JP3076485B2 - 蛋白質分解液からの酸除去方法 - Google Patents

蛋白質分解液からの酸除去方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蛋白質を酸や酵素によっ
て分解して得られる蛋白質分解液からその中に混在する
酸を除去してアミノ酸,ペプチド等の有価物を分離,精
製する蛋白質分解液からの酸除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】蛋白質を加水分解することによりアミノ
酸が得られ、このアミノ酸は食品又は医薬品原料として
広く用いられている。工業的には、蛋白質を酸(例えば
塩酸)で加水分解してアミノ酸を製造しており、そのた
め蛋白質酸分解液中にはアミノ酸等の有価物の他に多量
の酸が混在している。従って、アミノ酸製造工程におい
ては、蛋白質を酸分解して得られた分解液中から酸を除
去してアミノ酸を分離,精製する工程が重要となる。従
来、この酸除去に当っては、先ず減圧蒸留により大部分
の酸を溜去し、次いで残存する酸をイオン交換樹脂によ
り吸着除去するという方法が採用されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法は、減
圧蒸留工程とイオン交換樹脂吸着工程の2工程が必要で
あり、操作が複雑となる上、イオン交換樹脂吸着工程に
おいてイオン交換能を回復するための再生処理が必要と
なり、そのため精製処理を効率よく行なうことが不可能
で大量処理に不向きであり且つコスト的にも不利であっ
た。しかもこの方法は、除去対象の酸が蒸留により溜去
できる酸(例えば塩酸)である場合しか採用できず、蒸
留により溜去できない酸(例えば硫酸)の場合には適用
不可能であり、かかる場合にはアルカリ剤により中和を
行なうという方法を採らざるを得なかった。しかし、ア
ルカリ剤による中和の場合には膨大な量のアルカリ剤を
必要とし、且つ得られた液中には非常に高濃度の塩が含
まれることとなって、この塩の分離,除去のために例え
ば透析等の面倒な処理が必要になるという問題点があっ
た。
【0004】本発明者等は上記従来技術の課題を解決す
るため種々研究した結果、液体クロマトグラフィーの分
離技術を応用すれば、酸除去のための工程は簡単で済
み、しかも効率良く酸除去を行なえるという知見を得
た。一般に、アルミニウム塩や鉄塩を含む酸水溶液は、
強塩基性陰イオン交換樹脂を分離材とし水を展開液とす
るクロマト分離により酸水溶液と塩水溶液とに分離する
ことができることは知られている。しかしこれはアルミ
ニウム,鉄等の金属の表面処理(電解エッチング等)を
行なった際の酸廃液において、該酸廃液中の遊離の酸を
有効利用するための酸回収技術にすぎず、有機物質と酸
との分離を目的とする有機物質精製技術に応用された例
はない。
【0005】本発明者等の研究によれば、蛋白質分解生
成物であるアミノ酸,ペプチド等は分解液中に混在する
酸との間で、強塩基性陰イオン交換樹脂に対する吸着係
数の差が大きく、従って意外にもアミノ酸,ペプチド等
の有機物質と塩酸等の無機酸とを良好に分離できるとい
う実験的成果が得られた。本発明は上記知見に基づき完
成されたもので、簡便な方法により効率的に蛋白質分解
液中の酸を除去して、アミノ酸,ペプチド等の有価物を
分離,精製する脱酸方法を提供することを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、アミノ酸及び
/又はペプチドを含む有価物と無機酸との混合物からな
る蛋白質分解液を、強塩基性陰イオン交換樹脂を分離材
としてクロマトグラフィーにより有価物含有溶液と酸水
溶液とに分離することを特徴とする蛋白質分解液からの
酸除去方法を要旨とする。
【0007】本発明において蛋白質分解液は、アミノ酸
及び/又はペプチドを含む有価物と無機酸との混合物か
らなる。即ち本発明において用いる蛋白質分解液は蛋白
質を酸で加水分解した分解液に限らず、酵素分解による
分解液であってその工程中で酸が添加され結果的に酸が
混在することとなった分解液も含まれる。例えば蛋白質
に酵素ペプシンを働かせると分子量の小さいプロテオー
スやペプトンになり、更にこれらに酵素トリプシン、エ
レプシン等を働かせるとアミノ酸になるが、この酵素分
解過程において酵素作用を途中で止めるため或いは反応
速度調整のために酸を加える等の場合には少量ではある
が蛋白質酵素分解液に酸が混在することとなる。その手
段を問わず、蛋白質分解液中に何らかの要因で結果的に
酸が混在することとなった総てのものが本発明でいう蛋
白質分解液に相当する。
【0008】蛋白質分解液中の有価物はアミノ酸及び/
又はペプチドを含んだものである。即ち、酸分解による
ものであれ、酵素分解によるものであれ、蛋白質が完全
に分解されてアミノ酸(通常,20種以上のアミノ酸が
得られる)を生成しているものの他に、このアミノ酸に
ペプチドが混在しているものであってもよい。或いはア
ミノ酸まで分解されずペプチドのみが生成しているもの
であってもよい。ここでいうペプチドとは一般に−CO
−NH−なる結合基が1個以上のものをいう。すなわち
本発明にいう有価物は該結合基が1個〜10個のオリゴ
ペプチドならびにそれ以上のポリペプチドを含み、それ
らも同様に本発明に適用できるものである。
【0009】本発明における蛋白質分解液に混在する無
機酸として、通常、蛋白質の加水分解に用いられる塩酸
が挙げられるが、これ以外に硫酸、硝酸等が挙げられ
る。上記の如き蛋白質分解液を液体クロマトグラフに適
用し、強塩基性陰イオン交換樹脂を分離材としてクロマ
ト分離を行なう。分離材としては強塩基性陰イオン交換
樹脂を用いる。イオン交換基が弱塩基性だと酸の吸着が
大きくテーリングしてしまい、ガウス型の分布曲線を得
るためにはイオン交換基が強塩基性である必要がある
(尚、本発明において分離にあずかる相互作用は吸着作
用であって、イオン交換作用ではない)。
【0010】強塩基性陰イオン交換樹脂としてはI型
(例えばトリメチルアミン基を有する)の他にII型(例
えばジメチルエタノールアミン基を有する)等の陰イオ
ン交換樹脂を使用できるが、酸吸着の際のテーリングを
防止する観点からはI型の方が好ましい。上記陰イオン
交換樹脂のイオン形は特に制約されないが、初期の挙動
変化をなくすためには蛋白質分解液中の酸根イオンの種
類に対応したイオン形を使用するか、またはそのイオン
形に調整して使用するのが好ましい。例えば蛋白質分解
液中の酸根イオンがCl- であればCl形を用い、また
酸根イオンがSO4 2-であればSO4 形を用いることが
好ましい。
【0011】カラムに充填される強塩基性陰イオン交換
樹脂の粒径は0.1mm〜0.8mmの範囲内であれば
よく、好ましくは0.2mm〜0.5mmである。本発
明において展開液(溶離液)としては通常水が用いられ
る。カラムへの原液(蛋白質分解液)の供給量及び展開
液である水の通液量は使用する分離材の種類及び粒度並
びに原液の組成等によって異なるが、一般的には原液供
給量は0.05L/L−樹脂〜1.0L/L−樹脂であ
り、水の通液量は0.3L/L樹脂〜1.5L/L−樹
脂である。
【0012】操作温度は特に制限がなく、室温から強塩
基性陰イオン交換樹脂の耐熱温度(通常60℃)範囲内
において適宜選択される。尚、温度調整のため加温若し
くは冷却する場合、加温若しくは冷却のための装置は通
常カラムに設けられる。カラムとしては通常の耐圧クロ
マトカラムが用いられ、例えばステンレス製金属管や内
面をゴムライニングした鉄管や肉厚のガラス管等が用い
られる。管の太さは内径10mm〜3000mm,長さ
は0.3m〜20mのものが用いられる。
【0013】本発明は所定量毎にクロマト分離を行なう
回分法にも或いは連続的に大量のクロマト分離を行なう
連続法(移動層法、擬似移動層法等)にも適用すること
ができる。図2に擬似移動層法クロマト分離に用いる装
置の一例を示す。図中、1〜8は分離塔、10は有価物
含有溶液抜出し管、11〜18は有価物含有溶液抜出し
弁、20は酸水溶液抜出し管、21〜28は酸水溶液抜
出し弁、30は展開液供給管、31〜38は展開液供給
弁、40は原液供給管、41〜48は原液供給弁、51
〜58はポンプをそれぞれ示す。
【0014】
【作用】以下、回分法を用いた場合の本発明の作用を説
明する。特に図示しないが、分離材としての強塩基性陰
イオン交換樹脂を充填したカラムの入口には原液供給タ
ンクと展開液供給タンクが接続管を通して接続され、ま
たカラムの出口には複数の溶出液取出し容器が接続され
ている。分離材には予め水が供給されている。まず、原
液供給タンクより所定量の原液(蛋白質分解液)がカラ
ム入口を通してカラム内に注入される。次に弁を切換
え、展開液供給タンクより展開液としての水をカラム内
に注入する。吸着力の差によってアミノ酸,ペプチド等
の有価物と酸との間において分離が行われる。この場
合、吸着力の小さいアミノ酸、ペプチド等の有価物が先
にカラム出口より溶出し、次いで遅れて酸が溶出してく
るので、それぞれの取出し容器に取出せば、分離された
アミノ酸,ペプチド等の有価物と酸とをそれぞれ得るこ
とができる。
【0015】このような分離操作におけるクロマトグラ
ムとしては、例えば図1に示すようなものが得られる。
同図のグラフにおいて横軸は溶出液量(mL)、縦軸は
各成分の濃度(g/L)を表わす。同図において、溶出
液量90mL〜270mLの区分はアミノ酸,ペプチド
等の有価物の濃度が高い部分であるからこれらを有価物
含有溶液区分として分取りし、また溶出液量270mL
〜435mLの区分は酸の濃度が高い部分であるからこ
れを酸水溶液区分として分取りする。尚、溶出液量27
0mL〜390mLの区分においては酸水溶液中にかな
りの量の有価物が含有されている。そのため、上記溶出
液量(270mL〜390mL)の区分で分取りを行な
い、この採取した溶出液を蛋白質の分解工程に戻しても
よい。かくすることにより酸水溶液区分に含有されてい
る有価物を有効に回収でき、回収率を上昇することがで
きる。
【0016】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、もとより本発明は実施例に限定されるものではな
い。 実施例1 水産物由来の蛋白質(原料:オキアミ)を塩酸により酸
分解し、濾過を行なって、濾液として蛋白質分解液を得
た。この分解液中のアミノ酸,ペプチド等有価物濃度を
含有窒素量にて測定し、また該分解液中の塩酸濃度を中
和滴定法にて測定したところ、含有窒素量は13.6g
/L、塩酸濃度は26.0g/Lであり、また全固形分
量は247.4g/Lであった。上記蛋白質分解液を原
液とし、この原液90mLを強塩基性陰イオン交換樹脂
IRA−400(ロームアンドハース社製)の塩化物イ
オン形300mLを充填したカラム(内径1.95cm
×長さ100cm)に室温にて注入し、次いで展開液と
しての水(345mL)をカラムに同じく室温にて注入
した。その結果、図1に示すように窒素含有物が溶出
し、次いで塩酸が溶出した。溶出液量90mL〜270
mLを有価物含有溶液区分(有価物区分)、270mL
〜435mLを酸水溶液区分としてそれぞれ採取した。
各区分における成分の濃度及び回収率を測定した結果を
表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】実施例2 実施例1と同様の蛋白質分解液(含有窒素量13.6g
/L,塩酸52.0g/L,全固形分量273.9g/
L)を原液としてこれを図2に示すような擬似移動層方
式クロマト分離装置を用いて有価物区分と酸水溶液区分
とに分離した。上記装置は8個の単位分離塔から構成さ
れ、各分離塔は内径108mm、高さ1.5mの円筒形
状を有し、円筒内には実施例1で用いたと同様の強塩基
性陰イオン交換樹脂が充填されており、その充填量は分
離塔全体で132Lである。上記装置の運転条件は次の
通りである。即ち、原液及び展開液の供給量はそれぞれ
11.0L/h、27.5L/hとし、有価物区分及び
酸水溶液区分の抜き出し量はそれぞれ13.2L/h、
25.3L/hとした。また原液及び展開液供給口並び
に有価物区分及び酸水溶液区分抜き出し口の移動は9.
8分毎として運転した。温度は室温にて行なった。定常
状態において採取された有価物区分及び酸水溶液区分に
おける成分の濃度及び回収率を測定した結果を表2に示
す。
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は強塩基性
陰イオン交換樹脂を分離材としてクロマト分離を行なう
方法であるので、従来のように煩雑な工程を経ることな
く簡単な操作で蛋白質分解液中に混在する酸を除去する
ことができる。本発明によれば、イオン交換作用による
酸除去を行なうものではないのでイオン交換樹脂の再生
工程が不要であり、従って一度に大量処理を行なうこと
が可能となり脱酸処理能率を大幅に向上することができ
且つ処理コストを低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における分離溶出液中の含有窒素量及
び塩酸量を溶出液量に対して示した図である。
【図2】実施例2において使用した擬似移動層式クロマ
ト分離装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
1〜8 分離塔 10 有価物含有溶液抜出し管 20 酸水溶液抜出し管 30 展開液供給管 40 原液供給管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C07K 1/18 C07K 1/18 (56)参考文献 特開 平3−7595(JP,A) 特開 昭63−57598(JP,A) 特開 昭62−221612(JP,A) 特開 昭61−183298(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 15/08 B01J 41/06 C01B 17/90 C07B 63/00 C07K 1/12 C07K 1/16 - 1/22

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アミノ酸及び/又はペプチドを含む有価
    物と無機酸との混合物からなる蛋白質分解液を、強塩基
    性陰イオン交換樹脂を分離材としてクロマトグラフィー
    により有価物含有溶液と酸水溶液とに分離することを特
    徴とする蛋白質分解液からの酸除去方法。
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