JPH09286A - Ｄ−パントテン酸カルシウムの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微生物が直接発酵生産したＤ−パントテン酸
を含む溶液から効率的かつ収率よく高品質のＤ−パント
テン酸カルシウムを製造する方法を提供する。 【解決手段】 微生物により直接発酵生産されたＤ−パ
ントテン酸を含む溶液を活性炭と接触させてＤ−パント
テン酸を活性炭に吸着させたのち、親水性有機溶媒で溶
出し、ついでカルシウムを含むアルカリ剤で中和して析
出するＤ−パントテン酸カルシウムを採取することを特
徴とするＤ−パントテン酸カルシウムの製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は微生物により直接生
産されたＤ−パントテン酸発酵液からのＤ−パントテン
酸カルシウムの製造法に関する。Ｄ−パントテン酸カル
シウムはビタミンとして医薬, 食品および飼料分野で広
く使用される有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、パントテン酸カルシウムの製法
は、化学合成法と直接発酵法に大別される。化学合成法
としては、イソブチルアルデヒドを出発原料として合成
されたＤ, Ｌ−パントラクトンを化学的あるいは酵素的
方法で光学分割し、得られたＤ−パントラクトンをβ−
アラニンカルシウムと縮合させてＤ−パントテン酸カル
シウムとする方法が工業的規模で広く行われている。直
接発酵法としては最近、糖, β−アラニンを原料として
微生物によりＤ−パントテン酸を直接生産させる新規な
製造法が報告された(特開平６−２６１７７２)。その中
では、Ｄ−パントテン酸直接発酵液からのＤ−パントテ
ン酸カルシウムの製造法として、イオン交換樹脂による
脱塩処理後中和してカルシウム塩として濃縮し、メチル
アルコール添加後(メチルアルコール濃度８３v／v％)Ｄ
−パントテン酸カルシウム結晶を析出させるという方法
が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】直接発酵法は化学的合
成法に較べ光学分割が不要であるなどより効率的ではあ
るが、発酵液はＤ−パントテン酸の他菌体などの不溶物
および単糖、オリゴ糖、有機酸、タンパク質、無機塩
(陽イオン、陰イオン)など種々の可溶性不純物を含んで
いるので、この発酵液からいかに効率的かつ収率良く純
度の高いＤ−パントテン酸カルシウムを分離精製するか
が最大の問題点であった。前記公開特許公報記載の方法
においては、イオン交換樹脂による脱塩処理後Ｄ−パン
トテン酸を中和してカルシウム塩として濃縮し、メチル
アルコールを添加して(メチルアルコール濃度８３％)Ｄ
−パントテン酸カルシウム結晶を析出させる製造法が記
載されているが、発酵液に含まれる単糖、オリゴ糖が
イオン交換樹脂処理では分離除去できず晶出原液の段階
でパントテン酸あたり約１０％存在し、そのためイオン
交換樹脂処理液濃縮時の熱による発色や、晶出時の晶出
収率の低下の原因となる、さらに高晶出収率を得るた
めに晶出原液のＤ−パントテン酸カルシウム濃度が７w
／v％以上でメチルアルコール濃度が約９０v／v％とな
るようメチルアルコール添加前に水性溶出液を高濃度に
(Ｄ−パントテン酸カルシウム約５０w／v％)濃縮する必
要があるが、この濃度付近のＤ−パントテン酸カルシウ
ム溶液の粘度はかなり高く濃縮操作が困難であるといっ
た欠点がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは直接発酵法
によって得られ、Ｄ−パントテン酸以外に糖等の不純物
を含む培養液から効率的かつ収率良く高品質のＤ−パン
トテン酸カルシウムが得られるような製造法を鋭意研究
した結果、本発明を完成するに至った。すなわち本発明
は、微生物により直接発酵生産されたＤ−パントテン酸
を含む溶液を活性炭と接触させてＤ−パントテン酸を活
性炭に吸着させたのち、親水性有機溶媒で溶出し、つい
でカルシウムを含むアルカリ剤で中和して析出するＤ−
パントテン酸カルシウムを採取することを特徴とするＤ
−パントテン酸カルシウムの製造法である。本発明にお
ける微生物により直接生産されるＤ−パントテンを含む
溶液は特開平６−２６１７７２に記載されているように
Ｄ−パントテン酸合成能を有する微生物、例えば腸内細
菌エシェリヒア・コリ ８１４／pＦＶ３１株(ＩＦＯ
１５３７４, ＦＥＲＭ ＢＰ４４０１)を例えばグルコ
ースを糖原料とする培地で培養し、β−アラニンを接触
させて得られる。このときＤ−パントテン酸の生成量は
通常４０g／リットルである。該溶液はたとえば遠心分
離、濾過など、通常液中の不溶物を除去する方法により
菌体などの不溶性固形物を除いておくのが後の活性炭処
理での炭の汚れ防止、炭の寿命延長などの点から望まし
い。菌体などの不溶性固形物が除かれたＤ−パントテン
酸を含む溶液はたとえば塩酸、硫酸などの無機酸により
pＨを通常１〜５、好ましくはpＨ２〜４に調整する。p
Ｈが１未満になるとＤ−パントテン酸の分解が起こりや
すくなり収率が低下し、pＨが５を越えるとＤ−パント
テン酸の活性炭への吸着量が少なくなり、一方糖の吸着
力が増して糖類の分離除去が悪くなる。

【０００５】本発明に用いられる活性炭は特に限定され
ないが、通常液相分離用として市販されているものなら
どのようなものでも用いることができる。例えば、直径
３００Å以下の細孔の全細孔容積(以下単に「細孔容積」
という。)が０.４cc／g以上、直径３００Å以下の細孔
の平均細孔直径(以下単に「平均孔径」という。)が１７Å
以上の細孔特性を有する活性炭が好適なものとして挙げ
られる。このような特定の細孔特性を有する活性炭は例
えば、１)木材片、ヤシガラなどの木質原料を、塩化亜
鉛、リン酸、塩化カルシウムなどの薬品に浸漬し、約６
００〜７００℃で焼成した後、例えば、塩酸などの酸に
よって添加薬品類を脱離、洗浄することにより、あるい
は２)石炭、石油ピッチなどの鉱物系原料を、アルカリ
で処理してから、水蒸気、炭酸ガスなどにより７５０〜
９００℃で賦活することによって得られる。活性炭の形
状は粉末状、粒状、顆粒状のいずれでもよいが、カラム
に充填して使用する場合塔圧抑制から粒状、顆粒状が好
ましい。活性炭の具体例としては、粒状白鷺ＫＬＨ(武
田薬品製, 細孔容積１.０９cc／g, 平均孔径３２Å)、
粒状白鷺Ｗ(武田薬品製, 細孔容積０.４９cc／g, 平均
孔径１８Å)、粒状白鷺ＬＨ２Ｃ(武田薬品製, 細孔容積
０.７４cc／g, 平均孔径１９Å)、ＣＡＬ(ＣalgonＣorp
oration製, 細孔容積０.５５cc／g, 平均孔径２１Å)、
粒状活性炭ダイヤホープ００８(三菱化学製, 細孔容積
０.６１cc／g, 平均孔径２０Å)等が挙げられる。被処
理液と活性炭とを接触させる方法としては、例えば、固
定床吸着法、すなわちカラムに充填した活性炭に被処理
液を流す方法が適当である。この方法によれば、不純物
のクロマト的分離除去ができ、さらに親水性有機溶媒に
よるＤ−パントテン酸の溶出液の分画も容易にできる。
実用的には、直列する２基以上の活性炭充填カラムに被
処理液を流してＤ−パントテン酸を活性炭に吸着させ
る、いわゆるシリーズ吸着が好ましい。

【０００６】２つのカラムを用いる場合を例にとって吸
着処理法を説明する、すなわち図１に示すように、活性
炭充填カラムＡ塔およびＢ塔を直列に繋ぎ通液路(i)→
(ii)→(iv)→(v)→(vi)の順に被処理液を流し、Ａ塔の
出口のパントテン酸濃度がＡ塔の入口の濃度と同一にな
る時点まで通液する。出口と入口の濃度が同一となれば
Ａ塔とＢ塔を切り離し、Ｂ塔へ通液を切り替え、Ｂ塔に
別の活性炭塔を直列に繋ぎ、Ｂ塔の出口と入口のパント
テン酸濃度が同一になるまで通液する。図２はＬＨ２Ｃ
炭塔にＤ−パントテン酸直接発酵液を菌体分離および脱
色用活性炭で脱色処理し、塩酸でpＨ３に調整したＤ−
パントテン酸を含む溶液を通液したときのＤ−パントテ
ン酸および糖類の成分漏出曲線を示す。Ａ塔出口と入口
のパントテン酸濃度が同一となる点は飽和吸着点(b)で
あり、Ｄ−パントテン酸の漏れのない(a)で示される破
過吸着点までと較べると約１.５倍のＤ−パントテン酸
を吸着している(約２００g／リットル−ＬＨ２Ｃ)。破
過吸着点以降漏れ始めたＤ−パントテン酸は次塔で吸着
される。このとき被処理液に共存する糖類や他の不純物
の活性炭に対する吸着力がＤ−パントテン酸より弱いた
め通液途中Ｄ−パントテン酸に追い出され漏出率が２５
０％まで達しその後飽和吸着点に至るまで処理すると、
被処理液中の糖類の９０％以上が分離除去されることを
見いだした。このことは当業者にとっても全く予想外の
新知見であった。また被処理液に含まれる無機塩(陽イ
オン、陰イオン)は活性炭に吸着されず吸着廃液に流れ
分離除去できる。

【０００７】次にＤ−パントテン酸が飽和吸着された活
性炭カラムに親水性有機溶媒を流しＤ−パントテン酸を
溶出する。親水性有機溶媒としてメチルアルコール、エ
チルアルコール、イソプロピルアルコールなどの炭素数
１〜５の低級アルコールを有利に使用することができる
がメチルアルコールが後工程の晶出の際特に有利であ
る。すなわちＤ−パントテン酸カルシウムの結晶は多晶
形で溶媒環境によりα,β,γ晶、４分子のＭeＯＨ・１
分子のＨ₂Ｏをもつ結晶(４ＭeＯＨ・１Ｈ₂Ｏ晶)、およ
び無晶形をとるが、メチルアルコールを溶出溶媒として
用いた場合の晶出原液から析出する４ＭeＯＨ・１Ｈ₂Ｏ
晶は粒状であり、分離性が極めて良い。溶出温度は１０
〜３０℃、好ましくは２０〜３０℃である。メチルアル
コールを使用して活性炭カラムからＤ−パントテン酸を
溶出させる状況を実施例１における成分溶出曲線を示す
図３を例にとって説明する。最初の０.７vol溶出区分
(対ＬＨ２Ｃ炭 vol)はカラムに保持されている水が押
し出される区分であり、この区分のＤ−パントテン酸濃
度はわずか０.４％w／v％であった。次の１.５vol溶出
区分はＤ−パントテン酸濃度が８.７w／v％（移行量９
０％）、水分含量が７.５w／v％であった。被処理液の
Ｄ−パントテン酸濃度は２.６w／v％であったので、こ
の溶出区分は吸着、溶出により約３.４倍濃縮されたこ
とになる。さらに最後の０.８vol溶出区分はＤ−パント
テン酸濃度が０.９w／v％(移行量４％)、水分含量が０.
０５w／v％であった。

【０００８】溶出液の親水性有機溶媒濃度およびＤ−パ
ントテン酸濃度は、のちの晶出操作における晶出効率に
関連して、溶媒濃度は、通常８０〜９８v／v％、好まし
くは８５〜９５％、さらに好ましくは９０〜９２％であ
り、Ｄ−パントテン酸濃度は７w／v％以上が好ましい。
従って上記の１.５vol溶出区分はそのまま中和して晶出
原液とすることができる。ついで溶出液はカルシウムを
含むアルカリ剤で中和する。このアルカリ剤は、溶出液
に含まれるＤ−パントテン酸を中和するに十分なカルシ
ウムを含むものであればどのようなものでもよいが、水
酸化カルシウムが好適である。より実用的には、溶出液
にＤ−パントテン酸に対してほぼ等モルの粉末状水酸化
カルシウムを加える。未反応の水酸化カルシウム微粉末
がでる場合は、濾過して除去するのがよい。中和は、Ｄ
−パントテン酸カルシウムの結晶析出を防ぐため、液温
を１５℃以上に保持するのがよい。

【０００９】このようにして調製された晶出原液を１０
℃以下、望ましくは５℃以下に冷却後Ｄ−パントテン酸
カルシウムに対し種晶を約０.２％添加し０〜５℃で攪
拌しながら好ましくは１０時間以上放置すればパントテ
ン酸カルシウムの結晶を収率良く得ることができる。晶
出スラリーを常法の遠心脱水機などによる遠心分離ある
いはフィルタープレスなどの濾過により採取して湿結晶
を得る。メチルアルコールを溶出溶媒として用いたと
き、該湿結晶は約２５w／w％のメチルアルコール、約５
w／w％の水分を含有する。湿結晶はそのまま７０〜８０
℃の減圧乾燥すると、水分約０.５％まで乾燥すること
ができる、さらに必要に応じ調湿空気(８０℃, ＲＨ２
０％)を用いて乾燥すれば、水分約２％に調湿すること
ができ、実質的にメチルアルコールを含まないＤ−パン
トテン酸カルシウム粉末を得ることができる。また湿結
晶を水に溶解し濃度約５０w／v％まで濃縮・脱溶媒した
溶液を常法のスプレードライヤーにより噴霧乾燥してＤ
−パントテン酸カルシウム粉末を得ることもできる。乾
燥品の結晶形はすべて無晶形に転換する。上記のごと
く、本方法は活性炭カラムにＤ−パントテン酸を含む溶
液を通液することにより活性炭にＤ−パントテン酸を飽
和吸着させ、同時に無機イオン, 糖類が効果的に分離除
去でき、アルコールなどの親水性有機溶媒で溶出して溶
媒濃度、Ｄ−パントテン酸濃度を考慮した区分を選択す
ればそのまま中和、晶出工程の出発原液とすることがで
き、さらに晶出後の分離、採取も容易であるなど極めて
効率的な高純度Ｄ−パントテン酸カルシウムの製造法で
ある。

【００１０】

【実施例】以下に実施例をもって本発明の内容をより具
体的に説明するがこれらはいずれも本発明の内容を例示
するものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではな
い。 実施例１ エシェリヒア・コリＩＦＯ ８１４／pＦＶ３１株を、
グルコースを炭素源とする培地を用いて５リットル容ジ
ャーファメンターで常法により培養して２.５リットル
のＤ−パントテン酸直接発酵液を得た。細孔径０.１μ
のセラミックフィルター(東芝セラミック社製)を使用し
て４０℃で濾過し、菌体などの不溶性固形物を除いた濾
液１.６７リットルを得た。本液にはＤ−パントテン酸
が３８.５mg／ml(６４.３g)、糖(フェノール硫酸法によ
る全糖)が１０.３mg／ml(Ｄ−パントテン酸あたり約２
７％)含まれていた。本濾液を脱色用活性炭Ｋ−１(武田
薬品製, 細孔容積１.１２cc／g、平均孔径３２Å)を充
填した内径７０mm、高さ１３０mmのカラム(充填容積５
００ml)に通液し、水洗液と合わせて脱色率９９.５％の
液２.４リットルを得た。本液に濃塩酸５６mlを加えpＨ
を３.０に調整し、液相分離用活性炭・ＬＨ２Ｃ炭(粒状
・水蒸気賦活炭、武田薬品製)を充填した内径５０mm、
高さ１００mmのカラム(充填容積２００ml)２塔(Ａおよ
びＢ塔)を直列に繋ぎ連続して通液した。Ａ塔への飽和
吸着点までの通液量は２.２リットルであった。この操
作によりＡ塔にはＤ−パントテン酸が２９g(１４５g／
リットル−ＬＨ２Ｃ炭)吸着されたことになる。飽和吸
着点以降Ａ塔とＢ塔を切り離し、残りの液はＢ塔に通液
する。Ａ塔は６００mlの水で洗浄後メチルアルコールで
Ｄ−パントテン酸の溶出を行った。すなわち最初の０.
７vol・１４０mlは捨て(Ｄ−パントテン酸の損失は２
％)、次の１.５vol・３００ml(Ｄ−パントテン酸移行量
約９０％)を晶出工程に進めた。また最後の０.８vol・
１６０ml(Ｄ−パントテン酸移行量４％)は次塔の溶出剤
として使用しＤ−パントテン酸を回収した。上記１.５v
ol・３００ml区分のＤ−パントテン酸含量は８.７w／v
％(２６.３g)、全糖含量は０.４３w／v％(Ｄ−パントテ
ン酸当たり５％)、またメチルアルコール濃度は９２.５
v／v％であった。本溶出区分に水酸化カルシウム粉末
４.８gを加え十分に攪拌しＤ−パントテン酸を中和しカ
ルシウム塩(Ｄ−パントテン酸カルシウム２８.６g)とし
た。次にケイソウ土をプレコートしたヌッチェで濾過し
晶出原液とした。これらの操作は２０〜２５℃で行っ
た。晶出原液を攪拌機のついた丸底フラスコに移し５℃
まで冷却後５７mg(対Ｄ−パントテン酸カルシウム０.２
％)の種晶を加えさらに２℃まで冷却し、１５時間保持
して晶出を行った。晶出スラリーを３Ｇのガラスフィル
ターで濾過し、５℃のメチルアルコールを噴霧して洗浄
し４分子のＭeＯＨ、１分子のＨ₂ＯをもつＭeＯＨ含量
２６％、水分４％の湿結晶３６.６gを得た(Ｄ−パント
テン酸カルシウム３４.４g:晶出収率９０％)。本湿結晶
を常法の８０℃減圧乾燥、さらに８０℃・ＲＨ２０％の
調湿空気乾燥により水分２.４％のＤ−パントテン酸カ
ルシウム乾燥粉末２６.１gを得た。本製品は溶状（清澄
度、色）、カルシウム含量、窒素含量、比旋光度、結晶
型などについての日本、米国、英国規格に適合した。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、微生物が直接発酵生産
したＤ−パントテン酸を含む溶液を活性炭に接触させて
Ｄ−パントテン酸を飽和吸着させることにより不純物特
に糖を効率的に除去し、その後メチルアルコールなどの
親水性有機溶媒で溶出してそのまま晶出操作を行うこと
により発酵濾液から非常に効率的かつ高収率で高品質の
Ｄ−パントテン酸カルシウムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 活性炭充填カラムＡ塔、Ｂ塔を直列に連結し
た固定床の模式図であり、(i)〜(vi)は通液路を示す。

【図２】 被処理液をＬＨ２Ｃ炭カラムに通液したとき
の成分漏出曲線で、細実線ＡはＤ−パントテン酸の破過
曲線、太実線Ｂは糖の破過曲線を示す。(a)はＤ−パン
トテン酸の破過吸着点、(b)はＤ−パントテン酸の飽和
吸着点を示す。

【図３】 メチルアルコールを溶出溶媒とするＬＨ２Ｃ
炭カラムからの成分溶出曲線を示す。細実線ＡはＤ−パ
ントテン酸、太実線Ｂは水分、点線Ｃは糖の溶出曲線で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢田 英雄 大阪市摂津市香露園11−11

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微生物により直接発酵生産されたＤ−パ
   ントテン酸を含む溶液を活性炭と接触させてＤ−パント
   テン酸を活性炭に吸着させたのち、親水性有機溶媒で溶
   出し、ついでカルシウムを含むアルカリ剤で中和して析
   出するＤ−パントテン酸カルシウムを採取することを特
   徴とするＤ−パントテン酸カルシウムの製造法。
2. 【請求項２】 Ｄ−パントテン酸を含む溶液が発酵液か
   ら不溶物を分離した溶液である請求項１記載の製造法。
3. 【請求項３】 Ｄ−パントテン酸を含む溶液のpＨが１
   〜５である請求項１記載の製造法。
4. 【請求項４】 Ｄ−パントテン酸を含む溶液を２基以上
   直列に連結したカラムに充填した活性炭に飽和吸着点ま
   で連続して接触させる請求項１記載の製造法。
5. 【請求項５】 親水性有機溶媒が炭素数１〜５の低級ア
   ルコールである請求項１記載の製造法。
6. 【請求項６】 低級アルコールがメチルアルコールであ
   る請求項５記載の製造法。
7. 【請求項７】 カルシウムを含むアルカリ剤が水酸化カ
   ルシウムを含むものである請求項１記載の製造法。
8. 【請求項８】 親水性有機溶媒がメチルアルコールであ
   り、カルシウムを含むアルカリ剤が水酸化カルシウムで
   あって、Ｄ−パントテン酸カルシウムを４分子のメチル
   アルコール、１分子の水をもつ結晶として採取する請求
   項１記載の製造法。