JP2970109B2 - α−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチルエステル溶液の濃縮方法 - Google Patents

α−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチルエステル溶液の濃縮方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、甘味剤として有用なα
−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α−APMと略記する)が溶解した溶液の濃
縮方法に関し、濃縮の際の加熱分解による製品収率の低
下を著しく改良するための方法に関するものである。
【0002】本発明のα−APMはショ糖の約200倍
の甘味を呈するペプチド系の甘味料であり、その極めて
良質な甘味と低カロリーであることによって、近年ダイ
エット甘味料として重用され、その全世界における需要
は、1995年までに1万トンを越えるであろうと予測
されている。
【0003】
【従来の技術】α−APMを工業的に製造する方法とし
ては、例えば次のようなものが知られている。(1)N
−置換アスパラギン酸無水物とフェニルアラニンメチル
エステルを有機溶媒中で結合させ、常法により置換基を
脱離し(USP3,786,039)、生成した不純物
を含むα−APMを塩酸と接触させ、α−APMの塩酸
塩を取得した後、これを中和して、α−APMを得る方
法(2)L−アスパルチル−L−フェニルアラニンを
水、メタノール、塩酸からなる混合溶媒中でメチルエス
テル化せしめ、α−APMの塩酸塩として取得した後、
これを中和して、α−APMを得る方法(特開昭53−
82752)、及び(3)N−置換アスパラギン酸とフ
ェニルアラニンメチルエステルを酵素の存在下に縮合さ
せ、次いで置換基を脱離する方法(特公昭55−135
595)等である。
【0004】上記(1)から(3)いずれの方法を用い
た場合でも、α−APMの塩酸塩及びα−APMを得る
ために、一般的にはα−APMが溶解している溶液から
晶析操作によりそれぞれの結晶を固体として析出させ、
その結晶を濾過機や遠心分離機のような固液分離装置に
よって分離させる。
【0005】このようにして固液分離した液(以下母液
という)には、少なくともその温度、pH条件での飽和
溶解度分のα−APM塩酸塩またはα−APMが溶解し
ており、そのまま廃水として廃棄することは、製品の収
率面のみならず、環境保全面でも良策とは言い難い。
【0006】また、上述した固液分離の際、分離した湿
結晶に付着している不純物を除去し結晶の純度を上げる
ために洗浄操作を行うのが一般的であるが、その洗浄液
中にはα−APM塩酸塩またはα−APMが溶解してい
るためこの洗浄液も上述した母液と同様に何らかの処理
を施すことが望ましい。
【0007】一方、この母液や洗浄液からα−APM塩
酸塩またはα−APMを回収しようとする場合は、その
溶液を加熱濃縮して溶液中のα−APM塩酸塩またはα
−APMの濃度を上げてそれぞれの晶析工程の前工程に
戻したり、専用の晶析装置によって再度晶析操作を行う
のが一般的である。
【0008】しかしながら、これらの液は製造主工程の
α−APM溶解液とは異なり低濃度であるため濃縮に長
時間を要し、また、α−APMは高温の溶液中で甘味の
ないジケトピペラジンに分解しやすいため、通常の加熱
濃縮条件では収率の低下が顕著で問題である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】α−APMが溶解して
いる溶液の濃縮においてα−APMの分解率が非常に小
さく、しかも工業規模の濃縮装置を用いて実施可能な濃
縮条件を見つけることは、α−APMを工業的に製造す
るプロセスにおいて技術的にも経済的にも重要な課題で
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述のよ
うなα−APM溶液の濃縮工程における問題点、即ち、
濃縮時にα−APMが分解し、製品収率が低下する点を
克服すべく、鋭意検討を重ねた結果、次のような新知見
を得るに至った。
【0011】即ち、α−APM溶液を濃縮する際、溶液
のpHを一定の範囲内に調整し、比較的低い温度で短時
間に濃縮を行うことにより、上述の分解による製品収率
の低下の問題を克服し得ることを見いだしたのである。
【0012】本発明の方法では、α−APM溶液を前工
程で一定のpH範囲内に調整し、比較的低い温度で濃縮
を行うために濃縮装置を減圧して沸点を下げ、さらに濃
縮温度での装置内の滞留時間を極力短縮させうる濃縮装
置を用いることにより、上述の問題点に対して満足する
効果を上げることができるのである。
【0013】これより、本発明を詳しく説明する。
【0014】本発明に用いられる濃縮装置としては、短
時間濃縮を行うために装置内の液ホールドアップが少な
く、また、濃縮液が連続的に排出できるものが適してお
り、垂直長管上昇膜型(LTV)、垂直長管下降膜型
(FFE)、プレート型、遠心式等の濃縮装置が用いら
れる。
【0015】また、粘度の高い溶液の場合は、機械的に
薄膜を形成させる必要があるので、撹拌掻き取り式や遠
心式等の濃縮装置を用いる方が望ましい。
【0016】しかしながら、その他の一般的に使われて
いる工業規模の濃縮装置でも装置内の滞留時間が長い
分、より低温での濃縮を行えば良いことがわかったが、
低温で濃縮するには減圧度を高める必要があり、そのた
めに真空発生系の能力を大きくすると設備費用および運
転費用が高くなるので、トータルでの費用が上昇しメリ
ットがなくなってしまう。従って、通常の操作圧として
は、30Torr以上で行うのが望ましい。
【0017】また、低温での濃縮にも限度があるため上
述したような短時間濃縮が可能な装置を用いる方が得策
であり、かつ、現実的である。
【0018】本発明に用いられる溶液は基本的にはα−
APMを含む水性溶液であれば何でも良いわけだが、濃
縮時にα−APMの濃度が飽和溶解度以上になる前に結
晶が析出するようなα−APM以外の物質が溶解してい
る場合は適当とは言えない。
【0019】なぜなら、濃縮操作中に結晶が析出するよ
うな場合は、短時間濃縮装置の操作条件として重要な液
の薄膜形成が阻害されたり、また、伝熱面に析出してス
ケーリングと称される状況になり伝熱効率の低下および
伝熱効率を維持するための洗浄頻度のアップが考えられ
るからである。
【0020】上記と同様の理由により、濃縮温度におけ
るα−APMの飽和溶解度以上に濃縮することはα−A
PMの結晶が析出するため不適当であり、結晶が析出し
ない範囲での濃縮が適当である。
【0021】濃縮装置へフィードするα−APMを含む
溶液のpHは6以下、好ましくは2から5の範囲に調整
することが望ましく、また、このpH調整の方法は、特
に問わないが中和熱等で過度な温度上昇を伴わない方法
が望ましい。
【0022】濃縮温度は設備および運転費用面からは高
い方がよいが、α−APMの分解を抑制する意味からは
低い方がよく、80℃以下が望ましい。
【0023】一方、濃縮装置の加熱部および濃縮部での
滞留時間とそれ以外の濃縮温度近くの温度で滞留してい
る時間も含めたトータル滞留時間が短い方がα−APM
の分解を抑制できる。
【0024】したがって、上述したpH範囲でα−AP
Mの分解率を5%以内にするには、濃縮温度80℃の条
件では滞留時間1時間以下、濃縮温度60℃の条件で
は、滞留時間が5時間以下の濃縮装置を用いることが望
ましい。
【0025】
【発明の効果】本発明の方法によれば、α−APMの精
製段階で生じる晶析母液等からα−APMの分解を低く
抑えて中間精製品や製品を高収率で回収でき、大幅なコ
ストダウンが期待できるとともに、廃液による環境汚染
を抑制できることから、この方法は実用上非常に価値の
高いものである。
【0026】装置面では、短時間濃縮可能な装置があれ
ば最適であるが、滞留時間の比較的長い連続濃縮装置や
濃縮缶による回分式濃縮装置でも温度、pH、時間条件
を適当に設定すれば効果は低下するものの工程改善が可
能である。
【0027】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。
【0028】
【実施例1】250Lタンクにホルミル化α−APM1
0kgを含む酢酸12Lとトルエン60Lの混合溶媒を
張り込み、それに水25Lを加え60℃に加温して15
分撹拌した後、30分間静置し、分層させた。
【0029】この水層を150Lタンクに分取し、それ
に35%塩酸5Lとメタノール5Lを加え、60℃で2
0分加熱し脱ホルミル反応し、冷却後さらに35%塩酸
12.5Lを加えて20℃で2日間撹拌晶析した後、さ
らに5℃で3時間撹拌し、析出した結晶を分離してα−
APM塩酸塩晶析母液を得た。
【0030】この母液を3Lナスフラスコに1L分取し
てpHを1N水酸化ナトリウム水溶液で所定のpHに調
整したものをロータリーエバポレーターで約50%の液
量になるまで濃縮した。
【0031】その後、濃縮温度でのトータル滞留時間の
影響を確認するために所定時間、濃縮温度と同一温度で
ホールドする方法をとった。
【0032】濃縮前の溶液のpH、濃縮温度及びトータ
ル滞留時間の3条件を変えて実験を行い、濃縮前後の溶
液中のα−APM濃度およびジケトピペラジン濃度をア
ミノ酸アナライザーと高速液体クロマトグラフィーで分
析し、濃縮前後のα−APM量から分解率を計算で求
め、その結果を表1から表3に示した。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【表3】
【0036】
【実施例2】α−APMを5kg溶解した原料水溶液1
00L(60℃、α−APM濃度5wt%)を撹拌機付
きの250Lステンレス製晶析装置に張り込み、撹拌を
しながら温度0℃の冷媒を冷却用ジャケットに循環し5
℃まで冷却し、析出した結晶を分離してα−APM晶析
母液を得た。
【0037】この母液を3Lナスフラスコに1L分取し
てpHを1N塩酸で所定のpHに調整したものをロータ
リーエバポレーターで約50%の液量になるまで濃縮し
た。
【0038】この操作においても実施例1と同様に、濃
縮温度でのトータル滞留時間の影響を確認するために濃
縮操作後で所定時間、濃縮温度と同一温度でホールドす
る方法をとった。
【0039】濃縮前の溶液のpH、濃縮温度及びトータ
ル滞留時間の3条件を変えて実験を行い、濃縮前後の溶
液中のα−APM濃度およびジケトピペラジン濃度をア
ミノ酸アナライザーと高速液体クロマトグラフィーで分
析し、濃縮前後のα−APM量から分解率を計算で求
め、その結果を表4から表6に示した。
【0040】
【表4】
【0041】
【表5】
【0042】
【表6】
【0043】
【実施例3】実施例2と同様の方法にてα−APM晶析
母液25Lを作成し、1N塩酸を用いてpHを4に調整
した後、その全量をFFE濃縮缶(蒸発管内径50mm
φ、高さ2000mm、1本)にて75℃で濃縮して約
10Lの濃縮液を得た。
【0044】この濃縮操作では、濃縮缶へ毎分約0.5
Lで液をフィードし、濃縮液は濃縮缶の缶底のジャケッ
ト部で水冷されて全量フィードされるまでホールドされ
ており、濃縮終了後に真空をブレークしてから濃縮液を
排出したが、その液の分析結果からはα−APMの分解
率は1%wt以下であった。
【0045】
【実施例4】実施例2と同様の方法にてα−APM晶析
母液を100L作成し、1N塩酸を用いてpHを5に調
整した後、その全量を250L濃縮缶(600mmφ×
1000mmで蒸気加熱用のジャケット付き)にて60
℃で5時間濃縮して42.5Lの濃縮液を得た。
【0046】濃縮液の分析結果からα−APMの分解率
は3.8wt%であった。
【0047】
【比較例1】実施例2と同様の方法にてα−APM晶析
母液を100L作成し(pH=6.5)、その全量を2
50L濃縮缶(600mmφ×1000mmで蒸気加熱
用のジャケット付き)にて75℃で1時間濃縮して78
Lの濃縮液を得た。
【0048】濃縮液の分析結果からα−APMの分解率
は42wt%であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07K 5/075 C07K 1/02 C07K 1/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 α−L−アスパルチルL−フェニルアラ
    ニンメチルエステル溶液をpH5〜2に調整し、容器の
    加熱器を含めた濃縮装置内の滞留時間が5時間以下でか
    つ濃縮温度が80°C以下で、濃縮液を連続的に排出し
    つつ連続的に濃縮操作を行うことを特徴とするα−L−
    アスパルチルL−フェニルアラニンメチルエステル含有
    溶液の濃縮方法。
  2. 【請求項2】 溶液がα−L−アスパルチルL−フェニ
    ルアラニンメチルエステル塩酸塩晶析における母液及び
    /または分離した湿結晶の洗浄液である請求項1記載の
    方法。
  3. 【請求項3】 溶液がα−L−アスパルチルL−フェニ
    ルアラニンメチルエステル晶析における母液及び/また
    は分離した湿結晶の洗浄液である請求項1記載の方法。
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