JPH0662667B2

JPH0662667B2 - グルタチオンの精製方法

Info

Publication number: JPH0662667B2
Application number: JP8849586A
Authority: JP
Inventors: 春彦牧; 秀樹福田
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1986-04-16
Filing date: 1986-04-16
Publication date: 1994-08-17
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: JPS62246594A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はグルタチオンとともにグルタミン酸等のアミノ
酸を含有する、例えば酵母菌体抽出液、植物細胞抽出
液、合成法により取得されるグルタチオン含有液等か
ら、グルタチオンを分離する方法に関するものである。

［従来技術］グルタチオンは、酵母および動物の肝臓などに広く分布
しており、生体内の酸化還元系に関与し、諸酵素の賦活
作用および解毒作用などの重要な役割をはたす生理活性
トリペプチドで、医薬上きわめて有用な物質である。

酵母抽出液等、不純物を含むグルタチオン含有液からグ
ルタチオンを単離する場合、一般的に晶析操作等によっ
て回収されているが、グルタミン酸等のアミノ酸はグル
タチオンの結晶純度および収率を大きく低下させる要因
となっている。従って、最終的な晶析操作以前にグルタ
ミン酸等のアミノ酸を除去しておくことが高純度製品を
得る為に不可欠であるが、グルタチオンはグルタミン酸
等のアミノ酸と同じく分子内にアミノ基並びにカルボキ
シル基を有し、その物理化学的性質が類似しているとい
う点から、グルタチオンとアミノ酸との相互分離は極め
て困難である。

従来、グルタチオン含有液からグルタチオンを単離精製
する方法としては銅塩法が広く知られているが、銅塩法
の一般的なプロセスは銅塩生成反応、銅塩洗浄、銅塩分
解反応の３段階からなり、操作が繁雑であり、しかも、
グルタチオンの回収率も低いという欠点を有している。

また、イオン交換樹脂を用いて、酵母菌体抽出液から高
濃度グルタチオン含有液を得る方法が、特公昭４４−２
３９、同４６−４７５５、同４６−２８３８等に開示さ
れているが、これらの方法では高濃度の塩類、酸、水酸
化アルカリ水溶液を用いてグルタチオンとグルタミン酸
等のアミノ酸とを同時に溶出させるため、グルタチオン
とアミノ酸との分離は不完全で、高純度のグルタチオン
水溶液を得ることは不可能となり、さらに他の工程を要
する。従って、グルタチオンを容易に高純度に精製でき
るプロセスの開発が工業化を企てる上じ強く望まれてい
た。

［発明の構成］本発明者らは、グルタミン酸等の不純物の共存するグル
タチオン含有液からグルタチオンを高収率で単離する方
法について種々研究を重ねた結果、多孔型強酸性イオン
交換樹脂を吸着剤として用い、低濃度の酸水溶液または
アルカリ水溶液を脱離液として用いれば、擬似移動床に
より、グルタチオンと不純物質との分離が可能であるこ
とを見い出し、本発明の完成に至った。

即ち、本発明は、内部に多孔型強酸性イオン交換樹脂が
収容されており、かつ前端と後端とが液体通路で結合さ
れて無端状になっていて液体が一方向に循環している充
填床に、アミノ酸の共存するグルタチオン含有液および
脱離液として0.01〜0.5規定の酸あるいはアルカリ水溶
液を導入し、同時に充填床からグルタチオン水溶液およ
びアミノ酸水溶液を抜き出すことから成り、充填床に
は、アミノ酸を含むグルタチオン含有液導入口、グルタ
チオン水溶液抜出口、酸あるいはアルカリ水溶液導入口
およびアミノ酸水溶液抜出口を流体の流れの方向に沿っ
てこの順序で配置し、かつこれらを床内の流体の流れの
方向にそれらの位置を間けつ的に逐次移動させることに
よりなる擬似移動床を用いることを特徴とするグルタチ
オンの精製方法を内容とするものである。

すなわち、本発明は酵母菌体抽出液、植物細胞抽出液、
合成法により得られるグルタチオン含有液等から、多孔
型強酸性イオン交換樹脂を吸着剤とし、酸あるいはアル
カリ水溶液を脱離液として用いる擬似移動床により、高
純度のグルタチオン含有液を取得する方法に関するもの
である。

固体吸着剤が収容されており、かつ前端と後端との間が
流体通路で結合されていて、床内を流体が循環し得るよ
うになっている充填床に、床内の流体の流れの方向に沿
って脱離液流体導入口、吸着質流体抜出口、原料流体導
入口、非吸着質流体抜出口を設け、各導入口および抜出
口からそれぞれの流体を連続的に導入または抜出し、一
定時間毎に各導入口および抜出口を順次下流のそれと切
換えることにより、原料流体を固体吸着剤に相対的に吸
着されやすい成分（吸着質成分）および相対的に吸着さ
れ難い成分（非吸着質成分）に分離する、いわゆる擬似
移動床は公知であり（特公昭４２−１５６８１）、この
ような技術を利用した例としては、果糖の製造法（特開
昭５３−８８３３５）やマルトースの分離法（特開昭６
０−６７０００）等が挙げられる。しかしながら、擬似
移動床を用いてグルタチオンやアミノ酸類を含む系から
高純度グルタチオンを分離する方法に関する応用例は未
だ全く報告されておらず、適用が困難とされていた。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明において使用される多孔型強酸性イオン交換樹脂
には、SO₃基を交換基として持ちスチレンとジビニルベ
ンゼンの共重合体を骨格とする、例えばローム＆ハース
（株）製アンバーライトＩＲ２００Ｃ、三菱化成（株）
製ダイヤイオンpk２２８等の他、各種の製品があるが、
これらに限定されない。また、イオン交換樹脂の粒径は
特に限定されないが、床内の偏流を防止するためには３
００〜６００μｍのものが望ましい。さらにイオン交換
樹脂の細孔径についても５０〜１５０Åのものが選択性
の点で望ましいが、特にこれに限定されない。

イオン交換樹脂の型は使用する脱離液が酸の場合には、
［H⁺］型、アルカリ水溶液の場合には、そのアルカリと
同種の金属（例えば脱離液がＮａＯＨ水溶液の時には
［Na⁺］型）とする必要があるが、前者の方が後者に比
べて高い分離能が得られる。

また、グルタチオン含有液はそのまま用いてもよいが、
脱離液と同種の酸あるいはアルカリを脱離液と等しい濃
度に調整しておくことにより分離能が向上する。

一方、通液時の温度は高い程高分離能が得られるが、５
０℃以上ではグルタチオンの分解が顕著になるので１０
〜４０℃が望ましい。

また、脱離液として用いる酸としては、塩酸、硫酸等
が、またアルカリとしては水酸化ナトリウム、水酸化バ
リウム等が例示されるが、特にこれらに限定されない。
ただし、用いる脱離液の濃度により、グルタチオン、お
よびグルタミン酸等のアミノ酸の吸着剤充填床中での移
動速度が異なるので、高い分離能を得るには、両者の移
動速度の差が大きい0.01〜0.5規定の濃度の脱離液を用
いることが好ましい。

以下、図面に基づいて、本発明の方法をより詳細に説明
する。

第１図は本発明方法で使用する疑擬移動床の一例の模式
図である。第１図においては、疑擬移動床の主要部であ
る充填床の内部は１６個の単位充填床に区分されている
が、その数は、グルタチオン含有液の組成、濃度及び装
置の大きさ等の要因に従って適切に決定できる。第１図
において、各単位充填床には、多孔型強酸性イオン交換
樹脂が充填されており、各単位充填床間には空間部が設
けられている。各空間部には充填床へのグルタミン酸等
のアミノ酸を含むグルタチオン含有液の導入口および酸
あるいはアルカリ水溶液の導入口並びに充填床からのグ
ルタチオン精製液抜出口およびグルタミン酸等のアミノ
酸含有液抜出口の４種類が開口している（ただし、第１
図ではその大部分は省略されている。）。この空間部の
設置は不可欠ではないが、充填床に導入されるグルタミ
ン酸等のアミノ酸を含むグルタチオン含有液及び脱離液
をこの空間部に導入すると、床内を流下循環している流
体中にすみやかに拡散混合させることができるので好ま
しい。

第１図では空間部１９にグルタミン酸等のアミノ酸を含
むグルタチオン含有液が導入され、空間部１１に脱離液
として酸あるいはアルカリ水溶液が導入されている。ま
た、空間部１５からグルタミン酸等のアミノ酸含有液が
抜出され、空間部２３からグルタチオン精製液が抜出さ
れている。従って、充填床は１０９〜１１２の４個の単
位充填床からなる吸着帯域、１１３〜１１６の４個の単
位充填床からなる一次精製帯域、１０１〜１０４の４個
の単位充填床からなる脱着帯域および１０５〜１０８の
４個の単位充填床からなる二次精製帯域の４個の帯域よ
りなっている。各帯域の作用は、グルタミン酸等のアミ
ノ酸を吸着質成分とし、グルタチオンを非吸着質成分と
した場合の公知の擬似移動床のそれに等しい。

充填床内の液中には、グルタチオンおよびグルタミン酸
等のアミノ酸の濃度分布が形成されており、この濃度分
布はその形状を保持しつつ下流方向に移動する。この移
動に追随するように充填床へのグルタミン酸等のアミノ
酸を含むグルタチオン含有液および酸あるいはアルカリ
水溶液の導入口並びに充填床からのグルタチオン精製液
およびグルタミン酸等のアミノ酸含有液の抜出口が順次
下方のそれに切替えられる。切換えは４種類の開口につ
いて同時に行ってもよく、また各開口毎に時間的にずら
して行ってもよい。同一の開口から液の導入または抜出
しを継続する時間は、単位充填床の大きさ、用いる酸あ
るいはアルカリ水溶液の濃度、床内を流下する流速等に
よりことなるが、通常、数分ないし数十分である。この
切換えにより、上述の４個の帯域は逐次その充填床に占
める位置を移動する。しかし、各帯域の長さは常にほぼ
一定であり、その大きさおよび相対的位置を保持したま
ま充填床を循環する。

多孔型強酸性イオン交換樹脂を吸着剤とする擬似移動床
におけるグルタチオンとグルタミン酸等のアミノ酸の分
離の程度は、種々の要因により影響されるが、特に大き
な要因は床内の液の流下速度、同一の開口から液の導入
または抜出しを継続する時間並びに脱離液とする酸ある
いはアルカリ水溶液の濃度である。このことは、液の導
入口および抜出し口の下流の開口へ切換えは、見方を換
えれば導入口および抜出口の位置を一定にして多孔型強
酸性イオン交換樹脂を上流方向に移動させることに等し
いものであり、床内の各成分の濃度分布は、この上流方
向に移動する液との相互作用により形成されることから
も推測される。また、この移動速度は各単位充填床の長
さ（ｌ）を同一の開口から液の導入または抜出しを継続
する時間(T)で除したもの（ｌ／Ｔ）に相当する。周知
のように２成分以上の成分を擬似移動床により分離する
には、非吸着質成分の充填床内の移動速度v₁を吸着帯域
においてはv₁＞ｌ／Ｔ、１次精製帯域においてはv₁＜ｌ
／Ｔ、脱着帯域においてはv₁＞ｌ／Ｔ、２次精製帯域に
おいてはv₁＞ｌ／Ｔとし、吸着質成分の充填床内の移動
速度v₂を吸着帯域においてはv₂＜ｌ／Ｔ、１次精製帯域
においてはv₂＜ｌ／Ｔ、脱離帯域においてはv₂＞ｌ／
Ｔ、２次精製帯域においてはv₂＜ｌ／Ｔとすればよい。
従って、上記の要因のうち液の流下速度および同一の開
口から液の導入または抜出しを継続する時間は、これら
の関係から必然的に求まる。一方、非吸着質成分の充填
床内の移動速度v₁および吸着質成分の充填床内の移動速
度v₂は、脱離液として用いる酸あるいはアルカリ水溶液
の濃度および充填床内の液流速により決定されるが、こ
れらは回分式の充填床を用いて容易に実測することがで
きるのは言うまでもない。

つぎに、実施例を用いて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ない。

［実施例１］内径１cm、長さ２０cmのカラム１６本からなる擬似移動
床を用いてグルタミン酸を含むグルタチオン含有液から
のグルタチオンの単離を行った。原料液中のグルタチオ
ンおよびグルタミン酸濃度はそれぞれ10g／ｌ，5g／ｌ
であり、0.05規定の塩酸を含有させた。吸着剤としては
H⁺型の多孔型強酸性イオン交換樹脂（ロームアンドハー
ス（株）製ＩＲ２００Ｃ）を用い、脱離液としては0.05
規定の塩酸を使用した。原料液供給速度は2.83ml／分、
脱離液供給速度は10.83ml／分、さらにグルタチオン精
製液の抜出しは5.65ml／分、グルタミン酸含有液の抜出
しは8.01ml／分の流量で行い、原料液および脱離液供給
口並びにグルタチオン精製液およびグルタミン酸含有液
の抜出口の移動は２０分毎に行った。

第２図にグルタチオン精製液中に含まれるグルタチオン
並びにグルタミン酸の濃度の時間的変化を示す。第２図
に示されるように、グルタチオン精製液中にはグルタミ
ン酸は全く含まれず、約２５０分で定常状態となり、定
常状態では原料液中に含まれるグルタチオンの９９％が
回収された。

なお、脱離液として１規定の塩酸を用いて上記のグルタ
チオン含有液からのグルタチオンの分離を行ったが、こ
の場合には、定常状態におけるグルタチオン精製液中の
グルタチオン純度は７５％であり、収率は６０％であっ
た。

［実施例２］実施例１で用いたものと同一のグルタチオン含有液から
のグルタチオンの単離を、Na⁺型の多孔型性イオン交換
樹脂アンバーライトＩＲ２００Ｃを吸着剤とし、0.01規
定の水酸化ナトリウムを脱離液として、擬似移動床によ
り行った。ただし、原料液中には塩酸ではなく0.01規定
の水酸化ナトリウムを含有させた。原料液および脱離液
の供給並びにグルタチオン精製液およびグルタミン酸含
有液の抜出しはそれぞれ2.83ml／分、9.49ml／分、4.25
ml／分、8.07ml／分の流速で行い、また、原料液および
脱離液供給口並びにグルタチオン精製液およびグルタミ
ン酸含有液抜出口の移動は１分毎に行った。第３図にグ
ルタチオン精製液中のグルタチオンおよびグルタミン酸
濃度の時間変化を示す。

第３図に示されているように、グルタチオン精製液中の
グルタチオン濃度は約３０分で定常状態となり、定常状
態では純度７８％のグルタチオン精製液がグルタチオン
回収率７０％で得られた。

なお、脱離液として１規定の水酸化ナトリウムを用い
て、上記のグルタチオン含有液からのグルタチオンの単
離をおこなったが、この場合には定常状態におけるグル
タチオン精製液中のグルタチオン純度は６６％であり、
収率は５８％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法で使用する擬似移動床の一例の模
式図、第２図および第３図は、グルタチオン精製液中に含まれ
るグルタチオン並びにグルタミン酸の濃度の時間的変化
を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に多孔型強酸性イオン交換樹脂が収容
されており、かつ前端と後端とが液体通路で結合されて
無端状になっていて液体が一方向に循環している充填床
に、アミノ酸の共存するグルタチオン含有液および脱離
液として0.01〜0.5規定の酸あるいはアルカリ水溶液を
導入し、同時に充填床からグルタチオン水溶液およびア
ミノ酸水溶液を抜き出すことから成り、充填床には、ア
ミノ酸を含むグルタチオン含有液導入口、グルタチオン
水溶液抜出口、酸あるいはアルカリ水溶液導入口および
アミノ酸水溶液抜出口を流体の流れの方向に沿ってこの
順序で配置し、かつこれらを床内の流体の流れの方向に
それらの位置を間けつ的に逐次移動させることによりな
る擬似移動床を用いることを特徴とするグルタチオンの
精製方法。
【請求項２】イオン交換樹脂としてH⁺型の多孔型強酸性
イオン交換樹脂を用い、脱離液として0.01〜0.5規定の
酸水溶液を用いる特許請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項３】イオン交換樹脂として塩型の多孔型強酸性
イオン交換樹脂を用い、脱離液として0.01〜0.5規定の
アルカリ水溶液を用いる特許請求の範囲第１項記載の方
法。