DE940651C

DE940651C - Process for the separation of aminocarboxylic acids

Info

Publication number: DE940651C
Application number: DEP38636A
Authority: DE
Inventors: Dominic J Bernardi
Original assignee: Interchemical Corp
Current assignee: Interchemical Corp
Priority date: 1945-10-23
Filing date: 1949-04-03
Publication date: 1956-03-22

Description

Verfahren zur Abtrennung von Aminocarbonsäuren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Aminocarbonsäuren im allgemeinen und von basischen Aminocarbonsäuren im besonderen.Process for the separation of aminocarboxylic acids The invention relates to a process for the separation of aminocarboxylic acids in general and of basic ones Aminocarboxylic acids in particular.

Zahlreiche wiseensehaftliehe Vervollkommnungen der jüngsten Zeit auf dem Ernährungsgebiet wurden erst durch die weitgehende Erkenntnis der Bedeutung der Stiockstoffverbindungen für den StGffwech.sel lebender Organismen ermöglicht. Es ist jedoch zu bemerken, daß ein Fortschritt in vielerlei Hinsicht auch dadurch gehemmt wurde, d.aß spezifische Verbindungen für Versuchszwecke entweder überhaupt nicht oder nur in so ,geringen Mengen zur Verfügung standen, daß Forschungen größeren Ausmaßes unmöglich gemacht wurden. Ein weiterer Fortschritt in der Lösung einiger Ernährungsfragen wird weitgehend von der ausreichenden und billigen Lieferung einiger als wichtig erkannter Nahrungs@grunds:toffe abhängen. In dieser Hinsicht betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Abtrennung von Aminocarbonsäuren.Numerous intellectual perfections of recent times the food area only became through the extensive recognition of the meaning the nitrogen compounds for the metabolism of living organisms. It should be noted, however, that this is also a step forward in many respects Was inhibited i.e. specific compounds for experimental purposes either at all not, or only in so small quantities, that research was carried out on a larger scale Extent were made impossible. Another advance in solving some Nutritional issues will largely depend on the adequate and cheap supply of some food @ basics recognized as important: depend on substances. In this regard concerns the invention a process for the separation of aminocarboxylic acids.

Proteine verschiedener Herkunft enthalten wechselnde Mengen der einzelnen Aminocarbonsä.uren, die die Bausteine des Proteinmoleküls darstellen, und während die tierischen Eiweißstoffe, wie schon gezeigt wurde, im allgemeinen ernährungsmäßig ausgeglichen sind, indem sie die richtigen Mengen aller wichtigen Aminocarbonsäuren enthalten, sind andererseits viele Pflanzeneiweißstoffe vom Standpunkt der Ernährung aus nicht ausgeglichen, da sie insbesondere kein Lysin, eine &r zur Zeit als unerläßlich angesehenen Aminocarbonsäuren, enthalten.Proteins of different origins contain varying amounts of each Aminocarboxylic acids, which are the building blocks of the protein molecule, and during animal proteins, as has already been shown, are generally nutritional Are balanced by getting the right amounts of all the major aminocarboxylic acids are included on the other hand, many vegetable proteins from the point of view the diet from not being balanced, as it in particular does not contain lysine, a & r aminocarboxylic acids currently regarded as indispensable.

Bisher war die Hers.teltlung des Lysins lediglich nach Methoden erfolgt, die nur sehr geringe Mengen dieser Aminocarbonsäure lieferten. Es wurde nun .gefunden, .daß man Lysin aus seinem Ausgangsmaterial isolieren und es in guten Ausbeuten in solchen Mengen und zu solchen Preisen herstellen kann, daß es nicht nur für die wissenschaftliche Forschung als geeignet enscheint, sondern daß auch die Verwendung von Lysin in klinischen und pharmazeutischen Präparaten wirtschaftlich tragbar ist und .daß sein Zusatz zu Brot, veredelten Nahrungsmitteln u. dgl. in den Bereich der Möglichkeit gezogen werden kann, d. h. daß man es überall da verwenden kann, wo der Nährwert von Eiweißstoffen mit mangelndem Lysingehalt erhöht werden so11.So far, the production of lysine has only been carried out according to methods which only provided very small amounts of this aminocarboxylic acid. It has now been found .that you isolate lysine from its starting material and use it in good yields in such quantities and at such prices that it is not only for the scientific research seems appropriate, but so does its use of lysine in clinical and pharmaceutical preparations is economically viable and .that its addition to bread, processed foods and the like in the field the possibility can be drawn, d. H. that you can use it anywhere where the nutritional value of proteins with insufficient lysine content is increased so11.

Während die Durchschnittsnahrung wohl keinen ausgesprochenen Mangel an Arginin und Histidin aufweist, ist die Bedeutung .dieser Amimocarbonsäuren für die Ernährung zur Zeit Gegenstand ausgedehnter Untersuchungen. Nach .der vorliegenden Erfindung lassen sich diese beiden Aminocarbonsä ren wesentlich billiger herstellen, was zur Beschleunigung der Kenntnis ihrer spezifischen Wirkung beitragen wird.While the average food is probably not a definite deficiency of arginine and histidine, the meaning of these amimocarboxylic acids is for nutrition is currently the subject of extensive research. According to the present Invention, these two Aminocarbonsä Ren can be produced much cheaper, which will help accelerate the knowledge of their specific effects.

Es ist eine Reihe von Verfahren zur Isolierung und Abspaltung nahe verwandter Aminocarbonsäuregruppen, z. B. der Diamino- oder Dicarbonsäureverhindungen aus dem übrigen Aminocarbonsäuregemi.sch eines. Proteinhyd@rolysats bekannt, doch beschränken sich die meisten ,dieser Methoden auf -die Isolierung dieser Gruppen als solcher, während Fachleute auf diesem Gebiet nur eine geringe Anzahl von Verfahren ausgearbeitet haben; nach denen nicht nur Gruppen, sondern einzelne Am-inocarbonsäuren isoliert werden. Alte bisher bekannten Methoden weisen jedoch dengemeinsamenNachteil auf, daß sie mengenmäßig nur unbefriedigende Ausbeuten ergeben und daher für eine Herstellung auch begrenzten Ausmaßes ungeeignet und ferner zeitraubend, umständlich und kostspielig sind.A number of methods of isolation and cleavage are suggested related aminocarboxylic acid groups, e.g. B. the diamino or dicarboxylic acid compounds from the rest of the aminocarboxylic acid mixture. Protein hyd @ rolysate known, but Most of these methods are limited to the isolation of these groups as such, while those skilled in the art only have a small number of procedures have worked out; according to which not only groups, but individual amino carboxylic acids to be isolated. However, old methods known heretofore have the common disadvantage on that they give only unsatisfactory yields in terms of quantity and therefore for one Production unsuitable even to a limited extent and furthermore time-consuming, cumbersome and are costly.

Die Erfindung betrifft daher ein verbessertes Verfahren zur Isolierung und Herstellung von Aminocarbonsäuren.The invention therefore relates to an improved method of isolation and manufacture of aminocarboxylic acids.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung und Isolierung von unraoemisierten und physiologiech voll wirksamen Aminocarbonsäuren.Another purpose of the invention is to carry out a Process for the production and isolation of unraoemized and physiologic fully effective aminocarboxylic acids.

Auch sollen nach der Erfindung basische Aminocarbonsä:uren isoliert und hergestellt werden.According to the invention, basic aminocarboxylic acids are also to be isolated and be manufactured.

Ein besonderer Zweck der Erfindung besteht in der Ausführung eines Verfahrens zur Isolierung und Herstellung von Lysin, Arg.inin und Histidi.n, jeweils in physiologisch reiner Form.A particular purpose of the invention is to perform a Method of Isolation and Production of Lysine, Arg.inin and Histidi.n, respectively in physiologically pure form.

Die Erfindung umfaßt dementsprechend die einzelnen Stufen und ihre wechselseitigen Beziehungen zueinander.The invention accordingly comprises the individual stages and their mutual relationships to each other.

Bei, der Durchführung der Erfindung können Proteine mit :12ineralsäuren oder Enzympräparaten oder Kombinationen derselben hydrolysiert werden. Der artige Verfahren sind bekannt. Das entstehende Hydro,lysat, das ein Amin.ocarbonsäuregemi.sch enthält, weiches -in seiner Zusammensetzung dem Am,i:nocarbonsäur@eanteil des bei der Hydrolyse verwendeten Proteins sehr nahe kommt, wird erforderlichenfalas neutralisiert und nach Befreiung von Humusstoffen, nicht hydrolysiertem Eiweiß und anderen gegebenenfalls vorhandenen Feststoffen oder Salzen einem Ionenaustausch unterworfen.In practicing the invention, proteins can be hydrolyzed with: intrinsic acids or enzyme preparations, or combinations thereof. Such methods are known. The resulting hydro, lysate, which contains an amine / carboxylic acid mixture, which - in its composition, comes very close to the am, i: nocarboxylic acid content of the protein used in the hydrolysis, is neutralized if necessary and, after it has been freed from humic substances, non-hydrolysed protein and other solids or salts, if any, are subjected to ion exchange.

Bei Untersuchung der adsorbierten Mengen von Aminocarbonsäuren auf den Ionenaustauschern wurde nicht nur gefunden - was bisher bekannt war-, daß basischeAminocarbonsäuren offensichtlich _ gemeinsam auf natürlichen oder künstlichen Zeoliten adsorbiert wurden, sondern auch, daß die Adsorption des Histidins nachließ, wenn der pH-Wert des Hydrolysats erhöht wurde, bis beim pH-von etwa 7,5 gar kein Hi..stidi:n mehr adsorbiert wurde, während die Adsorptionamenge von Lysin und Arginin nahezu unverändert blieb. Bei #Terwendumg von sogenannten Ionenaustauschkolonnen wurde weiterhin gefunden, daß beim Ansäuern eines Hydralysats, das eine erste Kolonne bei einem pA von etwa 7,5 durchlaufen und dort .sein Lysin und Amginin .abgegeben hatte, auf einen unterhalb der Adsorptionsgrenzedes Histidins liegenden pH-Wert, vorzugsweise von 5 bis 6, Histidin nunmehr in einer zweiten Kolonne,selektiv adsorhiert wurde.When examining the adsorbed amounts of aminocarboxylic acids on The ion exchangers was not only found - what was previously known - that basic aminocarboxylic acids apparently _ jointly adsorbed on natural or artificial zeolites but also that the adsorption of the histidine decreased when the pH value of the hydrolyzate was increased until no more Hi..stidi: n at a pH of about 7.5 was adsorbed, while the amount of adsorption of lysine and arginine was almost unchanged stayed. In the case of #Terwendumg of so-called ion exchange columns, it was also found that when acidifying a hydrolyzate, a first column at a pA of about 7.5 go through and there .be lysine and amginine .delivered to one below the adsorption limit of the histidine pH, preferably from 5 to 6, Histidine was now selectively adsorbed in a second column.

Diese Aminocarbonsäuren, die an Ionenaustauschstoffe adsomhiert sind, die durch das Zustandebringen eines Ionenaustauschs im so:genannten Salzzyklus, d. h. mit ein Kation durch ein anderes Kation ersetzenden Basenaustauschern gekennzeichnet sind, können mit einer Salzlösung, z. B. mit einer Kochsalz-, Cal@cium@chlorid- oder Natriumsulfatlösung ausgewaschen werden. Ein Auswaschen mit Natriumchlorid ist jedoch vorzuziehen. Lysin und Arginin werden dabei durch eine chemische Verdrängungsreaktion gemeinsam als Monohydrochlonide .ausgewaschen und lassen sich von dem Salz der Verdrängungsflüssigkeit teilweise dadurch trennen, daß sich diese Aminocarbonsäurien viel leichter in der Hitze als in -der Kälte lösen, während Natriumchlorid bei verschiedenen Temperaturen seine Löslichkeit nur wenig ändert. Der größere Teil des Salzes läß.t ,sieh daher ohne wesentliche Verluste an Lysin oderArginin durch Einmengen im Vakuum und Abfiltrieren vom ausgefallenen Salz in der Hitze entfernen. Dieses Verfahren kann wiederholt werden, worauf man das Filtrat mit einem Raumteil Methyl- oder Äthylalkohol versetzt. Da das Salz nur in geringem. Mengen in diesen Alkoholen löslich ist, fällt es aus und wird von der heißen Lösung, die nunmehr im wesentlichen nur noch Lysin und Argini.n enthält, durch Filtrieren getrennt. Das Filtrat wird dann zweckmäßig gekühlt, wobei durch die Temperatursenkung das Lysinmonahydrochlorid ausfällt. Das abgetrennte kohprodukt kann mit verdünntem Methylalkohol gewaschen und durch wiederholtes Umkristallisieren aus, wäßri:gem Methyl- oder Äthylalkohol gereinigt werden. Das Filtrat, das nach Entfernung des Lysinmonohydrochlo,rids im wesentlichen nur noch Argininmonohydrochlorid enthält, kann einfach zur Trockne gedampft werden, wodurch ein rohes, technisches Argin.inmonohydrochlo,rid entsteht, oder man kann nach einem bekannten Vorgang durch Versetzen des Filtrats mit Flaviansäure [= 2, q.-D:initro-naphthol-(i)-sulfonsäure-(7)] die reine Aminocarbonsäure ausfällen. Es wurde jedoch gefunden, daß man Arginin nach dem vorliegenden Verfahren mit anderen, billigeren Sulfonsäuren, wie z. B. Naphthalin-ß-sulfonsäure oder 3, 4.-Diclilorbenzol-sulfonsäure-(i), ausfällen kann. Diese Sulfonsäuren können wegen des Auftretens anderer Aminocarbonsäuren in Mischungen für die Fällung des Arginins gewöhnlich nicht verwendet werden.These aminocarboxylic acids, which are adsorbed on ion exchange substances, by bringing about an ion exchange in the so-called salt cycle, d. H. marked with a cation by another cation replacing base exchangers can be treated with a saline solution, e.g. B. with a salt, calcium @ chloride or sodium sulfate solution. A washout with sodium chloride however, it is preferable. Lysine and arginine are produced through a chemical displacement reaction together as monohydrochlonide. Washed out and released from the salt of the displacement liquid partially separate by the fact that these aminocarboxylic acids are much more easily separated in the Heat dissolve than in the cold, while sodium chloride dissolves at different temperatures its solubility changes only slightly. The greater part of the salt leaves, therefore see without significant loss of lysine or arginine by mixing in vacuo and filtering off remove from the precipitated salt in the heat. This procedure can be repeated be, whereupon the filtrate is mixed with a volume of methyl or ethyl alcohol. Since the salt is only slightly. Is soluble in amounts in these alcohols, it precipitates and is from the hot solution, which now essentially only lysine and Argini.n contains, separated by filtration. The filtrate is then advantageously cooled, whereby the lysine monahydrochloride precipitates as a result of the temperature decrease. The severed The product can be washed with dilute methyl alcohol and recrystallized repeatedly from, wäßri: gem methyl or ethyl alcohol to be cleaned. The filtrate, after removal of the lysine monohydrochloride essentially only arginine monohydrochloride Contains can simply be steamed to dryness, creating a raw, technical Argin.inmonohydrochlo, rid arises, or one can through a known process Adding flavic acid [= 2, q.-D: initro-naphthol- (i) -sulfonic acid- (7)] to the filtrate precipitate the pure aminocarboxylic acid. However, it has been found that arginine according to the present process with other, cheaper sulfonic acids, such as. B. Naphthalene-ß-sulfonic acid or 3, 4.-Diclilorbenzol-sulfonic acid- (i), can precipitate. These sulfonic acids can be mixed because of the occurrence of other aminocarboxylic acids are usually not used for the precipitation of arginine.

Es sei noch .erwähnt, daß das vorliegende Verfahren zur Herstellung von Lysin, Arginin und Histidin natürlich die Entfernung und Abtrennung des Arginins durch Flav iansäure erwünschtenfalls in mehreren Stadien des Verfahrens ermöglicht. Hierbei kann das Argininentweder aus dem vollständigen Ami.nocarbonsäuregemisch als erste Abscheidungsstufe nach der P.rote.in'hydrolyse als Flavianat ausgeschieden «-erden, oder man kann es auch nach der Abtrennung .der Dicarbonsäuren und vor der Adsorption der basischen Aminocarbon-,äuren ausfällen, falls man sich für dieseReihenfolge der Abscheidung entschieden hat. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht jedoch in der Isolierung des Arginins ohne Anwendung von Flaviansäure oder einer anderen Sulfonsäure. Wird aber das Arginin bei dem vorliegenden Verfahren als sulfonsaures Salz ausgefällt, so kann man .die Flavi.ansäure durch andere, billigere Sulfonsäuren ersetzen. Besondere Vorsichtsmaßregeln, wie sie sonst für die Entfernung von überschüssiger Sulfonsäure erforderlich sind, kommen bei dem Verfahren nach der Erfindung in Wegfall.It should also be mentioned that the present process for the production of lysine, arginine and histidine, of course, the removal and separation of the arginine made possible by flavianic acid, if desired, in several stages of the process. The arginine can either be obtained from the complete aminocarboxylic acid mixture excreted as flavianate as the first separation stage after P.rote.in'hydrolysis «-Erden, or you can also after the separation of the dicarboxylic acids and before the Adsorption of the basic aminocarbon acids precipitate, if one opts for this sequence the deposition has decided. A preferred embodiment of the invention exists but in the isolation of arginine without the use of flavic acid or any other sulfonic acid. But if the arginine is used in the present process as sulfonic acid If salt is precipitated, the flavonic acid can be replaced by other, cheaper sulfonic acids substitute. Take special precautions as otherwise for removing excess Sulphonic acid are required, are omitted in the process according to the invention.

Das Histidineluat läßt sich auf ähnliche Weise wie das Ly sin-Arginin-Eluat vom größeren Teil seines Salzgehaltes befreien. Aus dem Endfiltrat wird wiederum durch Kühlung das Histidinmonohydrochlorid ausgefällt. Dieses Rohprodukt läßt sich dann durch wiederholtes Umkristallisieren aus wasserfreiem Methylalkohol oder 95 %igem Äthylalkohol reinigen.The histidine eluate can be prepared in a similar manner to the lysine-arginine eluate free from the greater part of its salt content. The final filtrate becomes again the histidine monohydrochloride is precipitated by cooling. This crude product can then by repeated recrystallization from anhydrous methyl alcohol or 95 Clean with% ethyl alcohol.

Der von Lysin, Arginin und Histidin befreite erste Ablauf aus der zweiten Ionenaustauscherkolonne enthält im wesentlichen alle anderen, in! ursprünglichen Proteinhydrolysat befin:dlichenAm.inocarbonsäuren, die sich anschließend zu mehreren oder einzeln abscheiden lassen. Die Dicarbonsäuren lassen sich beispielsweise durch Ionenaustauschverfahren in einer Gruppe abscheiden. Es stellte sich dabei als zweckmäßig heraus, sie zuerst, vor der Abtrennung von Lysin, Arginin und Histidin, abzuscheiden.The first process freed from the lysine, arginine and histidine second ion exchange column contains essentially all the others, in! original Protein hydrolyzate is in: dlichen aminocarboxylic acids, which then form several or let them separate individually. The dicarboxylic acids can be passed through, for example Separate ion exchange processes in a group. It turned out to be useful out to secrete them first before separating lysine, arginine and histidine.

Die für die Abtrennung von Lysi.n, Arginin und Histidin angewendete Verfahrenstechnik kann sich auch für die Extraktion anderer Diam,ino-monocarbonsäuren, von denen zwei in der Literatur erwähnt, aber nicht bestätigt wurden, nämlich Citrullin und Oxylysin, als zweckmäßig erweisen. Diese kommen in den gewöhnlichen Eiweiß liefernden Stoffen, wie Blut, Casein u. dgl., in so geringen Mengen vor, daß kein besonderer Versuch gemacht wurde, sie zu isolieren, besonders auch deswegen, weil nicht festgestellt werden konnte, daß sie bei der therapeutischen Verwendung der anderen basischen Aminocarbonsäuren störend wirken. Während Citrullin im allgemeinen bei der Säurehydrolyse des Proteinkörpers wahrscheinlich zerstört wird, wird das Oxylysin beim vorliegenden Verfahren gemeinsam .mit dem Lysin und Arginin im ersten Eluat abgeschieden und wird dazu neigen, sich .in der Kri.stallisationsflüssigkeit anzureichern; beim Umkristallisieren der anderen basischen Aminocarbonsäuren wird es im wesentlichen entfernt.The one used for the separation of lysine, arginine and histidine Process engineering can also be used for the extraction of other diam, ino-monocarboxylic acids, two of which have been mentioned in the literature but not confirmed, namely citrulline and oxylysine, prove useful. These come in the ordinary protein supply Substances such as blood, casein and the like are present in such small quantities that there is no special one An attempt was made to isolate it, especially because it was not found could be that they in the therapeutic use of the other basic Aminocarboxylic acids have a disruptive effect. While citrulline in general in acid hydrolysis of the protein body is likely to be destroyed, the oxylysine in the present becomes Process together .with the lysine and arginine deposited in the first eluate and will tend to accumulate in the crystallization liquid; when recrystallizing of the other basic aminocarboxylic acids, it is essentially removed.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert. Beispiel i 60 kg Schweineblut mit einem Gehalt von 18 0/a oder etwa i i kg Proteinstoffen werden mit 28,5 kg 98%iger Schwefelsäure unter Rückfluß hydrolysiert, wobei die Säure erforderlichenfalls vorher verdünnt wird, so daß die Anfangsschwefelsäurekonzentration etwa 2q. Volumprozent oder 35 Gewichtsprozent beträgt. Es erwies sich jedoch als etwas zweckmäßiger, das Protein vor der Hydrolyse zu koagulieren und von den übrigen Blutbestandteil-en zu trennen, indem man Frischdampf in das Blut einleitet, dieses 30 Minuten lang auf- einer Temperatur von 95' hält und das so erhaltene Eiweißkoagulat .abtrennt und auswäscht. Nach 16stündigem Kochen unter Rückfluß wird das -erwähnte Hydrolysiergemiseh mit der gleichen Raummenge Wasser verdünnt und durch Zusatz von 68,q.1 Kalkschlamm .mit einem Gehalt von etwa 22,5 kg Calciumhydroxyd nuf einen pH-Wert von etwa 9 gebracht. Das durch den Kalkzusatz gebildete Calciumsulfat wird zweckmäßig durch die Filterpresse entfernt. Der Filterkuchen wird zwecks Gewinnung einer möglichst reichlichen Extraktmenge gründlich mit heißem Wasser ausgewaschen, wobei man insgesamt 326,81 Umsetzungslösung mit etwa 3 0/a Extraktgehalt erhält. Nun wird im Vakuum auf etwa 8 bis 9% Extraktgehalt eingeengt, wodurch sich das Volumen der Umsetzungslösung auf 11q.1 verringert, während bei: der Vakuumbehandlung etwa infolge der Säurehydrolyse entstehendes Ammoniak entfernt wird.The invention is explained in more detail with reference to the following examples. Example i 60 kg of pig blood with a content of 180 / a or about ii kg of protein substances are hydrolyzed with 28.5 kg of 98% sulfuric acid under reflux, the acid being diluted beforehand, if necessary, so that the initial sulfuric acid concentration is about 2q. Volume percent or 35 weight percent. However, it proved to be somewhat more expedient to coagulate the protein before hydrolysis and to separate it from the other blood components by introducing live steam into the blood, keeping it at a temperature of 95 ° for 30 minutes and the protein coagulate thus obtained . separates and washes out. After boiling under reflux for 16 hours, the hydrolysing mixture mentioned is diluted with the same volume of water and brought to a pH of about 9 by adding 68 q.1 lime sludge with a content of about 22.5 kg calcium hydroxide. The calcium sulfate formed by the addition of lime is expediently removed using the filter press. The filter cake is washed thoroughly with hot water for the purpose of obtaining the most abundant amount of extract possible, a total of 326.81 conversion solution with about 30 / a extract content being obtained. The extract content is then concentrated in vacuo to about 8 to 9%, whereby the volume of the reaction solution is reduced to 11q.1, while in the case of the vacuum treatment, ammonia formed, for example, as a result of acid hydrolysis is removed.

Es erwies sich als vorteilhaft, im Anschluß an die Vakuumbehandlung ausfallende geringe Mengen Calciumsulfat durch Filtrieren oder Schleudern zu entfernen. In der Lösung verbleibende Calcium-und Sulfationen werden nach sorgfältiger Zugabe von äquimolaren Mengen Oxalsäure und Bariumllydroxyd entfernt und der Extrakt anschließend einem Ionenaustauschprozeß unterzogen, der zweckmäßig in Ionenaustauschkolonnen durchgeführt wird, die miteinem natürlichen oder synthetischen Ionenaustauscher gefüllt sind, der im sogenannten Salzzyklus wirkt. Ein geeignetes Erzeugnis für den vorliegenden Zweck ist der unter der Warenbezeichnung .»Decalso« bekannte Austauscher.It was found to be beneficial following the vacuum treatment to remove small amounts of calcium sulphate precipitated by filtering or centrifuging. Calcium and sulfate ions remaining in the solution are removed after careful addition removed from equimolar amounts of oxalic acid and barium hydroxide and then the extract subjected to an ion exchange process, which is expediently carried out in ion exchange columns carried out with a natural or synthetic ion exchanger are filled in the so-called Salt cycle works. A suitable one The product for the present purpose is the one under the product description. »Decalso« known exchangers.

Der Extrakt wird auf eine Alkalinität vom pH 7,5 bis 8 eingestellt und vorteilhaft in einer Menge von etwa 9i 1 je Stunde durch eine Kolonne gepumpt, die eine ausreichende Menge des bereiteten Ionenaustauschers enthält. Eine Menge von 27. kg des- obengenannten »D.ecalso« bietet ausreichende Sicherheit dafür, daß alles im Hydrolysat befindliche Lysin und Arginin adsorbiert wird.The extract is adjusted to an alkalinity of pH 7.5 to 8 and advantageously pumped through a column in an amount of about 9i 1 per hour, which contains a sufficient amount of the prepared ion exchanger. A lot of 27. kg of the above-mentioned "D.ecalso" offers sufficient certainty that all of the lysine and arginine in the hydrolyzate is adsorbed.

Der Ablauf der Lysiin-Argininl-Adsorptionskolonne kann bei der Zuführung des Hydrolysats .in diese Kolonne in den Zyklus zurückgeführt werden, oder man, kann das Verfahren in zwei oder unter Vorschaltung von mehreren Kolonnen durchführen; er wird dann angesammelt und bei der Abtrennung des Histidins verwendet, wie nachstehend näher beschrieben wird.The outlet of the lysine-arginine-adsorption column can be carried out with the supply of the hydrolyzate. be returned to the cycle in this column, or one, can carry out the process in two columns or with several columns upstream; it is then accumulated and used in the separation of the histidine, as follows is described in more detail.

Nach dem Durchlaufen des Adsorptionszyklus wird das Lysin-Arginin-Aggregat vorzugsweise so lange gewaschen, bis .der Ablauf aminocarbonsäurefrei ist. Nach dieser Wäsche werden Lysin und Argini.n mit einer Mineralsalzlösung vom pg 6 bis 8,5 ausgewaschen. Erfindungsgemäß wird eine 5 a/aige Natriumchlorid-Lösung verwendet, die in einer Menge von I33 1 in einer Geschwindigkeit von etwa 2,3-1 in -der Minute durch die Kolonne gepumpt wird. Das Lysin- und; Arginin-IVlonohydroehlorid enthaltende Eluat wird durch wechselseitiges Einengen .im Vakuum und Entfernung. des auskristallisierten Natriumchlorids aus der heißen Lösung vom größeren Teil seines Natriumchloridgehaltes befreit. Nachdem auf diese Weise das Volumen des Konzentrats auf 3,81 oder weniger verringert ist, wird die gleiche Menge Methylalkohol zugegeben und das ,dadurch ausfallende Salz nach Erhitzen des Extraktes nochmals entfernt. Durch Kühlen über Nacht wird, vorzugsweise unter mechanischem Rühren, das Lysinmonohydrochlorid zur Kristallisation gebracht; es wird aus der Lösung abgetrennt und, mit Methylalkohol gewaschen. Das Filtrat kann nochmals eingeengt werden.. Nach erneutem Zusatz von Methylalkohol und Kühlung fällt eine weitere geringe Menge kristallines Lysinmonohydrochlorid aus.After going through the adsorption cycle, the lysine-arginine aggregate preferably washed until the drain is free of aminocarboxylic acid. To this wash are lysine and argini.n with a mineral salt solution from pg 6 to 8.5 washed out. According to the invention, a 5 a / a sodium chloride solution is used, those in an amount of I33 1 at a rate of about 2.3-1 per minute is pumped through the column. The lysine and; Containing arginine-IV ionohydrochloride Eluate is produced by alternate concentration in a vacuum and removal. of the crystallized Sodium chloride from the hot solution from the greater part of its sodium chloride content freed. After doing this, the volume of the concentrate to 3.81 or less is reduced, the same amount of methyl alcohol is added and that, thereby Salt which precipitates out is removed again after the extract has been heated. By cooling over The lysine monohydrochloride is used overnight, preferably with mechanical stirring Brought crystallization; it is separated from the solution and, with methyl alcohol washed. The filtrate can be concentrated again. After another addition of Methyl alcohol and cooling drops another small amount of crystalline lysine monohydrochloride the end.

Die vereinigten Rohprodukte liefern :nach wiederholtem Umkristalli:sieren aus wäßrigem. Methylalkohol eine Mindestmenge von etwa 0,45 kg analytisch reinem i-(+)-Lys.inmonahydrochlors,d.The combined crude products yield: after repeated recrystallization: sieren from aqueous. Methyl alcohol a minimum of about 0.45 kg of analytically pure i - (+) - Lys.inmonahydrochloride, d.

Nach Entfernen des Lysins aus dem obigen Konzentrat, das in dieser Verfahrensstufe im wesentlichen lediglich Argininmonohydrochlorid enthält, wird. das Konzentrat zur Trockne gedampft und ergibt etwa 0,2,7 kg dieser Aminocarbonsäure in roher, technischer Form.After removing the lysine from the above concentrate that was in this Process stage contains essentially only arginine monohydrochloride, is. the concentrate is evaporated to dryness and yields about 0.2.7 kg of this aminocarboxylic acid in raw, technical form.

Der Ablauf aus dem obenerwähnten Ionenaustauschaggregat, der im wesentlichen alle Aminocarbonsäuren des ursprünglichen Proteinhydrolysats außer Lysin und Arginin enthält, wird nun auf einen p$-Wert von etwa 6 angesäuert und durch eine zweite Kolonne bzw. Kolonnenanordnung geführt, -die mit denn gleichen Ionen.aus.tauschmaterial gefüllt ist, das jedoch einer »Aktivierung« bedarf, um als wirksames Adsorptionsmittel für Histidin zu dienen. Die Aktivierung wird durch Durchleiten einer vorzugsweise 2 o/olgen Essigsäure durch dieses Ionenaustauschmaterial erzielt.The flow from the above-mentioned ion exchange unit, which is essentially all aminocarboxylic acids of the original protein hydrolyzate except lysine and arginine contains, is now acidified to a p $ value of about 6 and by a second Column or column arrangement led, -the same ion.exchange material is filled, which, however, needs to be "activated" in order to be an effective adsorbent for histidine to serve. Activation is preferred by passing a 2 o / olgen acetic acid achieved by this ion exchange material.

Zum Elwieren des Histidins wurden wiederum 133 1 einer 5 a/aigen Natriumohloridlösung verwen: det. Auch die Zusatzgeschwindigkeiten zur Adsorption und Elution des Histidins wurden auf :gleicher Höhe gehalten wie die entsprechenden Werte bei der Abtrennung von Lysin-Arginin.To elute the histidine, 133 liters of a 5 a / a sodium chloride solution were again used used. Also the additional speeds for adsorption and elution of the histidine were kept at the same level as the corresponding values during the separation of lysine-arginine.

Das Histidineluat wird in der gleichen Weise wie das Lysin-Arginin-Eluat vom größeren Teil seines Natr.i,umchlorid@gehalts befreit, nämlich durch abwechselndes Einengen im Vakuum und Entfernen des, kristallisierten Salzes aus der heißen Lösung. Nach Verringerung des Volumens des Konzentrats auf 3,81 und weniger wird mit einer geringen Menge destillierten Wassers versetzt, um die in der Kälte leicht verminderte Löslichkeit des Natriumchlorids auszugleichen, und über Nacht gekühlt. Am nächsten Morgen wird das kristalline Histidinmonohydrochlorid aus der Lösung entfernt. Dieser Vorgang kann drei- bis viermal wiederholt werden, wobei jedesmal geringareAminocarbonsäuremengen erhalten werden.The histidine eluate is produced in the same way as the lysine-arginine eluate freed from the greater part of its sodium chloride content, namely by alternating Concentrate in vacuo and remove the crystallized salt from the hot solution. After reducing the volume of the concentrate to 3.81 and less, a a small amount of distilled water was added, which was slightly reduced in the cold Equalize solubility of sodium chloride, and refrigerate overnight. The next Tomorrow the crystalline histidine monohydrochloride is removed from the solution. This The process can be repeated three to four times, each time with small amounts of aminocarboxylic acid can be obtained.

Die vereinigten rohen Histiddnp.rodukte werden durch wiederholtes Umkristallisieren aus Methanol oder 95fl/oigem Äthanol gefällt. Man erhält eine Mindestausbeute von etwa 0,27 kg analytisch reinem i-(-) -Histi-dinmonohydrochlorid. Beispiel ?- Im vorigen Beispiel wurden von den drei abgeschied@enenAminocarbonsäureri, Lysin, Arginin und Histidin, nur zwei, nämlich Lysin und Histidin, in chemisch reiner Farm gewonnen, während durch völliges. Eindampfen des konzentrierten Eluats der ersten Ionenaustauschkolonne, das vorher vom Natriumchlorid und Lysinmonohydrochlorid befreit worden, war, nur .rohes technisches A.rgini:n anfiel. Wird nun, auf die Herstellung von chemisch reinem Arginin Wert gelegt, so verwendet man vorzugsweise Weizenkeimprotein, das vor der Hydrolyse von Fetten, Kohlehydraten und anderen Weizenkeimbestandteil.en befreit wurde, als Ausgangs-Substanz; denn dieser Eiweißkörper enthält etwa 25 °/a mehr Arginin als das Bluteiweiß. Bei Verwendung von 16 kg Weizenkeimprotein unter Benutzung des Verfahrens nach Beispiel i bis zu der Stufe, in welcher das konzentrierte Eluat im wesentlichen nur Arginin enthält, kann man diese Aminocarbonsäure in analytisch reiner Form und in guter Ausbeute mit einer der mit Aminocarbonsäuren reagierenden Sulfonsäuren als Monosulfonat fällen.-Besonders geeignet hierfür ist z. B. Naphthalin-ß-sulfonsäure oder 3, 4-Dichlorbenzol-sulfonsäure-(i). Versetzt man das Konzentrat mit einer heißen Lösung von etwa i5oo g einer dieser Sulfonsäuren in 3,8 1 Wasser und kocht das Umse tzungsgemisch 3 Minuten lang unter anschließender Kühlung über Nacht, so fällt das Argininsulfonat aus, das am nächsten Morgen abgetrennt und gewaschen wird.The combined crude histide products are precipitated by repeated recrystallization from methanol or 95% ethanol. A minimum yield of about 0.27 kg of analytically pure i - (-) -histi-dine monohydrochloride is obtained. Example ? - In the previous example, of the three separated aminocarboxylic acids, lysine, arginine and histidine, only two, namely lysine and histidine, were obtained in a chemically pure form, while by complete. Evaporation of the concentrated eluate from the first ion exchange column, which had previously been freed from sodium chloride and lysine monohydrochloride, only. If value is now placed on the production of chemically pure arginine, wheat germ protein, which has been freed from fats, carbohydrates and other wheat germ components prior to hydrolysis, is used as the starting substance; because this protein body contains about 25% more arginine than the blood protein. When using 16 kg of wheat germ protein using the method according to Example i up to the stage in which the concentrated eluate contains essentially only arginine, this aminocarboxylic acid can be obtained in analytically pure form and in good yield with one of the sulfonic acids which react with aminocarboxylic acids as a monosulfonate Fall.-Particularly suitable for this is z. B. naphthalene-ß-sulfonic acid or 3, 4-dichlorobenzene-sulfonic acid- (i). If the concentrate is mixed with a hot solution of about 1500 g of one of these sulfonic acids in 3.8 l of water and the reaction mixture is boiled for 3 minutes with subsequent cooling overnight, the arginine sulfonate precipitates and is separated off and washed the next morning.

Die Herstellung des Argininmonohydrochlorids aus dem Sulfonat erfolgt nach bekannten Verfahren. Man erhält eine Mindestausbeute von etwa 0,35 kg analytisch reinem i-(-I-)-Arginirimoriohydrochlorid.The arginine monohydrochloride is produced from the sulfonate according to known methods. A minimum yield of about 0.35 kg is obtained analytically pure i - (- I -) - arginirimorio hydrochloride.

Lysin und Histidin können bei der Herstellung des analytisch reinen Arginins .in gleicher Weise wie im Beispiel i erhalten werden. Doch erfolgt unter Berücksichtigung der Mengenunterschiede, in denen die einzelnen Aminocarbonsäurenbestandbeile in den verschiedenen Proteinen vorliegen, die Abtrennung von Lysin und Histidin aus dem Weizenkei.mprotein in geringeren Ausbeuten als aus dem Bluteiweiß. Die durchschnittliche Ausbeute beträgt 0,32 kg bzw. o,i3 kg aus etwa io,8 kg Weizenkeimprotein nach wiederholtem Umkristallisieren zwecks Gewinnung analytisch reiner Produkte. Beispiel 3 Etwa io,8 kg Casein werden etwa 16 Stunden unter Rückfluß mit Salzsäure hydrosysiert, die eine Konzentration von 2o Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des flüssigen Anteils des Hydrolysiergemisches zu Beginn der Behandlung, besitzt. Der Extrakt wird nach Entfernung der nach der Hydrolyse zurückbleibenden oder im Verlauf derselben gebildeten Feststoffe im Vakuum auf Sirupdicke eingeengt und gleichzeitig praktisch von der gesamten Salzsäure befreit. Im Anschl.uß hieran wird der Sirup wieder auf eine Extraktkonzentration von etwa 8 bis io°/o verdünnt und sodann vorzugsweise in mit einem Säure adsorbierenden Material gefüllten Kolonnen entsäuert. Für diesen,Vorgang erwies sich ein unter der Warenbezeichnung »De-Acidite« bekannter Ionenaustauscher als besonders geeignet. Der Extrakt wird dadurch von seinen M.ono-Ami@nodicarbonsäuren, nämlich der Asparagin- und Glutaminsäure, befreit und kann dabei noch von etwa noch vorhandener, bei der Einengung im Vakuum nicht entfernter Salzsäure befreit werden.Lysine and histidine can be obtained in the same way as in example i in the preparation of the analytically pure arginine. However, taking into account the differences in quantity in which the individual aminocarboxylic acid components are present in the various proteins, the separation of lysine and histidine from the wheat germ protein takes place in lower yields than from the blood protein. The average yield is 0.32 kg or 0.13 kg from about 10.8 kg of wheat germ protein after repeated recrystallization for the purpose of obtaining analytically pure products. EXAMPLE 3 About 10.8 kg of casein are hydrolyzed for about 16 hours under reflux with hydrochloric acid, which has a concentration of 20 percent by weight, based on the weight of the liquid portion of the hydrolysis mixture at the beginning of the treatment. After removing the solids remaining after the hydrolysis or formed in the course of the same, the extract is concentrated in vacuo to a syrup thickness and, at the same time, practically all of the hydrochloric acid is removed. The syrup is then diluted again to an extract concentration of about 8 to 10% and then preferably deacidified in columns filled with an acid-adsorbing material. An ion exchanger known under the trade name “De-Acidite” has proven to be particularly suitable for this process. The extract is freed from its M.ono-Ami@nodicarboxylic acids, namely aspartic and glutamic acid, and can be freed from any hydrochloric acid still present that was not removed during the concentration in a vacuum.

Diese Monoaminodicarbonsäuren können nach bekannten Verfahren mit verdünnter Natronlauge oder N.atriumcarbonatlösung durch Auswaschen von dein Adsorptionsmaterial getrennt werden. Der erste Ablauf aus dem Säureadsorptionsaggregat, der alle im Hydrolysat vorhandenen Am.i.nocarbonsäuren mit Ausnahme der Monoaminodicarbonsäureverbindungen enthält, läßt sich nun vorteilhaft zur Trennung von Lysin, Arginin und Histi-din nach den Methoden der Beispiele i und 2 verwenden. Die Ausbeuten an Diaminocarbonsäuren aus dem Caseinhydrolysat sind im wesentlichen von der gleichen Größenordnung wie die Ausbeuten aus hydrolysiertem Bluteiweiß.These monoaminodicarboxylic acids can by known methods with dilute sodium hydroxide solution or sodium carbonate solution by washing out your adsorption material be separated. The first drain from the acid adsorption unit, which is all in Am.i.nocarboxylic acids present in the hydrolyzate, with the exception of the monoaminodicarboxylic acid compounds contains, can now be advantageous for the separation of lysine, arginine and histi-dine use according to the methods of Examples i and 2. The yields of diaminocarboxylic acids from the casein hydrolyzate are essentially of the same order of magnitude as the yields from hydrolyzed blood protein.

Beispiel q.Example q.

Etwa io kg Blutprotein werden nach .der Beschreibung von Beispiel i getrennt und -hydrolysiert. Nach Klärung des Hydrolysats und Einengen im Vakuum auf einen Extraktgehalt von 8 bis ioo/o wird das Arginin mit überschüssiger Flaviansäure entfernt. Nach Entfernen der überschüssigen Flaviansäüre mit B.aryt und .des überschüssigem Baryts mit Schwefelsäure wird der pH-Wert auf 8 eingestellt und das Hydrolysat sodann, ähnlich wie im Beispiel i, durch eine Ionenaustauschkolonne geführt, die jedoch vor der Inbetriebnahme auf Calcium umgestellt wurde, d. h. mit einer 5a/aigen Calciumchlori:dlösung behandelt und anschließend so lange gewaschen wurde, bis der Ablauf calciu,mfrei. war.About 10 kg of blood protein are produced according to the description of Example i separated and hydrolyzed. After clarification of the hydrolyzate and concentration in vacuo the arginine is mixed with excess flavic acid to an extract content of 8 to 100 per cent removed. After removing the excess flavian acid with B.aryta and the excess Barite with sulfuric acid, the pH value is adjusted to 8 and the hydrolyzate then, similar to example i, passed through an ion exchange column, which however was switched to calcium before commissioning, d. H. with a 5% calcium chloride solution treated and then washed until the process calciu, mfrei. was.

Bei dem Adsorptionsvorgang wird das in der Kolonne zurückgehaltene Lysin gegen ein Calcium-Ion ausgetauscht, das sich leicht und vollständig durch Oxalsäure aus dem Ablauf entfernen läßt. Dadurch wird das Hyd@rolys,at ohne Einführung z. B. eines nur schwer entfernbaren Natrium-Ions von Arginin und Lysin befreit.During the adsorption process, that which is retained in the column is retained Lysine exchanged for a calcium ion, which is easily and completely by Can remove oxalic acid from the drain. This makes the Hyd @ rolys, at without any introduction z. B. freed from arginine and lysine of a sodium ion that is difficult to remove.

Nach dem Durchspülen der Kolonne zwecks Entfernung aller anderen Aminocarbonsäuren wird das Lysin mit 95 1 einer 5o/oigen Calciumchloridlösung eltiiert. Das Eluat wird im Vakuum auf etwa 71 eingeengt und über Nacht gekühlt. Am nächsten Morgen wird- das ausgefallene Calciu.mchlori:d abgetrennt und das Filtrat weiter auf ein Volumen von etwa i 1 auf Sirupdicke eingeengt. Nach Zugabe der zweifachen Volummenge Methanol wird das Gemisch in siedendem Wasser erhitzt und 15 Minuten lang bei etwa 95' gehalten. Hierauf wird von. einer geringen Niederschlagsmenge .heiß abfiltriert und das Filtrat abermals mehrere Stunden gekühlt. Das dabei ausfallende Lysinmonohydroch.lorid wird, abgetrennt und ergibt nach wiederholtem Umkristallisieren aus wäßrigem Methylalkohol etwa o,og kg analytisch reines Produkt.After flushing the column to remove all other aminocarboxylic acids, the lysine is eltiiert with 95 l of a 50% calcium chloride solution. The eluate is concentrated to about 71 in vacuo and cooled overnight. The next morning the precipitated calcium chloride is separated off and the filtrate is further concentrated to a volume of about i 1 to the thickness of the syrup. After adding twice the volume of methanol, the mixture is heated in boiling water and held at about 95 ' for 15 minutes. This is followed by. a small amount of precipitation .Hot filtered off and the filtrate was cooled again for several hours. The lysine monohydrochloride which precipitates is separated off and, after repeated recrystallization from aqueous methyl alcohol, gives about 0.0 kg of analytically pure product.

Die Durchführung des Verfahrens kann in verschiedener Hinsicht geändert werden.The implementation of the procedure can be changed in various ways will.

Claims

PATENT CLAIM: A process for separating aminocarboxylic acids, in particular lysine, arginine and histidine, from sample hydrolysates containing these and other aminocarboxylic acids with ion exchangers, characterized in that the hydrolyzate is freed from ammonia, the pH value .des hydrolyzate is set to about 8, the The hydrolyzate is treated in a first column with a natural or synthetic ion exchanger acting in the salt cycle, with lysine and arginine being adsorbed by the ion exchanger, while the remaining aminocarboxylic acids are in the process, so that the pH of the process is then adjusted to about 6 and. treated it in a second column with a natural or synthetic ion exchanger acting in the salt cycle, with Histi.din being adsorbed by the ion exchanger, while the remaining aminocarboxylic acids in the first outlet are also in the outlet from the second exchanger, and then one the first as well as the second I. onenexauschermaterial eluted with a dilute saline solution for the purpose of obtaining the lysine-arginine-Gemis, ches or the histidine. Referred publications: reports d. German chem. Society, 77 (. 19q), 540 and 74 (1941), 1829; Journ. At the. Chem. Soc., 67 (z945) 1343-1352; Journ. Biological Chemistry, 56: 751 (1923); Die Chemie, 56 (19q.3), 2I4.