JP2668956B2 - L−グルタミンの精製方法 - Google Patents

L−グルタミンの精製方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は医薬品原料等に利用されているL−グルタミ
ン(L−Gln)の精製方法に関するものである。
〔従来の技術〕 L−グルタミンは合成法も開発されているが、最近で
は発酵法の開発が進み発酵法によって効率よく製造され
るようになってきている。このL−グルタミンは温度、
pHなどによって分解してピロリドンカルボン酸(PCA)
Dに変わりやすく、一旦PCAに変わるとL−グルタミン
に戻すことは実用上不可能に近いので、その精製には注
意を要する。
従来、L−グルタミン発酵液からL−グルタミンを単
離する方法としては、発酵液を直接又は予め遠心式もし
くは濾過式の菌体分離機で除菌してから強酸性カチオン
交換樹脂に接触させてL−グルタミンを吸着させ、アル
カリで溶離して晶析するいわゆる樹脂法が一般的に行わ
れていた。この方法は、L−グルタミン発酵液中の不純
物、例えば夾雑アミノ酸、L−グルタミン分解物である
PCA、菌体、可溶性蛋白質、無機塩類、残糖類等の大部
分が樹脂非吸着液中に除去され、L−グルタミンの単離
精製手段としては優れた方法であった。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、この方法は樹脂の再生、洗浄等のため
に多量の水を必要とするので、排水処理の負荷が膨大な
ものとなっていた。又、樹脂処理での吸着、溶離におい
て、酸、アルカリとの接触によるL−グルタミンの化学
的分解が多いため発酵液からのL−グルタミン回収率が
低い等、工業的に大きな問題があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、排水処理負荷軽減と、L−グルタミン
発酵液から分離されるL−グルタミンの高品質及び回収
率向上を達成すべく鋭意研究した結果、L−グルタミン
発酵液から濃縮晶析又は直接冷却晶析で取り上げたL−
グルタミン結晶を活性型のアニオン交換樹脂で処理する
ことにより、高品質のL−グルタミンを、高回収率で単
離出来ることを見出し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、40g/以上のL−グルタミンを
含有する発酵液もしくはそれから菌体を分離した液をpH
5.6±0.5で濃縮晶析して、又は70g/以上のL−グルタ
ミンを含有する発酵液もしくはそれから菌体を分離した
液をpH5.6±0.5で2〜30℃の温度に冷却晶析して、70g/
以上のL−グルタミン濃度のL−グルタミン結晶スラ
リーを得、該結晶を母液から分離し、分離した結晶を溶
解してOH型のアニオン交換樹脂に接触させて不純物を吸
着除去することを特徴とするL−グルタミンの精製方法
に関するものである。
発酵液はそこに生産蓄積されるL−グルタミンの濃度
が40g/以上のものである。L−グルタミンの濃度が40
g/未満の発酵液は晶析しても晶析率が高くならずかつ
得られる結晶の純度も低いため実用的でない。発酵液は
晶析を行うに先立って菌体を分離するなど実質的にL−
グルタミンを回収するものでない処理を施すことができ
る。
発酵液又はそれから菌体を分離した液はpH5.6±0.5で
濃縮晶析あるいは冷却晶析してL−グルタミン結晶を析
出させる。発酵液のpHは通常中性付近であるからpH調整
は普通は塩酸等の酸を加えることによって行われる。pH
調整は濃縮あるいは冷却の前に行うことが好ましいが、
必要により濃縮あるいは冷却の途中で行うこともでき
る。濃縮はL−グルタミンが70g/以上で適当な晶析率
が得られる濃度までであり、発酵液のL−グルタミン濃
度が70g/以上あるときは濃縮が不要な場合もある。一
方、冷却晶析は2〜30℃の範囲内の適当な温度まで冷却
することによって行う。この温度は発酵液の性状、設定
晶析率などによって異なる。また、発酵液の性状等によ
り、あるいは濃縮と結晶分離が連続的に行なえるような
装置の場合には冷却晶析が行われない場合もある。適当
な晶析率は得られた結晶をアニオン交換樹脂処理後常法
による精製を行うことによって所定純度が得られる晶析
率であり、これは発酵液の性状、L−グルタミンの用途
等に応じて定まる製品純度のほか、晶析装置その他の装
置、晶析条件等によって異なる。
得られた結晶スラリーは固液分離して結晶と母液に分
け、結晶は通常少量の水で1〜数回洗浄する。固液分離
装置はバッチ式の遠心機のほか連続分離方式のものであ
ってもよい。
結晶は水溶液にしてOH型のアニオン交換樹脂に接触さ
せる。アニオン交換樹脂は強塩基性アニオン交換樹脂例
えば、IRA−430、IRA−904(以上、ローム・アンド・ハ
ース社)、PA−416、SA−21A、(以上、三菱化成社)な
ど、又は中、弱塩基性アニオン交換樹脂、例えば、IRA
−35、IRA−45、IRA−68、IRA−93(以上、ローム・ア
ンド・ハース社)、WA−10、WA−21、WA−30(以上、三
菱化成社)のいずれであってもよいが、中塩基性あるい
は弱塩基性のものが好ましい。イオン交換樹脂の量は結
晶を溶解した溶液中の不純物を必要程度除去しうる量で
あり、これは製品結晶純度等に応じて定まる。このイオ
ン交換樹脂量は適当な不純物例えばグルタミン酸、PCA
等を指標として設定することができる。樹脂は槽に入れ
てL−グルタミン溶液と混合する槽方式でもよいが通常
利用されている塔方式が簡便である。塔は単塔方式であ
っても連塔方式であってもよい。
L−グルタミンの分解を少なくするために、樹脂に接
触させるL−グルタミン水溶液の温度は0〜40℃程度そ
してpHは5.6±0.5程度にするのがよい。
アニオン交換樹脂に接触させて不純物を除去したL−
グルタミン水溶液はアニオン交換樹脂を分離後常法によ
り精製して製品とする。精製方法としては、例えば活性
炭等で脱色処理したのち必要により濃縮し冷却晶析すれ
ばよい。
L−グルタミン発酵液を、濃縮晶析、又は冷却晶析し
てL−グルタミンを取り上げた後の母液中には溶解度相
当のL−グルタミンと、不純物であるL−グルタミン
酸、PCA、菌体、可溶性蛋白質、無機塩、糖類等が含ま
れているので、L−グルタミン収率を高めるために母液
中のL−グルタミンを回収することが好ましい。この回
収方法については例えば公知のウルトラフィルトレーシ
ョン(UF)膜処理により、結晶成長阻害物質である可溶
性蛋白質、菌体等の高分子物質を除去した後、通常の濃
縮晶析によりL−グルタミン結晶を取り上げる。このL
−グルタミン結晶は、L−グルタミン発酵液を濃縮晶析
又は直接冷却晶析で取り上げたL−グルタミン結晶と混
合して、もしくは単独で前記と同様のアニオン交換樹脂
処理により精製し、L−グルタミン製品を得る。この母
液から結晶成長阻害物質を除去することによって母液か
らもL−グルタミンを高い純度で回収することができ全
体としてL−グルタミンの収率を高め、本法を実用価値
が高い方法にすることができる。
〔作用〕 一般的に発酵液から結晶を直接取り上げる直晶法は、
樹脂法に較べると晶析時の純度が低下するので、直晶法
の成否を左右する要件のひとつとして低純度のL−グル
タミンを効果的に精製する処理方法の確立が必要であ
る。
発明者らはL−グルタミン発酵液から、濃縮晶析又は
直接冷却晶析で得られた低純度L−グルタミン中の不純
物について種々調べた結果、発酵副生物の夾雑アミノ
酸、L−グルタミン分解物のPCA、無機塩類、蛋白質、
糖類が主な不純物であることを見出した。そして、該物
質を除去する方法を、種々の角度から鋭意研究し、アニ
オン交換樹脂を適用した効果的精製方法を確立した。従
来、低純度のL−グルタミンの精製方法は、再結晶法に
よって行われていたが、この方法では、不純物であるL
−グルタミン酸、PCAが濃縮晶析又は冷却晶析中にL−
グルタミン結晶中に取り込まれて除去効果が高く再結段
数が増加するため、経済性の点で成立しにくかった。し
かるに本発明の方法においては、アニオン交換樹脂で処
理するため、L−グルタミン酸、PCAがほぼ完全に吸着
除去され、しかも無機塩類も除去できることになるので
品質が著しく改善され、直晶法の問題点が一挙に解決さ
れた。
〔実施例〕
実施例1 L−Gln 42g/を含有する発酵液50を35%塩酸を用
いてpH5.6に調整した。これをL−Gln濃度120g/まで
濃縮晶析を行った後、5℃/hrsで5℃まで冷却晶析を行
った。スラリーをスーパーデカンターP4Yにて、L−Gln
結晶(NO.1)を菌体及びその他の不純物を含む母液から
分離した。
菌体及びその他の不純物を含むスーパーデカンター分
離母液48を加温し、中空糸型UF膜(公称分画分子量60
00)を用いて濾過を行って菌体及び他の高分子物質の除
去をした。得られた澄明な濾過液を濃縮晶析した。
仕上げのL−Gln濃度は230g/であった。濃縮スラリ
ーを晶析槽に移し、撹拌しつつ45℃から20℃まで冷却
し、このスラリーをバスケット型遠心分離機に入れて母
液を分離した。バスケット内の結晶のケーキを結晶重量
の約40%の水で洗浄し、L−Gln結晶(No.2)を分離し
た。
L−グルタミンの回収量はNO.1結晶1.2kg、No.2結晶
0.6kgであり、L−グルタミン発酵液からの回収率は85.
7%であった。
次に、L−Gln NO.1結晶0.6kgとNo.2結晶0.3kgを合わ
せて40℃に加温溶解し、L−Gln濃度40g/、pH4.8の水
溶液を得た。この溶解液を、中塩基性アニオン交換樹
脂、アンバーライトIRA−68〔OH〕型0.5を充填した塔
に貫流し、不純物であるL−Gln、PCA、SO4 --等を吸着
除去した。樹脂塔貫流液に活性炭45gを加えて40℃で脱
色した後、ヌッチェで濾過して脱色液23を得た。
脱色液を濃縮晶析し、スラリーを冷却して、L−Gln
精製結晶0.8kg(発酵液からの回収率76%)を得た。
なお、各L−Gln結晶中の不純物含量は下記の如くで
あった。
実施例2 L−Gln74g/を含有する。発酵液50を35%塩酸を
用いてpH5.6に調整した。これを撹拌機付晶析槽で5℃/
hrsで5℃まで冷却し、5℃で4時間熟成して冷却晶析
した。得られたスラリーをスーパーデカンターP4Yで分
離して、L−Gln結晶(NO.1)を得た。
スーパーデカンター母液は、実施例1と同様に処理し
て、L−Gln結晶(No.2)を取り上げた。
L−Gln回収量はNO.1結晶1.5kg、No.2結晶1.6kgであ
り、L−グルタミン発酵液からの回収率は83.8%であっ
た。
NO.1結晶とNo.2結晶を悪わせて実施例1と同様に、中
塩基性アニオン交換樹脂に貫流後、脱色濾過し、濃縮及
び冷却晶析を経て、L−Gln精製結晶2.7kg(L−Gln発
酵液からの回収率73%)を得た。
各L−Gln結晶中の不純物含量は下記の如くであっ
た。
比較例1 実施例1で取り上げた、L−Gln結晶(NO.1)0.6kg及
び(No.2)0.3kgを混合し、通常の方法で再結晶を行っ
た。即ち、L−Gln40g/濃度に溶解し、温度40℃にて
活性炭をL−Glnに対し5%加え脱色濾過を行った。
脱色液を濃縮晶析し、その後、5℃まで冷却してL−
Gln精製結晶0.81kg(L−グルタミン発酵液からの回収
率77%)を得た。
各L−Gln結晶中の不純物は下記の如くであった。
比較例2 L−Gln42g/を含有する発酵液50をデラバルで除
菌し、得られた除菌液をpH1.8に調整した。この液を強
酸性カチオン交換樹脂(Duolite C−20)50に貫流し
てL−Glnを樹脂に吸着させた。樹脂吸着の際にGluの一
部、PCA、可溶性蛋白質、無機塩、糖類等は吸着されな
いで除去された。
水押し洗浄の後、0.5N−NH4OHによりL−Glnを溶離し
た。得られた溶離液65を濃縮晶析した。仕上げ濃度は
450g/であった。5℃まで冷却後バスケット型遠心分
離機で分離し、L−Gln結晶(NO.1)1.6kg(回収率76
%)を得た。母液を更に濃縮し冷却したが新たなL−Gl
n結晶は得られなかった。このL−Gln結晶(NO.1)を比
較例1と同様の再結晶法で精製し、L−Gln精製結晶1.4
4kg(L−グルタミン発酵液からの回収率68.6%)を得
た。
各L−Gln結晶中の不純物は下記の如くであった。
〔発明の効果〕 本発明の方法を導入することにより発酵液からのL−
グルタミンの収率を高めるとともに特に不純物であるグ
ルタミン酸の混入量を減少させて高純度品を得ることが
できた。また、水の使用量を大幅に節減することができ
た。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】40g/以上のL−グルタミンを含有する発
    酵液もしくはそれから菌体を分離した液をpH5.6±0.5で
    濃縮晶析して、又は70g/以上のL−グルタミンを含有
    する発酵液もしくはそれから菌体を分離した液をpH5.6
    ±0.5で2〜30℃の温度に冷却晶析して、70g/以上の
    L−グルタミン濃度のL−グルタミン結晶スラリーを
    得、該結晶を母液から分離し、分離した結晶を溶解して
    OH型のアニオン交換樹脂に接触させて不純物を吸着除去
    することを特徴とするL−グルタミンの精製方法
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