DE3326633C1

DE3326633C1 - Process for the production of specific amino acid fractions and their use for the production of individual amino acids

Info

Publication number: DE3326633C1
Application number: DE19833326633
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 3000 Hannover Goldmann; Gerhard Dr. Mechtold
Original assignee: Kali Chemie AG
Current assignee: Kali Chemie AG
Priority date: 1983-07-23
Filing date: 1983-07-23
Publication date: 1985-01-03

Abstract

Defined fractions and eluates are produced from protein hydrolysate by means of specific use of weakly basic and also strongly acidic ion exchangers.

Description

Dieses Verfahren weist mehrere Nachteile auf. So ist es zunächst bezüglich seiner Kapazität sehr stark beschränkt, da zunächst alle bei der Hydrolyse anfallenden Aminosäuren auf dem lonenaustauscher festgehalten werden. Ferner treten Verluste an Aminosäuren durch »leakage« auf, da stets ein Teil der Aminosäuren nicht vom lonenaustauscher festgehalten wird, sondern zusammen mit der durchlaufenden wäßrigen Phase den Ionenaustauscher passiert Aus der GB-PS 6 12 077 ist ein Verfahren zur Abtrennung von essentiellen Polyaminosäuren von den essentiellen Monoaminosäuren bekannt. Dazu läßt man stark saure Hydrolysat-Lösung einen stark sauren Kationenaustauscher durchlaufen, bis der pH-Wert des Eluats auf 1,5 bis 3 ansteigt und die Konzentration von Polyaminosäuren im Eluat merklich ansteigt. Dann gewinnt man eine Histidin enthaltende Fraktion durch Elution mit verdünntem, wäßrigem Ammoniak und anschließend eine Lysin und Arginin enthaltende Fraktion durch Elution mit verdünnter Säure. Bedingt durch die geringe Trennschärfe ist das Ergebnis der Fraktionierung aber unbefriedigend, da immer noch wesentliche, bei der weiteren Aufarbeitung störende Anteile von Aminosäuren einer Gruppe auch in anderen Eluaten vorgefunden werden. This method has several disadvantages. So it is at first very much limited in terms of its capacity, since initially all of them take place during hydrolysis accumulating amino acids are retained on the ion exchanger. Further step Loss of amino acids due to "leakage", since some of the amino acids are always missing is held by the ion exchanger, but together with the passing through aqueous phase passed the ion exchanger. GB-PS 6 12 077 discloses a process for the separation of essential polyamino acids from essential monoamino acids known. For this purpose, a strongly acidic hydrolyzate solution is left in a strongly acidic cation exchanger run through until the pH of the eluate rises to 1.5 to 3 and the concentration of polyamino acids in the eluate increases noticeably. Then one wins one containing histidine Fraction by elution with dilute, aqueous ammonia and then a lysine and fraction containing arginine by elution with dilute acid. Due the low selectivity is the result of the fractionation but unsatisfactory, because there are still substantial amounts of amino acids that interfere with further processing of a group can also be found in other eluates.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Die Lösung wird durch das in den Ansprüchen angegebene Verfahren erreicht. The object of the present invention is to address the disadvantages of the prior art technology to overcome. The solution is given by what is stated in the claims Procedure achieved.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung bestimmter Aminosäurefraktionen, enthaltend Aminosäuren aus der Gruppe A1) Asp, Thr, Ser, Glu, Pro, Hyp, Gly, Ala, Cys, Val, Met, Ile, Leu, Tyr und Phe sowie B1) Lys, Arg und His oder aus A2) den in A1) genannten Aminosäuren und His sowie B2) Lys und Arg aus Proteinen durch Säurehydrolyse und Fraktionierung unter Verwendung stark saurer lonenaustauscher und Ammoniak als Elutionsmittel, ist dadurch gekennzeichnet, daß man a) das Säure-Hydrolysat, gegebenenfalls nach einer Filtration und/oder Klärung, auf einen schwach basischen lonenaustauscher in der OH-Form aufbringt und Lösungen gewinnt, die einen pH-Wert al) von 4,5 bis 6,0 oder a2) von 6,0 bis 8,0 aufweisen, bt) zur Gewinnung der Aminosäure-Fraktionen A1 eine der gemäß Verfahrensstufe al) oder a2) erhaltenen Lösungen auf einen stark sauren lonenaustauscher in der H-Form oder eine gemäß Verfahrensstufe al) erhaltene Lösung auf einen stark sauren lonenaustauscher in der Ammonium-Form aufbringt, b2) zur Gewinnung der Aminosäure-Fraktionen A2) eine der gemäß Verfahrensstufe a2) erhaltenen Lösungen auf einen stark sauren lonenaustauscher in der Ammonium-Form aufbringt und jeweils ablaufende Fraktionen sammelt, q) zur Gewinnung der Aminosäure-Fraktionen B1) den gemäß Verfahrensstufe bl) vorliegenden Ionenaustauscher mit Ammoniak eluiert oder zur zur Gewinnung der Aminosäure-Fraktion B2) den gemäß Verfahrensstufe b2) vorliegenden lonenaustauscher mit Ammoniak eluiert. The inventive method for obtaining certain amino acid fractions, containing amino acids from group A1) Asp, Thr, Ser, Glu, Pro, Hyp, Gly, Ala, Cys, Val, Met, Ile, Leu, Tyr and Phe as well as B1) Lys, Arg and His or from A2) den in A1) named amino acids and His as well as B2) Lys and Arg from proteins by acid hydrolysis and fractionation using strongly acidic ion exchangers and ammonia as Eluent is characterized in that a) the acid hydrolyzate, if appropriate after filtration and / or clarification, on a weakly basic ion exchanger Applies in the OH form and wins solutions that have a pH al) from 4.5 to 6.0 or a2) from 6.0 to 8.0, bt) to recover the amino acid fractions A1 one of the solutions obtained according to process step al) or a2) to a strong acidic ion exchanger in the H form or one obtained according to process stage a1) Applying the solution to a strongly acidic ion exchanger in the ammonium form, b2) to obtain the amino acid fractions A2) one of those obtained according to process step a2) Applying solutions to a strongly acidic ion exchanger in the ammonium form and collects running fractions, q) to obtain the amino acid fractions B1) the ion exchanger present according to process stage bl) is eluted with ammonia or to obtain the amino acid fraction B2) according to process step b2) present ion exchanger eluted with ammonia.

Die Lösungen al) und a» werden im folgenden der Einfachheit halber als neutralisierte Lösungen bezeichnet. The solutions al) and a »are used below for the sake of simplicity referred to as neutralized solutions.

Das als Ausgangsmaterial verwendete Proteinmaterial kann unterschiedlicher Provenienz sein. So kann Proteinmaterial pflanzlicher Provenienz eingesetzt werden. In Frage kommen dabei z. B. Proteinkonzentrate, die als Blatteiweiß, Sameneiweiß (z. B. Soja-, Mais-, Weizenprotein) oder auch Wurzeleiweiß (z. B. Kartoffelprotein) bekannt und kommerziell verfügbar sind. The protein material used as the starting material can be different Be provenance. Protein material of vegetable origin can be used. In this case come into question z. B. Protein concentrates, which are available as leaf protein, seed protein (e.g. soy, corn, wheat protein) or also root protein (e.g. potato protein) are known and commercially available.

Ein anderes Protein-Material ist Mikroorganismen-Protein, wie es z. B. in Form von Single-cell-protein oder auch als Hefeprotein zur Verfügung steht. Another protein material is microorganism protein like it z. B. is available in the form of single-cell protein or as yeast protein.

Bevorzugt ist Proteinmaterial tierischer Provenienz. Solche Proteine können beispielsweise sein Fischprotein-Konzentrate, Protein aus Ei, Blut, Milch oder Skleroproteine wie z. B. Kollagen- oder Keratinmaterial. Protein material of animal origin is preferred. Such proteins can be, for example, fish protein concentrates, protein from egg, blood, milk or scleroproteins such as e.g. B. collagen or keratin material.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Proteinmaterial durch Behandlung mit Säure zu den L-Aminosäuren hydrolysiert. In the context of the method according to the invention, the protein material hydrolyzed to the L-amino acids by treatment with acid.

Als Säure kann dabei ein stark saurer lonenaustauscher in der protonierten Form eingesetzt werden. Bevorzugt wird aber der Einsatz von Mineralsäuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, insbesondere Salzsäure. A strongly acidic ion exchanger in the protonated Form can be used. However, the use of mineral acids such as sulfuric acid is preferred Phosphoric acid, especially hydrochloric acid.

Das Massenverhältnis von Proteinmaterial zu Säure kann in einem weiten Verhältnis variiert werden und beträgt vorzugsweise 1:1,5 bis 1:10. The mass ratio of protein material to acid can be wide Ratio can be varied and is preferably 1: 1.5 to 1:10.

Druck und Temperatur sind ebenfalls in weitem Bereich variierbar. Dabei bedingen relativ milde Bedingungen naturgemäß längere Reaktionszeiten. Bevorzugt werden Drücke von 1 bis 10 bar, insbesondere 1,1 bis 7 bar sowie Temperaturen von 100 bis 200"C angewendet, wobei die Reaktion in Druckgefäßen aus säurefestem Material empfehlenswert ist. Pressure and temperature can also be varied over a wide range. Relatively mild conditions naturally require longer reaction times. Preferred pressures of 1 to 10 bar, in particular 1.1 to 7 bar and temperatures of 100 to 200 "C applied, with the reaction in pressure vessels made of acid-proof material is recommended.

Wird die Hydrolyse diskontinuierlich in Einzelansätzen durchgeführt, so ist der Endzeitpunkt der Reaktion durch die Parameter Zeit, Druck und Temperatur determiniert. If the hydrolysis is carried out discontinuously in individual batches, so is the end time of the reaction through the parameters time, pressure and temperature determined.

Im Verlauf der Hydrolyse nimmt die Viskosität des Reaktionsgemisches mit fortschreitendem Hydrolysegrad ab. Insbesondere für eine kontinuierliche Reaktionsführung stellt daher die Messung der Viskosität eine weitere Möglichkeit dar, den Endpunkt der Reaktion zu bestimmen. In the course of the hydrolysis, the viscosity of the reaction mixture increases with increasing degree of hydrolysis. In particular for a continuous reaction process the measurement of the viscosity is therefore another possibility, the end point to determine the response.

Nach erfolgter Hydrolyse kann das Hydrolysat gegebenenfalls noch eingeengt, verdünnt, filtriert und/oder geklärt werden. Zur Filtration können an sich bekannte Filter, wie z. B. Filterpressen, verwendet werden. Die Klärung kann durch Zusatz bekannter, geeigneter Klärhilfsmittel beschleunigt werden. After hydrolysis has taken place, the hydrolyzate can optionally also concentrated, diluted, filtered and / or clarified. For filtration you can use known filters such. B. filter presses can be used. The clarification can can be accelerated by adding known, suitable clarifying aids.

Aus dem Hydrolysat wird in einer Stufe a) durch Behandlung mit einem schwach basischem Ionenaustauscher B eine neutralisierte Lösung gewonnen. Die Behandlung kann darin bestehen, Hydrolysat mit Ionenaustauscher B zu verrühren und nach Beendigung des Ionenaustausches den erschöpften Ionenaustauscher abzutrennen. From the hydrolyzate is in a stage a) by treatment with a weakly basic ion exchanger B obtained a neutralized solution. The treatment can consist of stirring hydrolyzate with ion exchanger B and after completion the ion exchange to separate the exhausted ion exchanger.

Bevorzugt wird aber, Ionenaustauscher B als gepackte Säule einzusetzen, und man läßt Hydrolysat diese Säule durchlaufen.However, it is preferred to use ion exchanger B as a packed column, and hydrolyzate is allowed to pass through this column.

Schwach basische Ionenaustauscher sind bekannt und kommerziell unter verschiedenen Handelsnamen verfügbar. Als aktive ionenaustauschende Gruppe enthalten sie z. B. tertiäre Aminogruppen, die in der Lage sind, auf den Ionenaustauscher aufgegebene Säuren zu fixieren. Weakly basic ion exchangers are known and commercially available different trade names available. Included as an active ion-exchanging group she z. B. tertiary amino groups that are able to act on the ion exchanger to fix abandoned acids.

Bevorzugt wird ein lonenaustauscher B in der OH-Form eingesetzt. Diese Form erhält man durch Behandlung (Regeneration) erschöpften lonenaustauschers B mit alkalischer Lösung, vorzugsweise mit Alkalihydroxid oder Ammoniak. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht demgemäß auch vor, erschöpften lonenaustauscher B aus Stufe a) in einer Stufe d) zu regenerieren. An ion exchanger B in the OH form is preferably used. This form is obtained by treating (regenerating) exhausted ion exchangers B with an alkaline solution, preferably with alkali hydroxide or ammonia. The inventive The process accordingly also provides for exhausted ion exchanger B from stage a) in a stage d) to regenerate.

Ein wesentliches Kriterium des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Einstellung des pH-Wertes der neutralisierten Lösung. Beaufschlagt man frischen lonenaustauscher B mit Hydrolysat, so erhält man zunächst einen Durchlauf, der schwach alkalisch reagiert und einen pH-Wert um etwa 8 aufweist. Mit fortschreitendem Durchsatz nimmt der pH-Wert des Durchlaufs ab, bis er - bei völliger Erschöpfung des lonenaustauschers B - einen pH-Wert unterhalb von 1 aufweist. An essential criterion of the method according to the invention is that Adjustment of the pH value of the neutralized solution. If you serve fresh Ion exchanger B with hydrolyzate, one initially obtains a pass which is weak reacts alkaline and has a pH value around 8. As throughput progresses the pH of the run decreases until it - when the ion exchanger is completely exhausted B - has a pH below 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht insbesondere vor, so viel Hydrolysat mit dem lonenaustauscher B zu behandeln, daß der in der neutralisierten Lösung gemessene pH-Wert - der ein Mischungs-pH-Wert vom ersten bis zum letzten Durchlauf ist - Werte zwischen 4,5 bis 8,0 ergibt. The method according to the invention provides, in particular, as much hydrolyzate to treat with the ion exchanger B that the measured in the neutralized solution pH - which is a mix pH from the first to the last run - values results in between 4.5 and 8.0.

In einer Variante au) des Verfahrens gewinnt man neutralisierte Lösungen mit einem pH-Wert im Bereich von 4,5 bis 6.0, vorzugsweise 5,0 bis 5,5. In a variant au) of the process, neutralized solutions are obtained with a pH in the range 4.5 to 6.0, preferably 5.0 to 5.5.

In einer anderen Variante a2) des Verfahrens gewinnt man neutralisierte Lösungen mit einem pH-Wert im Bereich von 6,0 bis 8,0, vorzugsweise 7,0 bis 8,0. In another variant a2) of the process, neutralized ones are obtained Solutions with a pH in the range from 6.0 to 8.0, preferably 7.0 to 8.0.

In der zweiten Stufe b) des erfindungsgemäßen Verfahrens gewinnt man aus der neutralisierten Lösung durch Behandlung mit einem stark sauren lonenaustauscher S eine Fraktion, die nicht basische und gegebenenfalls schwach basische Aminosäuren enthält. In the second stage b) of the process according to the invention wins from the neutralized solution by treatment with a strongly acidic ion exchanger S a fraction that contains non-basic and optionally weakly basic amino acids contains.

Stark saure lonenaustauscher sind bekannt und kommerziell unter verschiedenen Handelsnamen verfügbar. Strongly acidic ion exchangers are known and commercially available under various Trade names available.

Als aktive, ionenaustauschende Gruppen enthalten sie polymer gebundene Säuregruppen, wie z. B. Sulfonsäure-Gruppen, die entweder in protonierter Form oder in Salzform mit Kationen wie Alkali- oder auch Ammoniumlonen als Gegenion vorliegen. In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bevorzugt, lonenaustauscher S in der Ammonium-Form einzusetzen. In einer anderen Variante ist bevorzugt, lonenaustauscheer S in der protonierten Form einzusetzen.They contain polymer-bound groups as active, ion-exchanging groups Acid groups, such as B. sulfonic acid groups, either in protonated form or in salt form with cations such as alkali or ammonium ions as counter-ions. In a variant of the method according to the invention, ion exchangers are preferred S to be used in the ammonium form. In another variant, ion exchangers are preferred S to be used in the protonated form.

Bei Aufgabe der neutralisierten Lösung aus Stufe a) auf den lonenaustauscher S gewinnt man mit einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens als Durchlauf eine Fraktion, die nur nicht basische Aminosäuren enthält. Dieses ist dann der Fall, wenn man eine neutralisierte Lösung mit einem pH-Wert von 4,5 bis 6,0, vorzugsweise von 5,0 bis 5,5 einsetzt. Als nicht basische Aminosäuren sind dabei solche Aminosäuren definiert, die in diesem pH-Bereich im wesentlichen nicht als Kationen, d. h., in nicht protonierter Form bzw. Zwitterionenform, vorliegen und somit den lonenaustauscher S passieren. Solche nicht basischen Aminosäuren sind Asparaginsäure, Glutaminsäure, Serin, Threonin. Prolin, Hydroxyprolin, Glycin, Alanin, Valin, Cystin, Methionin, Isoleucin, Leucin, Phenylalanin, Tyrosin. When the neutralized solution from stage a) is applied to the ion exchanger S is obtained as a run with a variant of the method according to the invention a fraction that contains only non-basic amino acids. This is the case when using a neutralized solution with a pH of 4.5 to 6.0, preferably from 5.0 to 5.5. Such amino acids are included as non-basic amino acids which are essentially not cations in this pH range, i. there non-protonated form or zwitterion form, and thus the ion exchanger S happen. Such non-basic amino acids are aspartic acid, glutamic acid, Serine, threonine. Proline, hydroxyproline, glycine, alanine, valine, cystine, methionine, Isoleucine, Leucine, Phenylalanine, Tyrosine.

In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens gewinnt man als Durchlauf eine Fraktion, die neben des nicht basischen Aminosäuren auch noch schwach basische Aminosäure enthält. Dieses ist dann der Fall, wenn man eine neutralisierte Lösung mit einem pH-Wert von 6,0 bis 8,0, insbesondere 7,0 bis 8,0 einsetzt. Als schwach basische Aminosäure ist dabei solche Aminosäure definiert, die in diesem pH-Bereich zusätzlich im wesentlichen nicht als Kation vorliegt. Dieses ist insbesondere Histidin. Für diese Variante wird lonenaustauscher S vorzugsweise in der Ammonium-Form eingesetzt. In another variant of the method according to the invention, wins as a run-through a fraction, which in addition to the non-basic amino acids as well still contains weakly basic amino acids. This is the case when you have a neutralized solution with a pH of 6.0 to 8.0, in particular 7.0 to 8.0 begins. A weakly basic amino acid is defined as an amino acid which is also essentially not present as a cation in this pH range. This is especially histidine. Ion exchanger S is preferred for this variant used in the ammonium form.

In beiden Varianten werden die stark basischen Aminosäuren Lysin und Arginin, also jene, die bei pH-Werten über 8p im wesentlichen als Kation vorliegen, vom lonenaustauscher S fixiert. Bei Einsatz neutralisierter Lösung mit einem pH-Wert unter 6,0 sowie bei Einsatz neutralisierter Lösung mit einem pH-Wert von 6,0 bis 8,0 und gleichzeitigem Einsatz von lonenaustauscher S in der protonierten Form wird zusätzlich noch die schwach basische Aminosäure fixiert. In both variants, the strongly basic amino acids are lysine and arginine, i.e. those that are essentially present as a cation at pH values above 8p, fixed by the ion exchanger S. When using a neutralized solution with a pH value below 6.0 and when using a neutralized solution with a pH of 6.0 to 8.0 and simultaneous use of ion exchanger S in the protonated form the weakly basic amino acid is also fixed.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht in einer Stufe c) vor, die auf dem lonenaustauscher S fixierten Aminosäuren durch Elution mit Ammoniak zu verdrängen und so ein Eluat zu gewinnen, das die stark basischen und gegebenenfalls die schwach basischen Aminosäuren enthält. The inventive method provides in a stage c) on to displace the amino acids fixed to the ion exchanger S by elution with ammonia and so to obtain an eluate that contains the strongly basic and possibly the weak contains basic amino acids.

Als Ammoniak werden dabei wäßrige Lösungen von Ammoniak eingesetzt, deren Konzentration so bemessen ist, daß die fixierten Aminosäuren vom lonenaustauscher verdrängt werden können. Bewährt haben sich Konzentrationen im Bereich von 2 bis 6 molar. Aqueous solutions of ammonia are used as ammonia, the concentration of which is such that the fixed amino acids from the ion exchanger can be displaced. Concentrations in the range from 2 to have proven useful 6 molar.

Für den Fall, daß gemäß einer Variante des Verfahrens der lonenaustauscher S in der Ammonium-Form eingesetzt wird, ist der Elutionsschritt gemäß Stufe c) gleichzeitig die Regenerierung des lonenaustauschers S. In the event that, according to a variant of the method, the ion exchanger S is used in the ammonium form, the elution step according to step c) is simultaneous the regeneration of the ion exchanger S.

Sofern der Austauscher S in protonierter Form eingesetzt wird, muß erschöpfter lonenaustauscher S im Anschluß an die Elution gemäß Stufe c) noch in einer Regenerationsstufe regeneriert werden. Die Regeneration erfolgt dabei durch Behandlung mit Säure, vorzugsweise Mineralsäure, insbesondere Salzsäure.If the exchanger S is used in protonated form, must exhausted ion exchanger S following the elution according to stage c) still in a regeneration stage can be regenerated. The regeneration takes place through Treatment with acid, preferably mineral acid, especially hydrochloric acid.

Die Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens können bei Raumtemperatur oder davon abweichenden Temperaturen durchgeführt werden. Mit Vorteil können für Stufe a) Temperaturen von 0 bis 80"C und für Stufen b) und c) Temperaturen von 20 bis 100"C verwendet werden. The steps of the process according to the invention can be carried out at room temperature or temperatures deviating therefrom. Can with advantage for Stage a) temperatures from 0 to 80 "C and for stages b) and c) temperatures of 20 up to 100 "C can be used.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Fraktionen und Eluate können für besondere Anwendungen direkt als solche verwendet werden. The fractions obtained by the process according to the invention and Eluates can be used directly as such for special applications.

Es ist aber auch möglich, sie in an sich bekannter Weise gegebenenfalls nach Konzentrierung durch Einengen auf einzelne Aminosäuren aufzuarbeiten. But it is also possible, if necessary, in a manner known per se after concentration by concentration to individual amino acids.

So können durch selektive Fällungsverfahren einzelne Aminosäuren abgetrennt werden. Bekannt ist z. B. die Fällung von L-Alanin mit Azobenzol-4-sulfonsäure, L-Arginin mit Flaviansäure, L-Histidin mit 3,4-Dichlor-benzolsulfonsäure, L-Leucin mit 2-Bromtoluol-5-sulfonsäure. In this way, individual amino acids can be eliminated through selective precipitation processes be separated. Is known z. B. the precipitation of L-alanine with azobenzene-4-sulfonic acid, L-arginine with flavic acid, L-histidine with 3,4-dichlorobenzenesulfonic acid, L-leucine with 2-bromotoluene-5-sulfonic acid.

Es ist weiterhin möglich, erfindungsgemäß gewonnenes Eluat, das stark basische und schwach basische Aminosäuren enthält oder erfindungsgemäß gewonnene Fraktion, die nicht basische und schwach basische Aminosäuren enthält, durch erneute Anwendung aller oder einzelner Stufen a) bis c) gemäß Varianten dieses Verfahrens in Fraktionen bzw. Eluate aufzutrennen, die jeweils nur noch eine Gruppe von Aminosäuren bzw. It is also possible, according to the invention obtained eluate that strong contains basic and weakly basic amino acids or obtained according to the invention Fraction that contains non-basic and weakly basic amino acids by renewed Application of all or individual stages a) to c) according to variants of this Procedure to be separated into fractions or eluates, each containing only one group of amino acids respectively.

einzelne Aminosäuren enthalten.contain individual amino acids.

Es ist ferner möglich, erfindungsgemäß erhaltene Fraktionen bzw. Eluate durch an sich bekannte Trennverfahren in einzelne oder mehrere Aminosäuren enthaltende Unterfraktionen aufzuspalten, die dann ihrerseits auf einzelne Aminosäuren aufgearbeitet werden können. So ist es z. B. bekannt, aus einer Fraktion, die neutrale Aminosäuren und die sauren Aminosäuren Glutaminsäure und Asparaginsäure enthält, letztere durch Behandlung mit einem schwach basischen lonenaustauscher abzutrennen. Ferner ist z. B. bekannt, die stark basischen Aminosäuren Arginin und Lysin durch Behandlung mit einem stark basischen lonenaustauscher zu trennen. It is also possible to use fractions or fractions obtained according to the invention. Eluates into single or multiple amino acids by separation processes known per se split containing sub-fractions, which then in turn on individual amino acids can be worked up. So it is B. known from a faction that is neutral Contains amino acids and the acidic amino acids glutamic acid and aspartic acid, the latter to be separated off by treatment with a weakly basic ion exchanger. Furthermore, z. B. known, the strongly basic amino acids arginine and lysine Separate treatment with a strongly basic ion exchanger.

Außerdem kann z. B. auch das eingangs beschriebene Verfahren der GB-PS 6 12 077 zur Trennung des Eluats angewendet werden, das schwach basische und stark basische Aminosäuren enthält.In addition, z. B. also the method of GB-PS described above 6 12 077 can be used to separate the eluate, the weakly basic and the strong contains basic amino acids.

Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, das Verfahren kontinuierlich zu betreiben. Ein solches Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die lonenaustauscher S und gegebenenfalls B aus mehreren, jeweils parallel zueinander geschalteten lonenaustauschern Sl, S2 . . . bzw. gegebenenfalls Bl, .2... bestehen und daß man in jeweils einem lonentauscher der Gruppe Sl, S2 . die Stufen b) und c) bzw. gegebenenfalls in Bl, .2... die Stufen a) und d) gleichzeitig und innerhalb der Gruppen taktweise wechselnd ausführt. Another variant of the invention provides for the process to be continuous to operate. Such a method is characterized in that the ion exchanger S and optionally B from a plurality of ion exchangers, each connected in parallel to one another S1, S2. . . or possibly Bl, .2 ... and that one in each case Ion exchangers from group S1, S2. steps b) and c) or optionally in B1, .2 ... levels a) and d) at the same time and alternating in cycles within the groups executes.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die geschilderten Nachteile des Standes der Technik überwunden. Insbesondere zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, daß gegenüber dem gattungsgemäßen Verfahren - die Kapazität des lonenaustauschers besser genutzt wird, - die Trennschärfe verbessert und - Verlust durch »leakage« vermieden werden. With the method according to the invention, the disadvantages outlined are eliminated overcome the prior art. In particular, the method is characterized by this from that compared to the generic method - the capacity of the ion exchanger is better used, - the selectivity is improved and - loss due to leakage be avoided.

Ferner können bei Verwendung des lonenaustauschers S in protonierter Form besonders salzarme Fraktionen bzw. Eluate gewonnen werden, was deren Einsatzbereich erweitert bzw. die nachfolgenden Trennstufen erleichtert. Furthermore, when using the ion exchanger S in protonated Form particularly low-salt fractions or eluates are obtained, which is their field of application expanded or the subsequent separation stages facilitated.

Die kontinuierliche Verfahrensführung bietet ferner die Möglichkeit, das Verfahren in industriellem Maßstab rationell einzusetzen. The continuous process also offers the possibility of to use the process efficiently on an industrial scale.

Die folgenden Beispiele erläutern die weiteren Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens. The following examples explain the further details of the invention Procedure.

Beispiel 1 Hydrolyse 3 kg Federmehl wurden mit 12 1 26 gew.-%iger Salzsäure 4 Stunden lang bei 120"C im Autoklaven hydrolysiert. Anschließend wurde überschüssige Salzsäure abdestilliert, mit Wasser auf das ursprüngliche Volumen aufgefüllt und mit Aktivkohle als Filterhilfsmittel geklärt. Man erhielt eine noch stark dunkel gefärbte Hydrolysat-Lösung, die für die weiteren Stufen direkt eingesetzt wurde. Example 1 Hydrolysis 3 kg of feather meal were mixed with 12,126% strength by weight Hydrochloric acid was hydrolyzed for 4 hours at 120 ° C. in an autoclave Excess hydrochloric acid is distilled off, with water to the original volume filled up and clarified with activated carbon as a filter aid. You still got one very dark colored hydrolyzate solution, which is used directly for the further stages became.

Eine Analyse dieser Hydrolysat-Lösung ergab die in Tabelle 1 angegebene prozentuale Aminosäure-Zusammensetzung. An analysis of this hydrolyzate solution gave that given in Table 1 percentage amino acid composition.

Beispiel 2 Neutralisation (Stufe a) Hydrolysat-Lösung aus Beispiel 1 wurde bei Zimmertemperatur auf das obere Ende einer Säule aufgegeben, die 2,2 1 eines schwach basischen lonenaustauschers Amberlites IRA 67 in der OH-Form enthielt. Vorlauf (bestimmt durch Messung der Refraktion) wurde verworfen. Example 2 Neutralization (stage a) hydrolyzate solution from example 1 was applied at room temperature to the top of a column containing 2.2 1 of a weakly basic ion exchanger Amberlites IRA 67 in the OH form. Prerun (determined by measuring the refraction) was discarded.

Beispiel 2.1 Die aufgegebene Menge an Hydrolysat-Lösung wurde derart bemessen, daß die aufgefangene, neutralisierte Lösung einen (Mischungs-)pH-Wert von 5,0 aufwies. Example 2.1 The amount of hydrolyzate solution applied was as follows dimensioned that the collected, neutralized solution has a (mixed) pH value of 5.0.

Beispiel 2.2 Die aufgegebene Menge an Hydrolysat-Lösung wurde derart bemessen, daß die aufgefangene, neutralisierte Lösung einen (Mischungs-)pH-Wert von 8,0 aufwies. Example 2.2 The amount of hydrolyzate solution applied was as follows dimensioned that the collected, neutralized solution has a (mixed) pH value of 8.0.

Beispiel 3 Regeneration des lonenaustauschers B Erschöpfter lonenaustauscher aus Beispiel 2 wurde mit 3,0 1 2 n NaOH und anschließend mit 7,01 Wasser beaufschlagt und konnte anschließend wieder zur Neutralisation entsprechend Beispiel 2 eingesetzt werden. Example 3 Regeneration of the ion exchanger B Exhausted ion exchanger from Example 2 was treated with 3.0 1 2 N NaOH and then with 7.01 water and could then be used again for neutralization according to Example 2 will.

Beispiel 4 Gewinnung von Aminosäure-Fraktion aus neutralisierter Lösung (Stufe b) 101 neutralisierte Lösung aus Beispiel 2 wurden bei 60"C auf das obere Ende einer Säule aufgegeben, die 51 eines stark sauren Kationenaustauschers Amberlites IR 120 enthielt. Anfallender Vorlauf wurde verworfen. Example 4 Recovery of amino acid fraction from neutralized Solution (stage b) 101 neutralized solution from Example 2 were added to the abandoned upper end of a column, the 51 of a strongly acidic cation exchanger Amberlites IR 120 contained. Any forerun was discarded.

Beispiel 4.1 Der eingesetzte lonenaustauscher wurde in der Ammonium-Form eingesetzt. Dabei wurde in zwei getrennten Ansätzen Beispiel 4.1.1: neutralisierte Lösung aus Beispiel 2.1, Beispiel 4.1.2: neutralisierte Lösung aus Beispiel 2.2 eingesetzt. Die erhaltenen Fraktionen zeigten die in Tabelle 1 angegebene prozentuale Aminosäure-Zusammensetzung. Example 4.1 The ion exchanger used was in the ammonium form used. Example 4.1.1: was neutralized in two separate approaches Solution from Example 2.1, Example 4.1.2: neutralized solution from Example 2.2 used. The fractions obtained showed the percentage given in Table 1 Amino acid composition.

Beispiel 4.2 Der eingesetzte lonenaustauscher wurde in der protonierten Form eingesetzt; ansonsten wurde wie in Beispiel 4.1 verfahren. Es wurden Fraktionen erhalten, die die in Tabelle 1 angegebene prozentuale Aminosäure-Zusammensetzung aufwiesen. Example 4.2 The ion exchanger used was in the protonated Form inserted; otherwise the procedure was as in example 4.1. It became factions obtained the percent amino acid composition given in Table 1 exhibited.

Beispiel 5 Gewinnung von Eluat (Stufe c) Beladener lonenaustauscher aus Beispiel 4 wurde zur Gewinnung der adsorbierten Aminosäuren mit 4 n Ammoniak eluiert. Anfallender Vorlauf wurde verworfen. Das Ende der Elution wurde durch Messung der Refraktion bestimmt. Anschließend wurde mit Wasser gewaschen, bis der Durchlauf einen pH-Wert von etwa 8 erreichte. Der so behandelte lonenaustauscher konnte direkt für das Verfahren entsprechend Beispiel 4.1 eingesetzt werden. Example 5 Obtaining eluate (stage c) Loaded ion exchanger from Example 4 was used to obtain the adsorbed amino acids with 4N ammonia eluted. Any forerun was discarded. The end of the elution was determined by measurement determined by refraction. It was then washed with water until the run-through reached a pH of about 8. The ion exchanger treated in this way could directly can be used for the procedure according to Example 4.1.

Für den erneuten Einsatz entsprechend 4.2 wurde der lonenaustauscher mit 4 n Salzsäure behandelt und anschließend mit Wasser neutral gewaschen. The ion exchanger was used again in accordance with 4.2 treated with 4N hydrochloric acid and then washed neutral with water.

Tabelle 2 gibt die prozentuale Aminosäure-Zusammensetzung des Eluats wieder, wobei die Bezifferung der Ansätze dem Beispiel 4 entspricht. Table 2 gives the percentage amino acid composition of the eluate again, the numbering of the approaches corresponding to Example 4.

Beispiel 6 In einer kontinuierlich arbeitenden Anlage waren zwei schwach basische lonenaustauscher B1 und B2 nebeneinander angeordnet Während im ersten Takt dieser Stufe B1 zur Neutralisation entsprechend Beispiel 2 arbeitete, wurde B2 ensprechend Beispiel 3 regeneriert. Nach Erreichen des vorgegebenen (Mischungs-)pH-Wertes in der aus B1 aufgefangenen, neutralisierten Lösung wurde im nächsten Takt B1 regeneriert und B2 zur Neutralisation eingesetzt. Example 6 In a continuous line there were two weakly basic ion exchangers B1 and B2 arranged side by side first cycle of this stage B1 for neutralization according to example 2 worked, B2 was regenerated according to Example 3. After reaching the specified (mixing) pH value in the neutralized solution collected from B1, B1 was regenerated in the next cycle and B2 used for neutralization.

Die in dieser Stufe erhaltene neutralisierte Lösung wurde entsprechend Beispiel 4 und 5 aufgetrennt. Dazu waren drei stark saure lonenaustauscher S1, S2, S3 nebeneinander angeordnet. Zu Beginn (1. Takt) war das Ende von S1 mit dem Anfang von S2 zusammengeschlossen, neutralisierte Lösung wurde auf das obere Ende von S1 gegeben und die aus S2 austretende Fraktion gewonnen. Aus S3 wurden parallel dazu die adsorbierten Aminosäuren eluiert. The neutralized solution obtained at this stage became similar Examples 4 and 5 separated. For this purpose three strongly acidic ion exchangers S1, S2, S3 arranged side by side. At the beginning (1st bar) the end of S1 was with the beginning Joined by S2, neutralized solution was added to the top of S1 given and recovered the fraction emerging from S2. S3 became parallel to it the adsorbed amino acids are eluted.

Nach beendeter Regeneration von S3 wurde im nächsten Takt die Verbindung von S1/S2 unterbrochen und S2 mit S3 verbunden, neutralisierte Lösung auf das obere Ende von S2 aufgegeben und die aus S3 austretende Fraktion gewonnen. Parallel dazu wurden aus S1 die adsorbierten Aminosäuren eluiert. After the regeneration of S3 was completed, the connection was established in the next cycle interrupted by S1 / S2 and S2 connected to S3, neutralized solution on the upper one Abandoned at the end of S2 and recovered the fraction emerging from S3. In parallel the adsorbed amino acids were eluted from S1.

Im anschließenden 3.Takt wurde sinngemäß verfahren. In the following 3rd cycle, the same procedure was followed.

Die Volumendurchsätze für Neutralisation/Regeneration (lonenaustauscher B1/B2) bzw. für Gewinnung von Fraktionen und Eluat mittels S1/S2/S3 waren derart aufeinander abgestimmt, daß größere Stillstandzeiten und/oder Kapazitätsüberschreitungen vermieden wurden. Für die Arbeitsweise gemäß Beispiel 4.2 wurde direkt im Anschluß an die Elution die Regeneration mittels Salzsäure vorgenommen. The volume flow rates for neutralization / regeneration (ion exchanger B1 / B2) or for obtaining fractions and eluate using S1 / S2 / S3 were similar coordinated so that greater downtimes and / or capacity overruns were avoided. The procedure according to Example 4.2 was followed directly by regeneration using hydrochloric acid was carried out on the elution.

Tabelle 1 Aminosäure Aminosäure-Zusammensetzung (Gew.-%) in Beispiel 1 4.1.1 4.1.2 4.2.1 4.2.2 Asp 6,6 7,4 7,3 7,4 7,4 Thre 3,4 3,8 3,8 3,8 3,8 Ser 9,9 11,1 11,0 11,1 11,1 Glu 14,0 15,8 15,5 15,8 15,8 Pro 13,4 15,1 14,9 15,1 15,1 Gly 7,8 8,8 8,6 8,8 8,8 Ala 5,3 6,0 5,9 6,0 6,0 Cys 1,8 2,0 2,0 2,0 2,0 Val 7,3 8,2 8,1 8,2 8,2 Met 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 lleu 4,2 4,7 4,7 4,7 4,7 Leu 8,0 9,0 8,9 9,0 9,0 Tyr 2,0 2,3 2,2 2,3 2,3 Phe 4,3 4,8 4,8 4,8 4,8 Lys 2,9 0 0 0 0 His 1,4 0 1,6 0 0 Arg 7,1 0 0 0 0 Tabelle 2 Aminosäure Aminosäure-Zusammensetzung (Gew.-%) in Beispiel 5.1.1 5.1.2 5.2.1 5.2.2 Lys 25,4 29,0 25,4 25,4 His 12,3 0 12,3 12,3 Arg 62,3 71,0 62,3 62,3 - Leerseite -Table 1 Amino Acid Amino Acid Composition (wt%) in Example 1 4.1.1 4.1.2 4.2.1 4.2.2 Asp 6.6 7.4 7.3 7.4 7.4 Thre 3.4 3.8 3.8 3.8 3.8 Ser 9.9 11.1 11.0 11.1 11.1 Glu 14.0 15.8 15.5 15.8 15.8 Pro 13.4 15.1 14.9 15.1 15.1 Gly 7.8 8.8 8.6 8.8 8.8 Ala 5.3 6.0 5.9 6.0 6.0 Cys 1.8 2.0 2.0 2.0 2.0 Val 7, 3 8.2 8.1 8.2 8.2 Met 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 lleu 4.2 4.7 4.7 4.7 4.7 Leu 8.0 9.0 8, 9 9.0 9.0 Tyr 2.0 2.3 2.2 2.3 2.3 Phe 4.3 4.8 4.8 4.8 4.8 Lys 2.9 0 0 0 0 His 1.4 0 1, 6th 0 0 Arg 7.1 0 0 0 0 Table 2 Amino acid Amino acid composition (% by weight) in Example 5.1.1 5.1.2 5.2.1 5.2.2 Lys 25.4 29.0 25.4 25.4 His 12.3 0 12.3 12.3 Arg 62.3 71.0 62.3 62.3 - blank page -

Claims

Claims: 1. Process for obtaining certain amino acid fractions, containing amino acids from group A1) Asp, Thr, Ser, Glu, Pro, Hyp, Gly, Ala, Cys, Val, Met, Ile, Leu, Tyr and Phe as well as B1) Lys, Arg and His or from A2) den in A1) named amino acids and His and B2) Lys and Arg from proteins by acid hydrolysis and fractionation using strongly acidic ion exchangers and ammonia as Eluent, which does not indicate that a) the acid hydrolyzate, optionally after filtration and / or clarification, to a weakly basic one Applies ion exchanger in the OH form and wins solutions that have a pH value at) from 4.5 to 6.0 or a2) from 6.0 to 8.0, bl) for obtaining the amino acid fractions Al one of the solutions obtained according to process stage al) or a2) to a strong acidic ion exchanger in the H form or one obtained according to process stage ao) Applying the solution to a strongly acidic ion exchanger in the ammonium form, b2) to obtain the amino acid fractions A2) one of those obtained according to process step a2) Applying solutions to a strongly acidic ion exchanger in the ammonium form and collects fractions running off in each case, ci) to obtain the amino acid fractions B1) the ion exchanger present according to process stage bl) is eluted with ammonia or c2) to obtain the amino acid fractions B2) according to process step b2) present ion exchanger eluted with ammonia.

2. The method according to claim 1, characterized in that in Stage al) a solution with a pH of 5.0 to 5.5 wins.

3. The method according to claim 1, characterized in that in Stage a2) wins a solution with a pH of 7.0 to 8.0.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that in stage a) at a temperature of 0 to 80 "C in stages b) and c) works at a temperature of 20 to 100 "C.

5. Use of the fractions from stage b) and the eluates from stage c) to obtain individual amino acids by separation processes known per se.

The invention relates to a method for obtaining certain amino acid fractions and the use of these fractions to obtain individual amino acids.

An essential method for obtaining amino acids is there in hydrolyzing protein material and processing the hydrolyzate into amino acids. Known methods work the entire hydrolyzate z. B.

by selective precipitation on one or more individual amino acids on. Other methods first break down the total hydrolyzate into fractions that can then be worked up specifically on individual amino acids.

Fractionation has inter alia. the use of ion exchangers proven. According to the method of DE-OS 2116 264 one brings this first of all Protein hydrolyzate on a strongly acidic ion exchanger.

The eluate, which contains all amino acids, is obtained by Elution of the loaded ion exchanger with aqueous ammonia.