JP4796493B2

JP4796493B2 - Ｌ−リジン・クエン酸塩結晶

Info

Publication number: JP4796493B2
Application number: JP2006528600A
Authority: JP
Inventors: 英城村田; 裕山本
Original assignee: KYOUWA HAKKO BIO CO.,LTD
Current assignee: KYOUWA HAKKO BIO CO.,LTD
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2025-06-23
Also published as: JPWO2006001345A1; WO2006001345A1

Description

本発明は、Ｌ−リジンとクエン酸からなる塩（Ｌ−リジン・クエン酸塩）の結晶およびその製造方法に関する。

Ｌ−リジンは、必須アミノ酸の一つであり、栄養強化添加物や医薬品などに幅広く用いられている。また、Ｌ−リジンは、飼料用トウモロコシでは制限アミノ酸となっていることから、飼料添加物としても利用されている。
Ｌ−リジンの遊離塩基は、結晶として単離することは難しく、またその結晶は吸湿性が大きく、空気中の炭酸ガスを吸収する性質があるため、取り扱いが困難である。従って、Ｌ−リジンは、通常、塩酸塩などの塩の形態で流通している（シグマ社製品カタログ２００４−２００５年版）。

Ｌ−リジンを例えば栄養摂取などの目的で輸液などの成分として用いる場合、例えば塩酸塩をそのまま利用するとアシドーシス症状を引き起こす恐れがある。また、塩素イオンを多量に含む輸液を投与することは、特に腎疾患患者などでは好ましくない。さらに、Ｌ−リジンを栄養強化添加物などとして食品に混合して、またはそのまま経口で用いる場合、例えば塩酸塩では、その苦味のため利用が難しくなることはよく知られている。

Ｌ−リジンの塩としては、上記塩酸塩の他、例えば、酢酸塩（シグマ社製品カタログ２００４−２００５年版）、リンゴ酸塩（特許文献１および２参照）、アスパラギン酸塩（非特許文献１参照）などがそれぞれ結晶として知られている。
一方、リジンとクエン酸との塩が、呈味改良剤として利用できることが知られているが、その結晶は知られていない（特許文献３参照）。
特開昭６２−１７４０４３号公報特開昭５５−６９５４６号公報特開２００３−１４４０８８号公報「アクタクリスタログラフィカ，セクションビー：ストラクチュアルクリスタログラフィーアンドクリスタルケミストリー（ＡｃｔａＣｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃａ，ＳｅｃｔｉｏｎＢ：ＳｔｒｕｃｔｕａｌＣｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｙａｎｄＣｒｙｓｔａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ）」、１９７６年、Ｂ３２巻、ｐ．８９１

本発明の目的は、Ｌ−リジンの供給源として優れたＬ−リジン・クエン酸塩の結晶およびその製造方法を提供することにある。

本発明は、以下の（１）〜（１１）に関する。
（１）Ｌ−リジンとクエン酸からなる塩の結晶。
（２）該結晶の５重量％水溶液のｐＨが３〜６である（１）記載の結晶。
（３）Ｌ−リジンとクエン酸の組成比が２：１（モル比）である（１）記載の結晶。
（４）Ｌ−リジンとクエン酸を水に溶解し、得られた水溶液から結晶を析出させることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の結晶の製造方法。
（５）水溶液のｐＨが３〜６である（４）記載の製造方法。
（６）水溶液のｐＨが４．５〜５．５である（４）記載の製造方法。
（７）結晶を析出させる方法が、水溶液に親水性有機溶媒を添加する工程を含む方法である（４）〜（６）のいずれかに記載の製造方法。
（８）結晶を析出させる方法が、水溶液を親水性有機溶媒に添加する工程を含む方法である（４）〜（６）のいずれかに記載の製造方法。
（９）親水性有機溶媒がアルコール系有機溶媒、アミド系溶媒、アセトンまたはアセトニトリルである（７）または（８）記載の製造方法。
（１０）親水性有機溶媒が、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトンおよびアセトニトリルからなる群から選ばれる溶媒である（７）または（８）記載の製造方法。
（１１）親水性有機溶媒がメタノールまたはエタノールである（７）または（８）記載の製造方法。

本発明により、Ｌ−リジンの供給源として優れたＬ−リジン・クエン酸塩の結晶およびその製造方法が提供される。

図１は、実施例１で得られたＬ−リジン・１／２クエン酸塩結晶の吸湿性試験結果を示す。図中、横軸は試験開始後の経過日数（日）を示し、縦軸は吸湿度（％）を示す。以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明のＬ−リジン・クエン酸塩の結晶は、好ましくは０．５〜３モルのＬ−リジンと１モルのクエン酸からなり、より好ましくは、２モルのＬ−リジンと１モルのクエン酸からなる。その水溶液は、中性から酸性を示し、５重量％水溶液では、ｐＨが３〜７、好ましくは３〜６、より好ましくは４．５〜５．５、最も好ましくは４．８〜５．０を示す。
該結晶は通常、単独で存在するが、水または各種有機溶媒との溶媒和物として存在することもでき、これら溶媒和物も本発明に包含される。

本発明で用いられる親水性有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコールなどのアルコール系有機溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミド系有機溶媒、アセトニトリル、アセトンなどがあげられ、好ましくはメタノール、エタノールなどがあげられ、これらは単独でまたは混合して用いられる。

次に、本発明のＬ−リジン・クエン酸塩の結晶の製造方法について説明する。
例えば市販のＬ−リジン塩酸塩などを強酸性イオン交換樹脂で処理するなどにより、遊離のＬ−リジンを含有する水溶液を得る。得られた遊離のＬ−リジンを含有する水溶液に、クエン酸を加え溶解させる。クエン酸は、例えばＬ−リジンとクエン酸の組成比が２：１（モル比）である本発明の結晶を取得したいときは、Ｌ−リジンに対し、０．３〜１当量、好ましくは０．４〜０．６当量、最も好ましくは０．５当量加え、得られる水溶液のｐＨが例えば３〜７、好ましくは３〜６、より好ましくは４．５〜５．５、最も好ましくは４．９となるように調整する。

得られた水溶液をそのまま濃縮することによって、Ｌ−リジン・クエン酸塩の結晶を取得することも可能であるが、該水溶液を高濃度にまで濃縮すると、粘性ある液体となった後、Ｌ−リジン・クエン酸塩が塊となって析出しがちで、その分離が困難となることが多い。
そのため、結晶を効率よく取得するためには、該水溶液を例えば−１０〜２０℃に冷却するか、該水溶液に種晶を添加するか、該水溶液に親水性有機溶媒を添加するか、または親水性有機溶媒中に該水溶液を添加することにより、結晶を析出させ単離することが好ましい。あるいは、これらの方法を組み合わせて実施することによっても結晶を析出させることができる。該水溶液に親水性有機溶媒を添加するか、または親水性有機溶媒中に該水溶液を添加するとき、該水溶液においては、結晶が一部析出していてもよい。

該水溶液に親水性有機溶媒を添加して結晶を析出させる場合、該水溶液は、Ｌ−リジン・クエン酸塩の濃度が３０〜７０％、好ましくは４０〜７０％となるように、濃縮などの操作を施し調整して用いることが好ましい。濃度が３０％以上の水溶液を用いた場合、結晶を析出させるために用いる親水性有機溶媒の量を低減でき、より好ましい。また濃度が７０％以下の水溶液を用いた場合、該水溶液と親水性有機溶媒との混和がより容易になり、結晶の析出がより誘起されやすい。また、析出した結晶がブロック状の塊となることも回避しやすい。親水性有機溶媒は、通常、上記の濃度を調整した水溶液の１〜８倍量（含水率が５０％〜１１％となる）、好ましくは１．５〜５倍量（含水率が４０〜１７％となる）用いられ、−１０℃〜６０℃で、好ましくは室温〜５０℃で上記の濃度を調節した水溶液に徐々に添加または滴下することによって加えられる。結晶は、親水性有機溶媒を添加するだけで析出することもあるが、通常、得られた混合液を−１０℃〜５０℃で、好ましくは−１０℃〜室温で、５分間〜７２時間攪拌することにより析出する。また、別途本発明で得られた結晶を種晶として、得られた混合液に加えることにより結晶の析出を誘起させることもできる。種晶は、結晶化を誘起させることができれば十分であるが、混合液に含有されるＬ−リジン・クエン酸塩の量に対し、０．０１〜０．１％、好ましくは０．０５％用いられる。

親水性有機溶媒中に上記の水溶液を添加して結晶を析出させる場合は、親水性有機溶媒中に、攪拌しながら、−１０℃〜６０℃で、好ましくは−１０℃〜室温で上記と同様に濃度を調整した水溶液を滴下することよって結晶を析出させることができる。親水性有機溶媒は、通常、上記の濃度を調整した水溶液の１〜８倍量用いられる。
析出した結晶を濾取などの方法により分離し、乾燥させることで、Ｌ−リジン・クエン酸塩の結晶を得ることができる。

次に、本発明のＬ−リジン・クエン酸塩の結晶の吸湿性について、試験例で説明する。
試験例１
飽和塩化ナトリウム水溶液約２００ｍＬをプラスチック製のデシケーター内に２５℃で２４時間放置した（相対湿度を７５％に調整）。実施例１で得られた結晶２ｇをガラス製のはかり瓶に秤量した。秤量したはかり瓶を、上記の湿度を調整したデシケーター内に放置し、経時的にはかり瓶の重量変化を測定した。

測定した各時点での重量変化をもとに、吸湿性（吸湿度）を以下の式（１）を用いて算出した。はかり瓶の重量変化の測定は７日目まで行った。

Ｗ１：はかり瓶の重量（ｇ）
Ｗ２：結晶を入れたはかり瓶の試験前の重量（ｇ）
Ｗ３：結晶を入れたはかり瓶の試験後の重量（ｇ）
結果を図１に示す。
実施例１で得られたＬ−リジン・クエン酸塩の結晶は、顕著な吸湿性を示さなかった。すなわち、本発明のＬ−リジン・クエン酸塩は、保存するに際し、湿気に対する特別な注意を払う必要がないことが示された。

上記で示した通り、本発明のＬ−リジン・クエン酸塩の結晶は、室温、大気下で保存可能である。また、その製造工程において、塩酸などの腐食性の薬品を使用しないこと、クエン酸は、Ｌ−リンゴ酸などと比較し低価格であることなどから、Ｌ−リジンの供給源として優れている。
また、Ｌ−リジン・クエン酸塩の結晶は、Ｌ−リジンが元来保有する効果に加え、クエン酸が有する特性を併せもつと期待される。クエン酸はクエン酸回路（ＴＣＡ回路）の中間体であり、その活性化により、脂肪酸合成の促進、体内に蓄積した乳酸の解消による疲労回復効果などが期待できる。さらに、塩酸塩などが有する苦味の改善も期待される。すなわち、Ｌ−リジン・クエン酸塩の結晶には、栄養強化添加物、医薬品、飼料などにおける、より優れたＬ−リジンの供給源としての利用が期待される。

Ｌ−リジン塩酸塩２０ｇ（遊離のＬ−リジンとして１６．０ｇ）を水４００ｍＬに溶解し、強酸性イオン交換樹脂（マラソンＣ）（Ｈ型）２００ｍＬを充填したカラムに導通した。樹脂を水２００ｍＬで洗浄した後、２ｍｏｌ／Ｌアンモニア水４００ｍＬでＬ−リジンを溶出した。溶出液を約２００ｍＬまで減圧濃縮した後、得られたＬ−リジン水溶液（Ｌ−リジン０．１０９モル含有）にクエン酸１０．５ｇ（Ｌ−リジンに対し０．５当量）を加えることにより、水溶液のｐＨを４．９に調整した。得られた水溶液を減圧濃縮し全量を３８ｍＬとした後、室温で攪拌しながら、エタノール５７ｍＬを徐々に加えた。室温でさらに８時間攪拌した後、析出した結晶を濾取し、エタノールで洗浄した。得られた結晶を２０℃で一夜減圧乾燥することにより、Ｌ−リジン・１／２クエン酸塩結晶２４．８ｇ（収率：９３．４％）を淡黄色針状晶として得た
融点：２０８．８℃（分解）
赤外線吸収スペクトル（ＫＢｒ，ｃｍ^−１）：１５８５．４，１４０３．１，１１４２．７，９９５．２，８６１．２
粉末Ｘ線結晶解析：ＲＡＤ−Ｘ型（理学電機社製）により測定した。結果を第１表に示す。

結晶組成分析：第２表に示す。

実施例１と同様にして得たＬ−リジン水溶液（Ｌ−リジン０．１０９モル含有）にクエン酸１０．５ｇ（Ｌ−リジンに対し０．５当量）を加えることにより、水溶液のｐＨを４．９に調整した。得られた水溶液を減圧濃縮し全量を６６ｍＬとした後、室温で攪拌しながら、メタノール２６５ｍＬを徐々に加えた。室温でさらに８時間攪拌した後、析出した結晶を濾取し、メタノールで洗浄した。得られた結晶を２０℃で一夜減圧乾燥することにより、Ｌ−リジン・１／２クエン酸塩結晶２４．５ｇ（収率：９２．５％）を淡黄色針状晶として得た。
結晶組成分析：第３表に示す。

実施例１と同様にして得たＬ−リジン水溶液（Ｌ−リジン０．１０９モル含有）にクエン酸１０．５ｇ（Ｌ−リジンに対し０．５当量）を加えることにより、水溶液のｐＨを４．９に調整した。得られた水溶液を減圧濃縮し全量を３８ｍＬとした。得られた水溶液を、室温で攪拌しながら、エタノール８８ｍＬ中に滴下した。析出した結晶を濾取し、エタノールで洗浄した後、２０℃で一夜減圧乾燥することにより、Ｌ−リジン・１／２クエン酸塩結晶２４．３ｇ（収率：９１．７％）を淡黄色針状晶として得た。
結晶組成分析：第４表に示す。

実施例１と同様にして得たＬ−リジン水溶液（Ｌ−リジン０．１０９モル含有）にクエン酸１０．５ｇ（Ｌ−リジンに対し０．５当量）を加えることにより、水溶液のｐＨを４．９に調整した。得られた水溶液を減圧濃縮し全量を６６ｍＬとした。得られた水溶液を、室温で攪拌しながら、メタノール２６５ｍＬ中に滴下した。析出した結晶を濾取し、メタノールで洗浄した後、２０℃で一夜減圧乾燥することにより、Ｌ−リジン・１／２クエン酸塩結晶２４．９ｇ（収率：９４．０％）を淡黄色針状晶として得た。
結晶組成分析：第５表に示す。

Ｌ−リジン塩酸塩９００ｇ（Ｌ−リジンとして７２０ｇ）を水１８Ｌに溶解し、強酸性イオン交換樹脂（マラソンＣ）（Ｈ型）９Ｌを充填したカラムに導通した。樹脂を水９Ｌで洗浄した後、２ｍｏｌ／Ｌアンモニア水１８ＬでＬ−リジンを溶出した。溶出液を約５Ｌまで減圧濃縮した後、得られたＬ−リジン水溶液（Ｌ−リジン４．９３モル含有）にクエン酸４７４ｇ（Ｌ−リジンに対し０．５当量）を加えることにより、水溶液のｐＨを４．９に調整した。得られた水溶液に活性炭６０ｇを加え、５０℃で３０分間処理することにより脱色した。活性炭を濾別し、濾液を減圧濃縮して、全量を２．５Ｌとした。得られた水溶液を４０℃で攪拌しながら、エタノール２．５Ｌを添加した後、種晶２０ｇを接種して４０℃で５時間攪拌した。次いで、エタノール３．３Ｌを添加し、反応液を２０℃まで冷却し、析出した結晶を遠心分離機にて分離した。得られた結晶をエタノール１．２Ｌで洗浄した後、３０℃で１２時間減圧乾燥し、続けて６０℃で一夜減圧乾燥することにより、Ｌ−リジン・１／２クエン酸塩結晶１１３０ｇ（収率：９４．７％）を白色針状晶として得た。
結晶組成分析：第６表に示す。

本発明により提供される、Ｌ−リジン・クエン酸塩の結晶およびその製造方法などはＬ−リジンの供給源として有用である。

Claims

Ｌ−リジンとクエン酸の組成比が２：１（モル比）であるＬ−リジンとクエン酸からなる塩の結晶（以下、Ｌ−リジン・１／２クエン酸塩結晶という）。
粉末Ｘ線結晶解析において、以下に記載の回折角（２θ）にピークを有する請求項１記載の結晶。
４．６５°、７．６０°、１０．００°、１３．９０°、１７．３０°、１８．７５°、１９．００°、２０．５５°および２７．４５°
遊離のＬ−リジンと該遊離のＬ−リジンに対し０．４〜０．６当量のクエン酸を水に溶解し、得られた水溶液のｐＨを４．５〜５．５に調製し、該水溶液に親水性有機溶媒を添加することにより、Ｌ−リジン・１／２クエン酸塩結晶を析出させることを特徴とする、Ｌ−リジン・１／２クエン酸塩結晶の製造方法。
遊離のＬ−リジンと該遊離のＬ−リジンに対し０．４〜０．６当量のクエン酸を水に溶解し、得られた水溶液のｐＨを４．５〜５．５に調製し、該水溶液を親水性有機溶媒に添加することにより、Ｌ−リジン・１／２クエン酸塩結晶を析出させることを特徴とするＬ−リジン・１／２クエン酸塩結晶の製造方法。
親水性有機溶媒がアルコール系有機溶媒、アミド系溶媒、アセトンまたはアセトニトリルである請求項３または４記載の製造方法。
親水性有機溶媒が、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトンおよびアセトニトリルからなる群から選ばれる溶媒である請求項３または４記載の製造方法。
親水性有機溶媒がメタノールまたはエタノールである請求項３または４記載の製造方法。