JP2958789B2 - アミノ酸・核酸およびその誘導体の精製方法 - Google Patents

アミノ酸・核酸およびその誘導体の精製方法

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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、結晶および菌体を含有する液から結晶、と
くにアミノ酸・核酸およびその誘導体などの結晶を効率
よく分離精製する方法に関する。
従来の技術 従来、醗酵液あるいは酵素反応液中の結晶分離方法と
しては、濾過、遠心沈降が一般的に用いられている。し
かし処理液中に菌体を含む場合、比較的低い設備投資で
すむ濾過においては、菌体により濾布の目詰まりが置き
やすいとともに結晶中への菌体の持込みが大きく適さな
い。一方、デカンター型に代表される遠心沈降において
は、結晶分離は可能であるが、やはり菌体および付着母
液の淘汰は不十分なため、多段分離さらには向流洗浄な
どが必要となり、これらによる結晶分離のロスは避けら
れない。それ以外の方法としては、処理液に酸または塩
基を添加するなどして結晶をいったん溶解させて菌体溶
液とし、菌体を分離後、再結した上で分離しなければな
らない。
液体サイクロンは、固定円筒内での液体の回転によっ
て遠心力を与える湿式分級機としてよく知られており、
従来、鉱山の微粉砕物回収、パルプ中よりの砂粒除去、
さらには各種澱粉の分級など、さまざまな適用がなされ
ている。これらはいずれも液体サイクロンの限界粒子径
以上の粒子を下流側に分級するという機能を応用したも
のといえる。ただしここにおいて、限界粒子径以下の粒
子についての分級能は有しておらず、これらの粒子は上
流、下流の液量比によって分かれるにすぎない。
この考え方の適用としては結晶を含有する溶液として
の晶泥を液体サイクロンを用いて濃縮するという発想に
留まらざるを得ない。この液体サイクロンに菌体を含有
する溶液をフィードすると、菌体はこの限界粒子径より
小さいので、液体サイクロンの上流と下流で濃縮には差
がなく分離できない。
発明が解決しようとする課題 結晶および菌体を含有する液から結晶を少ない工程お
よび低コストで効率よく分離することができる方法の開
発が要請されている。
課題を解決するための手段 本発明者らは前記の課題を解決すべく鋭意検討した結
果、結晶と菌体の両方を含有する液に液体サイクロンを
適用し、液体サイクロンの分級性能により結晶を効率よ
く濃縮、分離すると同時に、結晶に比べ径が小さく液体
サイクロンの適用は考えにくい菌体を効率よく濃厚結晶
溶液から淘汰することができることを見出した。
すなわち、本発明のアミノ酸・核酸およびその誘導体
の精製方法は、請求項1に記載のように、粒径5μm以
下の菌体を10乾燥菌体重量%以下、粒径10〜2000μm以
下の結晶を5〜60重量%含有する晶泥を、下流側の結晶
濃度を十分高くできる代表径をもつ液体サイクロンで処
理し、必要に応じて下流側に背圧をかけることにより、
下流側に結晶濃度が30〜90重量%の濃厚結晶溶液を回収
し、上流側に50%以上の菌体を淘汰することを特徴とす
る。
具体的には、まず、5μm以下の菌体を10乾燥菌体重
量%以下、10〜2000μm以下の結晶を5〜60重量%以下
含有する晶泥を、ポンプにより液体サイクロンにフィー
ドする。用いる液体サイクロンは、一般的形状のもの
で、下流側の結晶濃度を十分高くし得るに十分小さな代
表径を有するものとする。フィード圧力を選定すること
により、結晶は液体サイクロン内部での遠心効果により
下流側に運ばれ、下流側の結晶濃度を高めることができ
る。これと同時に菌体については、液体サイクロンの遠
心効果の影響が小さく溶液と同様の挙動を示すが、下流
側に濃縮される結晶濃度が高くなることにより、主に上
流側に運ばれることになり、結晶と菌体溶液を効率よく
分離することができる。また必要に応じ、上流側の結晶
の漏れを配慮したうえで下流側に背圧をかけることによ
り、下流側結晶濃度が増加するとともに、菌体の淘汰も
促進される。
以上のように、結晶、菌体、溶液の3成分を含む液か
らの結晶の効果的分離法として、液体サイクロンを用い
ることにより、結晶を菌体溶液から効率よく分離するこ
とができる。
このようにして得られた濃厚結晶溶液は、濾過または
遠心脱水にかけることにより、従来の遠心沈降等に比
べ、菌体淘汰ならびに付着母液の少ない良好な結晶分離
が可能となる。すなわち処理前の液では、菌体の存在に
より濾布の目詰まりが発生するため適当ではなかった
が、処理跡の濃厚結晶液においては、菌体が淘汰されて
いるとともに、結晶のうち菌体と同様、濾過あるいは脱
水の速度を低下させる要因となる微細晶も同時に淘汰さ
れているからである。
本発明において適用対象となる晶泥は、アミノ酸・核
酸あるいはその誘導体の醗酵液または酵素反応液に由来
するものであって、醗酵液ないし酵素反応液中に結晶が
析出しているもの(例えばグアノシン醗酵液)、醗酵な
いし酵素反応終了後に酸あるいは塩基を加えて結晶を晶
析させたもの(例えばグルタミン酸醗酵液)、および醗
酵ないし酵素反応終了後に濃縮あるいは冷却を行い、結
晶を析出させたもの(例えばトリプトファン醗酵液)な
どであり、菌体とそれから生産されるアミノ酸の結晶な
どを含有している晶泥である。
このような晶泥としては、前述したグルタミン酸、ト
ロプトファンのほかフェニルアラニン、ロイシン、イソ
ロイシン、グルタミン、アスパラギン酸やその誘導体な
どの各種のアミノ酸とその生産菌を含有する液などがあ
る。また、前述したグアノシンのほか醗酵法により得ら
れるその他のヌクレオシド、ヌクレオチドやその誘導体
についても同様にその対象となる。
作 用 本発明方法によば、結晶および菌体を含有する液を液
体サイクロンに供給することにより、結晶は液体サイク
ロン内部の遠心効果により下流側に運ばれて濃厚結晶溶
液として回収され、一方、菌体は遠心効果が小さく溶液
と同様の挙動を示すが、下流側に濃縮される結晶濃度が
高くなるため、大部分が上流側に抜き出されるから、結
晶を菌体溶液から効率よく分離することができる。
液体サイクロンによる結晶の分離、精製は、従来の遠
心沈降機に比べ、設備投資としては非常に安価でまたメ
ンテナンスも容易であること、コンパクトで処理量が大
きくスペースをとらないこと、ポンプ動力のみなのでエ
ネルギー費が安いこと、操作・運転が簡単であること、
多段化や向流洗浄などが容易であることなど多くの利点
を有していると言える。
実施例 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1 グルタミン酸生産菌体1乾燥菌体重量%を含有するグ
ルタミン酸醗酵液を、第1図に示した晶析槽(1)に入
れ、硫酸を添加しpH3.2で中和晶析を行った。晶析によ
り得られたグルタミン酸晶泥は結晶容量で10%、結晶の
粒径は約2〜300μmであった。このグルタミン酸結晶
含有液をポンプ(2)により液体サイクロン(3)にフ
ィードした。液体サイクロン(3)は、サイクロンとし
ては一般的形状で、代表径である円筒部直径が20mmのセ
ラミック製液体サイクロンである。フィード圧力を5kg/
cm2G、液体サイクロン1本当たりのフィード量を0.72m3
/Hrとする。液体サイクロン下流口に背圧0.5kg/cm2Gを
かけ、上流口には背圧をかけなかった。この操作によ
り、液体サイクロン下流側には、グルタミン酸結晶が90
重量%の濃厚結晶溶液として得られ、フィード液中の90
%以上の菌体が淘汰できた。液体サイクロンの下流側へ
の結晶の回収率は80%であった。次に、得られた濃厚結
晶溶液をパネビスの水平ベルトフィルター(4)で処理
を行った。その結果、ケーク厚さ30mmにおいて平均濾過
比抵抗(単位:n/kg)が109と濾過性が良好となり、また
乾ケーク重量1kg当り0.5kgの洗浄水を用いることによ
り、ケークの付着母液を2.5%、フィード液に帯する菌
体持込みで2%のグルタミン酸結晶が得られた。
一方、液体サイクロン(3)の上流側液は、ストック
槽(5)に一端貯えた後、ポンプ(6)により液体サイ
クロン(7)にフィードした。液体サイクロン(7)は
液体サイクロン(3)と同様の形状で、代表形である円
筒部直径が9mmのセラミック製液体サイクロンである。
フィード圧力を5kg/cm2G、液体サイクロン1本当りのフ
ィード量を0.24m3/Hrとした。液体サイクロン下流口、
上流口とも背圧をかけなかった。下流側には液体サイク
ロン(3)の上流側に漏れた結果が回収され、晶析槽
(1)に循環することができた。液体サイクロン(7)
の上流側は次処理工程へ送った。
このような系を組むことにより、グルタミン酸生産菌
体を含有するグルタミン酸結晶溶液からグルタミン酸結
晶を効率よく分離精製することができた。
実施例2 グアノシン濃度が2.5g/dlであるグアノシン醗酵液で
は溶解度が非常に低いため、醗酵工程終了後のグアノシ
ン醗酵液中には既にグアノシン結晶が析出している。グ
アノシン結晶の粒径は約2〜200μmである。このグア
ノシン生産菌体を含有するグアノシン醗酵液を実施例1
で用いた液体サイクロン(7)と同様の液体サイクロン
にフィードした。フィード圧力を5kg/cm2G、液体サイク
ロン1本当りのフィード量を0.24m3/Hrとした。液体サ
イクロン下流口の背圧0.5kg/m2Gをかけ、上流口には背
圧をかけなかった。この操作により、液体サイクロン下
流側には、グアノシン結晶が70%回収され、フィード液
中の80%の菌体が淘汰できた。得られた濃厚結晶溶液に
その約3倍量の水を加えて液体サイクロンにかける、い
わゆる水洗工程を2回行うことにより、菌体淘汰率を99
%以上、さらには溶液中の着色物質を始めとする不純物
を十分淘汰したグアノシン濃厚結晶溶液が50%の回収率
で得られた。グアノシン醗酵中に析出する結晶への不純
物の取り込みは少ないので、本方法により得られた濃厚
溶液は、このまま分離、乾燥し、製品とすることができ
る精製度であった。また、液体サイクロンの多段化にお
いては、向流多段洗浄を行うことにより結晶回収率をさ
らに上げることができた。
このように、グアノシン生産菌体および析出グアノシ
ン結晶を含有する醗酵液からグアノシン結晶を効率よく
分離精製することができた。
実施例3 トリプトファン濃度が2g/dlのトリプトファン醗酵液
を15℃まで冷却し晶析を行った。トリプトファン結晶の
粒径は約2〜150μmである。このトリプトファン生産
菌体を含有するトリプトファン醗酵液を実施例1で用い
た液体サイクロン(7)と同様のサイクロンにフィード
した。フィード圧力を5kg/cm2G、液体サイクロン1本当
りのフィード量を0.24m3/Hrとした。液体サイクロン下
流口に背圧1.0kg/cm2Gをかけ、上流口には背圧をかけな
かった。この操作により、液体サイクロン下流側には、
トリプトファン結晶が約60%回収され、フィード液中の
約80%の菌体が淘汰できた。得られた濃厚結晶溶液に実
施例2と同様の洗浄を2段加えることにより、菌体淘汰
率を99%以上、さらには溶液中の着色物質を始めとする
不純物を十分淘汰したトリプトファン濃厚結晶溶液が45
%の回収率で得られた。トリプトファン醗酵中に析出す
る結晶への不純物の取り込みは、実施例2のグアノシン
同様少ないので、本方法により得られた濃厚溶液は、こ
のまま分離、乾燥し、製品とすることができる精製度で
あった。
このように、トリプトファン生産菌体および冷却によ
り析出させたトリプトファン結晶を効率よく分離精製す
ることができた。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、アミノ酸、核
酸およびその誘導体などの結晶と、その菌体とを含有す
る液から結晶を低いコストで容易に効率よく分離、精製
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一例(実施例1)を示した工程図で
ある。 (1)……グルタミン酸晶析槽、(2)……フィードポ
ンプNo.1、(3)……液体サイクロンNo.1、(4)……
ベルトフィルター、(5)……ストック槽、(6)……
フィードポンプNo.2、(7)……液体サイクロンNo.2。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12P 13/04 C12P 19/34 B04C 9/00 WPI(DIALOG) BIOSIS(DIALOG)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粒径5μm以下の菌体を10乾燥菌体重量%
    以下、粒径10〜2000μm以下の結晶を5〜60重量%含有
    する晶泥を、下流側の結晶濃度を十分高くできる代表径
    をもつ液体サイクロンで処理し、必要に応じて下流側に
    背圧をかけることにより、下流側に結晶濃度が30〜90重
    量%の濃厚結晶溶液を回収し、上流側に50%以上の菌体
    を淘汰することを特徴とするアミノ酸・核酸およびその
    誘導体の精製方法。
  2. 【請求項2】下流側の濃厚結晶溶液の結晶濃度が60〜80
    重量%である請求項1の精製方法。
  3. 【請求項3】晶泥が醗酵液または酵素反応液に由来し、
    醗酵液ないし酵素反応液中に結晶が析出している晶泥で
    ある請求項1の精製方法。
  4. 【請求項4】晶泥が醗酵液または酵素反応液に由来し、
    醗酵ないし酵素反応終了後、酸あるいは塩基を加え、結
    晶を晶析させた晶泥である請求項1の精製方法。
  5. 【請求項5】晶泥が醗酵液または酵素反応液に由来し、
    醗酵ないし酵素反応終了後、濃縮あるいは冷却を行い、
    結晶を析出させた晶泥である請求項1の精製方法。
  6. 【請求項6】粒径5μm以下の菌体を10乾燥菌体重量%
    以下、粒径10〜2000μm以下の結晶5〜60重量%含有す
    る晶泥を、下流側の結晶濃度を十分高くできる代表径を
    もつ液体サイクロンで処理し、必要に応じて下流側に背
    圧をかけることにより、下流側に結晶濃度が30〜90重量
    %の濃厚結晶溶液を回収し、上流側に50%以上の菌体を
    淘汰し、回収された前記濃厚結晶溶液を濾過または遠心
    脱水することにより付着母液の少ない結晶を取得するこ
    とを特徴とするアミノ酸・核酸およびその誘導体の精製
    方法。
  7. 【請求項7】晶泥が醗酵液または酵素反応液に由来し、
    醗酵液ないし酵素反応液中に結晶が析出している晶泥で
    ある請求項6の精製方法。
  8. 【請求項8】晶泥が醗酵液または酵素反応液に由来し、
    醗酵ないし酵素反応終了後、酸あるいは塩基を加え、結
    晶を晶析させた晶泥である請求項6の精製方法。
  9. 【請求項9】晶泥が醗酵液または酵素反応液に由来し、
    醗酵ないし酵素反応終了後、濃縮あるいは冷却を行い、
    結晶を析出させた晶泥である請求項6の精製方法。
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