JPH05229995A

JPH05229995A - ロイシンの分離精製方法

Info

Publication number: JPH05229995A
Application number: JP3182592A
Authority: JP
Inventors: Yuji Yoshida; 祐司吉田; Masahiro Aoi; 正廣青井
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1993-09-07

Abstract

(57)【要約】【目的】不純物アミノ酸を含むロイシン水溶液を、金
属イオンを配位した樹脂と接触させて樹脂にロイシンを
吸着させ、そのあと吸着したロイシンを溶離することに
よりロイシンを分離精製する方法において、得られる精
製ロイシンの純度を高める。【構成】金属イオンを配位した樹脂とロイシン水溶液
との接触時間を５時間以内で行う。こうしてロイシンを
吸着した樹脂は、そのあとアンモニア水などの溶離剤と
接触させることにより、吸着したロイシンが溶離され
る。【効果】ロイシンを高純度で分離精製することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロイシンの分離精製方法
に関するものであり、さらに詳しくは、金属イオンを配
位した官能基を有する樹脂を用いて、ロイシンを分離精
製する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロイシンは通常、発酵法あるいは、カゼ
イン、ケラチンなどのタンパク質を加水分解する抽出法
のいずれかの方法で製造されている。しかしいずれの方
法も、不純物としてロイシン以外のアミノ酸を副生する
ので、純粋なロイシンを得るためには、それらの不純物
アミノ酸を除去する必要がある。

【０００３】このような不純物アミノ酸を除去する方法
としては、イオン交換樹脂を用い、アミノ酸同士の電荷
の差を利用して分離する方法、あるいは溶解度差を利用
して晶析により分離する方法などが用いられている。し
かし、ロイシンに混入する不純物アミノ酸のなかでも中
性アミノ酸、特にイソロイシンやバリンは、電荷や溶解
度がロイシンと非常に近似しているため、前記のような
通常の分離法では除去が困難である。

【０００４】そこで例えばバリンを除去する方法とし
て、特開昭 61-178952号公報に記載されるような、非極
性多孔質吸着剤を利用して分離する方法が知られてい
る。またイソロイシンを除去する方法として、「ファイ
ンケミカル」1982年３月15日号第10頁に記載されるよう
な、β−ナフタレンスルホン酸や２−ブロモ−５−トル
エンスルホン酸などの第三成分を加え、アミノ酸をかか
る第三成分の塩とし、その溶解度差を利用して晶析によ
り分離する方法が知られている。

【０００５】バリンを除去するために多孔質吸着剤を用
いる方法は、吸着剤に対するロイシンの吸着容量が低い
ために効率が十分とはいえない。また、イソロイシンを
除去するために第三成分を加える晶析法は、晶析後さら
にその第三成分を除去する必要があり、製造時間が長く
なるなどの欠点を有している。

【０００６】こうした従来法の欠点を改良するアミノ酸
の相互分離による精製法として、本発明者らは先に、金
属イオンを配位したアミノカルボン酸型またはアミノホ
スホン酸型のキレート性官能基を有する樹脂とアミノ酸
水溶液を接触させてその樹脂にアミノ酸を吸着させ、次
いで吸着したアミノ酸を溶出することによるアミノ酸の
分離精製法を明らかにした（特開平 1-258652 号公
報）。この公報で開示した方法は、類似の特性を持った
アミノ酸の分離精製において、従来に見られない効果を
発揮する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、金属
イオンを配位した樹脂を用いてアミノ酸を分離精製する
方法において、特にロイシンの分離性をより一層高める
ことにある。

【０００８】研究の結果、金属イオンを配位した樹脂に
おいては、ロイシンの吸着速度が不純物アミノ酸の吸着
速度に比べて非常に速いことを見出し、本発明を完成す
るに至った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、金属
イオンを配位した樹脂と、ロイシンおよび不純物アミノ
酸を含む水溶液とを接触させるにあたり、接触時間を５
時間以内、さらに好ましくは１時間以内にして、その樹
脂にロイシンを選択的に吸着させ、次いで吸着したロイ
シンを溶離することによるロイシンの分離精製方法を提
供するものである。

【００１０】本発明で用いる樹脂は金属イオンを配位し
たものであり、通常は、官能基、好ましくはキレート性
官能基を有する樹脂に、金属イオンを配位させることに
よって調製される。金属イオンを配位する官能基として
は、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アミ
ノ基などが挙げられ、金属イオンを配位した状態でロイ
シンを吸着するものであれば使用可能である。樹脂基体
は特に制限されるものでなく、スチレン系、アクリル
系、フェノール系など、通常のイオン交換樹脂やキレー
ト樹脂に用いられる不溶性高分子が、本発明においても
樹脂基体となりうる。

【００１１】金属イオンを配位しうる官能基を有する樹
脂の具体例を以下に列挙する。

【００１２】（１）カルボン酸基型のキレート樹脂：アミノ樹脂またはポリアミノ樹脂に、モノクロル酢
酸、モノブロム酢酸、モノクロルプロピオン酸、モノブ
ロムプロピオン酸、またはこれらのアルカリ金属塩もし
くはアルカリ土類金属塩のようなハロゲン化アルキルカ
ルボン酸化合物を反応させて得られる樹脂。ここで用い
るアミノ樹脂とは、１級または２級アミノ基を有するも
のであり、例えばニトリル基、クロルメチル基、スルホ
ニルクロリド基、イソシアナート基、カルボニルクロリ
ド基、エポキシ基、アルデヒド基、あるいは塩素、臭
素、ヨウ素のようなハロゲン原子など、アミン反応性基
を有する重合体に、アンモニアまたは、メチルアミンや
エチルアミンのような１級アミンを反応させることによ
って得られる。またポリアミノ樹脂とは、側鎖に二つ以
上の１級または２級アミノ基を有するものであり、例え
ば前記のようなアミン反応性基を有する重合体に、エチ
レンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレン
ジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジ
アミン、ノナメチレンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミ
ン、ヒドラジン、グアニジンなどのポリアミンを反応さ
せることによって得られる。

【００１３】前記のようなアミノ樹脂またはポリア
ミノ樹脂に、アクリル酸、メタクリル酸、アセチレンジ
カルボン酸、マレイン酸のような不飽和カルボン酸、こ
れら不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩もしくはアルカ
リ土類金属塩、またはメチルエステル、エチルエステル
のようなエステル類など（以下、アクリル酸系化合物と
称する）を反応させ、エステルの場合にはそのあと加水
分解を行って得られる樹脂。

【００１４】前記のようなアミン反応性基を有する
重合体に、グリシン、アラニン、β−アラニン、イミノ
ジ酢酸、イミノジプロピオン酸、エチレンジアミン二酢
酸、エチレンジアミン三酢酸などのアミノ酸化合物を反
応させて得られる樹脂。

【００１５】市販されているスミキレート MC-30、
MC-75、 MC-76、 MC-77、 MC-78、スミセパーレ AS-1
2、 AS-13、 AS-23〔以上、住友化学工業（株）製〕、
デュオライト C-464、 C-466〔以上、デュオライトイン
ターナショナル社製〕、ダイヤイオン WK-10、 WK-20、 C
R-10〔以上、三菱化成（株）製〕、ユニセレック UR-1
0、UR-20、 UR-30、 UR-40、 UR-50〔以上、ユニチカ
（株）製〕などのキレート樹脂。

【００１６】（２）ホスホン酸基型のキレート樹脂：前記のようなアミノ樹脂またはポリアミノ樹脂に、
クロルメチル燐酸、クロルエチル燐酸のようなアルキル
燐酸化剤あるいは、ホルムアルデヒドのようなアルキレ
ン化剤と、三塩化燐、亜燐酸、亜燐酸メチル、亜燐酸エ
チルのような燐酸化剤とを、塩酸、硫酸などの酸性触媒
下で反応させて得られる樹脂。

【００１７】市販されているスミキレート MC-95、
スミセパーレ AS-14、 AS-24〔以上、住友化学工業
（株）製〕、デュオライト C-467〔デュオライトインタ
ーナショナル社製〕、ユニセレック UR-3300〔ユニチカ
（株）製〕などのキレート樹脂。

【００１８】（３）スルホン酸基を有する樹脂：市販さ
れているスミカイオン KC-470 〔住友化学工業（株）
製〕、デュオライト C-20 、 C-26 〔以上、デュオライ
トインターナショナル社製〕、ダイヤイオン SK1B 〔三
菱化成（株）製〕などの樹脂。

【００１９】特に本発明においては、アミノカルボン酸
基やアミノホスホン酸基などのキレート性官能基を有す
る樹脂が好ましい。なかでもポリアミノ樹脂に、ハロゲ
ン化アルキルカルボン酸化合物、アクリル酸系化合物、
アミノ酸化合物、アルキル燐酸化剤、またはアルキレン
化剤および燐酸化剤を反応させて得られる樹脂、すなわ
ちポリアルキレンポリアミノ基を介して高分子主鎖（樹
脂基体）と結合するカルボン酸基またはホスホン酸基を
側鎖に有するいわゆるポリアミノカルボン酸型またはポ
リアミノホスホン酸型のキレート樹脂が好ましく用いら
れる。このようなポリアミノカルボン酸型またはポリア
ミノホスホン酸型のキレート樹脂を用いた場合は、キレ
ート性官能基に配位していた金属イオンが、分離精製後
のロイシンへ漏出することが少なく、またロイシンを吸
着する速度と他の不純物アミノ酸を吸着する速度の差が
大きいため、分離精製の効果が高くなる。

【００２０】以上のような官能基を有する樹脂に配位さ
せる金属イオンは、前記樹脂に金属イオンが配位した状
態で、目的とするロイシンを配位できるものであればよ
く、特別に限定されるものでないが、一般には遷位金属
のイオンが好ましく用いられる。特に周期律表の第４周
期元素である鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛の各イ
オンは、製造価格の点および、分離精製工程において精
製ロイシン側に漏出する金属量が少ない点で、好ましく
用いられる。さらには、銅イオンおよびコバルトイオン
がより好ましい。

【００２１】かかる金属イオンを、前記官能基を有する
樹脂に配位させる方法は、あらかじめ樹脂を充填した塔
に前記金属イオンを溶解した水溶液を通液させるか、あ
るいは金属イオンの水溶液に樹脂を投入して所定時間撹
拌接触させる方法などが採用できる。

【００２２】官能基を有する樹脂に配位させる金属イオ
ンの量は特に制限されるものでないが、配位金属イオン
の量が少なくなるとロイシン水溶液の処理可能量が少な
くなるので、一般には樹脂１kgあたり約 0.1グラム原子
以上飽和容量までの金属イオンを配位させるのが好まし
い。

【００２３】金属イオンを溶解した水溶液と前記官能基
を有する樹脂との接触条件は、金属イオンの種類および
濃度、接触温度、官能基を有する樹脂の種類および量な
どによって異なるので、適宜予備実験を行うことにより
決定される。一般には、官能基を有する樹脂１リットル
あたり、0.01〜0.5 モル／Ｌ程度の濃度を有する金属鉱
酸塩の水溶液を１〜１００リットル程度の割合で、室温
下、 0.1〜２４時間接触させる方法が採用される。

【００２４】このようにして金属イオンを配位させた前
記官能基を有する樹脂はそのまま、あるいは必要に応じ
て水洗を行ったあと、分離精製対象のロイシン水溶液と
接触させられる。

【００２５】本発明で処理対象になるロイシン水溶液
は、ロイシンの他に少なくとも１種の不純物アミノ酸を
含んでいる水溶液である。好ましくは、ロイシンおよび
他のアミノ酸の濃度がそれぞれ２０ｇ／Ｌ以下である水
溶液が用いられる。この水溶液中に含まれるロイシン以
外のアミノ酸は、特に制限されるものでないが、前述し
たバリンやイソロイシンなど、通常の方法ではロイシン
から分離しにくいアミノ酸を含むロイシン水溶液に対し
て、本発明の方法は顕著な分離精製効果を発揮する。し
たがって、このようなバリンやイソロイシンなどを不純
物として含むロイシン水溶液は、本発明による分離精製
対象として好ましいものである。

【００２６】本発明に従って、金属イオンを配位した樹
脂とロイシン水溶液を接触させるにあたり、ロイシン水
溶液のｐＨは約２〜約１２の範囲が好ましく、特にｐＨ
約３〜約１０の範囲がより好ましい。ロイシン水溶液の
ｐＨがこの範囲をはずれて、約２未満になるかまたは約
１２を越えると、精製効率が低下するので好ましくな
い。

【００２７】金属イオンを配位した樹脂とロイシン水溶
液との接触は、この水溶液中へ前記樹脂を浸漬し、次い
で濾過分離することによって行われる。接触温度は特に
制限されるものでなく、約０℃から約１００℃までの任
意の温度で実施される。より好ましい接触温度は、適宜
予備実験を行うことにより設定することができる。また
金属イオンを配位した樹脂の使用量も、適宜予備実験を
行うことにより設定できる。

【００２８】この樹脂とロイシン水溶液の接触におい
て、ロイシン以外の不純物アミノ酸が吸着飽和に達しな
い条件を採用することが肝要である。そこで本発明で
は、この接触を５時間以内、好ましくは３時間以内、よ
り好ましくは１時間以内で行う。樹脂とロイシン水溶液
との接触時間が５時間を越えると、ロイシン以外の不純
物アミノ酸の吸着が多くなるので、分離精製効率が低下
する。適当な接触時間は、ロイシン水溶液中のロイシン
の量ならびに不純物アミノ酸の種類および量、樹脂の種
類および量、接触時間などによって変化するので、適宜
予備実験を行うなどして、最適の接触時間を設定するこ
とができる。

【００２９】本発明の方法は、金属イオンを配位した樹
脂とロイシン水溶液を接触させ、ロイシンを樹脂に吸着
させるものである。したがって、吸着処理後のアミノ酸
水溶液は結果的にロイシン以外のアミノ酸を残留するこ
とになるので、この残留アミノ酸を精製する技術にも、
本発明の方法は応用が可能である。

【００３０】ロイシンを吸着させた樹脂はそのまま、あ
るいは必要に応じて水洗を行ったあと、吸着したロイシ
ンを分離溶出剤により溶出させる。かかる分離溶出剤と
しては、ロイシンの回収の容易さなどの点から、水、ア
ンモニア水、鉱酸、アルカリ金属水酸化物の水溶液、ま
たはアルカリ土類金属水酸化物の水溶液が好ましく用い
られる。これらの分離溶出剤は、それぞれ単独で、また
は組み合わせて用いることができる。

【００３１】このようにして樹脂から溶出させたロイシ
ン水溶液は、濃縮析出、乾燥などの公知の処理を施すこ
とにより、精製されたロイシンとすることができる。な
お、ロイシンを溶出させたあとの樹脂はそのまま、ある
いは必要に応じて再度金属イオンを配位させたあと、再
びロイシン水溶液の分離精製に繰り返し用いることがで
きる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
でない。なお以下の例において、ロイシンの純度は、次
式に従って計算された重量基準の値で表している。

【００３３】ロイシン純度（％）＝（ロイシン重量／ロ
イシンを含む全アミノ酸の重量）×１００

【００３４】実施例１：アミノカルボン酸型キレート性
官能基を有する市販のキレート樹脂であるスミセパーレ
AS-12〔住友化学工業（株）製〕を用意した。一方、
硫酸銅五水和物12.5ｇおよび濃アンモニア水３０mlを溶
解し、イオン交換水で全量を１リットルにして、硫酸銅
水溶液を調製した。この硫酸銅水溶液５００mlに前記キ
レート樹脂２０mlを投入して２０時間撹拌し、次いで濾
過、水洗を行った。この結果、銅イオンを 1.1ｇ吸着し
た吸着樹脂Ａが２０ml得られた。

【００３５】上で得た吸着樹脂Ａを５ml用い、これを、
ロイシン 1.0ｇとイソロイシン 1.0ｇを含むロイシン水
溶液５０ml（ロイシン純度５０％）に１時間接触させ、
次いで濾過、水洗を行った。こうして得られたロイシン
を吸着した樹脂を、５規定アンモニア水溶液１００mlに
投入し、２時間撹拌することにより、吸着したアミノ酸
を溶離させた。その結果、溶離液中に含まれるアミノ酸
は、ロイシン0.35ｇ、イソロイシン0.04ｇであり、ロイ
シン純度は89.7％であった。

【００３６】比較例１：吸着樹脂Ａを５ml用い、ロイシ
ン水溶液に接触させる時間を８時間に変更した以外は実
施例１と同様な操作を行った。得られたアンモニア溶離
液に含まれるアミノ酸は、ロイシン0.33ｇ、イソロイシ
ン0.09ｇであり、ロイシン純度は78.5％であった。

【００３７】実施例２：吸着樹脂Ａを５ml用い、ロイシ
ン 1.0ｇとバリン 1.0ｇを含むロイシン水溶液５０ml
（ロイシン純度５０％）に１時間接触させ、次いで濾
過、水洗を行った。こうして得られたロイシンを吸着し
た樹脂を、５規定アンモニア水溶液１００mlに投入し、
２時間撹拌することにより、吸着したアミノ酸を溶離さ
せた。得られた溶離液中に含まれるアミノ酸は、ロイシ
ン0.35ｇ、バリン0.08ｇであり、ロイシン純度は81.4％
であった。

【００３８】比較例２：吸着樹脂Ａを５ml用い、ロイシ
ン水溶液に接触させる時間を８時間に変更した以外は実
施例２と同様な操作を行った。得られたアンモニア溶離
液に含まれるアミノ酸は、ロイシン0.31ｇ、バリン0.29
ｇであり、ロイシン純度は51.7％であった。

【００３９】実施例３〜５：次の吸着樹脂Ｂ、Ｃおよび
Ｄを調製した。

【００４０】吸着樹脂Ｂ：アミノカルボン酸基を有する
市販のキレート樹脂であるスミセパーレ AS-13〔住友化
学工業（株）製〕２０mlを、実施例１と同様に硫酸銅水
溶液で処理することにより、銅イオン 0.7ｇが配位した
樹脂２０mlを得た。これを吸着樹脂Ｂとする。

【００４１】吸着樹脂Ｃ：アミノホスホン酸基を有する
市販のキレート樹脂であるスミセパーレ AS-14〔住友化
学工業（株）製〕２０mlを、実施例１と同様に硫酸銅水
溶液で処理することにより、銅イオン 0.7ｇが配位した
樹脂２０mlを得た。これを吸着樹脂Ｃとする。

【００４２】吸着樹脂Ｄ：スルホン酸基を有する市販の
キレート樹脂であるデュオライトC-26〔デュオライトイ
ンターナショナル社製〕１０mlを、実施例１と同様に硫
酸銅水溶液で処理することにより、銅イオン 1.1ｇが配
位した樹脂１０mlを得た。これを吸着樹脂Ｄとする。

【００４３】上記の吸着樹脂Ｂ、ＣおよびＤをそれぞれ
５mlずつ用いて、実施例１と同様な操作を行った。結果
を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】比較例３〜５：実施例３〜５で用いたのと
同じ吸着樹脂Ｂ、ＣおよびＤそれぞれを用いて、比較例
１と同様な操作を行った。結果を表２に示す。

【００４６】

【表２】

【００４７】実施例６〜８：実施例３〜５で用いたのと
同じ吸着樹脂Ｂ、ＣおよびＤをそれぞれ５mlずつ用い
て、実施例２と同様な操作を行った。結果を表３に示
す。

【００４８】

【表３】

【００４９】比較例６〜８：実施例３〜５で用いたのと
同じ吸着樹脂Ｂ、ＣおよびＤをそれぞれ用いて、比較例
２と同様な操作を行った。結果を表４に示す。

【００５０】

【表４】

【００５１】実施例９：吸着樹脂Ａを５ml用い、ロイシ
ン 1.0ｇとメチオニン 1.0ｇを含むロイシン水溶液５０
ml（ロイシン純度５０％）に３時間接触させ、次いで濾
過、水洗を行った。このようにして得られたロイシンを
吸着した樹脂を、５規定アンモニア水溶液１００mlに投
入し、２時間撹拌することにより、吸着したアミノ酸を
溶離させた。溶離液中に含まれるアミノ酸は、ロイシン
0.35ｇ、メチオニン 0.042ｇであり、ロイシン純度は8
9.2％であった。

【００５２】比較例９：吸着樹脂Ａを５ml用い、ロイシ
ン水溶液に接触させる時間を１０時間に変更した以外は
実施例９と同様な操作を行った。得られたアンモニア溶
離液に含まれるアミノ酸は、ロイシン0.29ｇ、メチオニ
ン 0.114ｇであり、ロイシン純度は71.8％であった。

【００５３】実施例１０：吸着樹脂Ａを５ml用い、ロイ
シン 1.0ｇとトリプトファン 1.0ｇを含むロイシン水溶
液５０ml（ロイシン純度５０％）に５時間接触させ、次
いで濾過、水洗を行った。このようにして得られたロイ
シンを吸着した樹脂を、５規定アンモニア水溶液１００
mlに投入し、２時間撹拌することにより吸着したアミノ
酸を溶離させた。溶離液中に含まれるアミノ酸は、ロイ
シン0.32ｇ、トリプトファン0.09ｇであり、ロイシン純
度は78.0％であった。

【００５４】比較例１０：吸着樹脂Ａを５ml用い、ロイ
シン水溶液に接触させる時間を１０時間に変更した以外
は実施例１０と同様な操作を行った。得られたアンモニ
ア溶離液に含まれるアミノ酸は、ロイシン0.30ｇ、トリ
プトファン 0.198ｇであり、ロイシン純度は60.2％であ
った。

【００５５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、純度の高いロイ
シンを極めて容易に得ることができるので、その工業的
価値は極めて高い。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不純物アミノ酸を含むロイシン水溶液を、
金属イオンを配位した樹脂と５時間以内で接触させて該
樹脂に選択的にロイシンを吸着させ、次いで吸着したロ
イシンを溶離することを特徴とするロイシンの分離精製
方法。
【請求項２】金属イオンを配位した樹脂が、アミノカル
ボン酸型またはアミノホスホン酸型のキレート性官能基
を有するキレート樹脂である請求項１記載の方法。
【請求項３】キレート樹脂中の官能基が、ポリアルキレ
ンポリアミノ基を介して樹脂基体と結合している請求項
２記載の方法。
【請求項４】不純物アミノ酸が、バリンまたはイソロイ
シンである請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】金属イオンが、銅イオンまたはコバルトイ
オンである請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】ロイシン水溶液と樹脂との接触が、ロイシ
ン水溶液に樹脂を浸漬し、次いで濾過分離することによ
って行われる請求項１〜５のいずれかに記載の方法。