CN101578256A - 尸胺盐、尸胺盐水溶液、聚酰胺树脂和成型品、以及尸胺盐和尸胺盐水溶液的制造方法 - Google Patents
尸胺盐、尸胺盐水溶液、聚酰胺树脂和成型品、以及尸胺盐和尸胺盐水溶液的制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及尸胺盐、尸胺盐水溶液、聚酰胺树脂和成型品、以及尸胺盐和尸胺盐水溶液的制造方法。为了改良现有的3官能以上的有机物的含量、膜的鱼眼以及注射成型时的流动性,使尸胺盐的3官能以上的有机物的总含量为90ppm以下。并且,为了改良聚酰胺树脂膜的鱼眼(F/E)、注射成型时的流动性以及聚酰胺树脂所含有的高分子杂质量,制备去除了分子量在12,000以上的高分子杂质的尸胺盐水溶液。而且,为了容易且经济地制造在用作聚酰胺树脂膜等的原料时能够防止鱼眼等表面外观缺陷的尸胺类溶液,将在反应时使用的菌体的量控制在预定范围内。
Description
技术领域
本发明的第1要点涉及尸胺盐等,更详细地说,涉及3官能以上的有机物的含量较少的尸胺盐等。并且,本发明的第2要点涉及尸胺盐水溶液的制造方法等,更详细地说,涉及高分子杂质被去除的尸胺盐水溶液的制造方法等。另外,本发明的第3要点涉及尸胺和/或尸胺盐的溶液以及尸胺和/或尸胺盐的制造方法。需要说明的是,在以下的记载中,有时将尸胺和/或尸胺盐总称为“尸胺类”。
背景技术
一直以来,主要使用石脑油等石化原料作为塑料的原料。但是,当废弃塑料时,除了再生利用的情况以外,以焚烧等方法来废弃,但是,如果焚烧塑料,则导致二氧化碳的排放,因此,近年来塑料的废弃日渐成为问题。因此,为了防止地球变暖和形成循环型社会,期待将塑料的制造原料替换成来源于生物物质的原料。这种需求涉及膜、汽车部件、电气电子部件、机械部件等注射成型品、纤维、单丝等多领域。
在塑料当中,聚酰胺树脂具有优异的机械强度、耐热性、耐药品性等,作为所谓的工程塑料之一而在众多领域得到应用。其中,聚酰胺树脂膜与双向拉伸聚丙烯膜、双向拉伸聚酯膜等相比,具有优异的机械特性、耐热性、透明性、气体阻隔性等特征,作为食品、医药品、杂货等的包装用膜而得到广泛利用。
为了赋予强度和气体阻隔性,聚酰胺树脂膜大多实施双向拉伸等拉伸处理后使用,但是这时,如果存在称为鱼眼的粒状缺陷,则不仅出现以其为起点的拉伸破裂而使生产率降低,而且还使膜的外观变差而显著损害商品价值,因此要求尽力减少这种缺陷。
另外,聚酰胺树脂发挥优异性能,在纤维、单丝的领域也得到广泛的应用,但在这些用途中,与上述的膜同样,鱼眼将导致成型时的拉伸破裂以及表面外观的恶化,因此也要求减少鱼眼。
另一方面,对于由聚酰胺树脂形成的注射成型品,可以举出汽车部件、电气电子部件、机械部件等,对这些部件都期望减小厚度以实现小型化、轻量化。在这种情况下,需要一种不降低分子量(数均分子量)以维持聚酰胺树脂本来的物性并具有高流动性的聚酰胺树脂。
作为使用来源于生物物质的原料所制造的聚酰胺树脂,以由尸胺和二羧酸形成的盐(尸胺二羧酸盐)为原料并使这些原料聚合而得到的聚酰胺树脂是为人们所知的。例如,尼龙56是通过使由尸胺和己二酸形成的盐(尸胺己二酸盐)发生聚合而制作的。
并且,作为使用来源于生物物质的原料所制造的聚酰胺树脂,已知以尸胺为原料的聚酰胺树脂。例如,在专利文献1、专利文献2中提出了作为聚酰胺树脂的原料的尸胺二羧酸盐的制造方法、精制方法。
关于制造作为聚酰胺树脂的原料的尸胺和/或尸胺盐(尸胺类)的方法,例如在专利文献3~5中公开了如下方法:以赖氨酸和/或赖氨酸盐(赖氨酸类)的溶液为原料,使赖氨酸脱羧酶(Lysine Decarboxylase:LDC)作用于该原料,由此得到尸胺类的溶液。作为赖氨酸脱羧酶,使用来自微生物的赖氨酸脱羧酶。
专利文献1:日本特开2004-208646号公报
专利文献2:日本特开2005-006650号公报
专利文献3:日本特开2002-223770号公报
专利文献4:日本特开2004-223771号公报
专利文献5:日本特开2004-000114号公报
发明内容
本发明的第1要点是为了解决在上述由来自生物物质的原料得到的聚酰胺树脂中的第1课题而提出的。
即,本发明的第1要点的目的在于,提供一种降低了3官能以上的有机物的含量的尸胺盐。
另外,本发明的第1要点的目的还在于提供一种使用上述的由来自生物物质的原料得到的尸胺盐制成的聚酰胺树脂。
另外,本发明的第1要点的目的还在于,提供一种由上述的聚酰胺树脂形成的成型品。
需要说明的是,在上述专利文献1和2中,完全没有涉及3官能以上的有机物含量与膜的鱼眼、注射成型时的流动性的关联性。
本发明的第2要点是为了解决在上述的由来自生物物质的原料得到的聚酰胺树脂中的第2课题而提出的。
即,发明的第2要点的目的在于,提供一种除去了高分子杂质的尸胺盐水溶液的制造方法。
另外,本发明的第2要点的目的还在于,提供一种减少了高分子杂质的尸胺盐水溶液。
本发明的第2要点的目的在于,提供一种由尸胺盐水溶液得到的尸胺盐。
本发明的第2要点的目的在于,提供一种由来自生物物质的原料得到的聚酰胺树脂。
本发明的第2要点的目的在于,提供一种由上述的聚酰胺树脂得到的成型品。
需要说明的是,在上述专利文献1和2中,完全没有提及聚酰胺树脂膜的鱼眼(F/E)、注射成型时的流动性与聚酰胺树脂所含有的高分子杂质的关联性。
另外,采用上述的专利文献3~5记载的技术时,在将所得到的尸胺类溶液用作聚酰胺树脂膜等的原料时,有时产生鱼眼等表面外观缺陷。
如果将反应时间设定得较短以提高尸胺类的生产速度,则赖氨酸类转换为尸胺类的反应没有完全结束,原料赖氨酸类在尸胺类溶液中作为杂质而残存。可以认为,在这种情况下,难以通过精制除去杂质,结果在聚酰胺树脂膜上出现外观上的缺陷。
因此,尽管已研究了通过增加赖氨酸脱羧酶的用量来提高反应速度以消耗赖氨酸类,但上述课题还没有得到充分解决。
从以上背景来看,需求一种容易且经济地制造在用作聚酰胺树脂膜等的原料时能防止鱼眼等表面外观缺陷的尸胺类溶液的技术。
本发明的第3要点是针对上述的第3课题而提出的,本发明的第3要点的目的在于,提供一种在用作聚酰胺树脂膜等的原料时能够防止鱼眼等表面外观缺陷的尸胺或尸胺盐的溶液,同时提供一种能够容易且经济地制造这样的尸胺或尸胺盐的方法。
为了解决上述的第1课题,本发明人进行了深入研究,结果发现,通过控制由来自生物物质的原料得到的尸胺盐中的3官能以上的有机物的含量或者氨基酸含量、赖氨酸含量、精氨酸含量,能够得到鱼眼明显减少的表面外观优异的聚酰胺树脂膜,并且该聚酰胺树脂在注射成型时的流动性非常优异,基于这种认识而完成了本发明的第1要点。
这样,根据本发明的第1要点,提供一种尸胺盐,其特征在于,3官能以上的有机物的总含量为90ppm以下(技术方案1)。
此处,在本发明的第1要点适用的尸胺盐中,作为3官能以上的有机物,可以使用氨基酸(技术方案2)。
另外,在3官能以上的有机物为赖氨酸时,优选其含量为50ppm以下(技术方案3)。
另外,在3官能以上的有机物为精氨酸时,优选其含量为40ppm以下(技术方案4)。
另外,作为3官能以上的有机物,优选赖氨酸的含量为50ppm以下且精氨酸的含量为40ppm以下(技术方案5)。
此处,在本发明的第1要点提供的尸胺盐中,优选使用赖氨酸脱羧酶活性得到提高的重组微生物或者使用产生赖氨酸脱羧酶的细胞或细胞的处理物,从而由赖氨酸生产尸胺(技术方案6)。
特别优选尸胺盐为尸胺二羧酸盐(技术方案7)。
另外,上述的尸胺盐优选通过尸胺盐水溶液的析晶得到(技术方案8)。
接着,根据本发明的第1要点,提供一种聚酰胺树脂,其特征在于,其是通过技术方案1~8的任一项所述的尸胺盐的缩聚反应或者通过上述尸胺盐与其他共聚成分的缩聚反应得到的(技术方案18)。
另外,根据本发明的第1要点,提供一种成型品,其特征在于,其是通过将上述的聚酰胺树脂成型而成的(技术方案20)。
在此,作为成型品,优选为膜、注射成型品、纤维、单丝(技术方案21~24)。
并且,为了解决上述的第2课题,本发明人进行了深入研究,结果发现,如果从由来自生物物质的原料得到的尸胺盐水溶液中去除高分子杂质后再制造聚酰胺树脂,则能够得到鱼眼明显减少的表面外观优异的聚酰胺树脂膜,并且该聚酰胺树脂在注射成型时的流动性非常优异,基于这种认识而完成了本发明的第2要点。
这样,根据本发明的第2要点,提供一种尸胺盐水溶液,其特征在于,其为除去了分子量在12,000以上的高分子杂质的水溶液(技术方案9)。
此处,优选在本发明的第2要点适用的尸胺盐水溶液中,进一步除去了分子量在5,000以上的高分子杂质(技术方案10)。
另外,根据本发明的第2要点,提供一种尸胺盐水溶液,其特征在于,尸胺盐中的3官能以上的有机物的总含量为90ppm以下,且该尸胺盐水溶液为去除了分子量在12,000以上的高分子杂质的水溶液(技术方案11)。
另外,根据本发明的第2要点,提供一种尸胺盐的制造方法,其特征在于,对赖氨酸使用赖氨酸脱羧酶、赖氨酸脱羧酶活性得到提高的重组微生物或产生赖氨酸脱羧酶的细胞或者该细胞的处理物,得到尸胺盐水溶液,对所得到的尸胺盐水溶液进行浓缩,使尸胺盐的浓度为50重量%以上且69重量%以下,然后进行析晶,使析晶率为1重量%以上且46重量%以下(技术方案12)。
此时,优选尸胺盐为尸胺二羧酸盐(技术方案13)。
此时,优选在进行上述尸胺盐水溶液的析晶之前,除去分子量在12,000以上的高分子杂质(技术方案14)。
并且,上述的高分子杂质优选通过膜处理来去除(技术方案15)。
并且,作为上述的膜处理,优选为超滤膜(UF膜)处理(技术方案16)。
并且,尸胺盐优选为尸胺二羧酸盐(技术方案17)。
另外,根据本发明的第2要点,提供一种聚酰胺树脂,其特征在于,该聚酰胺树脂通过如下尸胺盐的缩聚反应得到或者通过如下尸胺盐与其他共聚成分的缩聚反应得到,所述尸胺盐是选自由下述尸胺盐组成的组中的一种以上的尸胺盐:由技术方案9~11任一项所述的尸胺盐水溶液得到的尸胺盐、由技术方案12或13所述的制造方法得到的尸胺盐以及由利用技术方案14~17任一项所述的制造方法得到的尸胺盐水溶液得到的尸胺盐(技术方案19)。
另外,根据本发明的第2要点,提供一种成型品,其特征在于,其是将上述的聚酰胺树脂进行成型而成的(技术方案20)。
在此,作为成型品,优选膜、注射成型品、纤维、单丝(技术方案21~24)。
另外,本发明人为了解决上述的第3课题而进行了深入研究,结果发现,尸胺类溶液中存在的蛋白质、肽是导致聚酰胺树脂膜等的表面外观缺陷的原因之一。于是发现,着眼于尸胺类溶液中的水解氨基酸量作为表示这些蛋白质、肽的量的指标,通过使用将该水解氨基酸量控制在预定范围内的尸胺类溶液,能够减少聚酰胺树脂膜等的表面外观缺陷。
另外,本发明人发现在尸胺类溶液中存在的这些蛋白质、肽来自于与赖氨酸脱羧酶的使用相伴的微生物(菌体)。并且发现,通过将反应时使用的菌体的量控制在预定范围内,可以得到上述规定的尸胺类溶液,从而完成了本发明的第3要点。
即,本发明的第3要点在于一种尸胺和/或尸胺盐的溶液,其是使赖氨酸脱羧酶作用于赖氨酸和/或赖氨酸盐而得到的,其特征在于,上述溶液中的水解氨基酸与尸胺的摩尔比为0.008以下(技术方案25)。
此处,上述溶液中的游离赖氨酸和游离精氨酸相对于尸胺的摩尔比优选为0.003以下(技术方案26)。
并且,上述溶液中的游离氨基酸与尸胺的摩尔比优选为0.003以下(技术方案27)。
并且,形成尸胺盐的酸优选为选自由盐酸、硫酸、硝酸、碳酸、羧酸、磷酸以及磺酸组成的组中的一种以上的酸(技术方案28)。
另外,本发明的另一第3要点在于一种尸胺和/或尸胺盐的制造方法,该方法通过使赖氨酸脱羧酶作用于赖氨酸和/或赖氨酸盐而制造尸胺和/或尸胺盐,其特征在于,反应中使用的菌体的换算成干燥菌体后的重量与反应中使用的赖氨酸的总重量之比为0.002以下(技术方案29)。
根据本发明的第1要点,使用本发明的尸胺盐可以得到鱼眼少的表面外观优异的聚酰胺树脂的膜。
并且,根据本发明的第2要点,可以得到去除了高分子杂质的尸胺盐水溶液。
根据本发明的第3要点,尸胺或尸胺盐的溶液在用作聚酰胺树脂膜等的原料时,能够防止鱼眼等表面外观缺陷。
并且,利用本发明的第3要点的尸胺或尸胺盐的制造方法,可以容易且经济地得到上述优异的尸胺或尸胺盐的溶液。
附图说明
图1是说明cadA的克隆化的过程的图。即,图1是表示导入了赖氨酸脱羧酶基因(cadA)的质粒pCAD1的构建过程的概要的图。
图2是表示参考例中的各样品的干燥菌体浓度与上清的水解氨基酸浓度和游离氨基酸浓度之间的关系的图。
具体实施方式
下面给出实施方式来详细说明本发明,但本发明不限于以下的说明,在不脱离其要点的范围内可以进行各种变形来实施本发明。
[A.第1要点]
首先,对本发明的第1要点进行说明。
(尸胺)
本发明的第1要点中的尸胺可以如下制造:例如,一边向赖氨酸溶液中加入酸以使同溶液的pH维持在适于酶促脱羧反应的pH,一边进行赖氨酸的酶促脱羧反应,由此制造所述尸胺。
作为此处使用的酸,可以举出例如盐酸、硫酸、磷酸等无机酸;乙酸等有机酸。通过使用通常的分离精制方法,可以从所得到的反应生成液中获得游离尸胺。
另外,通过使用二羧酸作为上述酸,也可以直接获得作为聚酰胺的制造原料的尸胺二羧酸盐。即,尸胺盐也可以是尸胺二羧酸盐。
(尸胺己二酸盐的制造方法)
下面,对使用己二酸作为酸并通过赖氨酸的酶促脱羧反应来制造尸胺己二酸盐的方法进行详细说明。
用作原料的赖氨酸通常优选为游离碱(赖氨酸碱。即,游离赖氨酸),但也可以是赖氨酸的己二酸盐。只要能通过酶促脱羧反应生成尸胺,赖氨酸就可以是L-赖氨酸、D-赖氨酸中的任意一种,但从获得的容易性方面考虑,通常优选L-赖氨酸。
并且,赖氨酸可以是经精制的赖氨酸,只要通过酶促脱羧反应生成的尸胺能够与己二酸形成盐,就也可以是含有赖氨酸的发酵液。
作为制备赖氨酸溶液的溶剂,适宜使用水。反应液的pH由己二酸调整,因此没有必要使用其他的pH调节剂或缓冲剂,但作为上述溶剂也可以使用缓冲液。
作为这样的缓冲液,可以举出例如乙酸钠缓冲液等。但是,从形成尸胺与己二酸的盐的方面考虑,优选不使用缓冲剂等或者即使使用缓冲剂也将其控制在低浓度。
在使用游离赖氨酸作为赖氨酸时,通常在赖氨酸溶液中加入己二酸以将反应液的pH调整到适于酶促脱羧反应的pH。具体地说,对于pH,可以举出:通常为4.0以上、优选为5.0以上、更优选为5.5以上,通常为8.0以下、优选为7.0以下、更优选为6.5以下。
需要说明的是,在使用赖氨酸的己二酸盐作为赖氨酸时,在反应液制备时无需加入己二酸。下面,有时将如此调整反应液的pH至适于酶促脱羧反应的pH称为“中和”。
在进行赖氨酸的酶促脱羧反应时,为了提高生产速度和反应收率,优选混合选自吡哆醇、吡哆胺、吡哆醛和吡哆醛磷酸中的至少一种维生素B6,其中特别优选吡哆醛磷酸。需要说明的是,这些维生素B6可以仅单独使用一种,也可以以任意的比例和组合使用2种以上。并且,对混合维生素B6的方法没有特别限制。可以在反应中进行适当混合。
赖氨酸的酶促脱羧反应例如可以通过在经如上操作中和后的赖氨酸溶液中混合赖氨酸脱羧酶(LDC)来进行。
作为LDC,没有特别限制,只要能够对赖氨酸发挥作用而生成尸胺即可。作为LDC,可以使用精制酶,也可以使用产生LDC的微生物、植物细胞或动物细胞等细胞。LDC或产生LDC的细胞既可以是一种,也可以是两种以上的混合物。
并且,可以直接使用细胞,也可以使用含有LDC的细胞处理物。作为细胞处理物,可以举出例如细胞破碎液及其分离物等。
作为上述微生物,可以举出埃希氏菌(E.coli)(以下,也适当地称为“Escherichia coli”、“大肠杆菌”、“大肠埃希氏菌”。)等埃希氏菌属细菌、乳酸发酵短杆菌(Brevibacterium lactofermentum)等棒状细菌、枯草杆菌(Bacillus subtilis)等芽孢杆菌属细菌、粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)等沙雷氏菌属细菌等细菌;啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)等真核细胞。这些当中优选细菌,特别优选埃希氏菌。需要说明的是,微生物可以单独使用一种,也可以以任意的比例和组合使用2种以上。
只要能产生LDC,上述微生物就可以是野生株,也可以是变异株。并且,也可以是经改造以使LDC活性上升的重组株。植物细胞或动物细胞也可以使用经改造以使LDC活性上升的重组细胞。将在后面说明重组细胞。
在将LDC混合在赖氨酸溶液中使反应开始之后,随着反应的进行,从赖氨酸中游离出的二氧化碳从反应液中释放出来,通常pH会上升。因此,为了使反应液的pH处于上述范围,通常将己二酸混合到反应液中。己二酸可以连续地混合,但只要pH能维持在上述范围内,也可以分批进行混合。
对反应温度没有特别限制,只要是能使LDC对赖氨酸发挥作用而生成尸胺的温度即可,反应进行的温度通常为20℃以上、优选为30℃以上,通常为60℃以下、优选为40℃以下。
原料赖氨酸或赖氨酸己二酸盐可以在反应开始时全部混合到反应液中,也可以根据LDC反应的进行程度分批混合到反应液中。
如果采用分批式来进行酶反应,则能够容易进行己二酸的混合。并且,也可以将LDC、产生LDC的细胞或其处理物固定在载体上,通过使用了该载体的移动床柱色谱法来进行反应。
在这种情况下,为了使反应在反应体系的pH维持在预定范围的状态下进行,只要将赖氨酸和己二酸注入到柱的适当部位即可。
如上所述,在通过赖氨酸的酶促脱羧反应生成尸胺的过程中通常pH上升,通过使用己二酸来逐步对上升的pH进行中和,使酶反应良好地进行。如此生成的尸胺通常以己二酸盐的形式蓄积在反应液中。
可以通过组合公知方法将利用LDC反应得到的尸胺己二酸盐从反应液中分离出来并进行精制。根据使用方式,尸胺己二酸盐可以为溶液状态,也可以为结晶状态。如上得到的结晶包含等摩尔的尸胺和己二酸,因此适合作为制造聚酰胺树脂的原料,并可以根据需要在干燥之后使用。
下面,以析晶法为一个例子,对本发明的第1要点中的从尸胺己二酸盐水溶液得到尸胺己二酸盐的方法进行具体说明。即,在本发明的第1要点中,优选尸胺盐通过尸胺盐水溶液的析晶得到。
从生物物质原料得到的尸胺己二酸盐水溶液通常带有颜色,因此,析晶前优选进行脱色,作为脱色剂,可以举出例如活性炭、合成吸附剂、活性粘土、二氧化硅、沸石等,其中优选活性炭。脱色剂可以单独使用一种,也可以以任意的比例和组合使用2种以上。
对于脱色的方法,可以举出将尸胺己二酸盐水溶液通入填充了脱色剂的塔中的方法;将脱色剂混合在尸胺己二酸盐水溶液中并进行搅拌的方法等,其中优选前者。
脱色后的尸胺己二酸盐水溶液在通过氮气鼓泡以赶出其中的溶解氧之后,进行浓缩,直至尸胺己二酸盐的浓度达到通常为50重量%以上、优选为60重量%以上且通常为69重量%以下、优选为67重量%以下。尸胺己二酸盐浓度过低时,析晶后的收率有降低的趋势;尸胺己二酸盐浓度过大时,混入尸胺己二酸盐中的杂质的浓度有增高的趋势。具体地说,赖氨酸、精氨酸等3官能以上的氨基酸等的含量有增高的趋势。
浓缩优选在尸胺己二酸盐水溶液的温度为50℃~70℃、真空度为150Torr以下的条件下进行。如果温度过低,则浓缩时间变长,如果温度过高,则尸胺己二酸盐有分解的倾向。并且,如果真空度超过150Torr,则浓缩时间有变长的倾向。
以通过冷却使尸胺己二酸盐析出的方式进行析晶。这种情况优选在进行冷却的降温途中混合晶种。对晶种没有特别限定,只要是能得到作为晶种的效果的物质即可。其中,优选析出的尸胺己二酸盐。需要说明的是,晶种可以单独使用一种,也可以以任意的比例和组合使用2种以上。
冷却时的降温速度通常为1℃/小时以上、优选为2℃/小时以上、进一步优选为3℃/小时以上,并且通常为30℃/小时以下、优选为20℃/小时以下、进一步优选为10℃/小时以下。如果降温速度过慢,则存在析晶需要较长时间的倾向。如果降温速度过快,则结晶尺寸有变小的倾向,并且精制度有降低的倾向。
析晶终止温度通常为1℃以上、优选为5℃以上、进一步优选为10℃以上,并且通常为30℃以下、优选为25℃以下、进一步优选为20℃以下。如果析晶终止温度过高,则收率有降低的倾向。如果析晶终止温度过低,则在输送尸胺己二酸盐浆料时,存在容易堵塞管线的倾向。
对析晶率没有特别限定,其取决于浓缩液的尸胺己二酸盐浓度和析晶终止温度,但析晶率通常为1重量%以上、优选为5重量%以上、进一步优选为10重量%以上。并且优选的是,将析晶率控制在通常46重量%以下、优选39重量%以下、进一步优选35重量%以下。如果析晶率过低,则收率有降低的倾向。如果析晶率过高,则混入尸胺己二酸盐中的赖氨酸、精氨酸等3官能以上的氨基酸等杂质的浓度有提高的倾向。
按照通常方法对析晶后的尸胺己二酸盐浆料进行固液分离,以结晶的形式得到尸胺己二酸盐。例如,进行离心过滤的情况下,如果在离去母液之后,在离心过滤器旋转的状态下以淋浴状喷洒少量的去离子水,从而进一步洗去尸胺己二酸盐上附着的母液,则精制度提高,因而优选。
去离子水量相对于湿滤饼(含有少量水的尸胺己二酸盐)通常为1重量%以上、优选为5重量%以上。并且通常为40重量%以下、优选为30重量%以下。如果去离子水量过少,则清洗效果有降低的倾向。如果去离子水量过多,则收率有降低的倾向。将如此得到的结晶称为1号晶。
对固液分离后的母液和清洗液进行回收,再次进行浓缩、析晶、固液分离,得到2号晶。通过同样的操作,可以得到3号晶、4号晶等。
本发明的第1要点中的尸胺盐中的3官能以上的有机物的总含量(即,含量的合计)为90ppm以下,优选为60ppm以下,进一步优选为30ppm以下。3官能以上的有机物的含量超过90ppm时,发生交联而导致出现凝胶,对于注射成型品来说,有可能导致流动性和机械物性降低,对于膜、纤维、单丝来说,有可能因产生F/E(鱼眼)而导致表面外观变差以及拉伸时破裂。
此处,作为3官能以上的有机物,可以举出例如,具有3个以上通过交联而能够形成凝胶的官能团的有机物等。作为这样的官能团,可以举出例如,氨基、羧基、磺基、磷酸基、羟基、酰肼基、环氧基、巯基、硝基、烷氧基等。
作为本发明的第1要点中的3官能以上的有机物的一例,可以举出氨基酸、寡糖、苹果酸、柠檬酸等。3官能以上的有机物可以是一种,也可以是两种以上。
本发明的第1要点所适用的尸胺盐中的3官能以上的氨基酸的总含量优选为90ppm以下、进一步优选为60ppm以下、特别优选为30ppm以下。3官能以上的氨基酸含量超过90ppm时,发生交联而导致凝胶出现,对于注射成型品来说,有可能导致流动性和机械物性降低,对于膜、纤维、单丝来说,有可能因产生F/E而导致表面外观变差以及拉伸时破裂。
作为3官能以上的氨基酸,可以举出例如,天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺等单氨基二羧酸;赖氨酸、鸟氨酸、羟基赖氨酸、精氨酸、组氨酸等二氨基单羧酸等。这些氨基酸可以是L体也可以是D体。
本发明的第1要点所适用的尸胺盐中的赖氨酸可以为L-赖氨酸或D-赖氨酸,其含量优选为50ppm以下、进一步优选为30ppm以下、特别优选为20ppm以下。即,优选的是,在尸胺盐中,上述3官能以上的有机物是赖氨酸,并且上述赖氨酸的含量为50ppm以下。赖氨酸超过50ppm时,发生交联而导致凝胶出现,对于注射成型品来说,有可能导致流动性和机械物性降低,对于膜、纤维、单丝来说,有可能因产生F/E而导致表面外观变差以及拉伸时破裂。
尸胺盐中的赖氨酸含量可以通过通常方法来测定,例如,可以使用氨基酸分析仪等进行测定。
构成尸胺盐的尸胺优选是使用提高了赖氨酸脱羧酶活性的重组微生物或者使用产生赖氨酸脱羧酶的细胞或该细胞的处理物而由上述赖氨酸生产的尸胺。但是,在通过使用赖氨酸脱羧酶、提高了赖氨酸脱羧酶活性的重组微生物或者产生赖氨酸脱羧酶的细胞或该细胞的处理物,由赖氨酸生产尸胺的情况下,赖氨酸容易残存,但优选使赖氨酸残存量尽量低。赖氨酸残存量多时,对其后的精制工序带来较大的负荷,从而存在经济性降低的倾向。
本发明的第1要点中的尸胺盐中的精氨酸可以是L-精氨酸或D-精氨酸,其含量优选为40ppm以下、进一步优选为20ppm以下、特别优选为10ppm以下。即,优选的是,上述3官能以上的有机物是精氨酸,并且上述精氨酸的含量为40ppm以下。精氨酸的含量超过40ppm时,发生交联而导致凝胶出现,对于注射成型品来说,有可能导致流动性和机械物性降低,对于膜、纤维、单丝来说,有可能因产生F/E而导致表面外观变差以及拉伸时破裂。精氨酸含量可通过通常方法测定。例如,可以使用氨基酸分析仪等进行测定。
并且,作为上述3官能以上的有机物,可以含有赖氨酸和精氨酸。此时,作为上述3官能以上的有机物,优选赖氨酸的含量为50ppm以下、且精氨酸的含量为40ppm以下。
下面,例示对微生物进行改造以使LDC活性上升的方法。需要说明的是,对于其他细胞,也可以通过适当改变下述方法以便适于该细胞,从而同样地使LDC活性上升。
LDC活性例如通过增强编码LDC的基因(LDC基因)的表达而上升。LDC基因表达的增强例如通过提高LDC基因的拷贝(copy)数而实现。例如,将LDC基因片段与在微生物中发挥功能的载体(优选多拷贝型载体)连接,制作重组DNA,并将其导入适当的宿主中进行转化即可。
提高LDC基因的拷贝数也可通过使LDC基因以多拷贝存在于微生物的染色体DNA上而实现。为了以多拷贝的形式将基因导入到微生物的染色体DNA上,例如,利用将以多拷贝存在于染色体DNA上的序列作为靶,通过相同重组来进行。
作为以多拷贝存在于染色体DNA上的序列,例如,可以利用DNA重复序列、在转移因子的端部存在的逆向重复序列等。或者,如日本特开平2-109985号公报中所公开的,将目的基因搭载于转座子上来使其转移,从而也能够将其以多拷贝导入到染色体DNA上。
除了通过上述的基因扩增来实现以外,LDC活性的上升还可以通过将染色体DNA上或质粒上的LDC基因的启动子等表达调节序列置换成强力的启动子序列来实现。例如,作为强力的启动子,已知lac启动子、trp启动子、trc启动子等。
另外,如国际公开第00/18935号小册子公开的,通过在基因的启动子区域导入数碱基的碱基置换,也能够改变成更强力的启动子。通过这些启动子置换或改变,能增强LDC基因的表达,从而LDC活性上升。可以将这些表达调节序列的改变与基因拷贝数的提高进行组合。
表达调节序列的置换例如可以与使用温度敏感性质粒的基因置换同样地进行。作为具有埃希氏菌的温度敏感性复制起点的载体,可以举出例如,国际公开第99/03988号小册子所记载的质粒pMAN997等。并且,通过利用λ噬菌体的Red重组酶(Red recombinase)的方法(Datsenko,K.A.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(2000)97(12),6640-6645),也能够进行表达调节序列的置换。
对LDC基因不特别限制,只要所编码的LDC能有效用于赖氨酸的脱羧反应即可,例如,可以举出尸杆菌、埃希氏菌等细菌;野豌豆(ガラス豆)等植物;以及日本特开2002-223770号公报所记载的微生物的LDC基因等。
使用埃希氏菌作为宿主微生物时,优选来自埃希氏菌的LDC基因。
作为埃希氏菌的LDC基因,已知例如cadA基因和ldc基因(美国专利第5,827,698号)等,其中优选cadA基因。
埃希氏菌的cadA基因的序列已知(N.Watson et al.,Journal ofbacteriology(1992)vol.174,p.530-540;S.Y.Meng et al.Journal ofbacteriology(1992)vol.174,p.2659-2668;GenBank accession M76411),例如通过使用了基于该序列制作的引物的PCR,可以从埃希氏菌染色体DNA中分离出cadA基因。
作为这样的引物,可以举出例如,具有以序列号1(序列;GTTGCGTGTTCTGCTTCATCGCGCTGATG)和序列号2(序列;ACCAAGCTGATGGGTGAGATAGAGAATGAGTAAG)所示的碱基序列的引物等。
为了将获得的LDC基因与载体连接来制备重组DNA,通常用与LDC基因的末端相适配的限制酶切断载体,使用T4DNA连接酶等连接酶将上述基因与载体连接即可。
作为埃希氏菌用载体,可以举出pUC18、pUC19、pSTV29、pHSG299、pHSG399、pHSG398、RSF1010、pBR322、pACYC184、pMW219等。
LDC基因既可以是野生型,也可以是变异型。例如只要所编码的LDC的活性不受到损害,cadA基因就可以是对如下LDC进行编码的基因,该LDC包含在1个位置或多个位置上的1个或数个氨基酸的置换、缺失、插入或增加。
此处,“数个”还根据氨基酸残基在蛋白质的立体结构中的位置和种类的不同而不同,具体地说,通常为2个以上,并且通常为50个以下、优选为30个以下、更优选为10个以下。
编码与上述那样的LDC实质上相同的蛋白质的DNA可如下得到:例如,利用位点专一诱变法,改变cadA基因的碱基序列,以使特定的位点的氨基酸残基包含置换、缺失、插入、增加或倒位。
并且,经上述那样改变的DNA也可以通过一直以来为人们所知的变异处理来获得。作为变异处理,可以举出:用羟胺等对变异处理前的DNA进行体外处理的方法;以及,用紫外线或者N-甲基-N’-硝基-N-亚硝基胍(NTG)或乙基甲磺酸(EMS)等在通常变异处理中使用的诱变剂对保持变异处理前的DNA的微生物(例如埃希氏菌属细菌)进行处理的方法等。
用适当的细胞使上述的具有变异的DNA表达,并考察表达产物的活性,由此通常可以得到编码与LDC实质上相同的蛋白质的DNA。
并且,由编码具有变异的LDC的DNA或保持该DNA的细胞可以得到例如cadA基因(GenBank accession M76411)的编码区域的序列或者如下DNA,该DNA与具有所述序列(cadA基因(GenBank accessionM76411)的编码区域的序列)的一部分的探针在严格条件下进行杂交,并且编码具有与LDC同等活性的蛋白质。
此处提到的“严格条件”是指,形成所谓的特异性杂交而不形成非特异性杂交的条件。尽管难以将该条件明确地数值化,但如果给出一个例子,可以举出:同源性高的DNA之间(例如具有70%以上、优选具有80%以上、更优选具有90%以上的同源性的DNA之间)进行杂交而同源性低于上述数值的DNA之间不杂交的条件;或者,在通常的Southern杂交的洗涤条件即60℃、与1×SSC、0.1%SDS相当的(优选的是,与60℃、0.1×SSC、0.1%SDS相当的)盐浓度下进行杂交的条件等。
也可以使用cadA基因的一部分序列作为探针。可以利用例如如下PCR制作这种探针,所述PCR以基于公知的cadA基因的碱基序列制成的低聚核苷酸作为引物,并以包含cadA基因的DNA片段作为模板。在使用300bp左右长度的DNA片段作为探针时,杂交的洗涤条件可以举出例如,50℃、2×SSC、0.1%SDS等条件。
作为编码与LDC实质上相同的蛋白质的DNA,具体可以举出:编码下述蛋白质的DNA等,所述蛋白质与公知的cadA基因所编码的氨基酸序列的同源性优选为70%以上、更优选为80%以上、进一步优选为90%以上且该蛋白质具有LDC活性。
为了将重组DNA导入微生物,根据目前所报道的转化法进行即可。例如,有如下方法:如对大肠埃希氏菌K12的报道那样,用氯化钙处理受体菌细胞以增加DNA的透过性的方法(Mandel,M.and Higa,A.,J.Mol.Biol.,53,159(1970));如对枯草杆菌的报道那样,由增殖阶段的细胞制备感受态细胞来将DNA导入的方法(Ducan,C.H.,Wilson,G.A.and Young,F.E.,Gene,1,153(1997))等。
或者,也可以应用将DNA受体菌的细胞转化成易吸收重组DNA的原生质体或原生质球状体的状态以将重组DNA导入DNA受体菌中的方法,该方法对枯草杆菌、放线菌类和酵母的应用已为人们知(Chang,S.andChoen,S.N.,Molec,Gen.Genet.,168,111(1979);Bibb,M.J.,Ward,J.M.and Hopwood,O.A.,Nature,274,398(1978);Hinnen,A.,Hicks,J.B.andFink,G.R.Proc.Natl.Acad.Sci.USA,75 1929(1978))。另外,利用电脉冲法(日本特开平2-207791号公报)也可以进行微生物的转化。
用于得到产生LDC的微生物或细胞的培养可以根据使用的微生物或细胞而采用适于LDC的产生的方法来进行。
例如,培养基可以是含有碳源、氮源、无机离子和必要时其他有机成分的通常的培养基。作为碳源,可以使用葡萄糖、乳糖、半乳糖、左旋糖、阿拉伯糖、麦芽糖、木糖、海藻糖、核糖、淀粉的水解物等糖类;甘油、甘露醇、山梨糖醇等醇类;葡萄糖酸、富马酸、柠檬酸、琥珀酸等有机酸类等。
作为氮源,可以使用硫酸铵、氯化铵、磷酸铵等无机铵盐;大豆水解物等有机氮;氨气;氨水等。
作为有机微量营养素,优选适量含有维生素B1等维生素类、腺嘌呤或RNA等核酸类等必需物质或酵母浸膏等。除这些以外,还可以根据需要少量含有磷酸钙、硫酸镁、铁离子、锰离子等。
对于大肠埃希氏菌,以在有氧条件下实施16小时~72小时左右培养为宜,培养温度通常控制为30℃~45℃,培养中的pH通常控制为5~8。需要说明的是,为了调整pH,可以使用无机或有机的酸性或碱性物质、氨气等。
需要说明的是,在LDC基因在被可诱导的启动子调节着表达的情况下,通常在培养基中含有诱导剂。
培养后,通过离心分离机或膜来收集细胞,由此可从培养液中回收细胞。细胞可以直接使用,但在使用那些包含LDC的处理物的情况下,利用超声波、细胞破碎仪或者酶处理来对细胞进行破碎以提取酶,制成无细胞提取液,进而从该提取液中精制LDC,在这种情况下,可以按照通常方法通过使用硫酸铵盐析、各种色谱法等来进行精制。
(聚酰胺树脂)
本发明的第1要点所适用的聚酰胺树脂含有尸胺单元、二羧酸单元作为构成成分,在不损害本发明的第1要点的效果的范围内,还可以含有除尸胺单元、二羧酸单元以外的共聚成分。
在这种情况下,作为共聚成分,例如可以举出:6-氨基己酸、11-氨基十一酸、12-氨基十二酸、对氨甲基苯甲酸等氨基酸;ε-己内酰胺、ω-十二内酰胺等内酰胺;草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十八烷二酸等脂肪族二羧酸;环己烷二羧酸等脂环式二羧酸;邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、萘二羧酸等芳香族二羧酸;
乙二胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,6-二氨基己烷、1,7-二氨基庚烷、1,8-二氨基辛烷、1,9-二氨基壬烷、1,10-二氨基癸烷、1,11-二氨基十一烷、1,12-二氨基十二烷、1,13-二氨基十三烷、1,14-二氨基十四烷、1,15-二氨基十五烷、1,16-二氨基十六烷、1,17-二氨基十七烷、1,18-二氨基十八烷、1,19-二氨基十九烷、1,20-二氨基二十烷、2-甲基-1,5-二氨基戊烷等脂肪族二胺;环己烷二胺、双(4-氨基己基)甲烷等脂环式二胺;苯二甲胺等芳香族二胺等。
并且,在本发明的第1要点中使用的二羧酸可以举出与上述的芳香族二羧酸、脂肪族二羧酸、脂环式二羧酸相同的化合物。
这些共聚成分可以单独使用一种,也可以合用2种以上。
(聚酰胺树脂的制造方法)
作为本发明的第1要点所适用的聚酰胺树脂的制造方法,可以使用公知的方法,具体的方法在《ポリアミド樹脂ハンドブツク》(聚酰胺树脂手册)(日刊工业社出版:福本修编)等中已公开。例如,作为聚酰胺56的制造方法,优选的是,将尸胺己二酸盐在水的共存下混合,通过加热来进行脱水反应的方法(加热缩聚)。更具体地说,本发明的第1要点中的聚酰胺树脂通过尸胺己二酸盐等尸胺盐的缩聚反应或者通过尸胺己二酸盐等上述尸胺盐与其他共聚成分的缩聚反应而得到。
需要说明的是,本发明的第1要点中的上述加热缩聚是指,使聚酰胺树脂的制造中的聚合反应物的最高到达温度上升到200℃以上的制造工艺。考虑聚合反应时的热稳定性,最高到达反应温度的上限通常为300℃以下。对聚合方式没有特别限制,可以采用间歇式、连续式。
以上述方法制造的聚酰胺树脂可以在加热缩聚后进一步进行固相聚合。由此能够提高聚酰胺树脂的分子量。固相聚合例如可以通过在100℃以上且该树脂的熔点以下的温度于真空中或惰性气体中加热来进行。
对本发明的第1要点所适用的聚酰胺树脂的分子量没有特别限制,聚酰胺树脂的浓度为0.01g/mL的98%硫酸溶液于25℃的相对粘度优选为1.5以上、进一步优选为2.0以上,并且优选为8.0以下、进一步优选为5.5以下。
相对粘度过低时,实用上强度不够,另一方面,相对粘度过高时,流动性降低,有可能损害成型加工性。
从成型性的方面出发,对于膜、纤维、单丝等的挤出成型的情况,相对粘度特别优选为3.0~5.5,对于注射成型的情况,相对粘度特别优选为2.0~3.5。
在本发明的第1要点中的聚酰胺树脂中,在不损害本发明的第1要点的效果的范围内,可以在从聚酰胺树脂的聚合到成型的任意阶段混合其他成分。
作为这样的其他成分,例如,可以举出:抗氧化剂或热稳定剂(受阻酚系、对苯二酚系、亚磷酸酯系和它们的取代体、卤化铜、碘化合物等);耐候剂(间苯二酚系、水杨酸酯系、苯并三唑系、二苯甲酮系、受阻胺系等);防粘剂和润滑剂(脂肪族醇、脂肪族酰胺、脂肪族双酰胺、双脲和聚乙烯蜡等);颜料(硫化镉、酞菁、炭黑等);染料(尼格洛辛(ニグロシン)、苯胺黑等);增塑剂(对羟基苯甲酸辛酯、N-丁基苯磺酰胺等);
抗静电剂(烷基硫酸盐型阴离子系抗静电剂、季铵盐型阳离子系抗静电剂、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯等非离子系抗静电剂、甜菜碱系两性抗静电剂等);阻燃剂(三聚氰胺氰尿酸盐、诸如氢氧化镁、氢氧化铝等氢氧化物、多磷酸铵、溴化聚苯乙烯、溴化聚苯醚、溴化聚碳酸酯、溴化环氧树脂或这些溴系阻燃剂与三氧化锑的组合等);其他聚合物(其他的聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚苯醚、聚苯硫醚、液晶聚合物、聚砜、聚醚砜、ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯)树脂、SAN(苯乙烯-丙烯腈)树脂、聚苯乙烯等)等。其他成分可以单独使用一种,也可以以任意的比例和组合使用2种以上。
这些其他成分优选使用干混机或挤出机进行熔融混炼。
另外,在将本发明的第1要点的聚酰胺树脂用于膜用途时,为了提高滑动性,优选混合滑石、高岭土、煅烧高岭土、二氧化硅、沸石等无机填料,特别优选混合微粒状的无机填料。作为进一步优选的方式,可以举出合用无机填料以及防粘剂和/或润滑剂的方式。填料可以单独使用一种,也可以以任意的比例和组合使用2种以上。
作为无机填料的混合量,在每100重量份聚酰胺树脂中优选使用0.005重量份~0.1重量份。并且,在每100重量份聚酰胺树脂中优选使用0.01重量份~0.5重量份防粘剂和/或润滑剂。
另外,本发明的第1要点的聚酰胺树脂可以通过注射成型、膜成型、熔融纺丝、吹塑成型、真空成型等任意的成型方法成型为所期望的形状。作为成型品,例如可以举出注射成型品、膜、片、丝、磨尖丝(テ一パ一ドフイラメント)、纤维等。另外,聚酰胺树脂也可以用于粘合剂、涂料等。
另外,作为本发明的第1要点的聚酰胺树脂的具体的用途例,对于汽车、车辆相关部件,可以举出例如,进气歧管、带铰链的夹(带铰链成型品)、捆扎带、谐振器、空气过滤器、发动机罩、摇杆盖、气缸盖罩、正时齿带盖(timing belt cover)、汽油箱、副汽油箱、散热器水箱、中间冷却器、贮油箱(oil reservoir tank)、油盘、电动转向器、机油滤清器、罐(canister)、发动机支架、接线盒、继电器盒、连接器(connector)、波纹管、保护器等汽车用罩内(underhood)部件;汽车门拉手、挡泥板、引擎盖隆起(hood bulge)、车顶梁(ル一フレ一ルレグ)、后视镜支架、保险杆、阻流板、轮罩等汽车用外装部件;杯托、控制台盒(Console Box)、加速踏板、离合器踏板、变速杆托架、变速杆捏手等汽车用内装部件等。
另外,本发明的第1要点的聚酰胺树脂可以用于如下用途钓鱼线、渔网等渔业相关材料;以开关类、超小型滑动开关、DIP开关、开关盒、灯座、捆扎带、接插件、接插件盒、接插件外壳、IC插座类、线圈管(コイルボビン)、绕线筒罩、继电器、继电器箱、冷凝器外壳、马达的内部部件、小型马达外壳、齿轮凸轮、均衡轮、隔离片、绝缘体、小角轮、端子台、电动工具的外壳、起动器的绝缘部分、保险丝盒、端子的外壳、轴承承托、扬声器振动板、耐热容器、微波炉部件、电饭煲部件、打印机色带导向板等所代表的电气电子相关部件;家庭、办公电气制品部件;计算机相关部件;传真机、复印机相关部件;机械相关部件等各种用途。
(聚酰胺树脂膜的成型方法)
本发明的第1要点中的聚酰胺树脂膜可以通过公知的方法来成型。即,本发明的第1要点中的成型品通过成型上述聚酰胺树脂而成。例如,可以使用如下方法:在聚酰胺树脂中干混防粘剂、润滑剂等,得到聚酰胺树脂组合物,利用T-模头(T-die)将聚酰胺树脂组合物的熔融体连续挤出,利用浇注辊(casting roll)一边冷却一边成型为膜状的T-模头法;利用环状模头进行连续挤出,通过与水接触来进行冷却的水冷吹胀挤出法;同样地利用环状模头进行挤出,通过空气进行冷却的空气冷却吹胀挤出法等。并且,利用共挤出法(即利用这些成型法同时挤出其他材料)也能够得到多层膜。需要说明的是,特别优选成型品为膜、注射成型品、纤维、单丝。
根据需要本发明的第1要点中的聚酰胺树脂膜还可以制成单向或双向拉伸膜来使用。拉伸方法可以应用公知的方法。例如,对于利用T-模头法成型出的膜,纵向拉伸(单向拉伸)使用辊方式。再在横向上进行拉伸时,可以举出使用拉幅机(テンタ一)方式的逐次双向拉伸法。对于利用环状模头成型出的筒状膜,除了上述的逐次双向拉伸法以外,还可以使用纵向和横向可同时拉伸的圆筒式拉伸法。
关于共挤出膜,也可以利用相同的方法对各层同时进行拉伸(共拉伸)。需要说明的是,拉伸倍数在纵向、横向上均通常为2倍以上,并且均通常为4倍以下、均优选为3.5倍以下。
本发明的第1要点中的聚酰胺树脂的膜的厚度优选为1μm以上且优选为70μm以下。如果膜的厚度过薄,则强度容易变得不足,如果膜的厚度过厚,则存在反复弯曲疲劳性易降低的倾向。
当膜为聚酰胺树脂单层膜时,本发明的第1要点中的聚酰胺树脂的膜的厚度更优选为5μm以上、进一步优选为10μm以上,并且更优选为50μm以下、进一步优选为30μm以下,当膜为多层膜时,作为聚酰胺树脂层的厚度更优选为2μm以上、进一步优选为5μm以上,并且更优选为50μm以下、进一步优选为30μm以下。
为了改良印刷性、改良层积性(粘接性),本发明的第1要点中的聚酰胺树脂的膜也可以对其单面或两面进行电晕处理后再使用。
在本发明的第1要点中,通过注射成型方法可以得到成型为所期望的形状的聚酰胺树脂的注射成型品。
[B.第2要点]
下面对本发明的第2要点进行说明。
(尸胺)
本发明的第2要点中的尸胺可以如下制造:例如,一边向赖氨酸溶液中加入酸以使同溶液的pH维持在适于酶促脱羧反应的pH,一边进行赖氨酸的酶促脱羧反应,由此制造所述尸胺。
作为此处使用的酸,可以举出例如盐酸、硫酸、磷酸等无机酸;乙酸等有机酸。通过使用通常的分离精制方法,可以从所得到的反应生成液中获得游离尸胺。
另外,通过使用二羧酸作为上述酸,也可以直接获得作为聚酰胺的制造原料的尸胺二羧酸盐。即,尸胺盐也可以是尸胺二羧酸盐。
(尸胺己二酸盐的制造方法)
下面,对使用己二酸作为酸并通过赖氨酸的酶促脱羧反应来制造尸胺己二酸盐的方法进行详细说明。
用作原料的赖氨酸通常优选为游离碱(赖氨酸碱。即,游离赖氨酸),但也可以是赖氨酸的己二酸盐。只要能通过酶促脱羧反应生成尸胺,赖氨酸就可以是L-赖氨酸、D-赖氨酸中的任意一种,但从获得的容易性方面考虑,通常优选L-赖氨酸。
并且,赖氨酸可以是经精制的赖氨酸,只要通过酶促脱羧反应生成的尸胺能够与己二酸形成盐,就也可以是含有赖氨酸的发酵液。
作为制备赖氨酸溶液的溶剂,适宜使用水。反应液的pH由己二酸调整,因此没有必要使用其他的pH调节剂或缓冲剂,但作为上述溶剂也可以使用缓冲液。
作为这样的缓冲液,可以举出例如乙酸钠缓冲液等。但是,从形成尸胺与己二酸的盐的方面考虑,优选不使用缓冲剂等或者即使使用缓冲剂也将其控制在低浓度。
在使用游离赖氨酸作为赖氨酸时,通常在赖氨酸溶液中加入己二酸以将其pH调整到适于酶促脱羧反应的pH。具体地说,对于pH,可以举出:通常为4.0以上、优选为5.0以上、更优选为5.5以上,通常为8.0以下、优选为7.0以下、更优选为6.5以下。
需要说明的是,在使用赖氨酸的己二酸盐作为赖氨酸时,在反应液制备时无需加入己二酸。下面,有时将如此调整反应液的pH至适于酶促脱羧反应的pH称为“中和”。
在进行赖氨酸的酶促脱羧反应时,为了提高生产速度和反应收率,优选混合选自吡哆醇、吡哆胺、吡哆醛和吡哆醛磷酸中的至少一种维生素B6,其中特别优选吡哆醛磷酸。
对混合维生素B6的方法没有特别限制。可以在反应中进行适当混合。维生素B6可以单独使用一种,也可以以任意的比例和组合使用2种以上。
赖氨酸的酶促脱羧反应例如可以通过在经如上操作被中和后的赖氨酸溶液中混合赖氨酸脱羧酶(LDC)来进行。
作为LDC,没有特别限制,只要能够对赖氨酸发挥作用而生成尸胺即可。作为LDC,可以使用精制酶,也可以使用产生LDC的微生物、植物细胞或动物细胞等细胞。LDC或产生LDC的细胞既可以是一种,也可以是两种以上的混合物。
并且,可以直接使用细胞,也可以使用含有LDC的细胞处理物。作为细胞处理物,可以举出例如细胞破碎液及其分离物等。
作为上述微生物,可以举出埃希氏菌(以下,也适当地称为“Escherichia coli”、“大肠杆菌”、“大肠埃希氏菌”。)等埃希氏菌属细菌、乳酸发酵短杆菌(Brevibacterium lactofermentum)等棒状细菌、枯草杆菌(Bacillus subtilis)等芽孢杆菌属细菌、粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)等沙雷氏菌属细菌等细菌;啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)等真核细胞。这些当中优选细菌,特别优选埃希氏菌。
只要能产生LDC,上述微生物就可以是野生株,也可以是变异株。并且,也可以是经改造以使LDC活性上升的重组株。植物细胞或动物细胞也可以使用经改造以使LDC活性上升的重组细胞。将在后面说明重组细胞。
在将LDC混合在赖氨酸溶液中使反应开始之后,随着反应的进行,从赖氨酸中游离出的二氧化碳从反应液中释放出来,通常pH会上升。因此,为了使反应液的pH处于上述范围,通常将己二酸混合到反应液中。己二酸可以连续地混合,但只要pH能维持在上述范围内,也可以分批进行混合。
对反应温度没有特别限制,只要是能使LDC对赖氨酸发挥作用而生成尸胺的温度即可,反应进行的温度通常为20℃以上、优选为30℃以上,通常为60℃以下、优选为40℃以下。
原料赖氨酸或赖氨酸己二酸盐可以在反应开始时全部混合到反应液中,也可以根据LDC反应的进行程度分批混合到反应液中。
如果采用分批式来进行酶反应,则能够容易进行己二酸的混合。并且,也可以将LDC、产生LDC的细胞或其处理物固定在载体上,通过使用了该载体的移动床柱色谱法来进行反应。
在这种情况下,为了使反应在反应体系的pH维持在预定范围的状态下进行,只要将赖氨酸和己二酸注入到柱的适当部位即可。
如上所述,在通过赖氨酸的酶促脱羧反应生成尸胺的过程中通常pH会上升,通过使用己二酸来逐步对上升的pH进行中和,使酶反应良好地进行。如此生成的尸胺通常以己二酸盐的形式蓄积在反应液中。
本发明的第2要点的特征是,从使用LDC得到的尸胺盐水溶液中除去分子量为12,000以上、优选为5,000以上、特别优选为1,000以上的高分子杂质。需要说明的是,高分子杂质去除的操作可以仅进行一次,也可以采用任意方法进行两次以上。例如,可以首先从尸胺盐水溶液中除去分子量为12,000以上的高分子杂质,然后从同一尸胺盐水溶液中除去分子量为5,000以上的高分子杂质。
对从尸胺水溶液中去除上述高分子杂质的时期没有限制,可以在上述利用LDC的反应终止的时刻从得到的尸胺盐酸盐水溶液、尸胺硫酸盐水溶液、尸胺磷酸盐水溶液、尸胺碳酸盐水溶液、尸胺二羧酸盐水溶液等中直接去除上述高分子杂质。其中,优选在进行上述尸胺盐水溶液的析晶之前将分子量为12,000以上的高分子杂质去除。此时,优选尸胺盐为尸胺二羧酸盐。
并且,优选本发明的第2要点的尸胺盐水溶液中的3官能以上的有机物的含量处于在本发明的第1要点的事项中说明的范围。即,优选本发明的第2要点的尸胺盐水溶液是尸胺盐中的上述的3官能以上的有机物的总含量为90ppm以下且去除了分子量为12,000以上的高分子杂质的尸胺盐水溶液。
使用菌体的情况下,可以在对利用LDC得到的尸胺盐水溶液中的菌体进行灭菌处理、通过离心分离等方法去除菌体等不溶物之后实施上述高分子杂质的去除。
并且,当尸胺盐水溶液不是尸胺二羧酸盐水溶液时,可以在使用离子交换树脂等使尸胺盐水溶液成为尸胺水溶液之后,进行高分子杂质的去除操作,之后混合二羧酸,得到尸胺二羧酸盐水溶液。并且,还可以在将二羧酸混合于上述尸胺水溶液中得到尸胺二羧酸盐水溶液后,进行高分子杂质的去除操作。
其中,为了降低操作的复杂度,提高高分子杂质去除效率,优选在利用LDC的反应终止后,从去除了不溶物的尸胺二羧酸盐水溶液中去除高分子杂质的方法。
特别是,在对尸胺二羧酸盐水溶液进行析晶来得到尸胺二羧酸盐时,如果在析出的盐中混入高分子杂质,则可能得不到高品质的聚酰胺树脂,因此优选在析晶操作前事先除去高分子杂质。
对去除分子量为12,000以上的高分子杂质的方法没有限制,可以举出例如,使用吸附剂的方法、膜处理等。其中,从简便性和去除效果的方面出发,优选使用超滤膜(UF膜)的方法。即,优选膜处理为超滤膜(UF膜)处理。
根据超滤膜的种类,其能去除的分子量范围已确定。在本实施方式中,能去除的分子量优选为12,000以上、进一步优选为5,000以上、特别优选为1,000以上。
作为去除的高分子杂质,可以举出蛋白质、核酸、多糖等。特别是在伴有使用微生物的反应的情况下,由于蛋白质容易混入,因此由本发明的第2要点得到的效果显著。
对超滤膜的材质、膜形状没有限制。作为具体的材质,例如,可以举出乙酸纤维素、聚醚砜、聚砜、聚偏二氟乙烯、聚乙烯基苄基三甲基氯化铵、聚苯乙烯磺酸钠、丙烯腈共聚物、聚酰胺12等。其中,优选丙烯腈共聚物。
作为膜形状,可以举出平膜、中空丝、板、管、螺旋卷式等,其中优选中空丝。
并且,各种超滤膜模块已被各公司销售,但从操作的容易程度出发,优选模块化的超滤膜。
对于不从尸胺盐水溶液中去除高分子杂质,并将其作为原料的至少一部分进行聚合的情况,通常,所得到的聚酰胺树脂中存在较多的凝胶。对于注射成型品来说,这样的凝胶有可能导致流动性和机械物性等的降低,对于膜、丝来说,这样的凝胶有可能因鱼眼(F/E)而导致表面外观变差以及拉伸破裂。
并且,如果要除去分子量过低的物质,则存在操作繁杂、生产率降低等倾向。
除去了高分子杂质的尸胺盐水溶液必要时通过组合公知的方法进行精制,从而可以作为聚酰胺树脂的原料来使用。
下面,以析晶法为一个例子,对本发明的第2要点中的从尸胺己二酸盐水溶液得到尸胺己二酸盐的方法进行具体说明。
从生物物质原料得到的尸胺己二酸盐水溶液通常带有颜色,因此,析晶前优选进行脱色,作为脱色剂,可以举出例如活性炭、合成吸附剂、活性粘土、二氧化硅、沸石等,其中优选活性炭。脱色剂可以单独使用一种,也可以以任意的比例和组合使用2种以上。
对于脱色的方法,可以举出将尸胺己二酸盐水溶液通入填充了脱色剂的塔中的方法;将脱色剂混合在尸胺己二酸盐水溶液中并进行搅拌的方法等,其中优选前者。
脱色后的尸胺己二酸盐水溶液在通过氮气鼓泡以赶出其中的溶解氧之后,进行浓缩,直至尸胺己二酸盐的浓度达到通常为50重量%以上、优选为60重量%以上且通常为69重量%以下、优选为67重量%以下。尸胺己二酸盐浓度过低时,析晶后的收率有降低的趋势;尸胺己二酸盐浓度过大时,混入尸胺己二酸盐中的杂质的浓度有增高的趋势。具体地说,赖氨酸、精氨酸等3官能以上的氨基酸等的含量有增高的趋势。
浓缩优选在尸胺己二酸盐水溶液的温度为50℃~70℃、真空度为150Torr以下的条件下进行。如果温度过低,则浓缩时间变长,如果温度过高,则尸胺己二酸盐有分解的倾向。并且,如果真空度超过150Torr,则浓缩时间有变长的倾向。
通常以冷却使尸胺己二酸盐析出的方式进行析晶。这种情况优选在进行冷却的降温途中混合晶种。对晶种没有特别限定,只要是能得到作为晶种的效果的物质即可。例如,优选析出的尸胺己二酸盐。晶种可以单独使用一种,也可以以任意的比例和组合使用2种以上。
冷却时的降温速度通常为1℃/小时以上、优选为2℃/小时以上、进一步优选为3℃/小时以上。并且通常为30℃/小时以下、优选为20℃/小时以下、进一步优选为10℃/小时以下。如果降温速度过慢,则存在析晶需要较长时间的倾向。如果降温速度过快,则结晶尺寸有变小的倾向,并且精制度有降低的倾向。
析晶终止温度通常为1℃以上、优选为5℃以上、进一步优选为10℃以上。并且通常为30℃以下、优选为25℃以下、进一步优选为20℃以下。如果析晶终止温度过高,则收率有降低的倾向。如果析晶终止温度过低,则在输送尸胺己二酸盐浆料时,存在容易堵塞管线的倾向。
析晶率取决于浓缩液的尸胺己二酸盐浓度和析晶终止温度。析晶率通常为1重量%以上、优选为5重量%以上、进一步优选为10重量%以上。并且优选的是,将析晶率控制在通常46重量%以下、优选39重量%以下、进一步优选35重量%以下。如果析晶率过低,则收率有降低的倾向。如果析晶率过高,则混入尸胺己二酸盐中的赖氨酸、精氨酸等3官能以上的氨基酸等杂质的浓度有提高的倾向。
因此,作为本发明的第2要点的尸胺盐的制造方法,优选的是,对赖氨酸使用赖氨酸脱羧酶、提高了赖氨酸脱羧酶活性的重组微生物或产生赖氨酸脱羧酶的细胞或者该细胞的处理物,得到尸胺盐水溶液,对所得到的尸胺盐水溶液进行浓缩,使尸胺盐的浓度为50重量%以上且69重量%以下,然后进行析晶,使析晶率为1重量%以上且46重量%以下。
此时,优选尸胺盐为尸胺二羧酸盐。
按照通常方法进行固液分离,以结晶的形式得到析晶后的尸胺己二酸盐浆料。例如,进行离心过滤的情况下,如果在离去母液之后,在离心过滤器旋转的状态下以淋浴状喷洒喷洒少量的去离子水,从而进一步洗去尸胺己二酸盐上附着的母液,则精制度提高,因而优选。
去离子水量相对于湿滤饼(含有少量水的尸胺己二酸盐)通常为1重量%以上、优选为5重量%以上。并且通常为40重量%以下、优选为30重量%以下。如果去离子水量过少,则清洗效果有降低的倾向。如果去离子水量过多,则收率有降低的倾向。将如此得到的结晶称为1号晶。
对固液分离后的母液和清洗液进行回收,再次进行浓缩、析晶、固液分离,得到2号晶。通过同样的操作,可以得到3号晶、4号晶等。
下面,例示对微生物进行改造以使LDC活性上升的方法。需要说明的是,对于其他细胞,也可以通过适当改变下述方法以便适于该细胞,从而同样地使LDC活性上升。
LDC活性例如通过增强编码LDC的基因(LDC基因)的表达而上升。LDC基因表达的增强例如通过提高LDC基因的拷贝数而实现。例如,将LDC基因片段与在微生物中发挥功能的载体(优选多拷贝型载体)连接,制作重组DNA,并将其导入适当的宿主中进行转化即可。
提高LDC基因的拷贝数也可通过使LDC基因以多拷贝存在于微生物的染色体DNA上而实现。为了以多拷贝的形式将基因导入到微生物的染色体DNA上,例如,利用以多拷贝存在于染色体DNA上的序列作为靶,通过相同重组来进行。
作为以多拷贝存在于染色体DNA上的序列,例如,可以利用DNA重复序列、在转移因子的端部存在的逆向重复序列等。或者,如日本特开平2-109985号公报中所公开的,将目的基因搭载于转座子上来使其转移,从而也能够将其以多拷贝导入到染色体DNA上。
除了通过上述的基因扩增来实现以外,LDC活性的上升还可以通过将染色体DNA上或质粒上的LDC基因的启动子等表达调节序列置换成强力的启动子来实现。例如,作为强力的启动子,已知lac启动子、trp启动子、trc启动子等。
另外,如国际公开第00/18935号小册子公开的,通过在基因的启动子区域导入数碱基的碱基置换,也能够改变成更强力的启动子。通过这些启动子置换或改变,能增强LDC基因的表达,从而LDC活性上升。可以将这些表达调节序列的改变与基因拷贝数的提高进行组合。
表达调节序列的置换可以例如与使用温度敏感性质粒的基因置换同样地进行。作为具有埃希氏菌的温度敏感性拷贝起点的载体,可以举出例如,国际公开第99/03988号小册子所记载的质粒pMAN997等。并且,通过利用λ噬菌体的Red重组酶(Red recombinase)的方法(Datsenko,K.A.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(2000)97(12),6640-6645),也能够进行表达调节序列的置换。
对LDC基因不特别限制,只要所编码的LDC能有效用于赖氨酸的脱羧反应即可,例如,可以举出尸杆菌、埃希氏菌等细菌;野豌豆等植物;以及日本特开2002-223770号公报所记载的微生物的LDC基因等。
使用埃希氏菌作为宿主微生物时,优选来自埃希氏菌的LDC基因。
作为埃希氏菌的LDC基因,已知例如cadA基因和ldc基因(美国专利第5,827,698号)等,其中优选cadA基因。
埃希氏菌的cadA基因的序列已知(N.Watson et al.,Journal ofbacteriology(1992)vol.174,p.530-540;S.Y.Meng et al.Journal ofbacteriology(1992)vol.174,p.2659-2668;GenBank accession M76411),例如通过使用了基于该序列制作的引物的PCR,可以从埃希氏菌染色体DNA中分离出cadA基因。
作为这样的引物,可以举出例如,具有以序列号1(序列;GTTGCGTGTTCTGCTTCATCGCGCTGATG)和序列号2(序列;ACCAAGCTGATGGGTGAGATAGAGAATGAGTAAG)所示的碱基序列的引物等。
为了将获得的LDC基因与载体连接来制备重组DNA,通常用与LDC基因的末端相适配的限制酶切断载体,使用T4DNA连接酶等连接酶将上述基因与载体连接即可。
作为埃希氏菌用载体,可以举出pUC18、pUC19、pSTV29、pHSG299、pHSG399、pHSG398、RSF1010、pBR322、pACYC184、pMW219等。
LDC基因既可以是野生型,也可以是变异型。例如只要所编码的LDC的活性不受到损害,cadA基因就可以是对如下LDC进行编码的基因:该LDC包含在1个位置或多个位置上的1个或数个氨基酸的置换、缺失、插入或增加。
此处,“数个”还根据氨基酸残基在蛋白质的立体结构中的位置和种类的不同而不同,具体地说,通常为2个以上,并且通常为50个以下、优选为30个以下、更优选为10个以下。
编码与上述那样的LDC实质上相同的蛋白质的DNA可如下得到:例如,利用位点专一诱变法,改变cadA基因的碱基序列,以使特定的部位的氨基酸残基包含置换、缺失、插入、增加或倒位。
并且,经上述那样改变的DNA也可以通过一直以来为人们所知的变异处理来获得。作为变异处理,可以举出:用羟胺等对变异处理前的DNA进行体外处理的方法;以及,用紫外线或者N-甲基-N’-硝基-N-亚硝基胍(NTG)或乙基甲磺酸(EMS)等在通常变异处理中使用的诱变剂对保持变异处理前的DNA的微生物(例如埃希氏菌属细菌)进行处理的方法等。
用适当的细胞使上述的具有变异的DNA表达,并考察表达产物的活性,由此通常可以得到编码与LDC实质上相同的蛋白质的DNA。
并且,由编码具有变异的LDC的DNA或保持该DNA的细胞可以得到例如cadA基因(GenBank accession M76411)的编码区域的序列或者如下DNA,该DNA与具有所述序列(cadA基因(GenBank accessionM76411)的编码区域的序列)的一部分的探针在严格条件下进行杂交,并且编码具有与LDC同等活性的蛋白质。
此处提到的“严格条件”是指,形成所谓的特异性杂交而不形成非特异性杂交的条件。尽管难以将该条件明确地数值化,但如果给出一个例子,可以举出:同源性高的DNA之间(例如具有70%以上、优选具有80%以上、更优选具有90%以上的同源性的DNA之间)进行杂交而同源性低于上述数值的DNA之间不杂交的条件;或者,在通常的Southern杂交的洗涤条件即60℃、与1×SSC、0.1%SDS相当的(优选的是,60℃、与0.1×SSC、0.1%SDS相当的)盐浓度下进行杂交的条件等。
也可以使用cadA基因的一部分序列作为探针。可以利用例如如下PCR制作这种探针,所述PCR以基于公知的cadA基因的碱基序列制成的低聚核苷酸为引物,并以包含cadA基因的DNA片段作为模板。在使用300bp左右长度的DNA片段作为探针时,杂交的洗涤条件可以举出例如,50℃、2×SSC、0.1%SDS等。
作为编码与LDC实质上相同的蛋白质的DNA,具体可以举出:编码下述蛋白质的DNA等,所述蛋白质与公知的cadA基因所编码的氨基酸序列的同源性优选为70%以上、更优选为80%以上、进一步优选为90%以上且该蛋白具有LDC活性。
为了将重组DNA导入微生物,根据目前所报道的转化法进行即可。例如,有如下方法:如对大肠埃希氏菌K12的报道那样,用氯化钙处理受体菌细胞以增加DNA的透过性的方法(Mandel,M.and Higa,A.,J.Mol.Biol.,53,159(1970));如对枯草杆菌的报道那样,由增殖阶段的细胞制备感受态细胞来将DNA导入的方法(Ducan,C.H.,Wilson,G.A.and Young,F.E.,Gene,1,153(1997))等。
或者,也可以应用将DNA受体菌的细胞转化成易吸收重组DNA的原生质体或原生质球状体的状态以将重组DNA导入DNA受体菌中的方法,该方法对枯草杆菌、放线菌类和酵母的应用已为人们知(Chang,S.andChoen,S.N.,Molec,Gen.Genet.,168,111(1979);Bibb,M.J.,Ward,J.M.and Hopwood,O.A.,Nature,274,398(1978);Hinnen,A.,Hicks,J.B.andFink,G.R.Proc.Natl.Acad.Sci.USA,75 1929(1978))。另外,利用电脉冲法(日本特开平2-207791号公报)也可以进行微生物的转化。
用于得到产生LDC的微生物或细胞的培养可以根据使用的微生物或细胞而采用适于LDC的产生的方法来进行。
例如,培养基可以是含有碳源、氮源、无机离子和必要时其他有机成分的通常的培养基。作为碳源,可以使用葡萄糖、乳糖、半乳糖、左旋糖、阿拉伯糖、麦芽糖、木糖、海藻糖、核糖、淀粉的水解物等糖类;甘油、甘露醇、山梨糖醇等醇类;葡萄糖酸、富马酸、柠檬酸、琥珀酸等有机酸类等。
作为氮源,可以使用硫酸铵、氯化铵、磷酸铵等无机铵盐;大豆水解物等有机氮;氨气;氨水等。
作为有机微量营养素,优选适量含有维生素B1等维生素类、腺嘌呤或RNA等核酸类等必需物质或酵母浸膏等。除这些以外,还可以根据需要少量含有磷酸钙、硫酸镁、铁离子、锰离子等。
对于大肠埃希氏菌,以在有氧条件下实施16小时~72小时左右培养为宜,培养温度通常控制为30℃~45℃,培养中的pH通常控制为5~8。需要说明的是,为了调整pH,可以使用无机或有机的酸性或碱性物质,还可以使用氨气等。
需要说明的是,在LDC基因在被可诱导的启动子调节着表达的情况下,通常在培养基中含有诱导剂。
培养后,通过离心分离机或膜来收集细胞,由此可从培养液中回收细胞。细胞可以直接使用,但使用那些包含LDC的处理物时,通过超声波、细胞破碎仪或者酶处理来对细胞进行破碎以提取酶,制成无细胞提取液,进而从该提取液中精制LDC,在这种情况下,可以按照通常方法通过使用硫酸铵盐析、各种色谱法等来进行精制。
(聚酰胺树脂)
本发明的第2要点所适用的聚酰胺树脂含有尸胺单元、二羧酸单元作为构成成分,在不损害本发明的第2要点的效果的范围内,还可以含有除尸胺单元、二羧酸单元以外的共聚成分。
在这种情况下,作为共聚成分,例如可以举出:6-氨基己酸、11-氨基十一酸、12-氨基十二酸、对氨基甲基苯甲酸等氨基酸;ε-己内酰胺、ω-十二内酰胺等内酰胺;草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十八烷二酸等脂肪族二羧酸;环己烷二羧酸等脂环式二羧酸;邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、萘二羧酸等芳香族二羧酸;
乙二胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,6-二氨基己烷、1,7-二氨基庚烷、1,8-二氨基辛烷、1,9-二氨基壬烷、1,10-二氨基癸烷、1,11-二氨基十一烷、1,12-二氨基十二烷、1,13-二氨基十三烷、1,14-二氨基十四烷、1,15-二氨基十五烷、1,16-二氨基十六烷、1,17-二氨基十七烷、1,18-二氨基十八烷、1,19-二氨基十九烷、1,20-二氨基二十烷、2-甲基-1,5-二氨基戊烷等脂肪族二胺;环己烷二胺、双-(4-氨基己基)甲烷等脂环式二胺;苯二甲胺等芳香族二胺等。
并且,在本发明的第2要点中使用的二羧酸可以举出与上述的芳香族二羧酸、脂肪族二羧酸、脂环式二羧酸相同的化合物。
这些共聚成分可以单独使用一种,也可以合用2种以上。
(聚酰胺树脂的制造方法)
作为本发明的第2要点所适用的聚酰胺树脂的制造方法,可以使用公知的方法,具体的方法在《ポリアミド樹脂ハンドブツク》(聚酰胺树脂手册)(日刊工业社出版:福本修编)等中已公开。例如,作为聚酰胺56的制造方法,优选的是,将尸胺己二酸盐在水的共存下混合,通过加热来进行脱水反应的方法(加热缩聚)。更具体地说,本发明的第2要点中的聚酰胺树脂通过尸胺己二酸盐等尸胺盐的缩聚反应或者通过尸胺己二酸盐等上述尸胺盐与其他共聚成分的缩聚反应而得到。
需要说明的是,本发明的第2要点中的上述加热缩聚是指,使聚酰胺树脂的制造中的聚合反应物的最高到达温度上升到200℃以上的制造工艺。考虑聚合反应时的热稳定性,最高到达反应温度的上限通常为300℃以下。对聚合方式没有特别限制,可以采用间歇式、连续式。
以上述方法制造的聚酰胺树脂可以在加热缩聚后进一步进行固相聚合。由此能够提高聚酰胺树脂的分子量。固相聚合例如可以通过在100℃以上且该树脂的熔点以下的温度于真空中或惰性气体中加热来进行。
对本发明的第2要点所适用的聚酰胺树脂的聚合度没有特别限制,聚酰胺树脂的浓度为0.01g/mL的98%硫酸溶液于25℃的相对粘度优选为1.5以上、进一步优选为2.0以上,并且优选为8.0以下、进一步优选为5.5以下。
相对粘度过低时,实用上强度不够,另一方面,相对粘度过高时,流动性降低,有可能损害成型加工性。
从成型性的方面出发,对于膜、纤维、单丝等的挤出成型的情况,相对粘度特别优选为3.0~5.5,对于注射成型的情况,相对粘度特别优选为2.0~3.5。
在本发明的第2要点中的聚酰胺树脂中,在不损害本发明的第2要点的效果的范围内,可以在从聚酰胺树脂的聚合到成型的任意的阶段混合其他成分。
作为这样的其他成分,例如,可以举出:抗氧化剂或热稳定剂(受阻酚系、对苯二酚系、亚磷酸酯系和它们的取代体、卤化铜、碘化合物等);耐候剂(间苯二酚系、水杨酸酯系、苯并三唑系、二苯甲酮系、受阻胺系等);防粘剂和润滑剂(脂肪族醇、脂肪族酰胺、脂肪族双酰胺、双脲和聚乙烯蜡等);颜料(硫化镉、酞菁、炭黑等);染料(尼格洛辛、苯胺黑等);增塑剂(对羟基苯甲酸辛酯、N-丁基苯磺酰胺等);
抗静电剂(烷基硫酸盐型阴离子系抗静电剂、季铵盐型阳离子系抗静电剂、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯等非离子系抗静电剂、甜菜碱系两性抗静电剂等);阻燃剂(三聚氰胺氰尿酸盐、诸如氢氧化镁、氢氧化铝等氢氧化物、多磷酸铵、溴化聚苯乙烯、溴化聚苯醚、溴化聚碳酸酯、溴化环氧树脂或这些溴系阻燃剂与三氧化锑的组合等);其他聚合物(其他的聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚苯醚、聚苯硫醚、液晶聚合物、聚砜、聚醚砜、ABS树脂、SAN树脂、聚苯乙烯等)等。其他成分可以单独使用一种,也可以以任意的比例和组合使用2种以上。
这些其他成分优选使用干混机或挤出机进行熔融混炼。
另外,在将本发明的第2要点的聚酰胺树脂用于膜用途时,为了提高滑动性,优选混合滑石、高岭土、煅烧高岭土、二氧化硅、沸石等无机填料,特别优选混合微粒状的无机填料。作为进一步优选的方式,可以举出合用无机填料以及防粘剂和/或润滑剂的方式。填料可以单独使用一种,也可以以任意的比例和组合使用2种以上。
作为无机填料的混合量,在每100重量份聚酰胺树脂中优选使用0.005重量份~0.1重量份。并且,在每100重量份聚酰胺树脂中优选使用0.01重量份~0.5重量份防粘剂和/或润滑剂。
另外,本发明的第2要点的聚酰胺树脂可以通过注射成型、膜成型、熔融纺丝、吹塑成型、真空成型等任意的成型方法成型为所期望的形状。作为成型品,例如可以举出注射成型品、膜、片、丝、磨尖丝、纤维等。另外,聚酰胺树脂也可以使用于粘合剂、涂料等。
另外,作为本发明的第2要点的聚酰胺树脂的具体的用途例,对于汽车、车辆相关部件,可以举出例如,进气歧管、带铰链的夹(带铰链成型品)、捆扎带、谐振器、空气过滤器、发动机罩、摇杆盖、气缸盖罩、正时齿带盖、汽油箱、汽油副油箱、散热器水箱、中间冷却器、贮油箱、油盘、电动转向器、机油滤清器、罐(canister)、发动机支架、接线盒、继电器盒、连接器、波纹管、保护器等汽车用罩内(underhood)部件;汽车门拉手、挡泥板、引擎盖隆起(hood bulge)、车顶梁(ル一フレ一ルレグ)、后视镜支架、保险杆、阻流板、轮罩等汽车用外装部件;杯托、控制台盒(Console Box)、加速踏板、离合器踏板、变速杆托架、变速杆捏手等汽车用内装部件等。
另外,本发明的第2要点的聚酰胺树脂可以用于如下用途:钓鱼线、渔网等渔业相关材料;以开关类、超小型滑动开关、DIP开关、开关盒、灯座、捆扎带、接插件、接插件盒、接插件外壳、IC插座类、线圈管、绕线筒罩、继电器、继电器箱、冷凝器外壳、马达的内部部件、小型马达外壳、齿轮凸轮、均衡轮、隔离片、绝缘体、小角轮、端子台、电动工具的外壳、起动器的绝缘部分、保险丝盒、端子的外壳、轴承承托、扬声器振动板、耐热容器、微波炉部件、电饭煲部件、打印机色带导向板等所代表的电气电子相关部件;家庭、办公电气制品部件;计算机相关部件;传真机、复印机相关部件;机械相关部件等各种用途。
(聚酰胺树脂膜的成型方法)
本发明的第2要点中的聚酰胺树脂膜可以通过公知的方法来成型。即,本发明的第2要点中的成型品通过成型上述聚酰胺树脂而成。例如,可以使用如下方法:在聚酰胺树脂中干混防粘剂、润滑剂等,得到聚酰胺树脂组合物,利用T-模头将聚酰胺树脂组合物的熔融体连续挤出,利用浇注辊一边冷却一边成型为膜状的T-模头法;利用环状模头进行连续挤出,通过与水接触来进行冷却的水冷吹胀挤出法;同样地利用环状模头进行挤出,通过空气进行冷却的空气冷却吹胀挤出法等。并且,利用共挤出法(即利用这些成型法同时挤出其他材料)也能够得到多层膜。需要说明的是,特别优选成型品为膜、注射成型品、纤维、单丝。
根据需要本发明的第2要点中的聚酰胺树脂膜还可以制成单向或双向拉伸膜来使用。拉伸方法可以应用公知的方法。例如,对于利用T-模头法成型出的膜,纵向拉伸(单向拉伸)使用辊方式。再在横向进行拉伸时,可以举出使用拉幅机方式的逐次双向拉伸法。对于利用环状模头成型出的筒状膜,除了上述的逐次双向拉伸法以外,还可以使用纵向和横向可同时拉伸的圆筒式拉伸法。
关于共挤出膜,也可以利用相同的方法对各层同时进行拉伸(共拉伸)。需要说明的是,拉伸倍数在纵向、横向上均通常为2倍以上,并且均通常为4倍以下、均优选为3.5倍以下。
本发明的第2要点中的聚酰胺树脂的膜的厚度优选为1μm以上且优选为70μm以下。如果膜的厚度过薄,则强度容易变得不足,如果膜的厚度过厚,则存在反复弯曲疲劳性易降低的可能性。
当膜为聚酰胺树脂单层膜时,本发明的第2要点中的聚酰胺树脂的膜的厚度更优选为5μm以上、进一步优选为10μm以上,并且更优选为50μm以下、进一步优选为30μm以下,当膜为多层膜时,作为聚酰胺树脂层的厚度更优选为2μm以上、进一步优选为5μm以上,并且更优选为50μm以下、进一步优选为30μm以下。
为了改良印刷性、改良层积性(粘接性),本发明的第2要点中的聚酰胺树脂的膜也可以对其单面或两面进行电晕处理后再使用。
在本发明的第2要点中,通过注射成型方法可以得到成型为所期望的形状的聚酰胺树脂的注射成型品。
[C.第3要点]
最后,对本发明的第3要点进行说明。
需要说明的是,在以下的记载中,首先对本发明的第3要点的尸胺和/或尸胺盐的溶液(下文中有时称为“本发明的第3要点的尸胺类溶液”)进行说明,接着,对本发明的第3要点的尸胺和/或尸胺盐的制造方法(下文中有时称为“本发明的第3要点的尸胺类的制造方法”或简称为“本发明的第3要点的制造方法”)进行说明,进而,对本发明的第3要点的从尸胺类溶液中精制尸胺类的方法以及为了提高赖氨酸脱羧酶(Lysinedecarboxylase:LDC)活性而改造微生物的方法进行说明。
[I.尸胺类溶液]
本发明的第3要点的尸胺类溶液具有使赖氨酸脱羧酶(LDC)作用于赖氨酸和/或赖氨酸盐而得到的尸胺和/或尸胺盐以及溶剂。需要说明的是,对使LDC作用于赖氨酸类来得到尸胺类的方法将在后面的[II.尸胺类的制造方法]一项中进行说明。
在本发明中“尸胺”是指1,5-戊二胺(H2N(CH2)5NH2)。尸胺是作为聚合物原料、医药中间体的合成原料而有用的化合物。
在本发明中,“尸胺盐”是指由尸胺和酸形成的盐。
对与尸胺一起形成盐的酸的种类没有限制。可以是无机酸,也可以是有机酸,并且可以是一元酸,也可以是二元以上的酸。作为酸的例子,可以举出盐酸、硫酸、硝酸、碳酸、羧酸、磷酸、磺酸等。作为羧酸的具体例,可以举出甲酸、乙酸、己二酸、戊二酸、琥珀酸、癸二酸、甲磺酸、乙烷磺酸等。其中,从用于尼龙等聚酰胺的制造用途的方面考虑,作为酸,优选羧酸,更优选己二酸。这些酸可以单独使用任意一种,也可以以任意组合和比例合用2种以上。
构成1分子尸胺盐的尸胺和酸的分子数也可以任意选择。每1分子尸胺盐,尸胺和酸可以均为1分子,尸胺和酸中的一方或双方可以为2分子以上。例如,对于由作为二元碱的尸胺和二元酸构成的盐来说,通常由1分子尸胺和1分子二元酸(例如己二酸)构成1分子尸胺盐,但并非排除其他形态,也可以包含由2分子以上的尸胺和/或2分子以上的二元酸构成的尸胺盐。
本发明的第3要点的尸胺类溶液可以仅含有尸胺,也可以仅含有尸胺盐,还可以含有尸胺和尸胺盐这两者。但是,在本发明的第3要点的尸胺类溶液含有尸胺盐时,尸胺盐的一部分通常以离解成尸胺(或尸胺的离子)和酸(或酸的离子)的状态存在于溶液中。在本发明中,“尸胺类溶液”即“尸胺和/或尸胺盐的溶液”是也包括这样的状态的溶液的概念。
另外,本发明的第3要点的尸胺类溶液含有尸胺盐时,尸胺盐的种类可以仅为一种,也可以是两种以上。
作为溶剂,只要能够溶解上述的尸胺和/或尸胺盐,则其种类是任意的。具体的溶剂的种类可以根据本发明的尸胺类溶液的制备方法、用途等来选择。并且,可以单独使用任意一种溶剂,也可以以任意的组合和比例混合两种以上的溶剂来使用。
通常使用水和/或有机溶剂作为溶剂。对有机溶剂的种类没有限制,根据使用的催化剂等的条件进行选择即可。作为一般的有机溶剂的例子,可以举出:二氯甲烷、三氯甲烷、1,2,3-三氯丙烷、四氯乙烯、1,1,2,2-四氯乙烷、1,2-二氯乙烷等卤代脂肪族烃类;甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、环己醇、辛醇等醇类;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮类;乙酸乙酯、丙酸甲酯、庚酸甲酯、亚油酸甲酯、硬脂酸甲酯等酯类;环己烷、己烷、辛烷等脂肪族烃类;苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、二苯基甲烷、一氯苯、二氯苯、硝基苯、角鲨烷等芳香族烃类;二甲亚砜、环丁砜等亚砜类;N,N-二甲基甲酰胺、N,N,N’,N’-四甲基脲、1,3-二甲基咪唑啉酮等酰胺类;四氢呋喃、二氧六环、二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚等醚类;等等。这些溶剂可以单独使用任意一种,也可以以任意的组合和比例混合两种以上来使用。
特别是在直接使用在利用LDC制造尸胺和/或尸胺盐的反应中所用的溶剂时,作为溶剂,通常使用水或以水为主成分的混合溶剂。此处“主成分”是指,在混合溶剂中通常占50重量%以上、优选占80重量%以上、更优选占90重量%以上的成分。
需要说明的是,由使用LDC的反应制造尸胺和/或尸胺盐后,在对所得到的尸胺和/或尸胺盐进行精制等后处理或进行向聚酰胺的转换时,有时也使用水和/或有机溶剂。此时,可以直接使用在反应时所用的溶剂,也可以使用不同的溶剂。
对于本发明的第3要点的尸胺类溶液中的尸胺和/或尸胺盐的浓度(对于尸胺盐的情况,换算成尸胺的浓度),只要是在尸胺和/或尸胺盐可溶解于溶剂中的范围内,该浓度就是任意的,但从工业角度出发,该浓度理想的是,通常为10g/L以上、优选为20g/L以上且通常为500g/L以下、优选为400g/L以下的范围。需要说明的是,尸胺类溶液中的尸胺和/或尸胺盐的浓度(对于尸胺盐的情况,换算成尸胺的浓度)可以利用与求出后述的溶液中的尸胺的摩尔浓度的方法相同的方法来求出。
另外,本发明的第3要点的尸胺类溶液除了含有上述的溶剂以及尸胺和/或尸胺盐以外,还可以含有其他的一种或两种以上的成分。其他成分的种类和含量是任意的,通常根据尸胺类溶液的制法和用途进行选择。
并且,本发明的第3要点的尸胺类溶液的特征是,溶液中的水解氨基酸与尸胺的摩尔比通常为0.008以下、优选为0.0075以下、更优选为0.007以下、进一步优选为0.0065以下、特别优选为0.006以下。该特征表示本发明的第3要点的尸胺类溶液中的氨基酸、蛋白质、肽等杂质的含量比较少,为高纯度的溶液。相反如果该比值高,则将尸胺类溶液用作聚酰胺树脂膜等的原料时,有时鱼眼等表面外观缺陷增多。此处,“溶液中的水解氨基酸与尸胺的摩尔比”是指,溶液中的水解氨基酸的摩尔浓度与溶液中的尸胺的摩尔浓度之比。
另外,对于本发明的第3要点的尸胺类溶液,理想的是,溶液中的游离赖氨酸和游离精氨酸相对于尸胺的摩尔比通常为0.003以下、优选为0.0025以下、更优选为0.002以下、进一步优选为0.0015以下。更加理想的是,溶液中的水解赖氨酸和水解精氨酸相对于尸胺的摩尔比通常为0.003以下、优选为0.0025以下、更优选为0.002以下、进一步优选为0.0015以下。如果该比值过高,则将尸胺类溶液制成聚酰胺等材料时,溶液中的赖氨酸、精氨酸发生交联而导致出现凝胶,对注射成型品来说,有时导致机械物性降低,对于膜来说,有时因产生F/E而导致表面外观变差以及拉伸时破裂,对于丝来说,有时也导致拉伸时破裂。此处,“溶液中的游离赖氨酸和游离精氨酸相对于尸胺的摩尔比”是指,溶液中的游离赖氨酸和游离精氨酸的合计摩尔浓度与溶液中的尸胺的摩尔浓度之比。并且,“溶液中的水解赖氨酸和水解精氨酸相对于尸胺的摩尔比”是指,溶液中的水解赖氨酸和水解精氨酸的合计摩尔浓度与溶液中的尸胺的摩尔浓度之比。
另外,对于本发明的第3要点的尸胺类溶液,理想的是,溶液中的游离氨基酸与尸胺的摩尔比通常为0.003以下、优选为0.0029以下、更优选为0.0028以下。如果该比值过高,则在将尸胺类溶液用作聚酰胺树脂膜等的原料时,有时鱼眼等表面外观缺陷增多。此处,“溶液中的游离氨基酸与尸胺的摩尔比”是指,溶液中的游离氨基酸的摩尔浓度与溶液中的尸胺的摩尔浓度之比。
需要说明的是,溶液中的尸胺的摩尔浓度表示存在于溶液中的尸胺分子和尸胺离子的摩尔浓度。此处,不考虑尸胺离子是以离解的离子的形式存在,还是与其他离子结合形成盐。
溶液中的尸胺的摩尔浓度可以通过各种分析仪器来测定。对分析方法没有限定,通常使用离子色谱法、气相色谱法、液相色谱法等进行测定。通过这些色谱法进行测定时,可直接将作为测定对象的溶液用于测定,或者根据需要将作为测定对象的溶液稀释到预定的浓度范围后再用于测定。另外,使用气相色谱法或液相色谱法进行测定时,优选将溶液中的成分所具有的特定的官能团(主要氨基)衍生物化之后,再用于测定。
另外,溶液中的游离氨基酸的摩尔浓度表示溶液中游离存在的氨基酸(氨基酸分子和氨基酸离子。此处,考虑氨基酸离子是以离解的离子的形式存在,还是与其他离子结合形成盐。)的摩尔浓度。
溶液中的游离氨基酸的摩尔浓度可以通过各种分析仪器来测定。对分析方法没有限定,通常使用氨基酸分析仪、离子色谱法、气相色谱法、液相色谱法等进行测定。通过这些色谱法进行测定时,可直接将作为测定对象的溶液用于测定,或者根据需要将作为测定对象的溶液稀释到预定的浓度范围后再用于测定。另外,使用气相色谱法或液相色谱法进行测定时,优选将溶液中的成分所具有的特定的官能团(主要氨基)衍生物化后再用于测定。
另外,溶液中的水解氨基酸的摩尔浓度表示溶液中的成分发生水解后的游离氨基酸的摩尔浓度。即,水解氨基酸是包括在水解前的溶液中存在的游离氨基酸和在蛋白质、肽等分子中与其他成分形成了键(会被水解分解的键)的氨基酸的概念。
溶液中的水解氨基酸的摩尔浓度可以如下得到:采用例如后面在“实施例”一项中记述的条件,使用盐酸进行溶液中的蛋白质、肽的水解,然后用上述方法对水解后的溶液中的游离氨基酸的摩尔浓度进行测定。
另外,溶液中的游离赖氨酸和游离精氨酸的摩尔浓度表示在溶液中游离存在的赖氨酸和精氨酸(赖氨酸分子和赖氨酸离子、以及精氨酸分子和精氨酸离子。此处,不考虑赖氨酸离子和精氨酸离子是以离解的离子的形式存在,还是以与其他离子结合而形成盐。)的摩尔浓度。
另外,溶液中的水解赖氨酸和水解精氨酸的摩尔浓度表示溶液中的成分发生水解后的游离赖氨酸和游离精氨酸的摩尔浓度。即,水解赖氨酸和水解精氨酸是包括在水解前的溶液中存在的游离赖氨酸和游离精氨酸以及在蛋白质、肽等分子中与其他成分形成键(会被水解分解的键)的赖氨酸和精氨酸的概念。
溶液中的游离赖氨酸和游离精氨酸的摩尔浓度可以使用与上述的游离氨基酸的摩尔浓度的测定方法相同的方法进行测定。
另外,溶液中的水解赖氨酸和水解精氨酸的摩尔浓度可以使用与上述的水解氨基酸的摩尔浓度的测定方法相同的方法进行测定。
只要本发明的第3要点的尸胺类溶液包含通过使LDC作用于赖氨酸类而得到的尸胺类,就对其制造方法没有限制,但优选通过以下说明的方法(本发明的第3要点的尸胺类的制造方法)进行制造。
[II.尸胺类的制造方法]
本发明的第3要点的尸胺类的制造方法是通过使赖氨酸脱羧酶(LDC)作用于赖氨酸和/或赖氨酸盐而制造尸胺和/或尸胺盐的方法。
作为原料,使用赖氨酸和/或赖氨酸盐。并且,通常除了赖氨酸和/或赖氨酸盐,还使用酸作为原料。
赖氨酸可以是L-赖氨酸、D-赖氨酸中的任意一种,只要其能通过酶促脱羧反应生成尸胺即可,还可以以任意的比例混合这些赖氨酸,但通常优选L-赖氨酸。
赖氨酸盐是由赖氨酸以及酸和/或碱构成的盐,但优选为由赖氨酸和酸构成的盐。构成赖氨酸盐的酸的种类及其优选例与作为构成上述的尸胺盐的酸所列举的实例相同。赖氨酸盐可以单独使用一种,也可以以任意组合和比例合用2种以上。
另外,使用酸作为原料时,其种类和优选例也与作为构成上述的尸胺盐的酸所列举的实例相同。酸可以单独使用一种,也可以以任意组合和比例合用2种以上。
需要说明的是,作为原料的赖氨酸、赖氨酸盐、酸的组合和比例等细节优选在考虑作为目标的尸胺和/或尸胺盐的具体情况之后进行适当选择。
反应通常在溶剂存在下进行。作为溶剂,如上所述,通常使用水或以水为主成分的混合溶剂。对与水混合的溶剂没有限制,通常使用与水具有混合性的亲水性有机溶剂。作为亲水性有机溶剂的例子,可以举出:醇类、羧酸、酯类等。作为醇类的例子,可以举出:甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、叔丁醇、戊醇、异戊醇、己醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、甘油等。作为羧酸的例子,可以举出:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、己酸等。作为酯类的例子,可以举出:乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等。亲水性有机溶剂可以单独使用一种,也可以以任意组合和比例合用2种以上。
需要说明的是,通常利用酸调整反应液的pH,因此没有必要合用其他的pH调节剂或缓冲剂,但可以使用缓冲液作为溶剂。作为缓冲液,可以举出乙酸钠缓冲液等。但是从形成尸胺与酸的盐的方面考虑,优选不使用缓冲剂等或者即使使用缓冲剂也将其控制为低浓度。
但是,对于溶剂的具体情况,优选在考虑作为目标的尸胺类溶液的具体情况之后进行适当选择。
通过将上述的赖氨酸和/或赖氨酸盐以及根据需要使用的酸溶解于上述的溶剂中来制备反应液。
此处,可以使作为原料的赖氨酸和/或赖氨酸盐以及酸在反应开始前或反应开始时全部包含在反应液中,也可以根据LDC反应的进行程度分批加入到反应液中,但优选通过调整反应开始时的赖氨酸和/或赖氨酸盐与酸的比例,来将反应液的pH调整到适于酶促脱羧反应的pH。具体地说,使反应液的pH通常为4.0以上、优选为5.0以上、更优选为5.5以上且通常为8.0以下、优选为7.5以下、更优选为7.0以下。反应液的pH过低或过高,均可能得不到充分的反应速度。需要说明的是,以下的记载中,有时将如此调整反应液的pH至适于酶促脱羧反应的pH称为“中和”。
需要说明的是,对反应液中的赖氨酸的浓度没有限制,但理想的是,使反应液中的赖氨酸的浓度通常为10g/L以上、优选为20g/L以上且通常为500g/L以下、优选为400g/L以下。
需要说明的是,为了提高生产速度和反应收率,优选反应液含有作为辅酶的维生素B6。作为维生素B6的例子,可以举出吡哆醇、吡哆胺、吡哆醛、吡哆醛磷酸等。这些维生素B6可以单独使用一种,也可以以任意组合和比例合用2种以上。其中优选吡哆醛磷酸。
对维生素B6的用量不特别限制,通常优选在反应液中含有0.01mM以上、0.5mM以下的范围的维生素B6。维生素B6的用量过少时,反应速度有时变慢,维生素B6的用量过多时,反应液的颜色有时变黄。
对使维生素B6包含在反应液中的时期和方法没有限制。可以在反应前混合在反应液中,也可以在反应中添加到反应液中。并且,可以一次性混合到反应液中,也可以分成二次以上在不同的时期使其含有在反应液中。
在上述的被中和的反应液中加入赖氨酸脱羧酶(LDC)进行赖氨酸的脱羧反应。对LDC的种类没有限制,只要能够对赖氨酸产生作用而生成尸胺即可。
在本发明的第3要点中,使用微生物(以下,有时将微生物称为“菌体”。)作为产生LDC的细胞。作为微生物,可以举出细菌、真核细胞等。作为细菌,可以举出大肠杆菌(Escherichia coli)等埃希氏菌属细菌、乳酸发酵短杆菌(Brevibacterium lactofermentum)等棒状细菌、枯草杆菌(Bacillus subtilis)等芽孢杆菌属细菌、粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)等沙雷氏菌属细菌等。作为真核细胞,可以举出啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)等。其中,作为微生物,优选细菌,更优选埃希氏菌属细菌,特别优选大肠杆菌。只要能产生LDC,微生物就可以是野生株,也可以是变异株。并且,也可以是经改造以使LDC活性上升的重组株。需要说明的是,将在后面对重组细胞的具体情况进行说明。
使用产生LDC的细胞时,可以使细胞直接包含在反应液中,也可以将细胞制成含有LDC的细胞处理物之后再使其包含在反应液中。作为细胞处理物,可以举出细胞的破碎液及其分离物。
此处,本发明的第3要点的制造方法的特征是,反应中使用的菌体(微生物)的换算成干燥菌体后的重量与反应中使用的赖氨酸的总重量之比通常为0.002以下、优选为0.0015以下、更优选为0.001以下。如果该比值较高,则需要大量制作菌体,有时在成本上不合算。并且,来自菌体的蛋白质、肽等作为杂质进入聚酰胺中,有时导致表面缺陷。
需要说明的是,反应中使用的赖氨酸的总重量表示反应开始时在反应体系内存在的赖氨酸的重量和在反应中加到反应体系中的赖氨酸的重量的总和。
并且,菌体的换算成干燥菌体后的重量表示经干燥不含水分的菌体的重量。菌体的换算成干燥菌体后的重量可以如下求出:例如,用离心分离或过滤等方法从含有菌体的液体(菌体液)中分离出菌体,进行干燥直至重量恒定,测定其重量。
在将LDC加入到赖氨酸溶液中使反应开始之后,随着反应的进行,从赖氨酸中游离出的二氧化碳从反应液中释放出来,通常pH会上升。因此,为了使反应液的pH处于上述范围,通常将酸加到反应液中来调整pH。酸可以连续地加到反应液中,但只要pH能维持在上述范围内,也可以分批进行添加。
对反应时的条件没有特别限制,只要是LDC对赖氨酸发挥作用生成尸胺的条件即可,通常反应时的条件如下。
反应方式可以是连续式,也可以是分批式。从在反应中容易进行酸的混合的方面考虑,优选以分批式进行反应。另外,也可以将LDC以及产生LDC的细胞及其处理物之中一种或两种以上固定在载体上,通过使用了该载体的移动床柱色谱法来进行反应。在这种情况下,为了使反应在反应体系的pH维持在预定范围的状态下进行,只要将赖氨酸和/或酸注入到柱的适当部位即可。
理想的是,使反应液的温度处于通常为20℃以上、优选为30℃以上且通常为60℃以下、优选为40℃以下的范围。反应液的温度低过时,有时反应不进行,反应液的温度过高时,有时酶失活。
反应时的气氛是任意的,但通常优选在空气、二氧化碳或氮气气氛下进行反应。
反应时的压力也是任意的,但通常在常压或接近常压的压力下进行反应。
另外,可以对反应液施加搅拌。
需要说明的是,反应时优选使通入反应液中的通气量为特定的范围。具体地说,理想的是,该通气量通常为0.4vvm以下、优选为0.2vvm以下、更优选为0.1vvm以下、进一步优选为0vvm(不通气)。通过将通入反应液中的通气量控制在该范围,可以使LDC的催化剂活性提高,生产速度提高。需要说明的是,“vvm”是Volume per Volume per Minute的简写,是表示1分钟的单位体积的通气量的单位。
通过以上的过程,由赖氨酸的酶促脱羧反应生成尸胺,通常伴随该反应,反应液的pH上升。因此,通过使用酸逐步中和反应液,使酶反应良好地进行。通过反应生成的尸胺通常以尸胺盐的形式蓄积在反应液中。
通过以上的反应得到的反应液可以直接作为本发明的第3要点的尸胺类溶液来使用,或者对通过以上的反应得到的反应液施加处理后再作为本发明的第3要点的尸胺类溶液来使用。处理的内容是任意的,作为例子,可以举出反应液的灭菌和过滤、通过去除和追加溶剂来调整尸胺和/或尸胺盐的浓度等处理。
[III.尸胺类的精制方法]
下面,对用于通过析晶从本发明的第3要点的尸胺类溶液中精制尸胺类的方法进行说明。需要说明的是,在以下的记载中,以本发明的第3要点的尸胺类溶液是尸胺己二酸盐水溶液、通过精制得到的尸胺类是尸胺己二酸盐的情况为例进行说明。
尸胺己二酸盐水溶液有时着色为黄色,因此优选在析晶前利用脱色剂进行脱色。
作为脱色剂的例子,可以举出活性炭、合成吸附剂、活性粘土、二氧化硅、沸石等,其中优选活性炭。脱色剂可以单独使用一种,也可以以任意的比例和组合使用2种以上。
对于脱色的方法,可以举出将尸胺己二酸盐水溶液通入到填充了脱色剂的塔中的方法;将尸胺己二酸盐水溶液与脱色剂混合并进行搅拌的方法等,其中优选前者方法。
脱色后的尸胺己二酸盐水溶液在通过氮气鼓泡以赶出其中的溶解氧之后,进行浓缩,直至尸胺己二酸盐的浓度达到通常为50重量%以上、优选为60重量%以上且通常为69重量%以下、优选为67重量%以下。析晶前的尸胺己二酸盐水溶液中的尸胺己二酸盐浓度过低时,析晶后的收率有降低的趋势;尸胺己二酸盐浓度过高时,赖氨酸、精氨酸的含量有增高的趋势。
浓缩优选在尸胺己二酸盐水溶液的温度为通常50℃~70℃且真空度为通常20MPa(约150Torr)以下的条件下进行。如果温度过低,则浓缩时间有变长的倾向,如果温度过高,则尸胺己二酸盐有分解的倾向。并且,如果真空度不足够低,则浓缩时间有变长的倾向。
通常,对由上述过程得到的浓缩液进行冷却,使尸胺己二酸盐析出,以这种方式进行析晶。
冷却时的降温速度通常为1℃/小时以上、优选为2℃/小时以上、更优选为3℃/小时以上且通常为30℃/小时以下、优选为20℃/小时以下、更优选为10℃/小时以下的范围。降温速度过慢时,析晶时间有变长的倾向,降温速度过快时,存在结晶尺寸变小、精制度降低的倾向。
需要说明的是,优选在降温途中,在浓缩液中加入晶种。作为晶种,优选使用析出的尸胺己二酸盐,但只要能得到作为晶种的效果,就不限于析出的尸胺己二酸盐。
析晶终止温度通常为1℃以上、优选为5℃以上、进一步优选为10℃以上。并且析晶终止温度通常为30℃以下、优选为25℃以下、进一步优选为20℃以下。析晶终止温度过高时,存在收率降低的倾向。析晶终止温度过低时,在输送尸胺己二酸盐浆料时,存在容易堵塞管线的倾向。
析晶率取决于浓缩液的尸胺己二酸盐浓度和析晶终止温度,但优选的是,将析晶率控制在通常为1重量%以上、优选为5重量%以上、进一步优选为10重量%以上且通常为46重量%以下、优选为39重量%以下、进一步优选为35重量%以下的范围内。析晶率过低时,存在收率降低的倾向,析晶率过高时,存在水解氨基酸和游离氨基酸(特别是,赖氨酸和精氨酸)的浓度增高的倾向。
按照通常方法对通过析晶得到的尸胺己二酸盐浆料进行固液分离,由此得到尸胺己二酸的结晶。作为固液分离的例子,可以举出离心过滤。进行离心过滤的情况下,如果在离去母液(尸胺己二酸盐浆料的液体成分)之后,在离心过滤器旋转的状态下以淋浴状喷洒少量的去离子水,从而进一步洗去尸胺己二酸盐上附着的母液,则精制度提高,因而优选。去离子水量相对于湿滤饼(含有少量的水的尸胺己二酸盐)通常为1重量%以上、优选为5重量%以上且通常为40重量%以下、优选为30重量%以下的范围内。如果去离子水量过少,则清洗效果有时降低,如果去离子水量过多,则析出的尸胺己二酸盐有时发生溶解以致收率降低。
通过以上的过程得到的尸胺己二酸的结晶称为1号晶。
将1号晶的固液分离时得到的母液和清洗液(有时将该母液和清洗液分别称为“1号母液”和“1号清洗液”)进行回收,利用上述过程再次进行浓缩、析晶、固液分离,由此能够得到2号晶。
并且,通过同样地重复上述过程,可以分别依次从2号晶的固液分离时得到的母液(2号母液)和清洗液(2号清洗液)中得到3号晶,从3号晶的固液分离时得到的母液(3号母液)和清洗液(3号清洗液)中得到4号晶。接下来5号晶及之后的结晶也同样得到。
需要说明的是,在上述过程中,得到的各母液(1号母液、2号母液、3号母液…)和各清洗液(1号清洗液、2号清洗液、3号清洗液…)也是含有尸胺己二酸的溶液,因此,只要该溶液中的水解氨基酸与尸胺的摩尔比满足上述规定范围,该溶液就可以作为本发明的第3要点的尸胺类溶液来使用。
[IV.LDC基因表达的增强]
下面,例示对微生物进行改造以使LDC活性上升的方法。需要说明的是,对于其他细胞,也可以通过适当改变下述方法以便适于该细胞,从而同样地使LDC活性上升。
LDC活性例如通过增强编码LDC的基因(LDC基因)的表达而上升。LDC基因表达的增强通常通过提高LDC基因的拷贝数而实现。例如,将LDC基因片段与在微生物中发挥功能的载体(优选多拷贝型载体)连接,制作重组DNA,并将其导入适当的宿主中进行转化即可。
LDC基因的拷贝数的增大也可通过使LDC基因以多拷贝存在于微生物的染色体DNA上而实现。为了以多拷贝的形式将基因导入到微生物的染色体DNA上,例如,利用以多拷贝存在于染色体DNA上的序列作为靶,通过相同重组来进行。作为以多拷贝存在于染色体DNA上的序列,例如,可以利用DNA重复序列、在转移因子的端部存在的逆向重复序列等。或者,如日本特开平2-109985号公报中所公开的,将目的基因搭载于转座子上来使其转移,从而也能够将其以多拷贝导入到染色体DNA上。
除了通过上述的基因扩增来实现以外,LDC活性的上升还可以通过将染色体DNA上或质粒上的LDC基因的启动子等表达调节序列置换成强力的启动子来实现。例如,作为强力的启动子,已知lac启动子、trp启动子、trc启动子等。另外,如国际公开第00/18935号小册子公开的,通过在基因的启动子区域导入数碱基的碱基置换,也能够改变成更强力的启动子。通过这些启动子置换或改变,能增强LDC基因的表达,从而LDC活性上升。可以将这些表达调节序列的改变与基因拷贝数的提高进行组合。
表达调节序列的置换例如可以与使用温度敏感性质粒的基因置换同样地进行。作为具有大肠杆菌的温度敏感性拷贝起点的载体,可以举出例如,国际公开第99/03988号小册子所记载的质粒pMAN997等。并且,通过利用λ噬菌体的Red重组酶(Red recombinase)的方法(Datsenko,K.A.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(2000)97(12),6640-6645),也能够进行表达调节序列的置换。
对LDC基因不特别限制,只要所编码的LDC能有效用于赖氨酸的脱羧反应即可,例如,可以举出尸杆菌、大肠杆菌等细菌;野豌豆等植物;以及日本特开2002-223770号公报所记载的微生物的LDC基因等。
使用大肠杆菌作为宿主微生物时,优选来自大肠杆菌的LDC基因。
作为大肠杆菌的LDC基因,已知例如cadA基因和ldc基因(美国专利第5,827,698号说明书)等,其中优选cadA基因。大肠杆菌的cadA基因的序列已知(N.Watson et al.,Journal of bacteriology(1992)vol.174,p.530-540;S.Y.Meng et al.Journal of bacteriology(1992)vol.174,p.2659-2668;GenBank accession M76411),例如通过使用了基于该序列制作的引物的PCR,可以从大肠杆菌染色体DNA中分离出cadA基因。作为这样的引物,可以举出例如,具有以序列号1和序列号2所示的碱基序列的引物等。
为了将获得的LDC基因与载体连接来制备重组DNA,通常用与LDC基因的末端相适配的限制酶切断载体,使用T4DNA连接酶等连接酶将上述基因与载体连接即可。作为大肠杆菌用载体,可以举出pUC18、pUC19、pSTV29、pHSG299、pHSG399、pHSG398、RSF1010、pBR322、pACYC184、pMW219等。
LDC基因既可以是野生型,也可以是变异型。例如只要所编码的LDC的活性不受到损害,cadA基因就可以是对如下LDC进行编码的基因:该LDC包含在1个位置或多个位置上的1个或数个氨基酸的置换、缺失、插入或增加。此处,“数个”还根据氨基酸残基在蛋白质的立体结构中的位置和种类的不同而不同,具体地说,通常为2个以上,并且通常为50个以下、优选为30个以下、更优选为10个以下。
编码与上述那样的LDC实质上相同的蛋白质的DNA可如下得到:例如,利用位点专一诱变法,改变cadA基因的碱基序列,以使特定的部位的氨基酸残基包含置换、缺失、插入、增加或倒位。并且,经上述那样改变的DNA也可以通过一直以来为人们所知的变异处理来获得。作为变异处理,可以举出:用羟胺等对变异处理前的DNA进行体外处理的方法;以及,用紫外线或者N-甲基-N’-硝基-N-亚硝基胍(NTG)或乙基甲磺酸(EMS)等在通常变异处理中使用的诱变剂对保持变异处理前的DNA的微生物(例如埃希氏菌属细菌)进行处理的方法等。
用适当的细胞使上述的具有变异的DNA表达,并考察表达产物的活性,由此通常可以得到编码与LDC实质上相同的蛋白质的DNA。并且,由编码具有变异的LDC的DNA或保持该DNA的细胞可以得到例如cadA基因(GenBank accession M76411)的编码区域的序列或者如下DNA,该DNA与具有所述序列(cadA基因(GenBank accession M76411)的编码区域的序列)的一部分的探针在严格条件下进行杂交,并且编码具有与LDC同等活性的蛋白质。此处提到的“严格条件”是指,形成所谓的特异性杂交而不形成非特异性杂交的条件。尽管难以将该条件明确地数值化,但如果给出一个例子,可以举出:同源性高的DNA之间(例如通常具有70%以上、优选具有80%以上、更优选具有90%以上的同源性的DNA之间)进行杂交而同源性低于上述数值的DNA之间不杂交的条件;或者,在与通常的Southern杂交的洗涤条件即温度约60℃、通常相当于1倍浓度SSC或0.1%SDS的盐浓度(优选的是,相当于0.1倍浓度SSC或0.1%SDS的盐浓度)下进行杂交的条件等。
也可以使用cadA基因的一部分序列作为探针。可以利用如下PCR制作这种探针,所述PCR以基于公知的cadA基因的碱基序列制成的低聚核苷酸为引物,并以包含cadA基因的DNA片段作为模板。在使用300bp左右长度的DNA片段作为探针时,杂交的洗涤条件可以举出例如温度约50℃、相当于2倍浓度SSC或0.1%SDS的盐浓度这样的条件等。
作为编码与LDC实质上相同的蛋白质的DNA,具体可以举出:编码下述蛋白质的DNA等,所述蛋白质与公知的cadA基因所编码的氨基酸序列的同源性优选为70%以上、更优选为80%以上、进一步优选为90%以上且具有LDC活性。
重组DNA向微生物中的导入根据目前所报道的转化法进行即可。例如,有如下方法:如对大肠杆菌K-12的报道那样,用氯化钙处理受体菌细胞以增加DNA的透过性的方法(Mandel,M.and Higa,A.,J.Mol.Biol.,53,159(1970));如对枯草杆菌的报道那样,由增殖阶段的细胞制备感受态细胞来将DNA导入的方法(Ducan,C.H.,Wilson,G.A.and Young,F.E.,Gene,1,153(1997))等。或者,也可以应用将DNA受体菌的细胞转化成易吸收重组DNA的原生质体或原生质球状体的状态以将重组DNA导入DNA受体菌中的方法,该方法对枯草杆菌、放线菌类和酵母的应用已为人们所知(Chang,S.and Choen,S.N.,Molec,Gen.Genet.,168,111(1979);Bibb,M.J.,Ward,J.M.and Hopwood,O.A.,Nature,274,398(1978);Hinnen,A.,Hicks,J.B.and Fink,G.R.Proc.Natl.Acad.Sci.USA,751929(1978))。另外,利用电脉冲法(日本特开平2-207791号公报)也可以进行微生物的转化。
用于得到产生LDC的微生物或细胞的培养可以根据使用的微生物或细胞而采用适于LDC的产生的方法来进行。
例如,作为培养基,可以使用含有碳源、氮源、无机离子和必要时其他有机成分的通常的培养基。
作为碳源,可以使用葡萄糖、乳糖、半乳糖、左旋糖、阿拉伯糖、麦芽糖、木糖、海藻糖、核糖、淀粉的水解物等糖类;甘油、甘露醇、山梨糖醇等醇类;葡萄糖酸、富马酸、柠檬酸、琥珀酸等有机酸类等。
作为氮源,可以使用硫酸铵、氯化铵、磷酸铵等无机铵盐;大豆水解物等有机氮;氨气;氨水等。
作为有机微量营养素,优选适量含有维生素B1等维生素类、腺嘌呤或RNA等核酸类等必需物质或酵母浸膏等。
除此以外,还可以根据需要少量使用磷酸钙、硫酸镁、铁离子、锰离子等。
作为培养条件,在大肠杆菌的情况中,以在有氧条件下实施16~72小时左右培养为宜,并以将培养温度控制在30~45℃、将培养中的pH控制在5~8为宜。需要说明的是,为了调整pH,可以使用无机或有机的酸性或碱性物质、氨气等。
需要说明的是,LDC基因的表达在被可诱导的启动子调节着的情况下,可以在培养基中含有诱导剂。
培养后,通过离心分离机或膜来收集细胞,由此可从培养液中回收细胞。
回收的细胞可以直接使用,但使用那些包含LDC的处理物时,通过超声波、细胞破碎仪、或者酶处理来对细胞进行破碎以提取酶,制成无细胞提取液。进而,从该提取液中精制LDC时,可以按照通常方法通过使用硫酸铵盐析、各种色谱法等来进行精制。
[V.聚酰胺树脂]
与第1和第2要点同样地,可以由本发明的第3要点的尸胺类溶液得到聚酰胺树脂和将其成型后的成型体。
实施例
下面给出实施例来更具体地说明本发明,但本发明并不限于这些记载。
[A.第1实施例]
首先说明第1要点的实施例。
[氨基酸分析]
使用日立氨基酸分析仪L-8900对赖氨酸、精氨酸等氨基酸进行分析。首先,对试样溶液进行超滤(MWCO 10,000),将滤液作为分析试样。分析条件为生物体氨基酸分离条件、分析法为茚三酮显色法(570nm、440nm)。将和光氨基酸混合液ANII型以及B型的稀释物用作标准品,试样注入量为10μL。作为定量计算,对于Pro(即,脯氨酸),由440nm的峰面积通过外标一点法(一点外部標準法)算出氨基酸含量,对于其他氨基酸,由570nm的峰面积通过外标一点法算出氨基酸含量。
[相对粘度(ηr)]
将试样溶解在98%浓硫酸中,使其浓度为0.01g/mL,在25℃使用奥斯特瓦尔德(Ostwald)式粘度计进行测定,以(试样溶液的流出时间)/(浓硫酸的流出时间)为相对粘度(ηr)。
[DSC(差示扫描量热测定)]
使用精工电子工业制造的Robot DSC,在氮气气氛下取试样约5mg,在下述条件下进行测定。
使聚酰胺树脂完全熔解并保持3分钟,然后,以20℃/分钟的降温速度降温至30℃,求出在此期间出现的放热峰的温度(降温结晶温度Tc),接着,在30℃保持3分钟后,从30℃以20℃/分钟的升温速度进行升温,求出在此期间观测到的吸热峰的温度(熔点Tm)。吸热峰为2个以上时,以最高温度为熔点Tm。
[静止摩擦系数(滑动性)]
在相对湿度为65%、温度为23℃的条件下,以平行移动式测定静止摩擦系数。
[F/E(鱼眼)数]
使用挤出机料筒筒径为30mmφ的T-模头式制膜机,将聚酰胺树脂原料制成40μm厚的聚酰胺树脂膜。制膜条件如下:挤出机的料筒设定温度为280℃、卷绕聚酰胺树脂膜的冷却辊的温度为90℃、挤出量为2kg/小时。
尺寸为50μm以上的粒状缺陷为鱼眼,数出在900cm2的面积中的该鱼眼的数量(单位:个/900cm2)。
[数均分子量]
(1)末端氨基
精确称量0.1g~2g聚酰胺树脂的试样,溶解在50mL苯酚中,然后使用自动滴定装置(三菱化学株式会社制造,GT-06),用0.1N盐酸进行滴定,算出末端氨基(单位:eq/g)。
(2)末端羧基
精确称量0.1g~2g聚酰胺树脂的试样,溶解在50mL苯甲醇中,然后使用自动滴定装置(三菱化学株式会社制造,GT-06)或通常的Buret型滴定装置,用0.1N氢氧化钠进行滴定,算出末端羧基(单位:eq/g)。
(3)数均分子量
由用上述(1)、(2)的方法求出的末端的总数,按照下式算出数均分子量。
【数1】
[螺旋流动长度]
(螺旋流动试片的成型)
使用日本制钢所社制造的J75EII型注射成型机,在树脂温度265℃、模具温度75℃、注射压力50MPa、螺旋流动试片厚度为3mm的条件下进行螺旋流动试片的成型。测定螺旋流动试片的长度,以该长度为螺旋流动长度(单位:mm)。
[赖氨酸脱羧酶基因(cadA)增强株的制作]
(A)大肠杆菌DNA提取
在10mL的LB培养基[组成:将10g胰蛋白胨、5g酵母抽提物、5gNaCl溶解在1L蒸馏水中]中,培养大肠杆菌(Eschericia coli)JM109株直至对数增殖期后期,将所得到的菌体悬浮在包含10mg/mL的溶菌酶的10mM NaCl/20mM Tris缓冲液(pH8.0)/1mM EDTA·2Na溶液0.15mL中。
然后,向上述悬浮液中添加蛋白酶K,使其最终浓度为100μg/mL,在37℃保温1小时。进一步添加十二烷基硫酸钠,使其最终浓度为0.5%,在50℃保温6小时进行溶菌。在该溶菌液中添加等量的苯酚/氯仿溶液,在室温缓慢振荡10分钟后,全部进行离心分离(5,000g(其中,g表示重力加速度。)、20分钟、10℃~12℃),分取出上清部分,添加乙酸钠并使其达到0.3M,然后,加入2倍量的乙醇进行混合。通过离心分离(15,000g(其中,g表示重力加速度。)、2分钟)回收沉淀物,将回收的沉淀物用70%乙醇进行清洗后,进行风干。在所得到的DNA中加入10mMTris缓冲液(pH7.5)-1mM EDTA·2Na溶液5mL,在4℃静置一夜,用于以后的PCR的模板DNA。
(B)cadA的克隆化
通过如下PCR获得大肠杆菌cadA,所述PCR以上述(A)制备的DNA为模板,并使用了如下合成DNA(序列编号1(序列;GTTGCGTGTTCTGCTTCATCGCGCTGATG)和序列编号2(序列;ACCAAGCTGATGGGTGAGATAGAGAATGAGTAAG)),所述合成DNA是以全基因组序列所报告的大肠杆菌K12-MG1655株的该基因的序列(GenBank Database Accession No.U00096)为基础设计出的。
(反应液组成)
将1μL模板DNA、0.2μLPfxDNA聚合酶(インビトロジエン社制造)、1倍浓度外加缓冲液、0.3μM各引物、1mM MgSO4、0.25μM dNTPs混合,总量为20μL。
(反应温度条件)
使用DNA热循环仪(MJResearch社制造的PTC-200),反复进行35次由在94℃保温20秒、在60℃保温20秒、在72℃保温2.5分钟组成的循环。只是其中,将第一个循环的于94℃的保温时间设为1分钟20秒,将最后一个循环的于72℃的保温时间设为10分钟。
图1是说明cadA的克隆化的过程的图。
如图1所示,PCR反应终止后,通过乙醇沉淀对扩增产物进行精制后,用限制酶KpnI和限制酶SphI切断。通过0.75%琼脂糖(SeaKem GTGagarose:FMCBioProducts制造)凝胶电泳将该DNA标准品进行分离后,通过溴化乙锭染色来可视化,由此检测出含有cadA的约2.6kb的片段,使用QIA Quick Gel Extraction Kit(QIAGEN制造)进行目的DNA片段的回收。
将回收的DNA片段与用限制酶KpnI和限制酶SphI切断大肠杆菌质粒载体pUC18(宝酒造制造)所得到的DNA片段进行混合,用连接试剂盒(Ligation Kit)ver.2(宝酒造制造)进行连接后,使用所得到的质粒DNA转化大肠杆菌(JM109株)。
将如此得到的重组大肠杆菌涂抹在含有50μg/mL氨苄青霉素、0.2mM IPTG(异丙基-β-D-硫代半乳糖苷)和50μg/mL X-Gal(5-溴-4-氯-3-吲哚基β-D-半乳糖)的LB琼脂培养基上。
利用通常方法将在该培养基上形成了白色菌落的无性繁殖系(clone)进行液体培养后,对质粒DNA进行精制。确认到,通过用限制酶KpnI和限制酶SphI切断所得到的质粒DNA,发现了约2.5kb的插入片段,并将该质粒DNA命名为pCAD1、将含有pCAD1的大肠杆菌株命名为JM109/pCAD1。
[尸胺己二酸盐水溶液的制备(1)]
在以下的实施例中使用的反应液(尸胺己二酸盐水溶液)是使用cadA扩增株并以赖氨酸己二酸盐为原料,按照以下方法制备的。
(1)cadA扩增株的培养
将E.coli JM109/pCAD1在10个装有LB培养基的烧瓶中进行前培养后,将1L的培养液接种在装有99L的LB培养基的200L容积的发酵缸中,在通气量0.5vvm、35℃、250rpm的条件下进行通气搅拌培养。
培养开始6小时后,将该培养液全部接种在装有3m3的2×LB培养基的5m3容积的培养罐中,进一步进行培养。在5m3容积的培养罐中的培养条件是,通气量为0.5vvm、温度为35℃。在60rpm~100rpm的范围调节搅拌转速以使溶解氧的浓度达到足够高的值。在培养的第4小时,添加经灭菌的IPTG(异丙基-β-D-硫代半乳糖苷),使其最终浓度为0.5mM,然后继续培养14小时。
(2)菌体的分离
在6400rpm、供给速度750L/小时的条件下,利用Alfa Laval分离机从培养液中回收菌体。回收到的菌体的湿重量为36.9kg。将该湿菌体悬浮在160L的10mM的乙酸钠溶液中,然后,在15000rpm、供给速度1.0L/分钟的条件下,利用Sharples离心机再次进行菌体回收,得到18.7kg的湿菌体。
(3)尸胺己二酸盐的制造
在50%(w/v)赖氨酸碱(リジンベ一ス)溶液(协和发酵工业株式会社制造)中添加己二酸以使pH达到6.0,制备出赖氨酸己二酸盐的浓溶液。制作以赖氨酸浓度计为60g/L的底物溶液(3m3),装入5m3容积的培养罐中。将吡哆醛磷酸添加到底物溶液中并使其浓度为0.1mM,进一步添加E.coli JM109/pCAD1的菌体至OD660(660nm处的光密度值)为0.5,开始反应。
反应条件为37℃、0.5vvm通气量、70rpm。添加将250kg的己二酸悬浮于400L离子交换水中而成的浆料,从而将反应中的溶液的pH控制在6.5。
并且,从开始以约130L/小时的速度连续供给赖氨酸浓度为318g/L的底物浓溶液(600L),用约4.5小时添加了全部的量。再继续反应,反应共计22小时。
反应终止时,赖氨酸残存浓度为0.03g/L以下,大致100%的赖氨酸转换为尸胺。
对反应后的溶液(约4m3)实施菌体的灭活处理(80℃、30min)后,利用去除(cut)分子量在13,000以上的高分子杂质的UF(超滤)膜模块ACP-3053(旭化成工业株式会社制造),进行高分子量体的杂质的去除。
通过UF处理的回收率为99.3%。通过以上操作,得到了基本上仅含有大致等摩尔的尸胺和己二酸的尸胺己二酸盐水溶液。
[尸胺己二酸盐的精制和分离(1)]
(1)利用活性炭的脱色
在直径700mm的活性炭塔中加入三菱化学卡尔冈株式会社制造的活性炭MM-11(105kg、约440L),通入去离子水2天。然后,以1.32m3/小时的速度通入上述尸胺己二酸盐水溶液(约4m3),最后通入500L的去离子水。放掉初期的460L后,获得经活性炭处理的尸胺己二酸盐水溶液。
在活性炭处理前,尸胺己二酸盐水溶液为4076.5kg,所含有的尸胺己二酸盐为603.9kg。在活性炭处理后,尸胺己二酸盐水溶液为5029kg,所含有的尸胺己二酸盐为603.7kg。
(2)浓缩
通过PP(聚丙烯)折叠筒式过滤器(PLEATS CARTRIDGEFILTER)TCP-JX来将上述活性炭处理后的尸胺己二酸盐水溶液加入到2m3搅拌槽中,以夹套温度110℃、内温57℃、真空度140Torr~150Torr的条件开始浓缩,适当地一边加入活性炭处理后的尸胺己二酸盐水溶液,一边进行浓缩。
浓缩液的重量为918.4kg,尸胺己二酸盐浓度为63.5重量%。
需要说明的是,以1N-HCl水溶液进行滴定,由滴定至pH达到拐点的滴定量计算出上述浓缩液等尸胺己二酸盐水溶液中的尸胺浓度。同样地,以1N-NaOH水溶液进行滴定,由滴定至pH达到拐点的滴定量计算出上述浓缩液等尸胺己二酸盐水溶液中的己二酸浓度。滴定使用三菱化学制造的自动滴定装置GT-06型。
(3)析晶
接着,在同一2m3搅拌槽中进行析晶。搅拌桨是三叶后弯式桨,搅拌速度为40rpm,降温速度为8℃/小时。
内温为37.4℃时,添加1kg预先制成的尸胺己二酸盐作为晶种,使结晶析出,在内温10.5℃结束析晶,得到尸胺己二酸盐浆料。需要说明的是,作为晶种的尸胺己二酸盐是根据本实施例以实验室规模准备出的。
(4)离心过滤
使用直径1.22m的离心过滤器,将上述尸胺己二酸盐浆料分3次进行离心过滤。转速为980rpm,母液的离心时间为15分钟,离去母液后,将10℃的约12kg的去离子水(约12kg的去离子水相当于湿滤饼预计重量的约20重量%)以淋浴状喷洒来进行清洗,该去离子水的离心时间为15分钟。
作为1号晶得到的湿滤饼为194.3kg(以尸胺己二酸盐计为165.2kg,相对于浓缩液的析晶率为28.3重量%)。离心过滤后回收的1号母液为644kg,同样回收的1号清洗水为91.1kg(尸胺己二酸盐发生溶解,从而量增加)。
需要说明的是,上述尸胺己二酸盐重量是通过水分计(三菱化学株式会社制造,电量滴定式水分测定装置CA-06型以及水分气化装置VA-06型)测定湿滤饼的水含量而计算出的。
(5)2号晶
将上述回收的1号母液和1号清洗水加入2m3搅拌槽中,除了以下给出的与1号晶的不同点以外,通过与上述的(2)浓缩~(4)离心过滤同样的操作来进行浓缩、析晶、离心过滤。
得到湿滤饼142.6kg(以尸胺己二酸盐计为121.4kg,析晶率为30.6重量%)作为2号析晶品。回收的2号母液为414kg,回收的2号清洗水为76.3kg。
作为与1号晶的不同点,在浓缩工序中,浓缩液的重量为610.5kg,尸胺己二酸盐浓度为65.0重量%。
在析晶工序中,在内温40℃,添加1kg预先制成的尸胺己二酸盐作为晶种,使结晶析出,在内温10.0℃,结束析晶。在离心过滤工序中,将尸胺己二酸盐浆料分2次进行离心过滤,离去母液后,将10℃的约16kg的去离子水以淋浴状喷洒来进行清洗。
(6)3号析晶
将上述回收的2号母液和2号清洗水加入2m3搅拌槽中,除了以下给出的与1号晶的不同点以外,通过与上述的(2)~(4)同样的操作来进行浓缩、析晶、离心过滤。
得到湿滤饼80.4kg(以尸胺己二酸盐计为68.2kg,析晶率为24.5重量%)作为3号析晶品。回收的3号母液和3号清洗水共计418kg。
作为与1号晶的不同点,在浓缩工序中,浓缩液的重量为421.5kg,尸胺己二酸盐浓度为66.0重量%。在析晶工序中,在内温40℃,添加1kg预先制成的尸胺己二酸盐作为晶种,使结晶析出,在内温12.0℃,结束析晶。
在离心过滤工序中,将尸胺己二酸盐浆料分2次进行离心过滤,在离去各母液后,将10℃的约10kg的去离子水以淋浴状喷洒来进行清洗。
[尸胺己二酸盐水溶液的制备(2)]
通过与尸胺己二酸盐水溶液的制备(1)同样的操作,得到尸胺己二酸盐水溶液(约4m3)。
[尸胺己二酸盐的精制和分离(2)]
实施与得到尸胺己二酸盐的精制和分离(1)的1号晶的操作同样的操作,以下仅给出不同点。
(1)利用活性炭的脱色
与得到尸胺己二酸盐的精制和分离(1)的1号晶的操作相同,得到5,001kg的活性炭处理后的尸胺己二酸盐水溶液、601.0kg所含有的尸胺己二酸盐。
(2)浓缩
与得到尸胺己二酸盐的精制和分离(1)的1号晶的操作相同,得到浓缩液833.5kg。尸胺己二酸盐浓度为70.0重量%。
(3)析晶
与得到尸胺己二酸盐的精制和分离(1)的1号晶的操作相同,在内温50℃,添加1kg预先制成的尸胺己二酸盐作为晶种,使结晶析出,在内温11.2℃结束析晶,得到尸胺己二酸盐浆料。
(4)离心过滤
与得到尸胺己二酸盐的精制和分离(1)的1号晶的操作相同,将上述尸胺己二酸盐浆料分5次进行离心过滤。
作为1号晶得到的湿滤饼为330.2kg(以尸胺己二酸盐计为283.3kg,析晶率为48.6重量%)。离心过滤后回收的1号母液为387.5kg,同样回收的1号清洗水为155.8kg。
(5)2号晶
将上述回收的1号母液和1号清洗水加入2m3搅拌槽中,除了以下给出的与1号晶的不同点以外,通过与(2)~(4)同样的操作来进行浓缩、析晶、离心过滤。得到湿滤饼170.4kg(以尸胺己二酸盐计为145.8kg,析晶率为45.5重量%)作为2号析晶品。
作为与1号晶的不同点,在浓缩工序中,浓缩液的重量为452.7kg,尸胺己二酸盐浓度为70.8重量%。在析晶工序中,在内温50.3℃,添加1kg预先制成的尸胺己二酸盐作为晶种,使结晶析出,在内温10.4℃结束析晶。在离心过滤工序中,将尸胺己二酸盐浆料分2次进行离心过滤,离去母液后,将10℃的约18kg的去离子水以淋浴状喷洒来进行清洗。
[实施例1-1]
<尸胺己二酸盐的主要的析晶条件>
在通过上述尸胺己二酸盐的精制和分离(1)制备的尸胺己二酸盐的1号晶中,析晶前的尸胺己二酸盐浓度(单位:质量%)、析晶率(单位:%)、析晶次数(单位:次)列于表1。
<尸胺己二酸盐的氨基酸分析>
对通过上述尸胺己二酸盐的精制和分离(1)制备的尸胺己二酸盐的1号晶进行了氨基酸分析。结果列于表1。
<聚酰胺树脂的制造>
向通过上述尸胺己二酸盐的精制和分离(1)制备的尸胺己二酸盐的1号晶25kg中添加25kg水后,添加1.25g亚磷酸,在氮气气氛下使混合物完全溶解,得到原料水溶液。
通过柱塞泵向预先进行了氮气置换的高压釜中输送上述的原料水溶液。分别调整夹套温度为280℃、高压釜的压力为1.47MPa,将内容物升温至270℃。
然后,将高压釜内的压力缓慢卸压后,进一步减压,并在达到预定的搅拌功率的时刻终止反应。反应终止后,用氮气恢复压力,将内容物以条料状导入冷却水槽中,然后用旋转式切粒机进行造粒。
对得到的粒料在120℃、1Torr(0.13kPa)的条件下进行干燥直至水含量为0.1%以下,得到聚酰胺树脂。相对粘度为3.51。
<膜成型>
在100重量份得到的聚酰胺树脂中干混0.03重量份平均粒径为3.0μm的滑石和0.1重量份亚乙基双硬脂酰胺(花王社制造,KAOWAXEB-FF),得到聚酰胺树脂组合物,以该组合物为原料,使用挤出机料筒筒径为40mm的T-模头式制膜机,在挤出机料筒设定温度为260℃、冷却辊温度为90℃的条件下,制成厚度为25μm的膜。
使用制膜开始后第1个小时的膜,进行耐热性(熔点)、滑动性(静止摩擦系数)、F/E(鱼眼)的评价。结果列于表1。
[实施例1-2]
在实施例1-1中,将通过尸胺己二酸盐的精制和分离(1)制备的尸胺己二酸盐的1号晶变更为通过尸胺己二酸盐的精制和分离(1)制备的尸胺己二酸盐的2号晶,除此以外,通过与实施例1-1的操作相同,进行氨基酸分析、聚酰胺树脂的获得(相对粘度3.52)、膜成型及其评价。
将该结果与尸胺己二酸盐的主要的析晶条件列于表1。
[实施例1-3]
在实施例1-1中,将通过尸胺己二酸盐的精制和分离(1)制备的尸胺己二酸盐的1号晶变更为通过尸胺己二酸盐的精制和分离(1)制备的尸胺己二酸盐的3号晶,除此以外,通过与实施例1-1的操作相同,进行氨基酸分析、聚酰胺树脂的获得(相对粘度3.52)、膜成型及其评价。
将该结果与尸胺己二酸盐的主要的析晶条件列于表1。
[实施例1-4]
<聚酰胺树脂的制造>
除了改变聚合终止时的搅拌功率以外,其他与实施例1-1相同,得到聚酰胺树脂(相对粘度2.72)。
使用得到的聚酰胺树脂,测定末端氨基、末端羧基,计算出数均分子量。结果列于表1。
<螺旋流动试片的成型>
在100重量份得到的聚酰胺树脂中干混0.03重量份平均粒径为3.0μm的滑石作为成核剂,得到聚酰胺树脂组合物,以该组合物为原料,进行螺旋流动试片的成型。
使用日本制钢所社制造的J75EII型注射成型机,在树脂温度265℃、模具温度75℃、注射压力50MPa、螺旋流动试片厚度为3mm的条件下进行成型。螺旋流动长度列于表1。
[比较例1-1]
在实施例1-1中,将通过尸胺己二酸盐的精制和分离(1)制备的尸胺己二酸盐的1号晶变更为通过尸胺己二酸盐的精制和分离(2)制备的尸胺己二酸盐的1号晶,除此以外,与实施例1-1相同地进行氨基酸分析、聚酰胺树脂的获得(相对粘度3.54)、膜成型及其评价。
将该结果与尸胺己二酸盐的主要的析晶条件列于表1。
[比较例1-2]
在实施例1-1中,将通过尸胺己二酸盐的精制和分离(1)制备的尸胺己二酸盐的1号晶变更为通过尸胺己二酸盐的精制和分离(2)制备的尸胺己二酸盐的2号晶,除此以外,与实施例1-1相同地进行氨基酸分析、聚酰胺树脂的获得(相对粘度3.56)、膜成型及其评价。
将该结果与尸胺己二酸盐的主要的析晶条件列于表1。
[比较例1-3]
<聚酰胺树脂的制造>
除了改变聚合终止时的搅拌功率以外,其他与比较例1-1相同,得到聚酰胺树脂(相对粘度2.82)。使用所得到的聚酰胺树脂,测定末端氨基、末端羧基,计算出数均分子量。结果列于表1。
<螺旋流动试片的成型>
与实施例1-4相同地进行螺旋流动试片的成型。螺旋流动长度列于表1。
表1
如上所述,本发明的第1要点的尸胺盐中,作为杂质的赖氨酸、精氨酸等3官能以上的有机物含量少。因此,以该尸胺盐为原料制成的聚酰胺树脂较少出现由交联等导致的凝胶,能够极其良好地用于膜、注射成型品、纤维、单丝等。具体地说,能够得到鱼眼明显少、表面外观优异的聚酰胺树脂膜、纤维、单丝,并且,注射成型时的流动性显著优异。
另外,由于能够使用来自生物物质的原料,因此在防止地球变暖、形成循环型社会方面极为有效。
[B.第2实施例]
下面说明第2要点的实施例。
[相对粘度(ηr)]
将试样溶解在98%浓硫酸中,使其浓度为0.01g/mL,在25℃使用奥斯特瓦尔德式粘度计进行测定,以(试样溶液的流出时间)/(浓硫酸的流出时间)为相对粘度(ηr)。
[DSC(差示扫描量热测定)]
使用精工电子工业制造的Robot DSC,在氮气气氛下取试样约5mg,在下述条件下进行测定。
使聚酰胺树脂完全熔解并保持3分钟,然后,以20℃/分钟的降温速度降温至30℃,求出在此期间出现的放热峰的温度(降温结晶温度Tc),接着,在30℃保持3分钟后,从30℃以20℃/分钟的升温速度进行升温,求出在此期间观测到的吸热峰的温度(熔点Tm)。吸热峰为2个以上时,以最高温度为熔点Tm。
[静止摩擦系数(滑动性)]
在相对湿度为65%、温度为23℃的条件下,以平行移动式测定静止摩擦系数。
[F/E(鱼眼)数]
使用挤出机料筒筒径为30mmφ的T-模头式制膜机,将聚酰胺树脂原料制成40μm厚的聚酰胺树脂膜。制膜条件如下:挤出机的料筒设定温度为280℃、卷绕聚酰胺树脂膜的冷却辊的温度为90℃、挤出量为2kg/小时。
尺寸为50μm以上的粒状缺陷为鱼眼,数出在900cm2的面积中的该鱼眼的数量(单位:个/900cm2)。
[数均分子量]
(1)末端氨基
精确称量0.1g~2g聚酰胺树脂的试样,溶解在50mL苯酚中,然后使用自动滴定装置(三菱化学株式会社制造,GT-06),用0.1N盐酸进行滴定,算出末端氨基(单位:eq/g)。
(2)末端羧基
精确称量0.1g~2g聚酰胺树脂的试样,溶解在50mL苯甲醇中,然后使用自动滴定装置(三菱化学株式会社制造,GT-06)或通常的Buret型滴定装置,用0.1N氢氧化钠进行滴定,算出末端羧基(单位:eq/g)。
(3)数均分子量
由用上述(1)、(2)的方法求出的末端的总数,按照下式算出数均分子量。
【数2】
[螺旋流动长度]
使用日本制钢所社制造的J75EII型注射成型机,在树脂温度265℃、模具温度75℃、注射压力50MPa、螺旋流动试片厚度为3mm的条件下进行螺旋流动试片的成型。测定螺旋流动试片的长度,以该长度为螺旋流动长度(单位:mm)。
[赖氨酸脱羧酶基因(cadA)增强株的制作]
(A)大肠杆菌DNA提取
在10mL的LB培养基[组成:将10g胰蛋白胨、5g酵母抽提物、5gNaCl溶解在1L蒸馏水中]中,培养大肠杆菌(Eschericia coli)JM109株直至对数增殖期后期,将所得到的菌体悬浮在包含10mg/mL的溶菌酶的10mM NaCl/20mM Tris缓冲液(pH8.0)/1mM EDTA·2Na溶液0.15mL中。
然后,向上述悬浮液中添加蛋白酶K,使其最终浓度为100μg/mL,在37℃保温1小时。进一步添加十二烷基硫酸钠,使其最终浓度为0.5%,在50℃保温6小时进行溶菌。在该溶菌液中添加等量的苯酚/氯仿溶液,在室温缓慢振荡10分钟后,全部进行离心分离(5,000g(其中,g表示重力加速度。)、20分钟、10℃~12℃),分取出上清部分,添加乙酸钠并使其达到0.3M,然后,加入2倍量的乙醇进行混合。通过离心分离(15,000g(其中,g表示重力加速度。)、2分钟)回收沉淀物,将回收的沉淀物用70%乙醇进行清洗后,进行风干。在所得到的DNA中加入10mMTris缓冲液(pH7.5)-1mM EDTA·2Na溶液5mL,在4℃静置一夜,用于以后的PCR的模板DNA。
(B)cadA的克隆化
通过如下PCR获得大肠杆菌cadA,所述PCR以上述(A)制备的DNA为模板,并使用了如下合成DNA(序列编号1(序列;GTTGCGTGTTCTGCTTCATCGCGCTGATG)和序列编号2(序列;ACCAAGCTGATGGGTGAGATAGAGAATGAGTAAG)),所述合成DNA是以全基因组序列所报告的大肠杆菌K12-MG1655株的该基因的序列(GenBank Database Accession No.U00096)为基础设计出的。
(反应液组成)
将1μL模板DNA、0.2μLPfxDNA聚合酶(インビトロジエン社制造)、1倍浓度外加缓冲液、0.3μM各引物、1mM MgSO4、0.25μM dNTPs混合,总量为20μL。
(反应温度条件)
使用DNA热循环仪(MJResearch社制造的PTC-200),反复进行35次由在94℃保温20秒、在60℃保温20秒、在72℃保温2.5分钟组成的循环。只是其中,将第一个循环的于94℃的保温时间设为1分钟20秒,将最后一个循环的于72℃的保温时间设为10分钟。
图1是说明cadA的克隆化的过程的图。
如图1所示,PCR反应终止后,通过乙醇沉淀对扩增产物进行精制后,用限制酶KpnI和限制酶SphI切断。通过0.75%琼脂糖(SeaKem GTGagarose:FMCBioProducts制造)凝胶电泳将该DNA标准品进行分离后,通过溴化乙锭染色来可视化,由此检测出含有cadA的约2.6kb的片段,使用QIA Quick Gel Extraction Kit(QIAGEN制造)进行目的DNA片段的回收。
将回收的DNA片段与用限制酶KpnI和限制酶SphI切断大肠杆菌质粒载体pUC18(宝酒造制造)所得到的DNA片段进行混合,用连接试剂盒ver.2(宝酒造制造)进行连接后,使用所得到的质粒DNA转化大肠杆菌(JM109株)。
将如此得到的重组大肠杆菌涂抹在含有50μg/mL氨苄青霉素、0.2mM IPTG(异丙基-β-D-硫代半乳糖苷)和50μg/mL X-Gal的LB琼脂培养基上。
利用通常方法将在该培养基上形成了白色菌落的无性繁殖系进行液体培养后,对质粒DNA进行精制。确认到,通过用限制酶KpnI和限制酶SphI切断所得到的质粒DNA,发现了约2.5kb的插入片段,并将该质粒DNA命名为pCAD1、将含有pCAD1的大肠杆菌株命名为JM109/pCAD1。
[尸胺己二酸盐水溶液的制备(1)]
在以下的实施例中使用的反应液(尸胺己二酸盐水溶液)是通过使用cadA扩增株并以赖氨酸己二酸盐为原料,按照以下方法制备的。
(1)cadA扩增株的培养
将E.coli JM109/pCAD1在10个装有LB培养基的烧瓶中进行前培养后,将1L的培养液接种在装有99L的LB培养基的200L容积的发酵缸中,在通气量0.5vvm、35℃、250rpm的条件下进行通气搅拌培养。
培养开始6小时后,将该培养液全部接种在装有3m3的2×LB培养基的5m3容积的培养罐中,进一步进行培养。在5m3容积的培养罐中的培养条件是,通气量为0.5vvm、温度为35℃。在60rpm~100rpm的范围调节搅拌转速以使溶解氧的浓度达到足够高的值。在培养的第4小时,添加经灭菌的IPTG(异丙基-β-D-硫代半乳糖苷),使其最终浓度为0.5mM,然后继续培养14小时。
(2)菌体的分离
在6400rpm、供给速度750L/小时的条件下,利用Alfa Laval分离机从培养液中回收菌体。回收到的菌体的湿重量为36.9kg。将该湿菌体悬浮在160L的10mM的乙酸钠溶液中,然后,在15000rpm、供给速度1.0L/分钟的条件下,利用Sharples离心机再次进行菌体回收,得到18.7kg的湿菌体。
(3)尸胺己二酸盐的制造
在50%(w/v)赖氨酸碱溶液(协和发酵工业株式会社制造)中添加己二酸以使pH达到6.0,制备出赖氨酸己二酸盐的浓溶液。制作以赖氨酸浓度计为60g/L的底物溶液(3m3),装入5m3容积的培养罐中。将吡哆醛磷酸添加到底物溶液中并使其浓度为0.1mM,进一步添加E.coliJM109/pCAD1的菌体至OD660为0.5,开始反应。
反应条件为37℃、0.5vvm通气量、70rpm。添加将250kg的己二酸悬浮于400L离子交换水中而成的浆料,从而将反应中的溶液的pH控制在6.5。
并且,从开始以约130L/小时的速度连续供给赖氨酸浓度为318g/L的底物浓溶液(600L),用约4.5小时添加了全部的量。再继续反应,反应共计22小时。
反应终止时,赖氨酸残存浓度为0.03g/L以下,大致100%的赖氨酸转换为尸胺。
对反应后的溶液进行菌体的灭活处理(80℃、30min),得到了含有大致等摩尔的尸胺和己二酸的尸胺己二酸盐水溶液(约3.9m3)。
(4)UF膜处理
(A)分子量为13,000以上的高分子杂质的去除
通过去除分子量在13,000以上的高分子杂质的UF膜模块ACP-3053(旭化成工业株式会社制造),进行高分子量体的杂质去除,得到约1.3m3的尸胺己二酸盐水溶液(a)。通过UF膜处理的回收率为99.4%。
(B)分子量为6,000以上的高分子杂质的去除
通过去除分子量在6,000以上的高分子杂质的UF膜模块AIP-0013UF(旭化成工业株式会社制造),进行高分子量体的杂质去除,得到约1.3m3的尸胺己二酸盐水溶液(b)。通过UF膜处理的回收率为99.1%。
(C)未进行UF膜处理
没有进行UF膜处理,得到约1.3m3的尸胺己二酸盐水溶液(c)。
[尸胺己二酸盐的精制和分离(A)]
(1)利用活性炭的脱色
在直径500mm的活性炭塔中加入三菱化学卡尔冈株式会社制造的活性炭MM-11(35kg、约150L),通入去离子水2天。然后,以1.32m3/小时的速度通入上述尸胺己二酸盐水溶液(a)(约1.3m3),最后通入200L的去离子水。放掉初期的150L后,获得经活性炭处理的尸胺己二酸盐水溶液。
(2)浓缩
通过PP折叠筒式过滤器TCP-JX来将上述活性炭处理后的尸胺己二酸盐水溶液(a)加入到2m3搅拌槽中,以夹套温度110℃、内温57℃、真空度140~150Torr的条件进行浓缩,将尸胺己二酸盐浓度调整至63.5质量%,得到浓缩液。
需要说明的是,以1N-HCl水溶液进行滴定,由滴定至pH达到拐点的滴定量计算出上述浓缩液等尸胺己二酸盐水溶液中的尸胺浓度。同样地,以1N-NaOH水溶液进行滴定,由滴定至pH达到拐点的滴定量计算出上述浓缩液等尸胺己二酸盐水溶液中的己二酸浓度。滴定使用三菱化学株式会社制造的自动滴定装置GT-06型。
(3)析晶
接着,在浓缩液的同一2m3搅拌槽中进行析晶。搅拌桨是三叶后弯式桨,搅拌速度为40rpm,降温速度为8℃/小时,在内温为38℃时,添加350g预先制成的尸胺己二酸盐作为晶种,使结晶析出,在内温10℃结束析晶,得到尸胺己二酸盐浆料。需要说明的是,作为晶种的尸胺己二酸盐是根据本实施例以实验室规模准备出的。
(4)离心过滤
使用直径1.22m的离心过滤器,将上述尸胺己二酸盐浆料进行离心过滤。转速为980rpm,母液的离心时间为15分钟,离去母液后,将10℃的约15kg的去离子水以淋浴状喷洒来进行清洗,该去离子水的离心时间为15分钟。作为1号晶得到的湿滤饼为约70kg,作为尸胺己二酸盐(a)得到约60kg。
需要说明的是,上述尸胺己二酸盐重量是通过水分计(三菱化学株式会社制造,电量滴定式水分测定装置CA-06型以及水分气化装置VA-06型)测定湿滤饼的水含量而计算出的。
[尸胺己二酸盐的精制和分离(B)]
使用上述尸胺己二酸盐水溶液(b)(约1.3m3),与[尸胺己二酸盐的精制和分离(A)]同样地进行,得到约70kg湿滤饼,作为尸胺己二酸盐(b)得到约60kg。
[尸胺己二酸盐的精制和分离(C)]
使用上述尸胺己二酸盐水溶液(c)(约1.3m3),与[尸胺己二酸盐的精制和分离(A)]同样地进行,得到约70kg湿滤饼,作为尸胺己二酸盐(c)得到约60kg。
[实施例2-1]
<聚酰胺树脂的制造>
向25kg上述尸胺己二酸盐(a)中添加25kg水后,添加1.25g亚磷酸,在氮气气氛下使混合物完全溶解,得到原料水溶液。通过柱塞泵向预先进行了氮气置换的高压釜中输送上述的原料水溶液。分别调整夹套温度为280℃、高压釜的压力为1.47MPa,将内容物升温至270℃。
然后,将高压釜内的压力缓慢卸压后,进一步减压,并在达到预定的搅拌功率的时刻终止反应。反应终止后,用氮气恢复压力,将内容物以条料状导入冷却水槽中,然后用旋转式切粒机进行造粒。对所得到的颗粒在120℃、1Torr(0.13kPa)的条件下进行干燥直至水含量为0.1%以下,得到聚酰胺树脂。相对粘度为3.51。
<膜成型>
在100重量份得到的聚酰胺树脂中干混0.03重量份平均粒径为3.0μm的滑石和0.1重量份亚乙基双硬脂酰胺(花王社制造,KAOWAXEB-FF),得到聚酰胺树脂组合物,以该组合物为原料,使用挤出机料筒筒径为40mm的T-模头式制膜机,在挤出机料筒设定温度为260℃、冷却辊温度为90℃的条件下,制成厚度为25μm的膜。
使用制膜开始后第1个小时的膜,进行耐热性(熔点)、滑动性(静止摩擦系数)、鱼眼(F/E)的评价。结果列于表2。
[实施例2-2]
在实施例2-1中使用尸胺己二酸盐(b),除此以外,与实施例2-1相同地进行聚酰胺树脂的获得(相对粘度3.52)、膜成型及其评价。结果列于表2。
[实施例2-3]
除了改变聚合终止时的搅拌功率以外,其他与实施例2-1相同,得到聚酰胺树脂(相对粘度2.72)。使用所得到的聚酰胺树脂,测定末端氨基、末端羧基,计算出数均分子量。结果列于表2。
<螺旋流动试片的成型>
在100重量份得到的聚酰胺树脂中干混0.03重量份平均粒径为3.0μm的滑石作为成核剂,得到聚酰胺树脂组合物,以该组合物为原料,进行螺旋流动试片的成型。
使用日本制钢所社制造的J75EII型注射成型机,在树脂温度265℃、模具温度75℃、注射压力50MPa、螺旋流动试片厚度为3mm的条件下进行成型。螺旋流动长度列于表2。
[实施例2-4]
除了改变聚合终止时的搅拌功率以外,其他与实施例2-2相同,得到聚酰胺树脂(相对粘度2.72)。使用所得到的聚酰胺树脂,测定末端氨基、末端羧基,计算出数均分子量。结果列于表2。
<螺旋流动试片的成型>
在100重量份得到的聚酰胺树脂中干混0.03重量份平均粒径为3.0μm的滑石作为成核剂,得到聚酰胺树脂组合物,以该组合物为原料,进行螺旋流动试片的成型。
使用日本制钢所社制造的J75EII型注射成型机,在树脂温度265℃、模具温度75℃、注射压力50MPa、螺旋流动试片厚度为3mm的条件下进行成型。螺旋流动长度列于表2。
[比较例2-1]
在实施例2-1中使用尸胺己二酸盐(c),除此以外,与实施例2-1相同地进行聚酰胺树脂的获得(相对粘度3.54)、膜成型及其评价。结果列于表2。
[比较例2-2]
<聚酰胺树脂的制造>
除了改变聚合终止时的搅拌功率以外,其他与比较例2-1相同,得到聚酰胺树脂(相对粘度3.03)。使用所得到的聚酰胺树脂,测定末端氨基、末端羧基,计算出数均分子量。结果列于表2。
<螺旋流动试片的成型>
与实施例2-4相同地进行螺旋流动试片的成型。螺旋流动长度列于表2。
表2
如上所述,本实施方式中的尸胺盐水溶液的制造方法的特征是,去除蛋白、核酸、多糖等高分子杂质。以该尸胺盐水溶液为原料制得的聚酰胺树脂较少出现由交联等导致的凝胶,能够极其良好地用于膜、注射成型品、纤维、单丝等。具体地说,能够得到鱼眼明显少、表面外观优异的聚酰胺树脂膜、纤维、单丝,并且,注射成型时的流动性显著优异。
另外,由于能够使用来自生物物质的原料,因此在防止地球变暖、形成循环型社会方面极为有效。
[C.第3实施例]
最后说明第3要点的实施例。
[尸胺和氨基酸分析]
需要说明的是,后述的各实施例和各比较例的尸胺己二酸盐水溶液中的尸胺、水解氨基酸、水解赖氨酸、水解精氨酸、游离氨基酸、游离赖氨酸和游离精氨酸的各摩尔浓度通过以下方法进行分析。
(1)尸胺分析:
对于试样溶液(尸胺己二酸盐水溶液)中的尸胺,通过使用阳离子交换柱的高速液相色谱法(HPLC)进行分离,用电导率计进行检测,由此将其浓度定量。作为HPLC的移动相,使用40mM的甲磺酸水溶液。
(2)游离氨基酸分析:
作为分析装置,使用日立氨基酸分析仪L-8900。首先,对试样溶液(尸胺己二酸盐水溶液)进行超滤(MWCO10000),将滤液作为分析试样。分析条件为生物体氨基酸分离条件,作为分析法,使用茚三酮显色法(570nm、440nm)。将和光氨基酸混合液ANII型以及B型的稀释物用作标准品,分析试样的注入量为10μL。作为定量计算,对于Pro(脯氨酸),由440nm的峰面积通过外标一点法算出氨基酸的摩尔浓度,对于其他氨基酸,由570nm的峰面积通过外标一点法算出各氨基酸的摩尔浓度,以这些氨基酸的摩尔浓度的合计值为游离氨基酸的摩尔浓度。
(3)水解氨基酸分析:
在Reacti样品瓶中适量称量试样溶液(尸胺己二酸盐水溶液),加入500μL 6N盐酸,充分搅拌,在110℃加热24小时。将其用离心浓缩机蒸干。将所得到的固体再次溶解在200μL的水中,用0.45μm过滤器进行过滤,将滤液作为分析试样。通过与上述“(1)游离氨基酸分析”同样的操作对分析试样的各氨基酸的摩尔浓度进行测定,以这些氨基酸的摩尔浓度的合计值为水解氨基酸的摩尔浓度。
[赖氨酸脱羧酶基因(cadA)增强株的制作]
接下来,对在后述的尸胺己二酸盐水溶液的制备中使用的赖氨酸脱羧酶基因(cadA)扩增株的制作过程进行说明。
图1给出了导入了赖氨酸脱羧酶基因(cadA)的质粒pCAD1的构建过程的概要。具体地说,按照以下说明的顺序进行。
(1)大肠杆菌DNA提取:
在10mL的LB培养基[组成:将10g胰蛋白胨、5g酵母抽提物、5g氯化钠(NaCl)溶解在1L蒸馏水中]中,培养大肠杆菌JM109株直至对数增殖期后期,将所得到的菌体悬浮在包含10mg/mL的溶菌酶的10mMNaCl/20mM Tris缓冲液(pH8.0)/1mM乙二胺四乙酸二钠(EDTA·2Na)水溶液0.15mL中。
然后,向上述悬浮液中添加蛋白酶K,使其最终浓度为100μg/mL,在37℃保温1小时。进一步添加十二烷基硫酸钠,使其最终浓度为0.5%,在50℃保温6小时进行溶菌。在该溶菌液中添加等量的苯酚/氯仿溶液,在室温缓慢振荡10分钟后,全部进行离心分离(5000g(其中,g表示重力加速度。)、20分钟、10℃~12℃),分取出上清部分,添加乙酸钠并使其达到0.3M,然后,加入2倍量的乙醇进行混合。通过离心分离(15000g(其中,g表示重力加速度。)、2分钟)回收沉淀物,将回收的沉淀物用70%乙醇进行清洗后,进行风干。在所得到的DNA中加入10mM Tris缓冲液(pH7.5)-1mM EDTA·2Na溶液5mL,在4℃静置一夜,作为后述的PCR的模板DNA来使用。
(2)cadA的克隆化:
通过如下聚合酶链反应(PCR)获得大肠杆菌cadA,所述PCR以上述(A)制备的DNA为模板,并使用了如下合成DNA(由以下述的序列编号1和序列编号2表示的序列构成的DNA)作为引物,所述合成DNA是以全基因组序列所报告的大肠杆菌K-12-MG1655株的该基因的序列(GenBankDatabase Accession No.U00096)为基础设计出的。
·序列编号1:
GTTGCGTGTTCTGCTTCATCGCGCTGATG
·序列编号2:
ACCAAGCTGATGGGTGAGATAGAGAATGAGTAAG
需要说明的是,反应液是如下制备的:在1μL模板DNA和0.2μLPlatinum(注册商标)Pfx DNA聚合酶(インビトロジエン社制造)中加入1倍浓度Pfx Amplification Buffer(インビトロジエン社制造),使各引物为0.3μM、MgSO4为1mM、脱氧核苷酸三磷酸(dNTPs)为0.25μM,并使总量为20μL。
另外,作为反应温度条件,使用DNA热循环仪(MJResearch社制造的PTC-200),反复进行35次由在94℃保温20秒、在60℃保温20秒、在72℃保温2.5分钟组成的循环。只是其中,将第一个循环的于94℃的保温时间设为1分钟20秒,将最后一个循环的于72℃的保温时间设为10分钟。
PCR终止后,通过乙醇沉淀对扩增产物进行精制,用限制酶KpnI和限制酶SphI切断。通过0.75%琼脂糖(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts制造)凝胶电泳将得到的DNA标准品进行分离后,使用溴化乙锭染色来可视化,由此检测出含有cadA的约2.6kb的片段,使用QIA Quick Gel Extraction Kit(QIAGEN制造)进行目的DNA片段的回收。
将回收的DNA片段与用限制酶KpnI和限制酶SphI切断大肠杆菌质粒载体pUC18(タカラバイオ社制造)所得到的DNA片段进行混合,用连接试剂盒ver.2(タカラバイオ社制造)进行连接后,使用所得到的质粒DNA转化大肠杆菌(JM109株)。将如此得到的重组大肠杆菌涂抹在含有50μg/mL氨苄青霉素、0.2mM IPTG(异丙基-β-D-硫代半乳糖苷)和50μg/mL X-Gal的LB琼脂培养基上。
利用通常方法将在该培养基上形成了白色菌落的无性繁殖系进行液体培养后,对质粒DNA进行精制。确认到,通过用限制酶KpnI和限制酶SphI切断所得到的质粒DNA,发现了约2.5kb的插入片段。将该质粒DNA命名为pCAD1,将含有pCAD1的大肠杆菌株命名为JM109/pCAD1。
[尸胺己二酸盐水溶液的制备]
接下来,对在后述的实施例和比较例中使用的尸胺己二酸盐水溶液的制备过程进行说明。尸胺己二酸盐水溶液的制备是通过使用上述的赖氨酸脱羧酶基因(cadA)扩增株并以赖氨酸己二酸盐为原料,按照以下顺序进行的。
(1)cadA扩增株的培养:
将通过上述过程得到的大肠杆菌株JM109/pCAD1在10个装有LB培养基的烧瓶中进行前培养后,将1L的培养液接种在装有99L的LB培养基的200L容积的发酵缸中,在温度35℃、通气量0.5vvm、搅拌转速250rpm的条件下进行培养。培养开始6小时后,将该培养液全部接种在装有3m3的2倍浓度LB培养基的5m3容积的培养罐中,进一步进行培养。在5m3培养罐中的培养条件是,通气量为0.5vvm、温度为35℃。在60~100rpm的范围调节搅拌转速以使溶解氧的浓度达到足够高的值。在培养的第4小时,加入经灭菌的IPTG(异丙基-β-D-硫代半乳糖苷),使其最终浓度为0.5mM,其后继续培养14小时。
(2)菌体的分离
在离心转速6400rpm、供给速度750L/小时的条件下,利用Alfa Laval分离机从培养液中回收菌体。回收到的菌体的湿重量为36.9kg。将该湿菌体悬浮在160L的10mM的乙酸钠溶液中,然后,在离心转速15000rpm、供给速度1.0L/分钟的条件下,利用Sharples离心机再次进行菌体回收,得到18.7kg的湿菌体。
(3)尸胺己二酸盐的制造:
在500g/L赖氨酸水溶液中加入己二酸以使pH达到6.0,制备出赖氨酸己二酸盐的浓溶液。对该浓溶液用水进行稀释以使赖氨酸浓度达到60g/L,制作底物溶液(3m3),将其装入5m3容积的培养罐中。将吡哆醛磷酸添加到底物溶液中并使其浓度为0.1mM,进一步添加大肠杆菌株JM109/pCAD1的菌体至OD660为0.5,开始反应。反应时条件为,温度37℃、通气量0.5vvm、搅拌转速70rpm。添加将250kg的己二酸悬浮于400L离子交换水中而成的浆料,从而将反应中的溶液的pH控制在6.5。并且,从开始以约130L/小时的速度连续供给赖氨酸浓度为318g/L的底物浓溶液(600L),用约4.5小时添加了全部的量。再继续反应,反应共计22小时。反应终止时,赖氨酸残存浓度为0.03g/L以下,大致100%的赖氨酸转换为尸胺。对反应后的溶液(约4m3)实施菌体的灭活处理(80℃、30分钟)后,通过去除分子量在13000的高分子量杂质的UF膜模块,进行高分子量的杂质的去除。通过UF处理的回收率为99.3%。
通过以上操作,得到了含有大致等摩尔的尸胺和己二酸的尸胺己二酸盐水溶液。
[尸胺己二酸盐的精制和分离]
(1)利用活性炭的脱色
在直径700mm的活性炭塔中加入105kg(约440L)活性炭(三菱化学制造的MM-11),通入去离子水2天。然后,以1.32m3/小时的速度通入上述尸胺己二酸盐水溶液(约4m3),最后通入500L的去离子水。放掉初期的流出液460L后,对接着流出的流出液进行回收,由此获得经活性炭处理的尸胺己二酸盐水溶液。
活性炭处理前的尸胺己二酸盐水溶液的重量为4076.5kg,其中含有的尸胺己二酸盐的重量为603.9kg。另外,活性炭处理后的尸胺己二酸盐水溶液的重量为5029kg,其中含有的尸胺己二酸盐的重量为603.7kg。
(2)浓缩:
通过PP折叠筒式过滤器(ADVANTEC社制造的TCP-JX)来将上述活性炭处理后的尸胺己二酸盐水溶液加入到2m3搅拌槽中,以夹套温度110℃、内温57℃、真空度140~150Torr(约18.6~20MPa)的条件开始浓缩,适当地一边加入活性炭处理后的尸胺己二酸盐水溶液,一边进行浓缩。
得到的浓缩液的重量为918.4kg,尸胺己二酸盐浓度为63.5重量%。
(3)析晶:
接着,在同一2m3搅拌槽中进行析晶。搅拌桨是三叶后弯式桨,搅拌速度设为40rpm,降温速度设为8℃/小时。内温为37.4℃时,加入1kg预先制成的尸胺己二酸盐作为晶种,使结晶析出,在内温10.5℃结束析晶,得到尸胺己二酸盐浆料。需要说明的是,作为晶种的尸胺己二酸盐是根据本实施例以实验室规模准备出的。
(4)离心过滤:
使用直径1.22m的离心过滤器,将上述尸胺己二酸盐浆料分3次进行离心过滤。转速为980rpm、母液的离心时间为15分钟,离去母液后,将10℃的约12kg的去离子水(约12kg的去离子水相当于湿滤饼预计重量的约20重量%)以淋浴状喷洒来进行清洗,该去离子水的离心时间为15分钟。
作为1号晶得到的湿滤饼为194.3kg(以尸胺己二酸盐计为165.2kg,相对于浓缩液的析晶率为28.3重量%)。离心过滤后回收的1号母液为644kg,同样回收的1号清洗水为91.1kg(尸胺己二酸盐发生溶解,从而量增加)。
需要说明的是,上述尸胺己二酸盐重量是通过水分计(电量滴定式水分测定装置CA-06型和水分气化装置VA-06型,均为三菱化学制造)测定湿滤饼的水含量而计算出的。
(5)2号晶:
将上述回收的1号母液和1号清洗水加入2m3搅拌槽中,除了以下给出的与1号晶的不同点以外,通过与上述(2)~(4)同样的操作来进行浓缩、析晶、离心过滤。得到湿滤饼142.6kg(以尸胺己二酸盐计为121.4kg,析晶率为30.6重量%)作为2号析晶品。回收的2号母液为414kg,回收的2号清洗水为76.3kg。
作为与1号晶的不同点,在浓缩工序中,浓缩液的重量为610.5kg,尸胺己二酸盐浓度为65.0重量%。在析晶工序中,在内温40℃时,加入1kg预先制成的尸胺己二酸盐作为晶种,使结晶析出,在内温10.0℃结束析晶。在离心过滤工序中,将尸胺己二酸盐浆料分2次进行离心过滤,离去母液后,将10℃的约16kg的去离子水以淋浴状喷洒来进行清洗。
(6)3号析晶:
将上述回收的2号母液和2号清洗水加入2m3搅拌槽中,除了以下给出的与1号晶的不同点以外,通过与上述(2)~(4)同样的操作来进行浓缩、析晶、离心过滤。得到湿滤饼80.4kg(以尸胺己二酸盐计为68.2kg,析晶率为24.5重量%)作为3号析晶品。回收的3号母液和3号清洗水共计418kg。
作为与1号晶的不同点,在浓缩工序中,浓缩液的重量为421.5kg,尸胺己二酸盐浓度为66.0重量%。在析晶工序中,在内温40℃时,加入1kg预先制成的尸胺己二酸盐作为晶种,使结晶析出,在内温12.0℃结束析晶。在离心过滤工序中,将尸胺己二酸盐浆料分2次进行离心过滤,在离去各母液后,将10℃的约10kg的去离子水以淋浴状喷洒来进行清洗。
[实施例3-1]
(1)尸胺己二酸盐水溶液的游离氨基酸和水解氨基酸分析:
对通过上述[尸胺己二酸盐的精制和分离]的“(2)浓缩”制备的、在尸胺己二酸盐的1号晶析晶前的尸胺己二酸盐的浓缩水溶液,利用上述操作测定溶液中的尸胺、水解氨基酸、水解赖氨酸、水解精氨酸、游离氨基酸、游离赖氨酸和游离精氨酸各自的摩尔浓度。结果列于表3。
(2)聚酰胺树脂膜的制作和F/E(鱼眼)的评价:
将在上述[尸胺己二酸盐的精制和分离]的“(4)离心过滤”中得到的尸胺己二酸盐的1号晶的25kg湿滤饼、25kg水和1.25g亚磷酸在氮气气氛下进行混合,使其完全溶解,得到原料水溶液。
通过柱塞泵向预先进行了氮气置换的高压釜中输送上述的原料水溶液。分别调整夹套温度为280℃、高压釜的压力为1.47MPa,将内容物升温至270℃。
然后,将高压釜内的压力缓慢卸压后,进一步减压,并在达到预定的搅拌功率的时刻终止反应。反应终止后,用氮气恢复压力,将内容物以条料状导入冷却水槽中,然后用旋转式切粒机进行造粒。
对得到的粒料在120℃、1Torr(0.13kPa)的条件下进行干燥直至水含量为0.1%以下,得到聚酰胺树脂。相对粘度为3.51。
在100重量份得到的聚酰胺树脂中干混0.03重量份平均粒径为3.0μm的滑石和0.1重量份亚乙基双硬脂酰胺(花王社制造,KAOWAXEB-FF),得到聚酰胺树脂组合物,以该组合物为原料,使用挤出机料筒筒径为40mm的T-模头式制膜机,在挤出机料筒设定温度为260℃、卷绕所制成的膜的冷却辊的温度为90℃的条件下,制成厚度为25μm的膜。以制膜开始起刚经过1小时后的膜作为评价用样品膜,通过数出在900cm2的面积中的尺寸为50μm以上的粒状缺陷(鱼眼)的数量来进行F/E(鱼眼)的评价。结果列于表3。
[实施例3-2]
(1)尸胺己二酸盐水溶液的游离氨基酸和水解氨基酸分析:
对在上述[尸胺己二酸盐的精制和分离]的“(4)离心过滤”中回收的1号母液和1号清洗水(即在尸胺己二酸盐的2号晶的析晶前的尸胺己二酸盐水溶液),利用上述操作测定溶液中的尸胺、水解氨基酸、水解赖氨酸、水解精氨酸、游离氨基酸、游离赖氨酸和游离精氨酸各自的摩尔浓度。结果列于表3。
(2)聚酰胺树脂膜的制作和F/E(鱼眼)的评价:
使用在上述[尸胺己二酸盐的精制和分离]的“(5)2号析晶”中得到的尸胺己二酸盐的2号晶的湿滤饼来代替在实施例3-1中使用的尸胺己二酸盐的1号晶的湿滤饼,除此以外,通过与实施例3-1相同的过程,进行聚酰胺树脂的制作、膜的形成和F/E(鱼眼)的评价。结果列于表3。
[比较例3-1]
(1)尸胺己二酸盐水溶液的游离氨基酸和水解氨基酸分析:
对在上述[尸胺己二酸盐的精制和分离]的“(5)2号晶”中回收的2号母液和2号清洗水(即在尸胺己二酸盐的3号晶的析晶前的尸胺己二酸盐水溶液(以该溶液为“比较例3-1的尸胺己二酸盐溶液”)),利用上述操作测定溶液中的尸胺、水解氨基酸、水解赖氨酸、水解精氨酸、游离氨基酸、游离赖氨酸和游离精氨酸各自的摩尔浓度。结果列于表3。
(2)聚酰胺树脂膜的制作和F/E(鱼眼)的评价:
使用在上述[尸胺己二酸盐的精制和分离]的“(6)3号析晶”中得到的尸胺己二酸盐的3号晶的湿滤饼来代替在实施例3-1中使用的尸胺己二酸盐的1号晶的湿滤饼,除此以外,通过与实施例3-1相同的过程,进行聚酰胺树脂的制作、膜的形成和F/E(鱼眼)的评价。结果列于表3。
[结果]
实施例3-1、实施例3-2和比较例3-1的结果列于表3。
表3
※1:表示在溶液中的摩尔浓度。
※2:上一行表示在溶液中的摩尔浓度,下一行表示与溶液中的尸胺的摩尔浓度之比。
[参考例]
按照上述的[尸胺己二酸盐水溶液的制备],培养赖氨酸脱羧酶基因(cadA)扩增株。通过对培养液进行离心分离,回收菌体颗粒。用蒸馏水稀释所得到的菌体,制备出具有在下述的表4的最左栏的各行中给出的干燥菌体浓度(基于换算成干燥菌体后的重量的浓度)的样品。将所得到的样品在37℃放置24小时后,进行离心分离,通过在上述[尸胺和氨基酸分析]中记载的操作对上清的游离氨基酸和水解氨基酸的各摩尔浓度进行测定。
在下述的表4和图2的曲线图中给出了各样品的干燥菌体浓度与上清的水解氨基酸浓度和游离氨基酸浓度之间的关系。
表4
干燥菌体浓度※3 | 水解氨基酸※4 | 游离氨基酸※4 |
1.6g/L | 4.3mM | 0.001mM |
1.0g/L | 3.0mM | 0.001mM |
0.4g/L | 1.2mM | 0.000mM |
0.2g/L | 0.5mM | 0.000mM |
0.1g/L | 0.3mM | 0.000mM |
※3:表示样品中含有的菌体的基于换算成干燥菌体后的重量的浓度。
※4:表示在得到的上清中的摩尔浓度。
由这些结果可知,菌体浓度越高,水解氨基酸越多。另外,由于游离氨基酸几乎不存在,因此可以推测出,测定出的水解氨基酸几乎100%来自菌体(赖氨酸脱羧酶基因(cadA)扩增株)中所含有的肽、蛋白质等。
即,可以推测出,析晶精制前的尸胺己二酸盐水溶液中存在的水解氨基酸的大部分来自菌体(赖氨酸脱羧酶基因(cadA)扩增株)。因此,可以认为,如果减少反应时使用的菌体(赖氨酸脱羧酶基因(cadA)扩增株)的量,则能够降低作为杂质的水解氨基酸成分(肽、蛋白质)的量。
工业实用性
对能够应用本发明的领域没有限制,能够用于使用尸胺和/或尸胺盐的溶液的任意的领域,但特别适宜在尼龙等聚酰胺的制造领域中应用。
需要说明的是,本申请基于2007年1月11日提出的日本申请(日本特愿2007-3468和日本特愿2007-3650)以及2007年2月6日提出的日本申请(日本特愿2007-26296),以引用的方式援用其全部内容。
Claims (29)
1.一种尸胺盐,其特征在于,3官能以上的有机物的总含量为90ppm以下。
2.如权利要求1所述的尸胺盐,其特征在于,所述3官能以上的有机物为氨基酸。
3.如权利要求1所述的尸胺盐,其特征在于,所述3官能以上的有机物为赖氨酸,所述赖氨酸的含量为50ppm以下。
4.如权利要求1所述的尸胺盐,其特征在于,所述3官能以上的有机物为精氨酸,所述精氨酸的含量为40ppm以下。
5.如权利要求1所述的尸胺盐,其特征在于,作为所述3官能以上的有机物,赖氨酸的含量为50ppm以下,并且精氨酸的含量为40ppm以下。
6.如权利要求1~5任一项所述的尸胺盐,其特征在于,所述尸胺是使用提高了赖氨酸脱羧酶活性的重组微生物或者使用产生赖氨酸脱羧酶的细胞或该细胞的处理物而由所述赖氨酸生产的。
7.如权利要求1~6任一项所述的尸胺盐,其特征在于,所述尸胺盐为尸胺二羧酸盐。
8.如权利要求1~7任一项所述的尸胺盐,其特征在于,所述尸胺盐通过尸胺盐水溶液的析晶得到。
9.一种尸胺盐水溶液,其特征在于,所述尸胺盐水溶液为除去了分子量在12,000以上的高分子杂质的水溶液。
10.如权利要求9所述的尸胺盐水溶液,其特征在于,所述尸胺盐水溶液为去除了分子量在5,000以上的高分子杂质的水溶液。
11.一种尸胺盐水溶液,其特征在于,所述尸胺盐水溶液是尸胺盐中的3官能以上的有机物的总含量为90ppm以下且去除了分子量在12,000以上的高分子杂质的水溶液。
12.一种尸胺盐的制造方法,其特征在于,对赖氨酸使用赖氨酸脱羧酶、提高了赖氨酸脱羧酶活性的重组微生物或者产生赖氨酸脱羧酶的细胞或该细胞的处理物,得到尸胺盐水溶液,对所得到的尸胺盐水溶液进行浓缩,使尸胺盐的浓度为50重量%以上且69重量%以下,然后进行析晶,使析晶率为1重量%以上且46重量%以下。
13.如权利要求12所述的尸胺盐的制造方法,其特征在于,所述尸胺盐为尸胺二羧酸盐。
14.如权利要求11所述的尸胺盐水溶液的制造方法,其特征在于,在进行所述尸胺盐水溶液的析晶之前,除去分子量在12,000以上的高分子杂质。
15.如权利要求14所述的尸胺盐水溶液的制造方法,其特征在于,通过膜处理进行所述高分子杂质的去除。
16.如权利要求15所述的尸胺盐水溶液的制造方法,其特征在于,所述膜处理为超滤膜处理。
17.如权利要求14~16任一项所述的尸胺盐水溶液的制造方法,其特征在于,所述尸胺盐为尸胺二羧酸盐。
18.一种聚酰胺树脂,其特征在于,该聚酰胺树脂通过权利要求1~8任一项所述的尸胺盐的缩聚反应得到,或者通过所述尸胺盐与其他共聚成分的缩聚反应得到。
19.一种聚酰胺树脂,其特征在于,该聚酰胺树脂通过如下尸胺盐的缩聚反应得到或者通过如下尸胺盐与其他共聚成分的缩聚反应得到,所述尸胺盐是选自由下述尸胺盐组成的组中的一种以上的尸胺盐:利用权利要求9~11任一项所述的尸胺盐水溶液得到的尸胺盐、利用权利要求12或13所述的制造方法得到的尸胺盐以及由利用权利要求14~17任一项所述的制造方法得到的尸胺盐水溶液得到的尸胺盐。
20.一种成型品,其特征在于,所述成型品是将权利要求18或19所述的聚酰胺树脂成型而成的。
21.如权利要求20所述的成型品,其特征在于,所述成型品为膜。
22.如权利要求20所述的成型品,其特征在于,所述成型品为注射成型品。
23.如权利要求20所述的成型品,其特征在于,所述成型品为纤维。
24.如权利要求20所述的成型品,其特征在于,所述成型品为单丝。
25.一种尸胺和/或尸胺盐的溶液,其是使赖氨酸脱羧酶作用于赖氨酸和/或赖氨酸盐而得到的尸胺和/或尸胺盐的溶液,其特征在于,所述溶液中的水解氨基酸与尸胺的摩尔比为0.008以下。
26.如权利要求25所述的尸胺和/或尸胺盐的溶液,其特征在于,所述溶液中的游离赖氨酸和游离精氨酸相对于尸胺的摩尔比为0.003以下。
27.如权利要求26所述的尸胺和/或尸胺盐的溶液,其特征在于,所述溶液中的游离氨基酸与尸胺的摩尔比为0.003以下。
28.权利要求25~27任一项所述的尸胺和/或尸胺盐的溶液,其特征在于,形成尸胺盐的酸为选自由盐酸、硫酸、硝酸、碳酸、羧酸、磷酸以及磺酸组成的组中的一种以上的酸。
29.一种尸胺和/或尸胺盐的制造方法,该方法是通过使赖氨酸脱羧酶作用于赖氨酸和/或赖氨酸盐而制造尸胺和/或尸胺盐的方法,其特征在于,反应中使用的菌体的换算成干燥菌体后的重量与反应中使用的赖氨酸的总重量之比为0.002以下。
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PB01 | Publication | ||
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