロピレンまたはポリ塩化ビニル等の重合体
（以下、アミン反応性基を有する樹脂と称する。）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、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、ペンタエチレンヘキサミン、ヘキサメチレンヘ
プタミン等のアルキレンポリアミンを反応させたアルキ
レンポリアミノ基を有する樹脂である。

アミン反応性基を有する樹脂とアルキレンポリアミンと
の反応は、公知の方法により行うことが出来るが、以下
に詳述する。

アミン反応性基を有する樹脂とアルキレンポリアミンと
の反応は、自己溶媒下、または水、N,N−ジメチルホル
ムアミド、メチルアルコール、エチルアルコール、ジメ
チルスルホオキシド、トルエン、ヘキサン若しくはヘプ
タン等の溶媒の存在下に行われる。

反応温度は、クロルメチル基、スルホニルクロリド基、
カルボニルクロリド基、イソシアナート基、エポキシ
基、アルデヒド基等の比較的低温で反応性に富むアミン
反応性基を有する樹脂の場合は約20℃以上、好ましくは
50〜100℃に加熱して行う。反応温度が約20℃より低い
と反応速度が遅くなり、反応に長時間要するので好まし
くない。

またニトリル基、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子
が重合体主鎖に直接結合しているような比較的アミン反
応性に劣るアミン反応性基を有する樹脂の場合には約10
0〜170℃に加熱して行う。反応温度が約100℃以下にな
るとアミン反応性基に対するアミノ化合物の反応速度が
遅くなり反応に長時間要するし、また反応温度が約170
℃以上になると生成官能基の分解現象が生じてくるので
好ましくない。

反応は上記の温度で約0.1〜７時間行われる。

その範囲内の最適時間は反応温度、反応液濃度、使用す
る溶媒、アミン反応性基を有する樹脂、アルキレンポリ
アミンの種類等によって適宜決められる。しかし、さら
に長い時間反応させることもできる。

反応は一般に常圧で行うが、加圧下でも可能である。

アミン反応性基を有する樹脂とアルキレンポリアミンと
の反応割合は、樹脂中のアミン反応性基１モルに対して
アルキレンポリアミンが約0.5モル以上用いられる。必
要以上のアルキレンポリアミンを用いることは反応後の
回収処理操作が繁雑となるし、アミン反応性基を有する
樹脂に対して用いられるアルキレンポリアミンが約0.5
モルより少くなるとアルキレンポリアミンの置換が少く
なり、得られるアミノ基を有する樹脂の金属イオン配位
能が低下し、金属イオンを介して結合する精製対象アミ
ノ酸の結合量が減少して単位樹脂当りのアミノ酸の分離
精製量が低減するので、好ましくは樹脂中のアミン反応
性基１モルに対してアルキレンポリアミンは約0.5〜３
モル用いられる。

以上のようにして製造されたアルキレンポリアミノ基を
有する樹脂はそのまま、あるいは洗浄、乾燥を行った後
に金属イオンを配位させてアミノ酸の分離精製に使用で
きるが、必要に応じて該樹脂をさらに塩基または酸で処
理した後に金属イオンを配位させて使用することもでき
る。

アルキレンポリアミノ基を有する樹脂に配位させる金属
イオンは、アルキレンポリアミノ基を有する樹脂に配位
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
とができる金属であれば特に限定されるものではない
が、一般には遷移金属イオンが用いられる。

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、亜鉛イオンが製造価格及び分離精製工程では
精製アミノ酸側に漏洩した金属イオンの除去がし易く、
好ましくは用いられる。

かかる金属イオンのアルキレンポリアミノ基を有する樹
脂への配位方法は、あらかじめアルキレンポリアミノ基
を有する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、金属イオンの水溶液にアルキレ
ンポリアミノ基を有する樹脂を投入して所定時間攪拌接
触させる方法等が採用される。

アルキレンポリアミノ基を有する樹脂に配位させる金属
イオン量は特に限定されるものではないが、配位金属イ
オン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当り約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た樹脂が用いられ
る。

金属イオンを溶解した水溶液とアルキレンポリアミノ基
を有する樹脂との接触条件は金属イオンの種類、金属イ
オンの濃度、温度、アルキレンポリアミノ基を有する樹
脂の種類及び量により異なるので適宜予備実験を行うこ
とにより設定される。一般にはアルキレンポリアミノ基
を有する樹脂１に対して、室温下で0.01〜0.5mol/
濃度の金属鉱酸塩の水溶液１〜100を0.1〜24時間接触
させる方法が採用される。

このようにして金属イオンを配位させたアルキレンポリ
アミノ基を有する樹脂はそのまま、あるいは必要に応じ
て水洗を行った後、分離精製対象のアミノ酸水溶液と接
触させられる。

アミノ酸水溶液としては、金属イオンを配位したアルキ
レンポリアミノ基を有する樹脂と親和力があり、且つそ
の親和力が異なるアミノ酸または不純物化合物を含むも
のであれば特に限定されるものではない。このようなア
ミノ酸、不純物化合物としては、例えばロイシン、イソ
ロイシン、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、セリン、リジン、アミノ酪酸等のアミ
ノ酸、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、デンプン、糖蜜、酢酸、ｎ−パラフィン、グリコー
ス等のアミノ酸合成原料等が挙げられる。

本発明で用いられる金属イオンを配位したアルキレンポ
リアミノ基を有する樹脂はカゼイン、ケラチン、ヘモグ
ロビン等の酸加水分解物をアルカリで中和した液のなか
からＬ−ロイシンやＬ−イソロイシンの分離精製に於い
て特に優れた効果が認められる。かかる効果は公知の技
術から全く予想出来得ないことであった。

金属イオンを配位させたアルキレンポリアミノ基を有す
る樹脂とアミノ酸水溶液との接触処理を行うに当たり、
アミノ基を有する樹脂に対する分離精製目的のアミノ酸
の親和性の低下を防止する為、アミノ酸水溶液のpHは約
２〜12の範囲で実施するのが好ましい。アミノ酸水溶液
のpHが約２未満または12以上になると分離精製目的のア
ミノ酸の樹脂に対する親和力が低下し、精製効率が低下
するので好ましくない。

金属イオンを配位させたアルキレンポリアミノ基を有す
る樹脂とアミノ酸水溶液との接触方法は特に制限される
ものではなく、例えば前記樹脂を充填した塔内へアミノ
酸水溶液を通液する方法、アミノ酸水溶液中へ前記樹脂
を浸漬し、次で濾過分離する方法等が採用される。

一般には、操作性の良い樹脂を塔内に充填してアミノ酸
水溶液を通液する方式が採用される。

金属イオンを配位させたアルキレンポリアミノ基を有す
る樹脂とアミノ酸水溶液との接触温度も特に制限される
ものではなく、通常約０〜100℃で実施される。

また接触時間も特に制限されるものではない。

アミノ酸水溶液に対する使用する前記樹脂量、接触温度
及び接触時間等は適宜予備実験を行うことにより設定さ
れる。

上記方法により金属イオンを配位させたアルキレンポリ
アミノ基を有する樹脂にアミノ酸水溶液を接触処理を行
った後、次いで分離精製を目的とするアミノ酸と他のア
ミノ酸または不純物との分離を行う。この分離には各ア
ミノ酸と金属イオンを配位させたアルキレンポリアミノ
基を有する樹脂との親和力の差を利用したクロマト分離
による方法が用いられる。該クロマト分離を行う分離溶
出剤の種類及び量は、各アミノ酸と金属イオンを配位さ
せたアルキレンポリアミノ基を有する樹脂の種類、樹脂
に配位したアミノ酸量等により異なり、適宜予備実験を
行うことにより設定される。

かかる分離溶出剤は公知の高速液体クロマトグラフィー
に用いられている展開液を用いることが可能であるが、
展開液からのアミノ酸の回収の容易さ等の点から水、ア
ンモニア水、鉱酸、苛性アルカリ金属、苛性アルカリ土
類金属の水溶液の単独または組み合わせによる方法が好
ましく用いられる。

分離精製目的のアミノ酸と他のアミノ酸等とを分離精製
した溶出液は、次いでそのまま、あるいはさらに繰り返
し精製処理を行った後、pHによる溶解度差を利用した
り、または濃縮析出処理、および乾燥等の公知の方法に
より精製されたアミノ酸を得ることができる。

アミノ酸を分離溶出後の樹脂はそのまま、または必要に
応じて再度、金属イオンを配位させた後、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。

〈発明の効果〉 本発明の金属イオンを配位したアルキレンポリアミノ基
を有する樹脂にアミノ酸水溶液を接触させ、次いで溶出
させる方法により、純度の高いアミノ酸を極めて容易に
得ることができるので、その価値は極めて大きい。

〈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よって限定されない。

実施例１ 架橋度６モル％のアクリロニトリル−ジビニルベンゼン
共重合体64gにアミノ化合物であるジエチレントリアミ
ン206gと36gの水を加え、120〜130℃で４時間反応し、
次いで濾過、水洗したところ231g（未乾燥）のアミノ基
を有する樹脂が得られた。（以下、アミノ化樹脂Ａと称
する。）次いでCuSO₄を0.1molとNH₃を0.5molを加え、水
で１にした水溶液300mlに、得られたアミノ化樹脂A20
mlを室温下１時間接触させた後、濾過、水洗することに
より1.2gの銅イオンを配位させたアミノ化樹脂Ａを得
た。この樹脂をカラムに充填し、さらに該銅イオン配位
アミノ化樹脂Ａのカラムの下に金属イオンを配位させて
いないアミノ化樹脂Ａの20mlを充填したカラムを直列に
連結させた。

このカラムに脱イオン交換水を満たし、次にカラム塔頂
よりpHが6.2、Ｌ−ロイシンとＬ−イソロイシンが各々1
0g/濃度の混合水溶液20mlを30分で、次いで分離溶出
剤として脱イオン交換水200mlを２時間で、さらに第２
の分離溶出剤として0.5規定濃度のアンモニア水溶液200
mlを２時間で流したところ、第１図に示すようなＬ−ロ
イシンとＬ−イソロイシンが分離精製された分離溶出液
が得られた。この分離溶出液をさらに減圧濃縮したとこ
ろ、脱イオン交換水分離溶出液から純度93％のＬ−イソ
ロイシンを0.21g（Ｌ−イソロイシン収率98％）とアン
モニア水分離溶出液から純度99％のＬ−ロイシンを0.19
g（Ｌ−ロイシン収率94％）得た。

実施例２〜５ 実施例１で用いたアミノ化樹脂Ａに配位させる金属イオ
ンの種類と配位量を変えた以外は実施例１と同様にし
て、Ｌ−ロイシンとＬ−イソロイシンの分離精製を行っ
た。その結果第１表に示した。

比較例１ 金属イオンを配位させていない実施例１で用いたアミノ
化樹脂Ａを用いた以外は、実施例１と同様にしてＬ−ロ
イシン、Ｌ−イソロイシンの混合水溶液の分離精製を行
った。

Ｌ−ロイシン、Ｌ−イソロイシンのいずれも分離溶出剤
として脱イオン交換水を50ml通液した段階で、全て樹脂
塔系外に溶出し、各アミノ酸の分離は全く出来なかっ
た。

実施例６〜９ 実施例１で用いたアミノ化合物の種類と使用量を変えた
以外は実施例１と同様にしてアミノ化樹脂の製造、銅イ
オンの配位及びＬ−ロイシン、Ｌ−イソロイシンの分離
精製を行った。その結果を第２表に示した。

実施例10、11 （アミノ化樹脂Ｆ） フェノール940g、レゾルシン110gと25重量％のホルマリ
ン1200gとを加え、80℃で４時間予備重合を行った後、
トリエチレンテトラミン1440gと36重量％の塩酸1000gと
25重量％のホルマリンを2400g加え、さらに80℃で２時
間反応を行った。反応後、濾過、水洗を行い、次に80℃
減圧下で脱水縮合反応を行った。反応後、樹脂を粉砕し
10〜60mesh粒径の樹脂1050gを得た。

（アミノ化樹脂Ｇ） 架橋度10モル％のメタクリル酸メチル−ジビニルベンゼ
ン共重合体1250gとアミノ化合物であるジエチレントリ
アミン4120gをオートクレーブ中170℃で７時間反応を行
い、脱水縮合反応を行ったところ3530g（未乾燥）の樹
脂を得た。

アミノ化樹脂Ａを上記アミノ化樹脂Ｆ、Ｇに変えた以外
は実施例１と同様にＬ−ロイシン、Ｌ−イソロイシンの
分離精製を行った。その結果を第３表に示した。

実施例12〜15、比較例２ 実施例１〜11のアミノ酸水溶液をカゼインが5g/、Ｌ
−ロイシンが5g/濃度のpH9の苛性アルカリ水溶液に変
え、金属イオン配位アミノ化樹脂を実施例１、２、３、
６及び比較例１で用いた金属イオンを配位させていない
アミノ化樹脂Ａを用いた以外は、実施例１と同様に分離
精製を行った。その結果を第４表に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１における分離溶出液中のアミノ酸の濃
度を分離溶出液量に対して示した図である。横軸は分離
溶出液量を、縦軸はアミノ酸濃度を、 はＬ−イソロイシン濃度を、 はＬ−ロイシン濃度を表す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】銅、コバルト、ニッケル、鉄および亜鉛か
   ら選ばれた金属のイオンを配置したアルキレンポリアミ
   ノ基を有する樹脂とＬ−ロイシンおよびＬ−イソロイシ
   ンのいずれか一方または両方のアミノ酸の水溶液とを接
   触させ、次いで溶出させることを特徴とするアミノ酸の
   分離精製方法。