JPH0216991A - Ｌ−トリプトファンの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は遊離の酵素源を用いてインドール及びＬ−セリ
ンからＬ−トリプトファン（以下、単にトリプトファン
と称することがある）を製造する技術に関する。更に詳
しくは反応で生成したトリプトファンを含む反応液を精
密ろ過膜或いは半透膜（以下、単に半透膜と称する事が
ある。）でろ過処理して、反応液中のトリプトファンの
大部分を（精密ろ過膜のる液或いは半透膜の透過液（以
下、単に透過液と称する事がある。）中に透過せしめ、
透過液中のトリプトファンを活性炭により吸着分離後、
反応に有効な成分を含む該透過液を再び反応に使用する
トリプトファンの製造技術に関する。更にまた、精密ろ
過膜或いは半透膜で処理した際の、遊離酵素源を含む非
透過液を再びトリプトファン合成反応に使用する事を特
徴とするトリプトファンの製造技術に関する。

［従来の技術］ トリプトファンはアミノ酸の一種で、輸液成分として医
薬用に用いられている他、飼料添加物としての用途開発
が進められており、多くの需要が見込まれている。

従来からトリプトファンは種々の方法で生産されており
、天然物からの抽出法、微生物発酵法、酵素法等が用い
られて来たが、中でも酵素法は副生成物が少なく精製が
比較的容易な事、生産性が高く大量生産に適している事
等から、近年その技術開発が盛に行われている。また反
応操作は一般に回分式の方法が取られているのが普通で
ある。

」−記反応を触媒する酵素としては、トリプトファン・
シンターゼ又はトリプトファナーゼが用いられる。これ
ら酵素の特徴として、生成物であるＬ−１−リプトファ
ンによっても所謂生成物阻害効果を受け、逆に基質の一
つである］７−セリンによっては基質保護効果を受けて
酵素活性が保護される事を挙げることが出来る。

従って、これらの酵素を用いてＬ４リブトファンを生成
せしめる場合には、これらの特徴を考慮して反応条件を
適切に設定する必要があり、またこの適切な反応条件を
達せしめるプロセスを構築する必要が有る。

具体的にはＬ−セリンによる基質保護効果及び反応速度
の向上を意図して、反応液中のし一セリン濃度をインド
ールに対して常に等モル以上に通剰に存在せしめる必要
が有る。その過剰量は最終反応完了時に於ても少なくと
もインドールに対して５〜１０モルχの量が必要である
。従って反応終了時に於いても常に過剰分の１．−セリ
ンが存在している。

この残存し一セリン量が少ない場合には分離回収にかか
る費用に比較して回収によるメリットが少ない為、トリ
プトファンの分離、精製工程で廃棄される事が多く、結
果としてＬ−セリンの利用効率が低下するという問題が
有る。

また残存量が多いか、Ｌ−セリン供給源としてＤＬセリ
ンを使用する場合等には、ＤＬ−またはＤ−セリンを、
例えば、特開昭６１−１８９２６７に開示されている例
のように回収再使用しなければセリンの利用効率が著し
く低くなるという問題がある。

特開昭６１−１８９２６７に開示されている方法では、
反応液中のＬ−トリプトファン、ＤＬ−セリン、Ｄ−セ
リンを全て強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させ、溶離操
作条件を変えることによってＤＬ−及びＤ−セリンをＬ
−トリプトファンと別に溶離回収する方法である。回収
したＤ−セリンはラセマーゼによりラセミ化しＤＬ−セ
リンとして反応に再使用してセリンの有効利用率の向上
を図っている。しかしながら、この方法ではイオン交換
樹脂からＤＬ−またはＤ−セリンとＬ−トリプトファン
とを別々に溶離する操作が繁雑であるばかりでなく、回
収されたセリンの濃度も低く、また無機塩を含んでいる
為、再利用するには脱塩、濃縮等の操作が必要となり好
ましくない。

更にＬ−トリプトファンの製造に於いて重要なことは、
Ｌ−トリプトファンの水への溶解度が高々２０〜３０ｇ
／Ｉと低いため、従来の方法では反応が進むにつれて反
応液中にＬ−トリプトファンの結晶が析出し、酵素の活
性を阻害するばかりでなく、反応速度も著しく低下させ
る。これは特に液中の、Ｉ、−トリプトファンの蓄積濃
度が高くなるほど負の効果が大きい。

酵素源として遊離の酵素源を使用する場合、反応液中に
トリプトファンの結晶が析出する、析出しないに拘らず
、トリプトファンと遊離の酵素源とを分離して、トリプ
トファンを単離する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、遊離の酵素源を用いて、インドール及
びＬ−セリンからＬ−トリプトファンを製造するに際し
、上記の問題点、即ち、反応液中にセリンが残存する為
にセリンを回収しない場合にばその利用効率が低い、或
いは残存セリンをトリプトファンと効率良く分離する事
が難しく、この為反応条件として好ましいし一セリン過
剰の条件が満たされ難い、生成したトリプトファンの濃
度が高い程酵素活性が阻害を受ける、遊離酵素源を分離
回収して再使用する事が難しく、この為酵素源の利用率
が低い等の問題点を解決することである。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明者等は、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結
果、反応中にし−またはＤＬ−セリンをＬ−セリンとし
てインドールの当量より過剰に使用してセリンの酵素活
性保護効果を発揮せしめながら、セリンの過剰量に関係
なくセリンの利用効率を向上せしめ、且つ反応液中のＬ
−トリプトファンを逐次反応系外に分離する事により結
晶が析出する濃度以下更には、可能な限り低濃度に保つ
事により、Ｌ−トリプトファンによる生成物阻害効果を
減殺せしめ得ることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明は、遊離の酵素源を用いてインドール及び
Ｌ−セリンからＬ−トリプトファンを製造するに際し、
反応液を半透膜でろ過処理Ｌ−トリプトファンの大部分
を透過液中に透過せしめ、該トリプトファンを活性炭に
より選択的に吸着分離し、トリプトファンを実質的に含
まない処理液を再び上記反応に使用する事を特徴とする
方法である。

更にまた遊離酵素源を含む非透過液をトリプトファン合
成反応に再使用する事を特徴とする方法である。

以下に本発明を詳述する。

本発明に於ける酵素源とは、酵素であるトリプトファン
・シンターゼまたはトリプトファナーゼそれ自体或いは
これら酵素を生産する微生物菌体を意味する。例えば、
トリプトファン・シンターゼの生産菌としてはエシェリ
ヒア・コリＭＴ−１０２３２（ＰＥＲＦＩ　ＨＰ−１９
）、エシェリヒア・コリＭＴ−１０２４２（Ｆｌ！ＩＩ
Ｍ　ＢＰ−２０）　、ノイスボ・クラッサ　八ＴＣＣ１
４６９２などを挙げることが出来る。

またトリプトファナーゼ生産菌としては、例えば、プロ
テウス・ブルガリスＴＦＯ３１６７、エシェリヒア・コ
リＩＡＭ　１２６Ｂ、アエロバクタ−・アエロバクタＩ
＋’０１２０１９、クラブシェラ・ニューモニアエへＴ
ＣＣ８７２４、バチルス・アルヘイ　ＡＴＣＣ６３４Ｂ
などを挙げることが出来る。

上記酵素源を遊離状態で使用してトリプトファンを生成
せしめた反応液中には、酵素源由来の蛋白質、或いは菌
体の懸濁物等が共存しているので、活性炭吸着装置に給
液する前にこれらを除去する必要があるので、精密ろ過
膜或いは半透膜によりろ過処理を行う。

精密ろｉＩＡ膜或いは半透膜に要求される性能としては
、好ましくはトリプトファンを透過させ、他の共存物質
、例えばし−セリン、酵素源、溶解蛋白質、その他不溶
解物質等を透過させないものが最も良い。しかし、現状
ではこれを全て満たす事は難しいので、最低限の性能と
してトリプトファン及びセリンの大部分を透過させる膜
を使用する事が出来る。精密ろ過膜としてはポール（株
）社或いはゲルマン社等から市販されているサブミクロ
ンオーダーのろ過膜を使用する事が出来る。

半透膜としては上記目的に合致する膜としては所謂限外
ろ過膜が適している。例えば、ＤＯ５社製のポリスルフ
ォン膜のＧＲタイプ、フッ素樹脂膜のＰＳタイプ、セル
ロースアセテートＨのＡＣタイプの膜等を挙げる事がで
きる。その他、旭化成（株）、日東電工（株）社製の膜
など特に限定することなく使用することが出来る。膜モ
ジュールの形式についても、平膜タイプ、スパイラルタ
イプ、中空糸タイプ等特に制限は無い。

これらの透過膜を使用してトリプトファンの大部分を透
過液側に透過させ、次に活性炭層に通液する。一方、酵
素源は半透膜を透過せずに非透過液側に濃縮し、再び反
応に使用する。

活性炭層に通液する液のｐｌ＋は特に制限は無いが、ト
リプトファンの溶解度が低い中性付近が望ましい。

吸着操作時の液の温度についても特に制限は無いが、温
度と吸着量の関係から考えて５０°Ｃ以下、更に好まし
くは２５〜４０’Ｃが良い。

本発明で使用する活性炭としては、本発明の原理から考
えて特に制限は無い。例えば、粒状活性炭、粉末活性炭
、活性炭繊維であり、原料面から言えば、ヤシ殻活性炭
、石炭由来の活性炭など特にその種類は問わない。好ま
しい形態としては、吸着したトリプトファンをアンモニ
ア水等の薬剤で脱着回収する必要があるので、高い脱着
効率を上げる為には薬剤再生用として開発された活性炭
を挙げることができる。例えば、東洋カルボン社製ＡＰ
Ｃ炭、クラレケミカル社製ＧＬＣ炭、武田薬品工業社製
ＫＬ炭、北越炭素工業社製ＣＬ−Ｈ，ＣＫ−に炭等が適
している。これらの活性炭は熱賦活時に通常の活性炭よ
りも高賦活化処理することにより、平均細孔径を」二げ
、薬剤による吸着物質の脱離を容易ならしめた活性炭で
ある。

本発明の活性炭吸着装置の形式は、通常の固定床、流動
床、移動床、擬似移動床などを採用することができ、特
にその形式は問わない。従って液の通液方式も連続式、
回分式を問わず、通液方向も上向流、下向流を特に問わ
ない。

通液速度は例えば固定床式の場合、充填した活性炭の容
量に対して１時間当り０．５〜２倍の通液量が好ましい
。

活性炭へのトリプトファンの吸着量には一定の限界があ
るので、破過した場合には他の活性炭層に通液を切り替
えれば半透膜処理液を連続的に処理することが出来る。

活性炭に吸着しているトリプトファンはアンモニア水等
により脱着回収後、濃縮、精製する。活性炭は再びトリ
プトファンの吸着量こ使用される。

活性炭によりトリプトファンを吸着除去された処理液に
はし一セリンまたはＤＬ−及びＤ−セリンが含まれてい
るので再度トリプトファンの合成反応に使用することが
出来る。但し、Ｄ−セリンはうセミ化処理をしてＯＬ−
セリンとする必要がある。この時トリプトファンの合成
反応に再使用するセリンを含んだ液は最初の反応器に循
環しても良いし、或いは新たな反応器に供給しても良い
。この時、反応器に供給する前にセリンを必要量添加し
ても良いし、或いは別途反応器にセリンを供給しても良
い。

〔作用及び効果〕

本発明の方法によれば、反応液中のＬ−トリプトファン
とセリンを容易に分離する事が出来、回収したセリンを
反応に使用する事が出来るので、セリンの１１１用効率
が高い。セリンの回収効率は反応液中の残存セリン量に
関係がないので、反応はセリン濃度の高い条件で実施出
来、セリンの基質保護効果を発揮させることが出来る。

更にＬ−セリンを含んだ液を何回循環使用しても、常に
反応液中のＬ−）リプトフプン濃度を低く保つ事が出来
るので、生成物阻害効果を回避することが出来る。

したがって、これらの効果によって酵素活性を安定的に
長期間保つことが出来るので、遊離の酵素源を回収再使
用する事が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明するが、本発明は言うまでも
なくこれら実施例に限定されるものではない。

参考例１ トリプトファン・シンターゼ生産菌であるエシェリヒア
・コリＭＴ−１０２３２（ＦＥＲＭ　ＢＰ−１９）を５
００ｍ１　の坂ロフラスコ中の第１表に示す組成の培地
１００ｍ１に接種し、３５°Ｃで２４時間培養した。こ
の培養液２００ｍ１（フラスコ２本）を３０１　のジャ
ーファーメンタ−中の第２表に示す組成の培地１５１に
接種し、３５℃、ｐＨ６，８（２８％　７７−Ｅ−７水
で調整’）　Ｔ：３０時間培養した。

培養終了後、培養液を遠心集菌して湿菌体を約６００ｇ
得た。これを密封容器に入れ、４°Ｃの冷蔵庫に保管し
、酵素源として使用した。

第１表　培養培地の組成 蒸留水１】に希釈して使用（ｐＨ６，８）第２表　増殖
培地の組成 界面活性剤（アデカノールＬＧ−８０５）　　５萎留水
１１に希釈して使用（ｐＨ６，８）実施例１ １０リフドルのジャケット及び撹はん機付きステンレス
製反応器に第３表に示した組成からインドールだけを除
いた溶液８リフＮＬと参考例１で作製した酵素源３２０
ｇを仕込み、ジャケットに温水を通液して温度を常に３
０°Ｃに保った。

次に第３表で示した組成の反応供給液を、内容を撹ばん
している反応器に毎時４リフ）３の速度で連続的に供給
し、一方反応器からも同速度で連続的に抜液を行なった
。ＤＤＳ社製限外ろ過膜ＧＲ−６０の膜を０．０１Ｍ２
セツトした限外ろ過装置に反応器からの抜出液を供給し
てｌ０ＫＧ／ｃｍ２の圧力で運転した。

限外ろ過膜の透過液量は毎時２リツトルであった。この
透過液を次に示した活性炭充填塔に通液した。

活性炭塔からの流出液には第３表で示した組成となるよ
うに必要成分を添加して毎時４リフドルの速度で反応器
に供給した。従って活性炭塔から反応器に液の循環が開
始された時点で当初のフレンシュな反応供給液の供給は
ストップする。

活性炭塔の仕様は、下部に目皿を備えた内径１００ＩＩ
ＩＩ１１の透明塩ビ製円筒に、東洋カルボン社製の粒状
活性炭ＡＰＣ炭を５リフドル充填したものを２塔用い、
２４時間毎に交互に使用した。尚その際吸着したトリプ
トファンは、常法により活性炭から溶離後、再吸着に使
用した。

各段階での液中の各成分の濃度を高速液体クロマトグラ
フィーで分析し結果を第４表に示した。

この装置を１８５時間連続運転した結果、（、−セリン
の物質収支は９５χ、消費したｌ、−セリンに対する生
成した１７−トリプトファンの収率は９１χであった。

第３表　反応供給液の組成 〔発明の効果〕 実施例から、遊離の酵素源を用いて、インドール及びＬ
−セリンからＬ−トリプトファンを製造するに際し、セ
リンの酵素活性保護効果を発揮せしめながら、しかもセ
リンの利用効率を向上せしめること、且つ反応液中のＬ
−トリプトファン濃度を可能な限り低濃度に保つ事によ
り、Ｌ−トリプトファンによる生成物阻害効果を減殺せ
しめて酵素源の活性の寿命を伸長せしめ、酵素の利用効
率を向上させるえることが明らかである。

特許出願人　　三井東圧化学株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酵素源として遊離の酵素源を用いてインドール及び
   Ｌ−セリンからＬ−トリプトファンを製造する方法に於
   いて、反応液を精密ろ過膜或いは半透膜でろ過処理後、
   透過液中のＬ−トリプトファンを活性炭により吸着分離
   し、活性炭により処理した該透過液を再びＬ−トリプト
   ファン合成反応に使用する事を特徴とするＬ−トリプト
   ファンの製造方法。 ２、酵素源として遊離の酵素源を用いてインドール及び
   Ｌ−セリンからＬ−トリプトファンを製造する方法に於
   いて、反応液を精密ろ過膜或いは半透膜でろ過処理後、
   透過液中のＬ−トリプトファンを活性炭により吸着分離
   し、活性炭によりＬ−トリプトファンを吸着処理した透
   過液を再び反応に使用するに際し、該処理液にＤＬ−ま
   たはＬ−セリンを加える事を特徴とするＬ−トリプトフ
   ァンの製造方法。 ３、精密ろ過膜或いは半透膜で反応液を処理した後、遊
   離酵素源を含む非透過液を再びＬ−トリプトファン合成
   反応に使用する事を特徴とする請求項１または２に記載
   の方法。 ４、活性炭が高賦活化活性炭である事を特徴とする請求
   項１または２に記載の方法。 ５、半透膜が限外ろ過膜である事を特徴とする請求項１
   または２に記載の方法。