JP2897274B2 - ジペプチド類の製造方法 - Google Patents

ジペプチド類の製造方法

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、α−L−アスパルチル−L−フェニルアラ
ニン低級アルキルエステルの前駆物質であるN−置換α
−L−アスパルチル−L−フェニルアラニン低級アルキ
ルエステルのフェニルアラニン低級アルキルエステル付
加物の製造方法に関するものである。α−L−アスパル
チル−L−フェニルアラニン低級アルキルエステル、特
にメチルエステルは低カロリー甘味料として有用な物質
である。
(従来の技術) ペプチド類は二個以上のアミノ酸のアミノ基とカルボ
キシル基の脱水縮合により合成される。この合成法の一
つとして、金属プロテアーゼの持つ加水分解活性の逆反
応を利用する酵素法がある。この方法を工業的に応用す
る場合には、コスト低減を計るため、反応に使用した金
属プロテアーゼを濃縮膜により回収し、再利用する方法
が提案されている。
これに対し、金属プロテアーゼを濃縮回収するコスト
を低減するため、水相および有機相の存在下、水相で合
成したペプチド類を有機相により抽出回収することで、
金属プロテアーゼを継続的に使用する方法(特公昭60−
33840、特公昭62−1719)も提案されている。
(発明が解決しようとする課題) 水相および有機相の存在下、水相で製造したペプチド
類を有機相で抽出回収する方法は金属プロテアーゼを継
続的に使用することができ、製造コストを削減するため
に非常に有効な方法である。
しかしながら、これらの技術を工業的に応用するため
には、反応系への基質の効率的な添加方法、合成したペ
プチド類の効率的な濃縮回収方法、金属プロテアーゼ表
面に析出する結晶の効率的な除去方法、ならびに基質と
金属プロテアーゼの効率的な混和方法を含めた、ペプチ
ド類の製造方法の開発が必要であった。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、ペプチド類の縮合反応と抽出濃縮回収
とを同時に効率良く行うために、金属プロテアーゼもし
くは耐水かつ耐溶媒性の担体に固定化された粒状、紐
状、繊維状、布状あるいはハニカム状の固定化金属プロ
テアーゼの存在する反応系に、反応基質を含む水溶液
と、ペプチド抽出溶媒を接触させ、金属プロテアーゼの
表面にペプチド類の結晶を析出させること無く、かつ酵
素活性を維持しつつ、脈動を重畳することで効率良く、
縮合反応と縮合物の抽出濃度回収とを同時に連続的に行
う方法を 見いだし、連続製造方法を発明するに至っ
た。
(作用) 本発明による装置において、ペプチド類を効率的に合
成、抽出濃縮回収するために、反応塔内を恒温に保ち、
反応に適当なpHに調製した水溶液中に固定化金属プロテ
アーゼもしくは金属プロテアーゼを分散させる。さら
に、脈動を重畳することで、水相と有機相を効率的に混
和させると同時に、金属プロテアーゼ表面にペプチドの
結晶を析出させることなく、効率的に有機相に抽出濃縮
回収する。このため、この製造装置の反応塔内には溶液
の流れに対して直角に内径1〜8mm、さらに望ましくは
2〜4mmの細孔を、開口率10〜50%、さらに望ましくは2
0〜30%で適当な個数を有する多孔板を適当な枚数存在
させるのが有効である。
この製造装置を使用するときには、塔内で1〜50mm、
さらに望ましくは1〜20mmの振幅で10〜500サイクル/
分、さらに望ましくは60〜200サイクル/分の脈動を重
畳することで、反応塔内の溶液を目的に即するように撹
拌する。この操作で、金属プロテアーゼは約800時間以
上のペプチド縮合反応の後にも充分な縮合活性を有して
いた。
反応に際しては、反応塔の上部より基質溶液を一定の
速度で供給する。非固定化の金属プロテアーゼを使用す
る場合は混和溶液を反応塔の上部より添加する。合成さ
れたペプチドを抽出回収するための有機溶媒は基質溶液
と向流に接触させるために、反応塔の下部より注入し、
反応塔の上部より回収する。回収された有機溶媒は反応
塔の外の容器でペプチドの結晶を析出させ、濾過、遠心
沈殿等で結晶を回収の後、抽出回収用の有機溶媒として
循環させる。なお、反応の終了した水溶液は基質を添加
して90〜95%を循環させる。さらに、ペプチド類の合
成、抽出回収時には反応塔内の水溶液中に有機溶媒が5
〜30%分散して存在することが有効であり、さらに望ま
しくは10〜20%存在することが有効である。なお、抽出
濃縮回収有機溶媒としては、酢酸エチル、酢酸アミル、
酢酸ブチル等が有効であるが、水溶液と分離し、かつ合
成されたペプチド類を抽出可能である有機溶媒であれば
総てがしおう可能である。
基質原料の供給速度は塔内の滞留時間1〜20時間、さ
らに望ましくは2〜10時間で有効である。
金属プロテアーゼとしてサーモライシンを使用し、L
−フェニルアラニンメチルエステル(以下L−PMと称
す)とN−ベンジルオキカルボニル−L−アスパラギン
酸(以下Z−L−Aspと称す)の縮合によりN−ベンジ
ルオキシカルボニル−L−アスパルチル−L−フェニル
アラニンメチルエステル(以下Z−APMと称す)を合成
する場合、反応塔はジャケットにて0〜65℃、さらに望
ましくは40℃程度に保温する。ただし、この温度は厳密
に調整することは必ずしも必要ではない。
サーモライシンもしくは固定化サーモライシンは反応
塔内の水溶液中に存在し、この場合、水溶液のpHは5.0
〜8.0で有効であり、望ましくはpH6.0〜6.5で有効であ
る。また、L−PMおよびZ−L−Aspは水に溶解したの
ち反応塔内と同じpHを与えるように調整され、供給され
る。供給される基質の濃度は、L−PM、Z−L−Aspそ
れぞれ、200〜1400mM、100〜1400mMで有効であり、望ま
しくはそれぞれ、400〜800mM、200〜400mMで有効であ
る。
有機溶媒にて抽出されたZ−APMは反応塔の系外で低
温に冷却され、連続的に結晶化、回収される。結晶が除
去された有機溶媒は抽出回収溶媒として循環され、使用
される。
なお、この有機溶媒中にはL−PMが多量に溶解する。
このため、L−PMの供給のために有機溶媒を利用するこ
とも可能である。
この全体のプロセスを勘案して例として作製したの
が、図1に示す反応装置である。しかしながら、この発
明による反応装置は図1に限るものではない。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、 1.水相中の生成物濃度の低下により反応平衡改善、反応
速度の増大が期待でき、 2.晶析と組み合わせることにより生成物回収が容易に行
うことができ、 3.生成物は速やかに有機溶媒中に移動することで濃縮回
収されるので、微生物による汚染の危険性が低くなるこ
とが期待でき、 4.脈動を重畳することにより酵素表面に析出することな
く有機溶媒中に生成物を抽出濃縮し、有機溶媒中に結晶
として回収することができ、 5.さらに以上のことにより、酵素活性の低下を防ぎつつ
微生物の汚染の少ない生成物を速やかに製造できるよう
になった。
以下実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
実施例1. 図1において、反応塔は長さ50cm、内径26mmのものを
使用した。反応塔の内部には4.6cm毎に内径4mmの細孔を
持つ開口率22%の円盤を7箇所に設置した。
12のウォタージャケットおよび8の熱交換器は40℃に
て保温した。また、3のウォタージャケットおよび18の
恒温槽は常温にて冷却した。
水相としてpH6.5の0.1M−モルホリノエタンスルホン
酸−水酸化ナトリウム緩衝液(以下、MESと称す)を調
製し、使用した。有機相としてpH6.5のMESで飽和した酢
酸エチルを調製し、使用した。
反応塔には、円盤間にニチビ(株)より提供された10
0×150mmのフイルム状に固定化したサーモライシン(1.
2gの酵素量;特開昭63−209599)を1枚分づつ6箇所に
100×5mmの大きさに切断し、pH7のMESにて膨潤した後に
設置した。その後、pH6.5のMESにて反応塔内部を90%満
たした後、pH6.5のMESで飽和した酢酸エチルで反応塔内
を満たした。また、1の有機相オーバーフロー、2の晶
析槽、4の濾過器、および9の有機相循環ポンプをpH6.
5のMESで飽和した酢酸エチルで満たした。
17の基質溶液リザーバーには、pH6.5のMES中に、L−
PMおよびZ−L−Aspを溶解して、それぞれ300mM、200m
Mにしたものを入れた。
反応に際して、反応塔内は40℃に保ち、14のサンプリ
ング口に注射筒をつけ、モーターの駆動によりピストン
部を上下させることにより、反応塔内に上下差10mm、10
0サイクル/分の脈動を与えた。また、有機相の循環速
度は25ml/分とし、水相への基質溶液の供給速度は20ml/
時間とした。
38時間反応の後、L−PMおよびZ−L−Aspを溶解し
て、それぞれ150mM、100mMにして、さらに54時間反応を
続けた。
反応塔の有機相の出口と水相の出口でZ−APMの濃度
をHPLCカラムにより下記に示す方法でそれぞれ測定し
た。
<Z−APMの測定方法> HPLCカラム:ODS−80TM(ODS−シリカ 東ソ−(株)
製) カラムサイズ:内径4.6mm×長さ150mm 展開溶媒:水:アセトニトリル(1:1、酢酸でpH4.8に調
整) 流速:1ml/分 検出:紫外吸収(254nm) 結果を図2に示す。図2において、横軸は連続反応時
間(時間)を、縦軸は水相、有機相のZ−APMの濃度(m
M)を示す。
有機相のZ−APMの濃度は40時間で60mMまで上昇し
た。これは晶析操作を常温で行ったために、抽出された
Z−APMが有機相中に蓄積したことによる。しかし、有
機相中のZ−APM濃度が50mM程度とかなり高いにもかか
わらず、この時の水相中のZ−APM濃度は飽和濃度以下
の4mM以下に保たれており、固定化酵素表面にZ−APM結
晶の析出および付着は見られず、効率良く安定してL−
PMとZ−AspよりZ−APMの連続合成ができた。
実施例2. 図1において、反応塔は長さ100cm、内径26mmのもの
を使用した。
12のウォタージャケットおよび8の熱交換器は40℃に
て保温した。また、3のウォタージャケットおよび18の
恒温槽は5℃の冷水にて冷却した。水相としてpH6.5のM
ESを、有機相としてpH6.5のMESで飽和した酢酸エチルを
使用した。
反応塔内には、酵素濃度が40g/lになるように、サー
モライシンを分散し、pH6.5のMESにて反応塔内部を90%
満たした後、pH6.5のMESで飽和した酢酸エチルで満たし
た。
また、1の有機相オーバーフロー、2の晶析槽、4の
濾過器、および9の有機相循環ポンプをpH6.5のMESで飽
和した酢酸エチルで満たした。
17の基質溶液リザーバーには、pH6.5のMES中に、L−
PMおよびZ−L−Aspを溶解して、それぞれ400mM、200m
Mにしたものを入れた。
反応に際して、反応塔内は40℃に保ち、14のサンプリ
ング口に注射筒をつけ、モーターの駆動によりピストン
ン部を上下させることにより、反応塔内に上下差10mm,1
00サイクル/分の脈動を与えた。また、有機相の循環速
度は25ml/分とし、水相への基質溶液の供給速度は20ml/
時間とした。
反応塔の有機相の出口と水相の出口でZ−APMの濃度
をHPLCカラムにより実施例1に示す方法でそれぞれ測定
した。
結果を図3に示す。図3において、横軸は連続反応時
間(時間)を、縦軸は水相、有機相のZ−APMの濃度(m
M)を示す。
有機相のZ−APMの濃度は30時間で30mMまで上昇し
た。これは晶析工程で種晶を使用しなかったために、抽
出されたZ−APMが有機相に蓄積したことによる。しか
し、安定的にZ−APMが結晶化し、濾過により回収され
た30時間以降では有機相のZ−APM濃度は20mM程度にな
った。このことで連続的に水相よりZ−APMを抽出する
ことができるようになった。この時、水相のZ−APM濃
度は飽和濃度以下の3mM程度に保たれており、サーモラ
イシンの触媒作用で、L−PMとZ−AspよりZ−APMの連
続合成ができた。
この時の反応収率はZ−L−Aspを基準にして70%に
なった。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の方法で使用できる反応装置の一例を示す
図であり、図2および図3は本発明の実施例において得
られた水相および有機相中のZ−APMの経時変化を示す
図である。 1:有機相オーバーフロー、2:晶析槽、3:ウォタージャケ
ット、4:濾過器、5:有機相リザーバー、6:吸引ポンプ、
7:濾液回収、8:熱交換器、9:有機相循環ポンプ、10:恒
温水入口、11:恒温水出口、12:ウォタージャケット、1
3:反応塔、14:サンプリング口、15:水相オーバーフロ
ー、16:反応残液槽、17:基質溶液(原料)リザーバー、
18:恒温槽、19:水相(基質)供給ポンプ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12P 21/00 - 21/06 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アミノ基に保護基を有するD体を含んでも
    よいL−アミノ酸とカルボキシル基をエステル化したD
    体を含んでもよいL−アミノ酸とを縮合させる反応にお
    いて、金属プロテアーゼもしくは、固定化した金属プロ
    テアーゼが充填された反応塔の中で、2種のアミノ酸を
    含む基質水溶液と有機溶媒を接触させ、当該縮合反応を
    当該基質水溶液中で進行させ、同時に生成したジペプチ
    ド類を当該有機溶媒中に抽出することを特徴とするジペ
    プチド類の製造方法。
  2. 【請求項2】アミノ基に保護基を有するD体を含んでも
    よいL−アミノ酸がL−アスパラギン酸であり、カルボ
    キシル基をエステル化したD体を含んでもよいL−アミ
    ノ酸がL−フェニルアラニンである特許請求の範囲第1
    項の製造方法。
  3. 【請求項3】アミノ基の保護基がベンジルオキシカルボ
    ニル基である特許請求の範囲第1項の製造方法。
  4. 【請求項4】アミノ基に保護基を有するアミノ酸がZ−
    L−アスパラギン酸、カルボキシル基がエステル化され
    たアミノ酸がL−フェニルアラニンメチルエステル、縮
    合物がZ−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメ
    チルエステルである特許請求の範囲第1項の製造方法。
  5. 【請求項5】有機溶媒が酢酸エステルである特許請求の
    範囲第1項の製造方法。
  6. 【請求項6】基質水溶液と有機溶媒を向流に接触させ塔
    内流動に脈動を重畳することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項の製造方法。
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RU2280077C2 (ru) * 2001-07-26 2006-07-20 Адзиномото Ко., Инк. Ген пептидообразующего фермента, пептидообразующий фермент и способ получения дипептида

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