JPH0566379B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフエニルアラニンと桂皮酸の分離方法
に係り、更に詳しくは、フエニルアラニンと桂皮
酸を含む混合溶液を、特定の条件下で合成吸着剤
と接着させて、フエニルアラニンと桂皮酸を分離
する方法に係る。

フエニルアラニンは必須アミノ酸の一つであ
り、医薬品、特に医療用アミノ酸輸液等に使用さ
れ、又最近はペプチド系甘味料であるα−アスパ
ラチルフエニルアラニンメチルエステルの構成ア
ミノ酸として関心を集めている。

従来フエニルアラニンは、化学合成法、タンパ
ク質加水分解法や発酵法等によつて生産されてい
たが、生産効率が低く、効率的な生産方法が種々
検討されている。

これらの方法の一つに、桂皮酸を原料としてア
ンモニアの存在下、Ｌ−フエニルアラニンアンモ
ニアリアーゼを用いて酸素反応により、Ｌ−フエ
ニルアラニンを製造する方法があり、この方法は
フエニルアラニンの生産性が極めて高く、工業的
な製造方法として注視されている。

しかし乍ら上記の方法に於ては、生成するＬ−
フエニルアラニンは桂皮酸やアンモニアと共存し
ており、Ｌ−フエニルアラニンを単品として得る
ためには、これらの混合物の中から、Ｌ−フエニ
ルアラニンを分離採取する必要があるが、特にフ
エニルアラニンと桂皮酸は化学構造が類似してお
り、相互に分離することが非常に困難である。従
つて、工業的有利にＬ−フエニルアラニンを製造
するたには、共存する桂皮酸との分離を効率良く
行うことが重要である。

本発明者等はこの様な状況を背景に、桂皮酸と
共存するフエニルアラニンの効率的な分離、精製
方法について鋭意検討した結果、多孔性の合成吸
着剤を用いて、特定の条件下で処理を行うことに
より、極めて効率良くフエニルアラニンと桂皮酸
の分離ができることを見出した。

多孔性合成吸着剤は、種々の有機性の重合性モ
ノマーを重合、縮重合または共重合することによ
つて得られた架橋重合体、或は、種々の重合性モ
ノマーを重合や縮重合した後、架橋して得られた
架橋重合体からなり、有為量の表面積及び細孔容
積を有し、各種の物質、特に医薬品や食品等の分
離精製に利用されている。そしてこの様な合成吸
着剤としては、多くのものがあり、例えば、「ダ
イヤイオン」HP10、20、21、30、40、50、「ダ
イヤイオン」HP2MG（三菱化成工業(株)製：登録
商標）やアンバーライトXAD2、４、７、８（米
国ローム＆ハース社製：商標）等の商標で既に製
造、市販されている。

この様な合成吸着剤が、アミノ酸や有機酸を吸
着することは既に知られており、例えば、アミノ
酸では等電点付近で最も良く吸着され、有機酸で
はPHが低い、有機酸の非解離状態で良く吸着され
ることも知られている。

本発明者らはこれらの知見を基に合成吸着剤を
用いてフエニルアラニンと桂皮酸を含有する混合
溶液から、フエニルアラニンを分離精製する方法
について検討した結果、合成吸着によるフエニル
アラニンと桂皮酸の吸着性は共存する無機塩の濃
度に依存し、驚くべきことに、フエニルアラニン
と桂皮酸の相対吸着性（吸着の選択性）は共存す
る無機塩の濃度によつて大巾に変化し、これらの
現象を巧みに利用することによつて、フエニルア
ラニンと桂皮酸の分離が極めて効率的に行えるこ
とを見出し、本発明に到達した。

即ち、本発明は桂皮酸と共存するフエニルアラ
ニンの工業的有利な分離精製方法を提供するもの
であり、その要旨はフエニルアラニンと桂皮酸を
含む混合溶液をスチレンとジビニルベンゼンを主
体とする芳香族系の共重合体からなる基体構造を
持つ合成吸着剤を用い、溶液の無機塩濃度が0.2
規定以上で、かつ溶液のPHが４〜12の条件下にク
ロマト展開させることを特徴とするフエニルアラ
ニンと桂皮酸の分離方法に存する。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明は、桂皮酸とフエニルアラニンを特定の
合成吸着剤により分離するものであるが、桂皮酸
とフエニルアラニンを含有する混合溶液を特定の
合成吸着剤と接触させると、両者の吸着剤に対す
る吸着量及び相対的な吸着性は、桂皮酸やフエニ
ルアラニンの濃度、共存する無機塩の濃度、溶液
のPH等の溶液の状態、特に共存する無機塩の濃度
に大きく依存して変化する。

例えば、第１図に試薬特級のフエニルアラニン
と桂皮酸が各５ｇずつ溶解しており、かつ無機塩
として所定量の塩化アンモニウムを含み、アンモ
ニアでPHを調整した溶液１中に、合成吸着剤ダ
イヤイオンHP20を50ml添加した場合の桂皮酸と
フエニルアラニンの吸着量を、又第２図に、第１
図と同一条件下における、フエニルアラニンと桂
皮酸の相対吸着性をフエニルアラニンに対する吸
着性を１として示した。第１図からも明らかなよ
うに、合成吸着剤に対するフエニルアラニンの吸
着量は溶液の塩化アンモニウム濃度に依存するも
のの、吸着量の変化量は小さく、一方桂皮酸の吸
着量も溶液の無機塩濃度に依存し、しかもその変
化量はフエニルアラニンよりもはるかに大きく、
特に無機塩濃度が0.2規定以上、好ましくは0.5規
定以上で桂皮酸がフエニルアラニンよりもよく吸
着される。従つて共存する無機塩濃度を調整する
ことにより、第２図に示す如くフエニルアラニン
に対する桂皮酸の相対吸着性を変化させ相互に分
離することが可能となる。

本発明はこのような溶液中の無機塩濃度が0.2
規定以上で相対吸着性が変化するという新規な知
見に基づき、桂皮酸とフエニルアラニンの混合溶
液から、フエニルアラニンを分離精製する方法で
ある。

本発明方法に従い、分離処理されるフエニルア
ラニンと桂皮酸を含む溶液は特に制限されず、通
常溶液中のフエニルアラニンと桂皮酸の濃度は
夫々0.05〜20（重量）／（容量）％程度である。
又、溶液中の無機塩濃度は0.2規定以上、好まし
くは0.5規定以上である。しかしながら、例えば
合成吸着剤を充填したカラムにフエニルアラニン
と桂皮酸を含む混合溶液を一定量供給し、別種の
実質的にフエニルアラニンと桂皮酸を含まない溶
液を溶離剤として流して溶離展開クロマトにより
桂皮酸とフエニルアラニンを分離する方法を採用
する場合には、桂皮酸とフエニルアラニンの混合
溶液中の無機塩濃度は必ずしも0.2規定以上であ
る必要はなく、合成吸着剤とフエニルアラニン及
び桂皮酸が接触する間の、大部分の時間の溶媒と
なる溶離剤中の無機塩濃度が0.2規定以上であれ
ば良い。無機塩濃度が0.2規定未満では、フエニ
ルアラニン及び桂皮酸の吸着剤に対する吸着性に
著しい差が認められず分離が困難となる。これら
の溶液中に存在する無機塩は特に制限はなく、塩
化アンモニウム、硫酸アンモニウム、ジメチルア
ミン塩酸塩、塩化ナトリウム、芒硝の様な塩酸、
硝酸、リン酸及び硫酸等のアンモニウム塩、アミ
ン塩、アルカリ金属塩等が使用される。又、これ
らの溶液のPHはPHが高い程吸着性、特に桂皮酸の
吸着性は低下する傾向があるため、溶液のPHは４
〜12、好ましくは５〜11に保つのが良い。

本発明に於て使用される合成吸着剤としては、
吸着容量の点からスチレンとジビニルベンゼンを
主体とする芳香族系の共重合体からなる基体構造
を有するものであり、好ましくはその表面積とし
ては少なくとも100m²／ｇ以上、更に好ましくは
300m²／ｇ以上を有し、及び細孔容積としては、
少なくとも0.1ml／ｇ以上、更に好ましくは0.5
ml／ｇ以上を有するものが好ましい。

本発明方法を実施する際の具体的なフエニルア
ラニンと桂皮酸の分離操作方法としては、実質的
に混合溶液中の無機塩濃度が0.2規定以上かつ溶
液のPHが４〜12の状態で合成吸着剤と接触させる
以外特に制限はないが、分離を効率的に行う為に
は、合成吸着剤をカラムに充填し、この充填層に
桂皮酸とフエニルアラニンを含む溶液を流して、
クロマト分離する方法が好ましい。

この際、無機塩の濃度が0.2規定以上である、
桂皮酸とフエニルアラニンを含む混合溶液を合成
吸着剤の充填層に連続的に供給すると、吸着性の
弱いフエニルアラニンが先にカラムより流出し始
め、遅れて桂皮酸が流出し始めるため、カラム流
出液の、フエニルアラニンが流出し始めた点か
ら、桂皮酸の流出し始める迄の分画を採取する、
いわゆる先端クロマト分離により、桂皮酸が分離
されたフエニルアラニンを得ることができる。尚
この際、原液中に共存する無機塩は桂皮酸やフエ
ニルアラニンの合成吸着剤への吸着性を向上させ
るが、それ自身は合成吸着剤には殆んど吸着され
ず、フエニルアラニンの流出に先立つて流出し始
めるため、必要に応じてこれらの流出分画を採取
することによつて無機塩類も回収することが可能
である。また、この原液の充填層への供給を継続
すると、合成吸着剤による吸着は飽和に達し、流
入液と流出液の組成は等しくなるが、通常は桂皮
酸が流出し始める前後の適当な時点で通液は停止
され、その時点で合成吸着剤に吸着されている大
部分の桂皮酸と、既に流出した残りのフエニルア
ラニンは、適当な溶離剤、例えば0.1〜５規定、
好ましくは0.5〜２規定のアンモニアや水酸化ナ
トリウム水溶液を流すことによつて溶離され、フ
エニルアラニン含量の減少した桂皮酸を得ること
ができる。他方、溶離剤で処理した後の合成吸着
剤は、勿論再びフエニルアラニンと桂皮酸の分離
に繰返して使用することができる。

合成吸着剤の充填層を用いてクロマト分離する
別の方法として、桂皮酸とフエニルアラニンを含
む溶液を一定量充填層に供給し、合成吸着剤に吸
着された桂皮酸とフエニルアラニンを無機塩濃度
0.2規定以上でありかつPH４〜12の溶液を溶離剤
として流して、クロマト展開溶離して、桂皮酸と
フエニルアラニンを分離することも可能である。
この際、フエニルアラニンと桂皮酸を含む混合溶
液の無機塩濃度は必ずしも0.2規定以上である必
要はなく、分離工程時の合成吸着剤の接触する溶
液の大部分を占め、実質的に分離を支配する溶離
液中の無機塩濃度が0.2規定以上であれば良い。

これらの方法に於て、合成吸着剤の充填層高は
装置や操作上、許容される範囲内で高い方が好ま
しいが、通常0.5〜５ｍ程度が採用される。又通
液の流速としてはLV（空筒線速度）で0.1〜10ｍ
程度が好ましい。クロマト展開溶離により分離す
る場合、充填層への混合溶液の負荷量は、混合液
の各成分濃度や必要とされる分離の程度にもよる
が、通常充填層に、混合溶液を供給して、桂皮酸
がカラムより流出し始める迄の範囲で、合成吸着
剤の充填量の0.05〜100倍量程度の範囲が好まし
い。

本発明の方法によれば、合成吸着剤にはフエニ
ルアラニンより桂皮酸の方が強く吸着されるた
め、例えば先端クロマト分離の手法を使用すれ
ば、桂皮酸とフエニルアラニンを含む溶液の中か
ら桂皮酸を吸着除去して、桂皮酸の完全に除去さ
れたフエニルアラニンを容易に得ることができ
る。この際取得されるフエニルアラニンの溶液中
の濃度は、原液と比べて殆んど希釈されることは
なく、逆に一度、合成吸着剤に吸着されたフエニ
ルアラニンが、より吸着性の強い桂皮酸に置換さ
れ、放出されるため、原液濃度よりも上回つて回
収できる利点もある。

一方、本発明の方法に従つて溶離クロマトの手
法を適用すれば無機塩を含まない脱塩水等の溶液
で溶離する場合に比して、桂皮酸がはるかに遅れ
て溶出してくるため、桂皮酸とフエニルアラニン
を高収率かつ高純度で分離することが可能であ
る。

以下本発明を実施例及び参考例に従つて更に詳
細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限
り、本実施例に限定されるものではない。

参考例 １ 試薬特級のＬ−フエニルアラニンとtrans−桂
皮酸を各種濃度の塩化アンモニウム水溶液に各５
ｇずつ溶解し、アンモニア水で溶液のPHを７又は
10として、液量を１とした。これらの溶液に、
夫々水中で50mlずつ秤取し、遠心分離機で水分を
除去した合成吸着剤ダイヤイオンHP20を添加
し、30℃の恒温振盪槽中で10時間振盪した。その
後溶液中に残留しているフエニルアラニンと桂皮
酸の濃度を測定し、原液との差より、ダイヤイオ
ンHP20への吸着量を求めた。

これらの結果を溶液中の無機塩濃度とフエニル
アラニン、桂皮酸の吸着量、及び桂皮酸の相対吸
着量（ダイヤイオンHP20に対する桂皮酸の吸着
量のフエニルアラニン吸着量に対する比）として
夫々、第１図及び第２図に示した。

参考例 ２ 内径30mmφ、高さ1.5ｍのアクリル樹脂製カラ
ムに、合成吸着剤ダイヤイオンHP20を1.0充填
した。

trans−桂皮酸とＬ−フエニルアラニンをアン
モニア水に溶解し、trans−桂皮酸５ｇ／、Ｌ
−フエニルアラニン５ｇ／、及びアンモニアを
含むPH10.0の混合物溶液を、上記のカラムの上部
より２／hrの流速で100ml通液し、続いて溶離
液として脱塩水（PH6.5）を２／hrの流速で流
した。その際のカラム流出液量（横軸）と各成分
濃度（縦軸）の関係を第３図に示した。図中、ａ
は桂皮酸を、ｂはフエニルアラニンを表わす。

実施例 １ 参考例２に於て、溶離液として脱塩水の代り
に、アンモニアでPHを7.5に調整した0.4規定の塩
化アンモニウム水溶液を使用した以外は参考例２
と全く同様に操作し、溶離液を８通液した際の
結果を第４図に示した。

参考例２と比較すると、フエニルアラニンと桂
皮酸の流出順序は逆転し、かつ両成分共に、溶出
位置は遅くなり、特に桂皮酸はフエニルアラニン
の溶出が終了した、溶離液を８通液した時点で
も全く溶出せず、フエニルアラニンは桂皮酸が全
く混在しない形で回収できた。

参考例 ３ 実施例１に於て、溶離液８を通液した後のカ
ラムに、引続いて１規定アンモニア水をカラムの
上部より２／hrの流速で流した。その際のカラ
ム流出液量（横軸）と流出物濃度（縦軸）の関係
を第５図に示した。

この結果実施例１に於て溶出されなかつた桂皮
酸が溶出され、フエニルアラニンを含まぬ桂皮酸
として回収された。

実施例 ２ 内径15mmφ、高さ0.5ｍのアクリル樹脂製カラ
ムに、合成吸着剤ダイヤイオンHP21を250ml充
填した。

trans−桂皮酸５ｇ／、Ｌ−フエニルアラニ
ン5.6ｇ／と塩化アンモニウム100ｇ／（1.9
規定）を含み、アンモニアでPHを7.5に調整した
溶液を上記のカラムに500ml／hrの流速でカラム
上部より注入し、カラム下部よりの流出液中の各
成分濃度を測定した結果を第６図に示した。流出
液の125ml〜900mlの間に桂皮酸、フエニルアラニ
ンを含まぬ塩化アンモニウム溶液が回収され、続
いて900ml〜2380mlの間に桂皮酸を含まぬフエニ
ルアラニンを9.2ｇ回収できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は参考例１に従つてフエニルアラニンと
桂皮酸を含む種々の濃度の無機塩溶液を合成吸着
剤ダイヤイオンHP20と接触させた際のフエニル
アラニン及び桂皮酸の吸着量と溶液の無機塩濃度
の関係を表わすものであり、横軸は溶液の無機塩
濃度を、縦軸は吸着量を示す。図中ａとｂは夫々
溶液のPHが７の時の桂皮酸と、フエニルアラニン
を示し、ｃとｄは夫々溶液のPHが10の時の桂皮酸
とフエニルアラニンを示す。第２図は参考例１に
おける、フエニルアラニンの桂皮酸に対する相対
吸着性を、溶液中の無機塩濃度の関数として表わ
したものであり、縦軸は相対吸着性を、横軸は無
機塩濃度を示す。図中ａは溶液のPHが10、ｂは溶
液のPHが７の時の結果を示す。第３図は参考例２
に従つてフエニルアラニンと桂皮酸の混合溶液を
合成吸着剤ダイヤイオンHP20のカラムを用い、
脱塩水で溶離展開した時の流出液中の各成分濃度
を縦軸に、流出液量を横軸に示したものである。
図中ａは桂皮酸をｂはフエニルアラニンを表わ
す。第４図は実施例１に従つてフエニルアラニン
と桂皮酸の混合溶液を合成吸着剤ダイヤイオン
HP20のカラムでPH7.5の0.4規定塩化アンモニウ
ム水溶液で溶離展開した時の流出液の各成分濃度
を縦軸に、流出液量を横軸に示したものである。
第５図は参考例３に従つて１規定アンモニア水を
流した時の流出液中の各成分濃度を縦軸に、流出
液量を横軸に示したものである。第６図は実施例
２に従つてフエニルアラニンと桂皮酸の混合溶液
を合成吸着剤ダイヤイオンHP21のカラムで先端
クロマト分離した時のカラム流出液の各成分濃度
Ｃを原液濃度C₀との比で表わしたものである。
図中ａは桂皮酸、ｂはフエニルアラニン、ｃは塩
化アンモニウム及びアンモニア濃度を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フエニルアラニンと桂皮酸を含む混合溶液
   を、スチレンとジビニルベンゼンを主体とする芳
   香族系の共重合体からなる基体構造を持つ合成吸
   着剤を用い、溶液の無機塩濃度が0.2規定以上で、
   かつ溶液のPHが４〜12の条件下に、クロマト展開
   させることを特徴とするフエニルアラニンと桂皮
   酸の分離方法。 ２ 合成吸着剤は、少くとも100m²／ｇの表面積
   及び少くとも0.1ml／ｇの細孔容積を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の分離
   方法。 ３ 混合溶液のフエニルアラニンと桂皮酸の濃度
   は夫々0.05〜20（重量）／（容量）％であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に
   記載の分離方法。