JP3014194B2

JP3014194B2 - トリプトファンの単離法

Info

Publication number: JP3014194B2
Application number: JP3320511A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　　潔; 誠谷中; 長原　　清輝; 徹宮原; 信裕福原
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1991-12-04
Filing date: 1991-12-04
Publication date: 2000-02-28
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: JPH05153988A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トリプトファンを含む
水溶液からの同物質の単離法に関するものである。

【０００２】なお、本発明は、一般的には、Ｌ−トリプ
トファンの単離法を想定するものであるが、Ｄ−あるい
はＤＬ−トリプトファンにも適用することは、十分可能
である。

【０００３】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】トリ
プトファンはアミノ酸の一種であり、特にＬ体は人間の
みならず生物全般の代謝過程に重要な役割を果たしてい
る。このため、医薬業・食品業・飼料業・農業などの産
業にとって、非常に利用価値の高い物質である。

【０００４】トリプトファンの製造法に関しては、多種
多様な製造法が広く知られている。そして、製造から単
離の過程では、トリプトファンは水溶液として存在して
いるのが一般的であり、このため、水溶液中からの同物
質の単離方法に関しても種々の技術が提示されている。

【０００５】この範中の技術の代表例の一つとして、ト
リプトファンを含む水溶液を濃縮し、その後、冷却によ
りトリプトファンの結晶を析出させる方法を挙げること
ができるが、濃縮時に析出するトリプトファンの結晶が
引き起こす発泡・突沸現象に注意を要することが従来よ
りよく知られている。

【０００６】すなわち、トリプトファンを含む水溶液を
常圧または減圧下で濃縮させると、トリプトファン濃度
がその水溶液での飽和溶解度を上回った時点より、濃縮
液中にはトリプトファンの結晶が析出し始める。過飽和
状態で濃縮操作を継続するにつれて、析出した結晶が、
結晶表面の疎水性のために水溶液表面に浮き始め、泡を
巻き込むために発泡または突沸が起こるのである。ま
た、結晶が水溶液表面を覆うことで、濃縮自体も進行し
にくくなる。

【０００７】これに対して、主に界面活性剤を濃縮時に
添加する等の改善策が既に開示されている（ＷＯ−９０
−０９３７２）。しかし、この方法では、必ずしも発泡
・突沸を完全に防止することはできない。

【０００８】例えば、発酵法または酵素法により製造し
たＬ−トリプトファンを分離・精製するに際して、溶液
中の菌体成分等を活性炭に吸着させて除去したトリプト
ファン溶液を用いた場合、濃縮液のトリプトファン濃度
が約８重量％を越えた時点より発泡・突沸が観察され
る。さらに濃縮を続けると、添加した界面活性剤等の濃
度にもよるが、約１０重量％を越えた時点で界面活性剤
等を添加した効果を次第に見いだせなくなり、約１３重
量％以上では全く効果を期待できない。

【０００９】また、トリプトファンの濃縮度が上昇する
につれて、濃縮液の粘度が高くなるため、濃縮液の濾過
性もこれに応じて悪化し、引いては、析出したトリプト
ファンの結晶を効率よく分離することが困難となる。

【００１０】このため、約１３重量％以上にトリプトフ
ァンを濃縮させるプロセスは、工業的には成立しにく
く、それ故に収率向上の妨げとなっている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上記の問題点を克服し、トリプトファンを含む水溶液か
ら高収率でトリプトファンを単離するプロセスについて
検討を行い、濃縮時に析出するトリプトファンの結晶
を、析出と同時に取り除くことで、発泡または突沸を防
止しつつ結晶を分離することができる事を見いだし、本
発明を完成させた。

【００１２】即ち、本発明は、トリプトファンを含む水
溶液からトリプトファンの結晶を晶出させるに際して、
常圧または減圧下で濃縮を行い、トリプトファン濃度が
その水溶液での飽和溶解度を上回った状態で結晶化を起
こさせた後、発泡または突沸が起こっていない状態でそ
の溶液の全部または一部を取り出して、濃縮時の温度を
下回らないように保持したままでトリプトファンの結晶
を濃縮液から分離し、続いてその濾液を再び濃縮液に供
給することにより、連続的または段続的に濃縮操作を継
続することを特徴とするトリプトファンの単離法であ
る。

【００１３】本発明方法のトリプトファンを含む水溶液
の濃縮過程において、トリプトファン結晶が析出してい
るものの、発泡または突沸が全く起こっていない状態、
即ち、飽和状態を上回った状態を、今仮に“状態Ａ”と
呼ぶことにする。

【００１４】“状態Ａ”は、ある一定の濃度範囲のトリ
プトファン水溶液を指している。その具体的な濃度範囲
は、イオン強度・ｐＨ・温度・不純物の有無等のトリプ
トファンを含む水溶液の組成・性状によって異なってく
るが、より一般的には、約２重量％から１０重量％の間
である。

【００１５】例えば、１００℃の単なるトリプトファン
水溶液の場合、この“状態Ａ”に相当するトリプトファ
ンの濃度範囲は、約４．８重量％から約９重量％の間で
ある。一方、７０℃の単なるトリプトファン水溶液の場
合、この“状態Ａ”に相当するトリプトファンの濃度範
囲は、約２．５重量％から約１１重量％の間である。ま
た、酵素法または発酵法によりトリプトファンを生じさ
せ、活性炭処理により菌体成分を除去した溶液（実施例
１参照）の場合、１００℃では、この“状態Ａ”に相当
するトリプトファンの濃度範囲は、約５重量％から約８
重量％の間である。

【００１６】トリプトファン水溶液の濃縮は常圧または
減圧いずれの条件でもよい。“状態Ａ”を濃縮過程で保
つための温度は、常温以上であれば特に制約はないが、
濃縮効率等を考慮した場合、好ましくは、６０℃から１
００℃の範囲である。

【００１７】“状態Ａ”では、トリプトファンは過飽和
であるので、析出した結晶を取り除いた後に、同じ条件
下で濃縮を継続すれば容易にトリプトファン結晶が析出
する。また、例えば温度の低下等の変化により、トリプ
トファンの溶解度が低下しても、結晶は析出する。

【００１８】ここで、この“状態Ａ”の濃縮液の一部ま
たは全部を取り出し、その温度が濃縮時の温度を下回ら
ないように保持したままで、濾過等の分離操作によりト
リプトファン結晶のみを濃縮液から分離する。その濾液
を濃縮時の温度に保ったままで、再び“状態Ａ”の濃縮
液に戻した場合、濃縮液はほぼ'状態Ａ'に保たれること
になるので、さらに濃縮操作を継続することができる。
この操作を段続的に繰り返すことによりトリプトファン
結晶を高収率で得ることができる。

【００１９】また、この濃縮・結晶分離・再濃縮の操作
を同時に進行させた場合においては、濃縮液の状態を常
に“状態Ａ”に保ったままで、トリプトファン結晶を連
続的、かつ、高収率で分離することが可能となる。

【００２０】さらに、トリプトファンの結晶を分離する
際に、結晶を“状態Ａ”と同程度の温度の適量の温水で
洗浄することで、結晶中の不純物を低減することができ
る。

【００２１】一方、“状態Ａ”の濃縮液の粘度は十分低
いので濾過操作には問題がない。このため、本発明にお
けるトリプトファンの結晶を分離するには、任意の遠心
分離機またはベルト濾過機を用いることができる。

【００２２】

【実施例】

実施例１特開昭６１−７０９９３において既に開示されている方
法と同様にして、大腸菌を培養して生産された酵素トリ
プトファンシンターゼの存在下、水溶液中でインドール
とセリンを縮合させてＬ−トリプトファン１５重量％を
含む状態で反応を終了させ、さらに、反応溶液中のトル
エンを加熱・留去した。純水で反応液を希釈し、さらに
硫酸にてｐＨを４．０に調整した後、約６０℃に加熱し
てＬ−トリプトファンを完全に溶解させた。約９５℃に
昇温した後、活性炭をこの溶液に加え、かくはんを続け
ながら約１時間保持した。この後、濾過により活性炭お
よび活性炭に吸着した菌体成分を除去した。

【００２３】このようにして前処理を施した約３．５重
量％のＬ−トリプトファンを含む水溶液３３７０ｇ（Ｌ
−トリプトファン分約１１８．０ｇ）を用いて以下の操
作を行った。

【００２４】この溶液について、Ｌ−トリプトファン濃
度が約７．３重量％になるまで常圧で濃縮した後、（濃
縮液は発泡または突沸は全く生じなかった）濃縮液の温
度を９５℃に保ったまま濾過を行い、晶析したＬ−トリ
プトファンの結晶約３８．２ｇ（乾燥重量）を得た。ま
た、トリプトファンの結晶を、その湿重量とほぼ同量の
熱水で洗浄した。この時の濾洗液のＬ−トリプトファン
濃度は、約５．２重量％であった。一方、この時の濾過
速度は、約３０００ｍｌ／分であった。

【００２５】そこで、この濾洗液を再び約７．３重量％
になるまで常圧で加熱・濃縮した後、同様に濾過操作を
行って、再びＬ−トリプトファンの結晶約２５．５ｇ
（乾燥重量）を得た。

【００２６】再度、この濃縮／濾過／洗浄／再濃縮の操
作を継続し、合計で７回繰り返した。各ステップでの、
結晶重量・Ｌ−トリプトファン収率・純度について、表
１に示した。

【００２７】得られた結晶は、合計で１１１．５ｇ（乾
燥重量）であった。また、濃縮前後での総合収率は９
２．２％であり、総合純度は９７．６％であった。

【００２８】実施例２実施例１と同じ前処理を施した約３．５重量％のＬ−ト
リプトファンを含む水溶液１０００ｇ（Ｌ−トリプトフ
ァン分約３５．０ｇ）を用いて以下の操作を行った。

【００２９】この溶液について、Ｌ−トリプトファン濃
度が約６．７重量％になるまで常圧で濃縮を行った後、
（濃縮液は発泡または突沸は全く生じなかった）濃縮液
の温度を９５℃に保ったままで、６０ｍｌ／分の速度で
連続的にこれを抜き出し、続けて濾過を行って、晶析し
たＬ−トリプトファン結晶を同じく連続的に分離した。
また、得られた結晶は、５ｍｌ／分の速度で熱水をフィ
ードして洗浄した。濾洗液は、ほぼ同様の速度で濃縮液
に戻した。この様な循環操作を濃縮液が初発液量の約２
０分の１に減少するまで継続した。一方、この時の濾過
速度は、給液速度とほぼ同様であった。

【００３０】得られた結晶は、３３．５ｇ（乾燥重量）
であった。濃縮前後でのＬ−トリプトファンの収率は９
２．８％であり、純度は９７．０％であった。

【００３１】比較例１実施例１と同じ前処理を施した約３．５重量％のＬ−ト
リプトファンを含む水溶液３５７０ｇ（Ｌ−トリプトフ
ァン分約１２５．０ｇ）を用いて以下の操作を行った。

【００３２】この溶液について、Ｌ−トリプトファン濃
度が約８重量％になるまで常圧下、９５℃で濃縮を行っ
た。ここで、濃縮を行うについては、濃縮液の表面積が
大きくなるようにした。そして、このトリプトファン濃
度で濃縮液が発泡し始めたので、界面活性剤（アデカノ
ール−ＬＧ１０９：旭電化）を０．１ｇ添加することに
より、さらに濃縮を続けた。この後、発泡が起こる度
に、同消泡剤を添加した。また、トリプトファン濃度
が、約１３重量％を越えた時点より、濃縮液に窒素ガス
をパージすることにより、さらに濃縮を進行させた。

【００３３】この様にして長時間濃縮を続けて、トリプ
トファン濃度が１７．２重量％になるまで濃縮を継続し
た後、濃縮液の温度を３０℃に保ち、１時間結晶を熟成
させた。

【００３４】この濃縮液について濾過を行い、Ｌ−トリ
プトファンの結晶を分離した。なお、この時の濾過速度
は、約５００ｍｌ／分であった。続いて、得られた結晶
を、その湿重量と同程度の純水（３０℃）で洗浄した。

【００３５】得られた結晶は、１１３．１ｇ（乾燥重
量）であった。濃縮前後でのＬ−トリプトファンの収率
は８４．０％であり、純度は９３．９％であった。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明により、水溶液中のトリプトファ
ンを常圧または減圧下で濃縮により分離するに際して、
界面活性剤などの消泡剤を用いることなく、発泡または
突沸を伴わずに、高収率で水溶液中からトリプトファン
の回収する方法を達成することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福原信裕福岡県大牟田市浅牟田町30 三井東圧化学株式会社内審査官本間夏子 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C07D 209/20 C12P 13/22 ＢＩＯＳＩＳ（ＤＩＡＬＯＧ) ＣＡ（ＳＴＮ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トリプトファンを含む水溶液からトリプ
トファンの結晶を晶出させるに際し、（イ）常圧または
減圧下で濃縮を行い、（ロ）トリプトファン濃度がその
水溶液での飽和溶解度を上回った状態で結晶化を起こさ
せ、（ハ）その溶液の全部または一部を取り出し、
（ニ）濃縮時の温度を下回らないように保持したままで
トリプトファンの結晶を濃縮液から分離し、（ホ）続い
てその濾液を再び濃縮液に供給することにより、（ヘ）
連続的または段続的に濃縮操作を継続することを特徴と
するトリプトファンの単離法。