JPH0223879A - Ｌ−グルタミンの精製方法 - 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〕 本発明は医薬品原料等に利用されているＬ−グルタミン
（Ｌ−Ｇｉｎ）の精製方法に関するものである。

〔従来の技術〕

Ｌ−グルタミンは合成法も開発されているが、最近では
発酵法の開発が進み発酵法によって効率よく製造される
ようになってきている。このＬグルタミンは温度、ｐＨ
などによって分解してピロリドンカルボン酸（ＰＣＡ）
に変わりやすく、−旦ＰＣＡに変わるとＬ−グルタミン
に戻すことは実用上不可能に近いので、その精製には注
意を要する。

従来、Ｌ−グルタミン発酵液からＬ−グルタミンを単離
する方法としては、発酵液を直接又は予め遠心式もしく
は濾過式の菌体分離機で除菌してから強酸性カチオン交
換樹脂に接触させてＬ−グルタミンを吸着させ、アルカ
リで溶離して晶析するいわゆる樹脂法が一般的に行われ
ていた。この方法は、Ｌ−グルタミン発酵液中の不純物
、例えば夾雑アミノ酸、Ｌ−グルタミン分解物であるＰ
ＣＡ、菌体、可溶性蛋白質、無機塩類、残糊類等の大部
分が樹脂非吸着液中に除去され、Ｌ−グルタミンの単離
精製手段としては優れた方法であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この方法は樹脂の再生、洗浄等のために
多量の水を必要とするので、排水処理の負荷が膨大なも
のとなっていた。又、樹脂処理での吸着、溶離において
、酸、アルカリとの接触によるＬ−グルタミンの化学的
分解が多いため発酵液からのＬ−グルタミン回収率が低
い等、工業的に大きな問題があった。

〔課題を解決するための手段］ 本発明者らは、排水処理負荷軽減と、Ｌ−グルタミン発
酵液から分離されるＬ−グルタミンの高品質及び回収率
向上を達成すべく鋭意研究した結果、■、−グルタミン
発酵液から濃縮晶析又は直接冷却晶析で取り上げたＬ−
グルタミン結晶を活性型のアニオン交換樹脂で処理する
ことにより、高品質のＬ−グルタミンを、高回収率で単
離出来ることを見出し本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、４０ｇ／　１以上のＬ−グルタミ
ンを含有する発酵液又はそれから菌体を分離した液をＰ
Ｈ５，６±０．５で、濃縮して、又は濃縮しもしくは濃
縮せずに２〜３０℃の温度に冷却して７０ｇ／！以上の
Ｌ−グルタミン濃度のＬ−グルタミン結晶スラリーを得
、該結晶を母液から分離し、分離した結晶を溶解してＯ
Ｈ型のアニオン交換樹脂に接触させて不純物を吸着除去
することを特徴とするＬ−グルタミンの精製方法に関す
るものである。

発酵液はそこに生産蓄積されるＬ−グルタミンの濃度が
４０ｇ／　１．以上のものである。Ｌ−グルタミンの濃
度が４０ｇ／　４２未満の発酵液は晶析しても晶析率が
高くならずかつ得られる結晶の純度も低いため実用的で
ない。発酵液は晶析を行うに先立って菌体を分離するな
ど実質的にＬ−グルタミンを回収するものでない処理を
施すことができる。

発酵液又はそれから菌体を分離した液はｐｌＩ５．６±
０，５で濃縮晶析あるいは冷却晶析してＬ−グルタミン
結晶を析出させる。発酵液のｐＨは通常中性付近である
からｐＨ調整は普通は塩酸等の酸を加えることによって
行われる。ｐＨ調整は濃縮あるいは冷却の前に行うこと
が好ましいが、必要により濃縮あるいは冷却の途中で行
うこともできる。濃縮はＬ−グルタミンが７０ｇ／　１
以上で適当な晶析率が得られる濃度までであり、発酵液
のＬ−グルタミン濃度が７０ｇ／　４２以上あるときは
濃縮が不要な場合もある。一方、冷却晶析は２〜３０℃
の範囲内の適当な温度まで冷却することによって行う。

この温度は発酵液の性状、設定晶析率などによって異な
る。また、発酵液の性状等により、あるいは濃縮と結晶
分離が連続的に行なえるような装置の場合には冷却晶析
が行われない場合もある。適当な晶析率は得られた結晶
をアニオン交換樹脂処理後常法による精製を行うことに
よって所定純度が得られる晶析率であり、これは発酵液
の性状、Ｌ−グルタミンの用途等に応じて定まる製品純
度のほか、晶析装置その他の装置、晶析条件等によって
異なる。

得られた結晶スラリーは固液分離して結晶と母液に分け
、結晶は通常少量の水で１〜数回洗浄する。固液分離装
置はハツチ式の遠心機のほか連続分離方式のものであっ
てもよい。

結晶は水溶液にしてＯＨ型のアニオン交換樹脂に接触さ
せる。アニオン交換樹脂は強塩基性アニオン交換樹脂例
えば、ＩＲＡ−４３０、ＩＲＡ−９０４（以上、ローム
・アント′・ハース社）、ＰＡ−４１６、ＳΔ−２１八
、（以上、三菱化成社）など、又は中、弱塩基性アニオ
ン交換樹脂、例えば、ＩＲＡ−３５、ＩＲＡ−４５、Ｔ
ＲＡ−６８、ＩＲＡ−９３（以上、ローム・アンド・ハ
ース社）、−八ｌ０１ＷＡ−２１、ＷＡ−３０（以上、
三菱化成社）のいずれであってもよいが、中塩基性ある
いは弱塩基性のものが好ましい。イオン交換樹脂の量は
結晶を溶解した溶液中の不純物を必要程度除去しうる量
であり、これは製品結晶純度等に応じて定まる。このイ
オン交換樹脂量は適当な不純物例えばグルタミン酸、Ｐ
ＣＡ等を指標として設定することができる。樹脂は槽に
入れてＬ−グルタミン溶液と混合する槽方式でもよいが
通常利用されている塔方式が簡便である。塔は単基方式
であっても連塔方式であってもよい。

し−グルタミンの分解を少なくするために、樹脂に接触
させるＬ−グルタミン水溶液の温度は０〜４０℃程度そ
してｐＨは５．６±０．５程度にするのがよい。

アニオン交換樹脂に接触させて不純物を除去したＬ−グ
ルタミン水溶液はアニオン交換樹脂を分離後常法により
精製して製品とする。精製方法としては、例えば活性炭
等で脱色処理したのち必要により濃縮し冷却晶析すれば
よい。

Ｌ−グルタミン発酵液を、濃縮晶析、又は冷却晶析して
Ｌ−グルタミンを取り上げた後の母液中には溶解度相当
のＬ−グルタミンと、不純物であるＬ−グルタミン酸、
ＰＣＡ、菌体、可溶性蛋白質、無機塩、糖類等が含まれ
ているので、Ｌ−グルタミン収率を高めるために母液中
のＬ−グルタミンを回収することが好ましい。この回収
方法については例えば公知のウルトラフィルトレージョ
ン（ＵＦ）膜処理により、結晶成長阻害物質である可溶
性蛋白質、菌体等の高分子物質を除去した後、通常の濃
縮晶析によりＬ−グルタミン結晶を取り上げる。このＬ
−グルタミン結晶は、Ｌ−グルタミン発酵液を濃縮晶析
又は直接冷却晶析で取り上げたＬ−グルタミン結晶と混
合して、もしくは単独で前記と同様のアニオン交換樹脂
処理により精製し、Ｌ−グルタミン製品を得る。この母
液から結晶成長阻害物質を除去することによって母液か
らもＬ−グルタミンを高い純度で回収することができ全
体としてＬ−グルタミンの収率を高め、本性を実用価値
が高い方法にすることができる。

〔作用］ 一般的に発酵液から結晶を直接取り上げる直晶法は、樹
脂法に較べると晶析時の純度が低下するので、直晶法の
成否を左右する要件のひとつとして低純度のＬ−グルタ
ミンを効果的に精製する処理方法の確立が必要である。

発明者らはＬ−グルタミン発酵液から、濃縮晶析又は直
接冷却晶析で得られた低純度Ｌ−グルタミン中の不純物
について種々調べた結果、発酵副生物の夾雑アミノ酸、
Ｌ−グルタミン分解物のＰＣＡ、無機塩類、蛋白質、Ｉ
Ｊ！類が主な不純物であることを見出した。そして、該
物質を除去する方法を、種々の角度から鋭意研究し、ア
ニオン交換樹脂を適用した効果的精製方法を確立した。

従来、低純度のＬ−グルタミンの精製方法は、再結晶法
によって行われていたが、この方法では、不純物である
Ｌ−グルタミン酸、ＰＣＡが濃縮晶析又は冷却晶析中に
Ｌ−グルタミン結晶中に取り込まれて除去効果が悪く再
結段数が増加するため、経済性の点で成立しにくかった
。しかるに本発明の方法においては、アニオン交換樹脂
で処理するため、Ｌ−グルタミン酸、ＰＣＡがほぼ完全
に吸着除去され、しかも無機塩類も除去できることにな
るので品質が著しく改善され、直晶法の問題点が一挙に
解決された。

〔実施例］ 実施例Ｉ Ｌ−Ｇｌｎ４２ｇ／ｆ　　を含有する発酵液５０ｆｆを
３５％塩酸を用いてｐＨ５，６に調整した。これをＬ−
Ｇｌｎ濃度１２０ｇ／　ｌまで濃縮晶析を行った後、５
°（：　／ｈｒｓで５℃まで冷却晶析を行った。スラリ
ーをスーパーデカンタ−Ｐ４Ｙにて、Ｌ−Ｇｌｎ結晶（
ＮＯ，１）を菌体及びその他の不純物を含む母液から分
離した。

菌体及びその他の不純物を含むスーパーデカンタ−分離
母液４８ｆを加温し、中空糸型ＵＦ膜（公称分画分子１
６０００）を用いて濾過を行って菌体及び他の高分子物
質の除去をした。得られた澄明な濾過液を濃縮晶析した
。

仕上げのＬ−Ｇ　Ｉｎｉ度は２３０ｇ／　ｌであった。

濃縮スラリーを晶析槽に移し、撹拌しつつ４５℃から２
０℃まで冷却し、このスラリーをバスケット型遠心分離
機に入れて母液を分離した。ハスケア）内の結晶のケー
キを結晶重量の約４０％の水で洗浄し、Ｌ−Ｇｌｎ結晶
（Ｎｏ、２）を分離した。

Ｌ−グルタミンの回収量はＮＯ，１結晶１．２ｋｇ、　
Ｎｏ。

２結晶０．６ｋｇであり、Ｌ−グルタミン発酵液からの
回収率は８５．７％であった。

次に、Ｌ−ＧｌｎＮｏ、１結晶０．６ｋｇとＮｏ、２結
晶０．３ｋｇを合わせて４０℃に加温溶解し、Ｌ−Ｇ　
１ｎｆｉ度４０ｇ／Ｉ！、ｐＨ４，８の水溶液を得た。

この溶解液を、中塩基性アニオン交換樹脂、アンバーラ
イトＩＲＡ−６８（ＯＨ］型０．５Ｉ！、を充填した塔
に貫流し、不純物であるＬ−Ｇｌｎ、ＰＣＡ、５Ｏ４−
等を吸着除去した。樹脂塔貫流液に活性炭４５ｇを加え
て４０″Ｃで脱色した後、ヌッチェで濾過して脱色液２
３ｎを得た。

脱色液を濃縮晶析し、スラリーを冷却して、ＬＧｌｎ精
製結晶０．８ｋｇ　（発酵液からの回収率７６％）を得
た。

なお、各Ｌ−Ｇｌｎ結晶中の不純物含量は下記の如くで
あった。

Ｌ−Ｇｉｎ回収量はＮＯ，１結晶１．５ｋｇ、　Ｎｏ、
２結晶１．６ｋｇであり、Ｌ−グルタミン発酵液からの
回収率は８３．８％であった。

Ｎ００１結晶とＮｏ、２結晶を合わせて実施例１と同様
に、中塩基性アニオン交換樹脂に貫流後、脱色濾過し、
濃縮及び冷却晶析を経て、Ｌ−Ｇｉｎ精製結晶２．７ｋ
ｇ（Ｌ−Ｇｉｎ発酵液からの回収率７３％）を得た。

各Ｌ−Ｇｉｎ結晶中の不純物含量は下記の如くであった
。

実施例２ Ｌ−ＧＩｎ７４　ｇ／ｌ　　を含有する。発酵液５０ｆ
を３５％塩酸を用いてｐＨ５，６に調整した。これを撹
拌機付晶析槽で５℃／ｈｒｓで５℃まで冷却し、５℃で
４時間熟成して冷却晶析した。得られたスラリーをスー
パーデカンタ−Ｐ４Ｙで分離して、Ｌ−Ｇｉｎ結晶（Ｎ
Ｏ，１）を得た。

スーパーデカンタ−母液は、実施例１と同様に処理して
、Ｌ　　Ｇｉｎ結晶（Ｎｏ、２）を取り上げた。

比較例１ 実施例１で取り上げた、Ｌ−Ｇｉｎ結晶（ＮＯ，１）０
．６ｋｇ及び（Ｎｏ、２）　０．３ｋｇを混合し、通常
の方法で再結晶を行った。即ち、Ｌ−Ｇｌｎ　４０ｇｌ
１４度に溶解し、温度４０℃にて活性炭をＬ−Ｃ；Ｉｎ
に対し５％加え脱色濾過を行った。

脱色液を濃縮晶析し、その後、５℃まで冷却してＬ−Ｇ
Ｉｎ精製結晶０．８１ｋｇ　（Ｌ−グルタミン発酵液か
らの回収率７７％）を得た。

各Ｌ−Ｇｌｎ結晶中の不純物は下記の如くであった。

比較例２ Ｌ−Ｇｌｎ４２ｇ／４２　　を含有する発酵液５０ｆを
デラバルで除菌し、得られた除菌液をｐＨ１，８に調整
した。この液を強酸性カチオン交換樹脂（Ｄｕｏｌｉｔ
ｅＣ−２０）　５０４２に貫流してＬ−Ｇｌｎを樹脂に
吸着させた。樹脂吸着の際にＧｌｕの一部、ＰＣＡ、可
溶性蛋白質、無機塩、糖類等は喝着されないで除去され
た。

水押し洗浄の後、０．５Ｎ　−ＮＨ，ＯＨによりＬ−Ｇ
ｌｎを溶離した。得られた溶離？＆６ｉを濃縮晶析した
。

仕上げ濃度は４５０ｇ／　ｆｆであった。５℃まで冷却
後バスケット型遠心分離機で分離し、Ｌ−Ｇｉｎ結晶（
ＮＯ，１）　１．６ｋｇ　（回収率７６％）を得た。母
液を更に濃縮し冷却したが新たなＬ−Ｇｉｎ結晶は得ら
れなかった。このＬ−Ｇｌｎ結晶（ＮＯ，１）を比較例
１と同様の再結晶法で精製し、Ｌ−Ｇｉｎ精製結晶１．
４４ｋｇ（Ｌ−グルタミン発酵液からの回収率６８．６
％）を得た。

各Ｌ−Ｇｌｎ結晶中の不純物は下記の如くであった。

（発明の効果〕 本発明、の方法を導入することにより発酵液からのＬ−
グルタミンの収率を高めるとともに特に不純物であるグ
ルタミン酸の混入量を減少させて高純度品を得ることが
できた。また、水の使用量を大幅に節減することができ
た。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ４０ｇ／ｌ以上のＬ−グルタミンを含有する発酵液又は
   それから菌体を分離した液をｐＨ５．６±０．５で、濃
   縮して、又は濃縮しもしくは濃縮せずに２〜３０℃の温
   度に冷却して７０ｇ／ｌ以上のＬ−グルタミン濃度のＬ
   −グルタミン結晶スラリーを得、該結晶を母液から分離
   し、分離した結晶を溶解してＯＨ型のアニオン交換樹脂
   に接触させて不純物を吸着除去することを特徴とするＬ
   −グルタミンの精製方法