JP3013995B2 - 発酵媒体からの2―ケト―l―グロン酸の分離方法 - Google Patents
発酵媒体からの2―ケト―l―グロン酸の分離方法Info
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Description
離に関するものである。
シウム塩を含有する発酵媒体から、以下の操作を実施し
て2−ケト−L−グロン酸を分離することである:不溶
物の分離;無機カチオンの除去;および2−ケト−L−
グロン酸の分離。
ロン酸は、一般には、適当な微生物により発酵した媒体
中で、2−ケト−L−グロン酸カルシウムの形状で製造
する。
−H)の、またはナトリウム塩形状(2KLG−Na)の2−
ケト−L−グロン酸を、いずれの場合にも可能な限り純
粋な形状で使用し得ることが特に有利である。
ケト−L−グロン酸カルシウムを含有する発酵媒体から
実質的に純粋な2−ケト−L−グロン酸ナトリウムを製
造することは公知である。しかし、これらの方法の工業
的に実施しても、以後のアスコルビン酸への転化に必要
な2−ケト−L−グロン酸を直接に得ることはできな
い。
グロン酸カルシウムを含有する発酵媒体から、実質上純
粋な2−ケト−L−グロン酸(2KLG−H)が良好な収率
で得られることがここに見いだされ、これが本発明の主
題を形成する。
L−グロン酸以外に、不溶性の生物体(biomass)なら
びに有機および無機の不純物をも含有する。無機の不純
物は実質的に、金属カチオン、たとえばナトリウム、カ
リウムまたはマグネシウムイオンと結び付いた無機アニ
オンよりなるものである。
である: 1)不溶物の発酵媒体からの分離; 2)媒体からの脱鉱物質(すなわち無機カチオンの除
去);および 3)2−ケト−L−グロン酸の分離。
ができる。
物体および他の不溶性物質は: − 好ましくは凝集(flocculating)剤、たとえばポリ
アクリルアミド型の化学剤を用いて凝集したのちに遠心
するか; または、 − 凝集剤、たとえばポリアクリルアミドを用いて凝集
し、濾過用添加剤、たとえば木粉もしくはケイ藻土を添
加したのちに、好ましくは減圧下に濾過するか; または、 − 適当な無機もしくは有機の膜、たとえば炭素基質
(matrix)上のポリ二フッ化ビニリデン膜もしくはZrO2
膜を透過して限外濾過することにより、 媒体から分離することができる。
以下の温度で、減圧下に、初期の体積の1/4ないし1/3に
相当する体積にまで蒸発させることにより、または、ポ
リスルホン膜上、50℃の温度で、初期の約半分の体積に
なるまで逆浸透させることにより濃縮することができ
る。
度で、存在するカルシウムに対して実質的に化学量論的
量の濃硫酸を添加して酸性化する。沈澱した硫酸カルシ
ウムは濾過により分離し、水で洗浄する。その主要なも
のが沈澱していないカルシウムならびにナトリウム、カ
リウムおよびマグネシウムカチオンである種々のカチオ
ンを含有する濾液は、カチオン交換樹脂と接触させて、
好ましくは重合体の、好ましくはスルホン型の、酸(水
素)型のカチオン交換樹脂カラムを通して脱カチオン
し、酸性化する。
チオン性樹脂を通して媒体を脱カチオンし、酸性化する
ことも可能である。
は、ついで、溶液中の強無機酸のアニオンを除去するた
めに、弱塩基性アニオン交換樹脂と接触させて、たとえ
ば、好ましくはジアルキルアミノ型の、塩基(ヒドロキ
シル)型の重合体アニオン交換樹脂を通して処理するこ
とができる。
圧下に、60℃以下の温度で蒸発させて、初期の体積の約
70%にまで濃縮する。2−ケト−L−グロン酸の結晶化
は、減圧下、約40℃の温度で、体積が約30ないし40%減
少するまでさらに濃縮し、続いて、この結晶スラリーを
任意に冷却することにより達成される。
換器を備えた結晶化器中で、連続的に結晶化するのが特
に有利であり得る。得られる結晶は濾過により、または
遠心により分離し、ついで水で洗浄する。2−ケト−L
−グロン酸は、一般的には約100%の純度の一水和物の
形状で単離される。水和の水分子は減圧下の加熱により
除去することができる。
一般に、結晶を温空気流下で移送することにより実施す
る。
濃縮し鉱物質を除去した媒体を、溶液中に好ましくは第
2級の、20個以上の炭素原子を有する脂肪族アミンを含
有する、任意にハロゲン化した脂肪族または芳香族の炭
化水素である適当な有機溶媒で抽出しても得られる。か
くして得られる有機溶液は、塩酸、硫酸または硝酸から
選択した0.5Nないし3Nの濃度の強無機酸の水溶液で抽出
することができる。ついで、かくして得られる水溶液を
乾燥状態にまで濃縮して、一般的には純度90%以上の粉
末状の2−ケト−L−グロン酸一水和物を得ることがで
きる。
ム株の培養により得られた、約1.6%の生物体および他
の不溶性物質と10%の2−ケト−L−グロン酸カルシウ
ムとを含有する発酵媒体を使用する。
より分離することができる: 1)沈澱物(約2kg)を含有する発酵媒体(123kg)を、
40℃の温度で、80,000Daの多孔性度を有するカーボセッ
プ(Carbosep)限外濾過膜を透過させる。この方法で、
不溶性物質を含有しない透過物(112kg)と、透過物の
それと等しい2−ケト−L−グロン酸カルシウム濃度を
有する、沈澱物の全てを含有する捕捉物(retenate)
(11kg)とが得られる。
ち、上記のものと同一の限外濾過の過程で捕捉物に連続
的に水を添加して、補足物中の2−ケト−L−グロン酸
カルシウムを完全に取り出す。集めた透過物中の2−ケ
ト−L−グロン酸カルシウムの含有量が少なくとも99%
の回収レベルに相当することになったところで完全濾過
を停止する。
oerger)8850の5g/リットル水溶液(20cc)を全媒体(5
00g)に添加し、激しく撹拌する。2,3分接触させたの
ち、激しい撹拌を続けながら、木粉(10g)を添加す
る。得られる混合物を、濾布を通して減圧下(300mmHg,
40kPa)に濾過する、フィルターケーキを水(50cc)で
洗浄する。
である。9.4%の2−ケト−L−グロン酸カルシウムを
含有する濾液の重量は520gである。
0)の5g/リットル水溶液(8リットル)を用いて、2.7
%の沈澱物を含有する全媒体(200リットル)を凝集
し、ついで、2000リットル/時の流速で、7200m2の等価
面積(equivalent surface area)を有するプレート遠
心透明化器(plate−centrifuge clarifier)に連続的
に導入する。0.1%の沈澱物を含有する透明媒体を回収
する。
縮することができる: 1)減圧下(72mmHg;9.5kPa)、47℃の温度で蒸発させ
て、不溶物を含有しない媒体(225リットル)を62リッ
トルの体積にまで濃縮する。熱分解は0.5%未満であ
る。
トル/時・m2の流速、50℃またはそれ以下の温度で、ポ
リスルホン膜を備えた逆浸透モデュール(PCI Z99)を
通過させて、30リットルの体積になるまで濃縮する。
に記載した条件下で得た濃縮媒体(2リットル)を含有
する撹拌容器に、モル数で媒体中に存在するカルシウム
の全量に相当する、100ccの量の濃硫酸を添加する。二
水和物の形状で沈澱する硫酸カルシウムを濾過により分
離し、水で洗浄する。濾液と集めた洗液とは最初の2−
ケト−L−グロン酸の99.5モル%を含有する。カルシウ
ム除去の収率は95%である。
混合する前の)濾液3リットルを、水素型の強カチオン
性樹脂(1.6リットル;アンバーライト(Amberlite)IR
C120)を含有する高さ80cm、直径5cmのカラムを通過さ
せる。
ト−L−グロン酸に対して1%未満である媒体(5.5リ
ットル)が得られる。2−ケト−L−グロン酸の回収レ
ベルは99.5%を超える。
媒体中の硫酸含有量を1/10に減少させるために、ヒドロ
キシル型の弱アニオン交換樹脂(15cc;アンバーライトI
RA93)を含有する高さ10cm、直径1.4cmのカラムを通過
させる。2−ケト−L−グロン酸の損失は、導入した量
の2%を超えない。
濃縮し、2−ケト−L−グロン酸(1170g)と不純物(2
55g)とを含有する溶液(3430g)を得る。この方法で得
た濃縮液を減圧下(40mmHg;5.3kPa)、40℃の温度で、2
010gの重量になるまで、部分的に濃縮する。この付加的
な濃縮により、2−ケト−L−グロン酸水和物が結晶化
する。この結晶スラリーを25℃に冷却する。濾過により
結晶を分離し、水で洗浄する。この方法で2−ケト−L
−グロン酸水和物(930g)が得られる。その純度は99%
を超え、固体硫酸塩の含有量は0.1%未満である。収率
は73%である。
で710gの重量にまで濃縮する。冷却後、結晶を濾過によ
り分離し、水で洗浄する。この方法で2−ケト−L−グ
ロン酸一水和物(285g)が得られ、その純度は89%であ
る。
った(水分5.8%)結晶(9400g)を、気体移送乾燥器
(pneumatic transport drier)中、滞留時間3秒で、7
5℃の空気を5m/sで循環させて乾燥する。この方法で2
−ケト−L−グロン酸一水和物(8850g)が得られる。
これは、減圧下(5mmHg;0.67kPa)、40℃で数時間加熱
して脱水することができる。
−L−グロン酸(80g)を含有する媒体(1リットル)
を、アドゲン(Adogen)83(シェリング社(Schering)
の登録商標;260g)のケロシン溶液(1リットル)と、5
0℃で0.5時間接触させる。有機相に抽出した2−ケト−
L−グロン酸(83%)を、1N硝酸水溶液(690cc)で定
量的に再抽出する。
L−グロン酸一水和物(89%)を含有する結晶化生成物
(81.5g)が得られる。
る。
酵媒体から不溶物を分離し、媒体から無機カチオンを除
去し、ついで、媒体から2−ケト−L−グロン酸を分離
することよりなる、2−ケト−L−グロン酸のカルシウ
ム塩を含有する発酵媒体から2−ケト−L−グロン酸を
分離する方法。
と濾過助剤との存在下における濾過により、または超遠
心により分離することを特徴とする上記の第1項記載の
方法。
対して実質的に化学量論的量の硫酸を添加し、ここで沈
澱する硫酸カルシウムを濾過により分離し、ついで濾液
を水素型のカチオン交換樹脂と接触させて無機カチオン
を除去することを特徴とする、上記の第1または第2項
記載の方法。
無機カチオンを除去することを特徴とする上記の第1ま
たは第2項記載の方法。
シル型の弱塩基性アニオン交換樹脂と接触させて媒体中
に残存する強酸のアニオンを全て除去することを特徴と
する、上記の第1ないし第4項のいずれか一つに記載さ
れた方法。
2−ケト−L−グロン酸を結晶化させ、ついで分離する
ことを特徴とする、上記の第1ないし第5項のいずれか
一つに記載された方法。
20個以上の炭素原子を有する脂肪族アミンを含有する、
ハロゲン置換されていてもよい脂肪族または芳香族の炭
化水素である有機溶媒を用いて、濃縮した媒体から2−
ケト−L−グロン酸を抽出し、塩酸、硝酸または硫酸の
水溶液を用いて上記の有機溶媒から再抽出し、ついで、
得られる水溶液を乾燥状態にまで濃縮することを特徴と
する、上記の第1ないし第5項のいずれか一つに記載さ
れた方法。
Claims (1)
- 【請求項1】2−ケト−L−グロン酸のカルシウム塩を
含有する発酵媒体からの2−ケト−L−グロン酸の製造
方法であって、 a) 限外濾過、凝集剤と濾過助剤の存在下における濾
過または凝集剤の存在下における遠心による該発酵媒体
からの不溶物の分離、 b) 減圧下での蒸発または逆浸透による、工程a)で
得られた混合物の濃縮、 c) 濃縮された混合物に実質的に化学量論量の硫酸を
添加し、実質的にすべての硫酸カルシウムを沈殿させ、
次いで硫酸カルシウムを分離することによる該濃縮され
た混合物からの無機カチオンの除去、 d) 得られた処理液を水素型の高分子カチオン交換樹
脂と接触させることによる無機カチオンの除去、 e) 溶出液を高分子アニオン交換樹脂と接触させるこ
とによる残存強酸アニオンの除去、 f) 溶出液の減圧下での濃縮、ならびに g) 減圧下でのさらなる濃縮後の結晶化による2−ケ
ト−L−グロン酸の単離あるいは20個以上の炭素原子を
有する脂肪族アミンを含有する、ハロゲン置換されてい
てもよい脂肪族もしくは芳香族の炭化水素から選ばれる
有機溶媒を用いる抽出、次いで塩酸、硝酸または硫酸の
水溶液を用いる上記有機溶媒抽出液からの再抽出、次い
で得られた水溶液の乾燥状態までの濃縮後の2−ケト−
L−グロン酸の単離、 からなる工程を含む、2−ケト−L−グロン酸の製造方
法。
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