JPH09509095A - グアニジン塩の回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 対応する水溶液（希釈液）を電気透析することによりグアニジン塩が濃縮側に濃縮される、希釈され不純物の混入した水溶液からグアニジン塩を回収する方法が記述されている。それにより、対応するグアニジン塩の大部分を全ての不純物から分離することができる一方で、相当高度に濃縮された生成物を同時に得ることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 グアニジン塩の回収方法 本発明は、希釈され不純物の混じった水性溶液からグアニジン塩を回収する方 法に関するものである。 グアニジン塩はバイオテクノロジー的プロセスにおいてのみならず有機合成プ ロセスにおいても重要な生成物である。このため、対応する技術的使用の間に、 グアニジンの他に、有機物起源のものだけでなく無機物起源のものをも含む数多 くの不純物を含有する多量の廃水が発生する。このように、例えば、クロマトグ ラフィー、蛋白質溶液の分解及び／又は復元或いは封入小体の溶解に使用された 適切なグアニジン溶液は、通常は残留蛋白質、還元化合物（例えばスルフィド等 ）、非イオン性洗剤又はバッファー塩により汚染されている。加えて、グアニジ ン塩の濃度は非常に強い変化に供されるものである。 経済的な観点からのみではなく環境保護の点から見ても、グアニジン塩の分離 及び／又はできるだけ純粋な形での回収には多大な興味が存在する。現在までに 提供された唯一の技術的可能性は、まず最初に希釈溶液を濃縮し、次に結晶化に よってグアニジン塩を精製するというものである。これらの方法において特に欠 点となるのは、大量の水をある程度蒸発させるのに必要とされる莫大なエネルギ ーの消費である。更には、結晶化による不純物の分離は考慮すべき幾つかの問題 を引き起こし、それ故幾分純粋な生成物の回収に多段階再結晶が必要とされ、そ れがこの方法を技術的にやや複雑なものとさせるのである。 それ故、本発明の目的は、従来の技術における上述の欠点を有さず、その代わ りに僅かな技術的援助によって汚染水溶液から高純度のグアニジン塩を分離する ことを可能にする、希釈され汚染された水溶液からグアニジン塩を回収する方法 を向上させることにある。 この目的は、本発明により対応する水溶液（希釈液）を電気透析にかけグアニ ジン塩を濃縮側に濃縮形態で集積させることによって達成される。 電気透析の原理の詳細な要約及びその使用についてはフリッツ(J．Fritsch)等 による”Electrodialysis and Diffusion Dialysis”，Galvanotechnology，vol ume 7，1991，Eugen G．Lenze Publisher，Saulgauに記載されている。 換言すると、驚くべきことに対応するグアニジン塩が全ての不純物から相当分 離されることができ、同時に生成物が非常に高濃度で（濃縮側に）分離されるこ とができることが示される。 米国特許第４６７８５５３号から、電気透析によってグアニジン塩を含有する 溶液からポリペプチド及び蛋白質を回収する方法が知られているが、この場合は グアニジン塩が比較的濃縮された形態で存在しており、電気透析の過程において 希釈されてしまうものである。 本発明の方法においては、特に１重量％未満のグアニジン塩濃度を有する溶液 が電気透析される。これに関して、例えば、グアニジン塩酸塩、スルファミド酸 塩、リン酸塩、硫酸塩、チオシアン酸塩又は硝酸塩等の実際上全ての技術的に重 要な塩を、グアニジン塩として用いることが可能である。 電気透析自体は、既知のイオン選択性膜（本質的にイオン交換膜）を有する従 来技術の電気透析セル中で行うことができる。使用する電極リンスについては、 グアニジンリン酸塩又は硫酸塩等のグアニジン塩溶液を使用するのが特に有益で あることが証明されている。これにより、望ましくない不純物が濃縮液に浸入し ないことが保証される。 電流密度及び電圧等の電気的パラメターは、電気透析セルの技術的能力によっ て変化する。通常は、２００〜１０００Ａ／ｍ²、特に３００〜７００Ａ／ｍ²の 電極表面及び約０．５〜３ボルト／セル対(cell pair)の電圧が技術的に適当で ある。 ある程度満足のいく処理量を得るために、多数のセル対が従来の方法によって 所謂膜スタック(membrane stacks)に組み合わされ、その数は通常で５〜５００ セル対／スタック、好ましくは３００〜４００セル対／スタックである。 本発明の方法は、実際的には、希釈され汚染された水溶液（希釈液）が連続し てセル対中にポンプで送り込まれ、電気透析が所望される電流密度及び電圧で行 われ、濃縮されたグアニジン塩を含む濃縮液が連続して取り出される形態で行わ れる。 本発明の方法による特に有益な点は、電気透析を非常に広いｐＨ範囲、好まし くは０〜１２で行えること並びに使用する膜材質の酸及び塩基抵抗にのみ依存す るということである。このことは用いる溶出液を通常は酸性又はアルカリ性添加 物による強力な前処理を行うことなく使用することを可能にするという大きな利 点を有するものである。 本発明による好ましい具体例によれば、電気透析は二又はそれ以上の段階を経 て行われ、それにより関連する膜スタックが連続して連結される、つまり、第一 膜スタックからの濃縮液が第二膜スタックにおける希釈液として使用されるとい うことである。これにより関係する溶出液の更なる濃縮が可能となる。第一段階 に使用される溶出液が、例えば、関連するグアニジン塩について１重量％未満の 濃度であっても、第一段階の後の濃縮液は既に１０〜２０重量％のグアニジン塩 濃度を有しており、第二段階の後では２０〜２５重量％の濃度を有している。現 在ある電気透析セルでは、最高で２５〜５０重量％の対応するグアニジン塩溶液 の濃縮が可能である。 これらの濃縮溶液は既に９８％より高い非常に高純度を有しており、通常は他 の塩をほんの少量しか含んでいない。もし所望される又は必要とされるならば、 関連する塩を固体形態で分離するために結晶化段階を電気透析段階と結合させる ことも可能である。 本質的には本発明の方法による特に有益な点は、技術的及びエネルギー的に大 きな費用をかけることなく、非常に変化に富んだ不純物を含む相当希釈された溶 液から開始してグアニジン塩を３５〜５０重量％の濃度にまで濃縮することがで き、同時に開始溶液に含有される不純物を実質上完全に分離することができると いうことである。 以下の例は本発明をより詳細に説明するものである。 例： 装置の説明： これらの例は、７つの陽イオン選択性膜、５つの陰イオン選択性膜及び１１の スペーサ（それぞれのケースにおいて５セル対）を有し、膜距離が０．５ｍｍ、 有効断面積が５８ｃｍ²であるセルスタックを２つ連結することにより特許請求 の範囲に従って修正された電気透析装置中で行われる。それとともに生じる４つ の回路はお互いに分離される： 希釈液１： 塩が回収される溶液。 濃縮液１： 精製と共に濃縮の第一段階が起こる中間溶液。 希釈液２： 濃縮液１と同じ。 濃縮液２： 濃縮の第二段階が起こり、回収される塩が越流(overflow)によっ て連続的に取り除かれる溶液。 電極リンス： 陽極における塩素ガスの発生を妨げるべき塩化物を含まないグア ニジン塩の溶液。 例１ 組換え蛋白質の生成からの３０ｋｇのグアニジニウムクロリドの溶液（希釈液 １）を上述の装置を用いて８３時間電気透析した。これに必要な電圧がそれぞれ のセルスタックの抵抗に従って自動的に調節され、かつ最高値が１２ボルトに制 限されるように、両方の回路の電流強度の一定最大値を４アンペアに設定した。 生成物（濃縮液２）を越流容器中に採取した。希釈液１中の沈殿物が流速を開始 時の３０％未満に減速させた時点で電気透析を終了した。 電気透析の開始時条件： 希釈液１： 以下を参照 濃縮液１： ＝希釈液２：グアニジニウムクロリドの１重量％水溶液 濃縮液２： グアニジニウムクロリドの１重量％水溶液 電極リンス： グアニジニウム二水素リン酸塩の８重量％水溶液 濃縮液２の溶液から連続結晶化によって組換え蛋白質の分離における再使用に 適切な技術的には純粋であるグアニジニウムクロリド（含有量＞９８．５重量％ ）を分離することが可能である。 例２ 組換え蛋白質の生成からの２５ｋｇのグアニジニウムクロリドの溶液（希釈液 １）を上述の装置を用いて５０時間電気透析した。これに必要な電圧がそれぞれ のセルスタックの抵抗に従って自動的に調節され、かつ最高値が１２ボルトに制 限されるように、両方の回路の電流強度の一定最大値を３アンペアに設定した。 生成物（濃縮液２）を越流容器中に採取した。 電気透析の開始時条件： 希釈液１： 以下を参照 濃縮液１： ＝希釈液２：グアニジニウムクロリドの１重量％水溶液 濃縮液２： グアニジニウムクロリドの１重量％水溶液 電極リンス： グアニジニウム二水素リン酸塩の８重量％水溶液 濃縮液２の溶液から連続結晶化によって組換え蛋白質の分離における再使用に 適切な技術的には純粋であるグアニジニウムクロリド（含有量＞９８．５重量％ ）を分離することが可能である。 例３ 技術的に純粋である２．５ｋｇのグアニジニウムチオシアン酸塩の溶液（希釈 液１）を上述の装置を用いて４３時間電気透析した。これに必要な電圧がそれぞ れのセルスタックの抵抗に従って自動的に調節され、かつ最高値が３アンペアに 制限されるように、両方の回路の電圧の一定最大値を６ボルトに設定した。生成 物（濃縮液２）を越流容器中に採取した。 電気透析の開始時条件： 希釈液１： 以下を参照 濃縮液１： ＝希釈液２：グアニジニウムチオシアン酸塩の１重量％水溶液 濃縮液２： グアニジニウムチオシアン酸塩の１重量％水溶液 電極リンス： グアニジニウム二水素リン酸塩の８重量％水溶液 濃縮液２の溶液から連続結晶化によって組換え蛋白質の分離における再使用又 は分子生物学に適切な技術的には純粋であるグアニジニウムチオシアン酸塩（含 有量＞９９重量％）を分離することが可能である。 例４ 技術的に純粋である２．５ｋｇのグアニジニウム二水素リン酸塩の溶液を上述 の装置を用いて７３時間電気透析した。これに必要な電流強度がそれぞれのセル スタックの抵抗に従って自動的に調節され、かつ最高値が４アンペアに制限され るように、両方の回路の電圧の一定最大値を１２ボルトに設定した。生成物（濃 縮液２）を越流容器中に採取した。 電気透析の開始時条件： 希釈液１： 以下を参照 濃縮液１： ＝希釈液２：グアニジニウム二水素リン酸塩の０． １重量％水溶液 濃縮液２： グアニジニウム二水素リン酸塩の０．１重量％水溶液 電極リンス： グアニジニウム二水素リン酸塩の８重量％水溶液 濃縮液２の溶液から連続結晶化によって、例えば耐炎性用具の製造の通常の使 用に適切な技術的には純粋であるグアニジニウム二水素リン酸塩（含有量＞９９ 重量％）を分離することが可能である。 例５ 組換え蛋白質の生成からの１０６５ｋｇのグアニジニウムクロリドの溶液（希 釈液１）を、０．１６ｍ²の有効断面積及び０．５ｍｍの膜間距離を有する２５ のセル対に連続して連結された膜スタックを２つ有する特許請求の範囲の説明に 従う装置を用いて６０時間電気透析した。これに必要な電圧がそれぞれのセルス タックの抵抗に従って自動的に調節され、かつ最高値が３５ボルトに制限される ように、両方の回路の電流強度の一定開始値を６０アンペアに設定 した。希釈液１回路における伝導性が減少するにつれ、希釈液１回路において得 られる最大電流強度である３６ボルトに対応する電流強度が幾つかの段階を経て 小さくなった。生成物（濃縮液２）を越流容器中に採取した。希釈液１中の沈殿 物が流速を開始時の値の３０％以下に減じてしまったので電気透析を中断して通 常のリンスサイクルを行い、リンスの後に再開した。 電気透析の開始時条件： 希釈液１： 以下を参照 濃縮液１： ＝希釈液２：グアニジニウムクロリドの５重量％水溶液 濃縮液２： グアニジニウムクロリドの５重量％水溶液 電極リンス： グアニジニウム二水素リン酸塩の８重量％水溶液 測定プロトコール 平均電流収率は５７％であった。 濃縮液２の溶液から連続結晶化によって、例えば組換え蛋白質の分離における 再使用に適切な技術的には純粋であるグアニジニウム クロリド（含有量＞９８．５重量％）を分離することが可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．対応する水溶液（希釈液）を電気透析し、濃縮側の濃縮液中にグアニジン 塩が集積されることを特徴とする希釈され不純物の混入した水溶液からグアニジ ン塩を回収する方法。 ２．上記電気透析に従来の材質からなるイオン選択性膜が使用されることを特 徴とする特許請求の範囲１に記載の方法。 ３．電極リンスとしてグアニジン塩の水溶液、特にグアニジンリン酸塩溶液、 が使用されることを特徴とする特許請求の範囲１又は２に記載の方法。 ４．電気透析における電流密度が２００〜１０００Ａ／ｍ²、好ましくは３０ ０〜７００Ａ／ｍ²電極表面であることを特徴とする特許請求の範囲１乃至３に 記載の方法。 ５．電気透析に使用される電圧が約０．５〜３ボルト／セル対であることを特 徴とする特許請求の範囲１乃至４に記載の方法。 ６．膜スタック毎のセル対の数が５〜５００であることを特徴とする特許請求 の範囲１乃至５に記載の方法。 ７．電気透析の間にｐＨ値が０〜１２の間の値に設定されることを特徴とする 特許請求の範囲１乃至６に記載の方法。 ８．２つ又はそれ以上の膜スタックが連続して連結され、１つの膜スタックか らの濃縮液が次の膜スタックにおいて希釈液として使用されることを特徴とする 特許請求の範囲１乃至７に記載の方法。 ９．電気透析によって分離されたグアニジン塩の濃縮溶液が続いて結晶化に供 されることを特徴とする特許請求の範囲１乃至８に記載の方法。