JP2001011013A - シキミ酸の精製方法 - Google Patents

シキミ酸の精製方法

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JP2001011013A
JP2001011013A JP11187550A JP18755099A JP2001011013A JP 2001011013 A JP2001011013 A JP 2001011013A JP 11187550 A JP11187550 A JP 11187550A JP 18755099 A JP18755099 A JP 18755099A JP 2001011013 A JP2001011013 A JP 2001011013A
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shikimic acid
acid
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organic solvent
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Kosuke Sakamoto
講輔 坂本
Katsuhiro Shibayama
勝弘 柴山
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】シキミ酸を含む水溶液から効率よく、高収率で
シキミ酸を単離する。 【解決手段】pH3.5〜6のシキミ酸を含む水溶液を
有機溶媒と接触させ、不純物を有機溶媒に移行させ、有
機溶媒とシキミ酸を含む水溶液を分離し、シキミ酸を含
む水溶液を強酸性にしてから、新たな有機溶媒でシキミ
酸を抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はシキミ酸の精製方法
に関する。
【0002】シキミ酸は医薬中間体として重要な化合物
であり、広い用途が期待されている。
【0003】
【従来の技術】従来醗酵法によるシキミ酸の単離、精製
法としては、水溶液を加熱還流した後に、活性炭処理お
よびイオン交換樹脂ー酢酸溶離液などにより精製する方
法が知られている。(ジャーナル オブ アメリカン
ケミカル ソサイティー,121巻,1603頁、19
99年)また、活性炭カラムにより精製する方法も知ら
れている。(ジャーナル オブ バイオロジカル ケミ
ストリー,220巻,477頁、1956年)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の方法は
水溶液を加熱還流するために多大のエネルギーを必要と
し、高価な酢酸を大量に使用するために酢酸を濃縮し、
回収しなければならず、大量のエネルギーを必要とし、
工業的な生産に適さない。後者の方法もカラムに使用し
た活性炭は再生できず工業的な生産に適さない。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
発酵法により得られたシキミ酸を含む水溶液から、シキ
ミ酸を効率よく、高収率で単離する方法を鋭意検討した
結果、本発明に到達した。
【0006】すなわち、本発明はシキミ酸を含むpH
3.5〜6の水溶液を有機溶媒と接触させることを特徴
とするシキミ酸の精製方法である。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0008】本発明で使用するシキミ酸を含む水溶液
は、特に限定されない。
【0009】例えば、シキミ酸を生産することのできる
微生物を用いて培養された液体培養液および固体培養物
を熱水抽出した固体培養抽出水溶液などが好ましい。液
体培養液を用いる場合は菌体を除去した方が好ましい。
また、上記液体培養液を陽イオン交換樹脂、陰イオン交
換樹脂、キレート樹脂、合成吸着剤、クロマト分離用樹
脂、活性炭などから選ばれる少なくとも1種のカラムに
通液して得られた素通り画分、もしくはカラム単体に吸
着せしめた後に、脱着して得られた、シキミ酸を含む画
分も好ましい。
【0010】また、上記精製工程の途中に脱色のために
活性炭処理を行っても良い。活性炭処理を行う溶液のp
Hは特に限定されないが、中性付近で行うのが効率的で
あり好ましい。
【0011】本発明では、まず、シキミ酸を含むpH
3.5〜6の水溶液を有機溶媒と接触させる。シキミ酸
を含む水溶液のpHが3.5未満の場合、シキミ酸が有
機溶媒に抽出されやすくなるという問題が生じ、pHが
6を超える場合には、不純物が十分に有機溶媒に抽出さ
れないという問題が生じる。pHが3.5〜6の状態で
はシキミ酸発酵時の不純物のうち、プロトカテキュ酸、
没食子酸が選択的に有機相に抽出されやすい。pHを
3.5〜6に調製するには通常の無機酸(塩酸、硫酸、
硝酸、リン酸など)や有機酸(ギ酸、酢酸など)を用い
て行うことができる。
【0012】pH3.5〜6のシキミ酸を含む水溶液と
接触させる有機溶媒は炭素数が4〜9のアルコール、エ
ーテルおよびエステルから選ばれる少なくとも1種であ
ることが好ましい。有機相と水相に分離する溶媒が好ま
しいが、水相に無機塩が入った状態で有機相と水相に分
離する溶媒も好ましい。具体的には、酢酸メチル、酢酸
エチルなどのエステル類、n-ブタノール、n-ヘキサノー
ルなどのアルコール類、メチルエチルケトン、2-ブタノ
ン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、テトラヒ
ドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサン、ジメト
キシエタンなどのエーテル類などから選ばれる少なくと
も1種の有機溶媒が好ましい。その溶媒量は特に限定さ
れないが、シキミ酸を含む水溶液の重量に対して通常
0.1〜3倍、本発明を特に効果的に実施するためには
0.5〜2倍が使用される。シキミ酸を含む水溶液と有
機相との接触方法は任意であり、バッチ法であっても連
続法であってもよい。
【0013】抽出を効率的に行うために、および釜効率
を良くするためにシキミ酸を含む水溶液は濃縮するのが
好ましい。濃縮の程度は、無機塩およびシキミ酸が結晶
として析出しない程度が好ましい。水溶液中のシキミ酸
濃度、塩濃度によって濃縮の程度は変わるが、重量基準
で1/4以上まで濃縮するのが好ましく、1/10以上まで濃
縮するのがより好ましい。
【0014】抽出時には有機相との分離を良くするため
に水相に無機塩を入れるのが好ましい。無機塩としては
硫酸ナトリウム、塩化ナトリウムなどの塩析効果のある
ものが好ましい。水溶液中に存在する無機塩の量によっ
て、入れる無機塩の量は変わるが、濃縮時に無機塩が結
晶として析出しない程度が好ましい。
【0015】次に、有機溶媒と水溶液を分離するのが好
ましい。
【0016】次いで、水溶液を強酸性にするのが好まし
い。強酸性とはpHが3.5以下を意味し、この状態で
はプロトカテキュ酸、没食子酸だけでなく、シキミ酸も
有機相に抽出されやすい。一方、シキミ酸発酵時の不純
物のうち、キナ酸は水溶性が高いためにどのpHでも水
相に残存しやすい。pHを強酸性に調製するには通常の
無機酸(塩酸、硫酸、硝酸、リン酸など)や有機酸(ギ
酸、酢酸など)を用いて行うことができる。
【0017】本発明の精製方法は、シキミ酸に、不純物
としてプロトカテキュ酸および/または没食子酸が含ま
れている場合の精製に特に有効である。
【0018】次いで新たな有機溶媒と接触させ、水溶液
からシキミ酸を有機溶媒に抽出、移行せしめるのが好ま
しい。抽出に用いる有機溶媒は弱酸性の場合の抽出溶媒
と同じく炭素数が4〜9のアルコール、エーテルおよび
エステルから選ばれる少なくとも1種でることが好まし
い。
【0019】以上のようにしてシキミ酸が選択的に抽出
される。次いでシキミ酸を含む有機相から通常の方法に
より、シキミ酸と有機溶媒を分離し、高純度のシキミ酸
を単離することができる。例えば、濃縮、晶析操作によ
りシキミ酸を単離することができる。
【0020】濃縮方法は常圧濃縮、減圧濃縮のいずれで
もよいが、濃縮時の液温は通常、用いる有機溶媒の沸点
以下で行われる。かかる液温とするとシキミ酸が分解す
る恐れがない。
【0021】濃縮工程でシキミ酸から分離された有機溶
媒は抽出工程にリサイクルすることが好ましい。
【0022】次いで、濃縮工程で濃縮されたシキミ酸を
含む有機相を、晶析分離してシキミ酸を単離する。シキ
ミ酸を含む有機相からシキミ酸を単離する方法は特に限
定されない。例えば、濃縮液をそのまま冷却してシキミ
酸を晶析した後、固液分離するか、濃縮液に水と共沸す
る溶媒を加え、濃縮してから冷却晶析した後、固液分離
する方法などが挙げられる。
【0023】かくして単離したシキミ酸は既知の晶析精
製方法で、つまり、有機溶媒で均一溶液とした後、その
均一液を冷却したり、熱時ろ過したろ液を冷却したり、
あるいは濃縮したり、濃縮後に有機溶媒を加えてシキミ
酸を結晶化させ、高純度品にできる。
【0024】抽出工程の抽出槽は特に限定されないが、
一般の抽出槽および抽出塔あるいは培養槽が使用され
る。その抽出槽は撹拌することが好ましい。回転数は槽
の型によるが100〜1,000rpm が好ましい。ま
た、その抽出槽の温度は特に限定されないが、0〜50
℃で管理されるのが好ましい。
【0025】
【実施例】以下実施例によって本発明を具体的に示す。
【0026】参考例1 シキミ酸の分配係数の測定 テトラヒドロフラン(片山化学(株)製)25.0gと、シ
キミ酸(和光純薬工業(株)製)0.250g、塩化ナトリウ
ム(関東化学(株)製)2.50gに水を加えて25.0gにした
水溶液(水相のpHは3.34)を良く攪拌して静置した。
2相に分離した時点で有機相、水相の重量を測定した。
有機相は22.7g、水相は27.13gであった。有機相、水相
中のシキミ酸の量を高速液体クロマトグラフィーで定量
したところ、有機相中のシキミ酸濃度は0.319w/v%であ
り、水相中のシキミ酸濃度は0.635w/v%であった。これ
より分配係数(有機相/水相)は0.50であった。
【0027】参考例2 参考例1と同様にしてpHを強酸性から弱酸性まで代え
て、シキミ酸、没食子酸(東京化成(株)製)、プロト
カテキュ酸(東京化成(株)製)の分配係数を調べた。
なお、pHの調製には2規定の塩酸、または2規定の水
酸化ナトリウム水溶液を用いた。結果を表1に示す。
【0028】
【表1】 上記結果よりpHが3.5〜6の弱酸性ではシキミ酸の
分配係数が小さく、シキミ酸が有機溶媒に抽出されにく
いのに対して、没食子酸、プロトカテキュ酸は有機溶媒
に抽出されやすいことがわかる。一方、pHが3.5以
下の強酸性ではシキミ酸の分配係数が大きく、シキミ酸
が有機溶媒に抽出されやすいことがわかる。
【0029】実施例1 菌株BPR-3(FERM BP-6723)を、培地(バクトトリプトン
10g/L、バクトイーストエキストラクト 5g/L、NaCl
5g/LをNaOHでpH7.5に調製)で30℃24時間振とう
して前培養した後、あらかじめ115℃10分上記滅菌
した培地(グルコース 50g/L、リン酸1カリウム 1g/
L、硫酸アンモニウム 25g/L、硫酸マグネシウム7水和
物 0.4g/L、Lーチロシン 0.1g/L、Lーフェニルアラ
ニン 0.1g/L、Lートリプトファン 0.1g/L、p−アミ
ノ安息香酸 1mg/L、硫酸第1鉄7水和物 9.9g/L、硫
酸マンガン4水和物 7.2mg/L、塩化亜鉛 25mg/L、硫
酸銅水和物 0.5mg/L、炭酸カルシウム 20g/L)3Lを
含む30L溶フラスコに植え継ぎ、180rpm 、振幅3
0cmの条件下で144時間培養した。
【0030】培養終了後、菌体、炭酸カルシウムを除去
したろ液中のシキミ酸濃度をHPLC法(カラム:島津SCR-
101H、移動相:0.1Mリン酸 1 mL/min.、検出:254 n
m)で定量したところ、7g/Lのシキミ酸が蓄積してい
た。その培養液のうち3リットル分の上清をカチオン交
換樹脂リバチットS100(ロームアンドハース社製)
に通液し、その素通り画分を集め、さらにアニオン交換
樹脂ダイヤイオンWA30(三菱化学(株)製)に通液し、
0.1N NaOHで脱着し、シキミ酸を含有する画分を集め
た。減圧下で重量基準で約1/10になるまで濃縮し
た。(pHは9.40であった。シキミ酸濃度はHPLC法で定
量したところ、4.73w/v%であった。) 1L3つ口フラスコにこの濃縮液200.0gを入れ、2N硫酸
水溶液60.0gを加えpHを5に調製した。塩化ナトリウム
(関東化学(株)製)30.0g、テトラヒドロフラン(関
東化学(株)製)200mLを仕込み、室温下300rpm
で撹拌した。この3つ口フラスコの上澄液のテトラヒド
ロフラン相を120ml/hr速度の定量ポンプで500mlの蒸
留装置に供給した。蒸留装置はあらかじめ100mlのテト
ラヒドロフランを仕込んでおいた。蒸留装置を80〜90℃
に加熱して、留出したテトラヒドロフランを約120ml/hr
速度の定量ポンプで1L3つ口フラスコにリサイクル
し、供給されるテトラヒドロフラン量と留出するテトラ
ヒドロフラン量がバランスするように蒸留した。1回循
環した時点でポンプを止め、蒸留装置内のテトラヒドロ
フラン相を除去した。新たに100mlのテトラヒドロフラ
ンを蒸留装置内に仕込んだ。1L3つ口フラスコに2N硫
酸水溶液37.2gを加えpHを2.9に調製した。
【0031】再び3つ口フラスコの上澄液のテトラヒド
ロフラン相を120ml/hr速度の定量ポンプで500mlの蒸
留装置に供給した。蒸留装置を80〜90℃に加熱して、留
出したテトラヒドロフランを約120ml/hr速度の定量ポン
プで1L3つ口フラスコにリサイクルし、供給されるテ
トラヒドロフラン量と留出するテトラヒドロフラン量が
バランスするように蒸留した。この操作を10回循環す
るまで行った。
【0032】蒸留装置に残った液を22.84gまで濃縮し
た。テトラヒドロフランを100ml追加し、析出した結晶
をろ別して、ろ液を17.13gまで濃縮した。テトラヒドロ
フラン40mlを加え、析出した結晶をろ過して、6.14gの
シキミ酸を得た(純度98.3%)。ろ液にテトラヒドロフ
ランを21g追加し、析出した結晶をろ過して、1.14gのシ
キミ酸を得た(純度96.0%)。1晶と2晶を併せたトー
タル収率は83.3%であった。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば大量の有機溶媒を使用す
ることなく、効率的にシキミ酸を含む水溶液から、高収
率でシキミ酸を単離できる。また、単離されたシキミ酸
はその後の精製負荷を下げ工業的に安価な高純度シキミ
酸を得ることが可能である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シキミ酸を含むpH3.5〜6の水溶液を
    有機溶媒と接触させることを特徴とするシキミ酸の精製
    方法。
  2. 【請求項2】有機溶媒が炭素数4〜9のアルコール、エ
    ーテルおよびエステルから選ばれる少なくとも1種であ
    ることを特徴とする請求項1記載のシキミ酸の精製方
    法。
  3. 【請求項3】(1)シキミ酸を含むpH3.5〜6の水
    溶液を有機溶媒と接触させ、不純物を有機溶媒に移行さ
    せ、(2)有機溶媒とシキミ酸を含む水溶液を分離し、
    (3)シキミ酸を含む水溶液を強酸性にしてから、新た
    な有機溶媒でシキミ酸を抽出することを特徴とする請求
    項1または2記載のシキミ酸の精製方法。
  4. 【請求項4】不純物がプロトカテキュ酸および/または
    没食子酸である請求項3記載のシキミ酸の精製方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101979368A (zh) * 2010-10-19 2011-02-23 大连理工大学 一种盐析萃取发酵液中有机酸的方法
CN112142591A (zh) * 2020-10-09 2020-12-29 中国科学院天津工业生物技术研究所 一种从发酵液中分离提取原儿茶酸的方法
WO2021193565A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 住友ベークライト株式会社 環式化合物またはその誘導体の製造方法

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