JPH0676355B2 - グリシンとl−セリンの分離方法 - Google Patents

グリシンとl−セリンの分離方法

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JPH0676355B2
JPH0676355B2 JP61130250A JP13025086A JPH0676355B2 JP H0676355 B2 JPH0676355 B2 JP H0676355B2 JP 61130250 A JP61130250 A JP 61130250A JP 13025086 A JP13025086 A JP 13025086A JP H0676355 B2 JPH0676355 B2 JP H0676355B2
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三井東圧化学株式会社
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はグリシンを原料に用いて発酵法または酵素法に
より得られるL−セリンを原料グリシンと分離し回収す
る方法に関する。
L−セリンは、輸液原料、医薬原料、トリプトファンな
どのアミノ酸合成中間体として有用な化合物である。
グリシンを原料としたL−セリンの製造方法としては、
L−セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ(E.C.
2.1.2.1.)生産能を有する微生物を用いてグリシンとホ
ルマリンとからテトラヒドロ葉酸を補酵素としてL−セ
リンを得る方法(公開特許公報53-81691)、グリシンを
L−セリンに転換せしめる能力を有する微生物を用いて
グリシンと接触させL−セリンとしてこれを採取する方
法(公開特許公報53-130490)などの酵素法、及びグリ
シン含有培地に微生物を生育せしめ、培地中にL−セリ
ンを蓄積せしめる方法(公開特許公報58-31995,同56-88
798,同55-37169,同55-29906,同55-26875,同53-72893)
など多数知られている。
従来の技術 グリシンを原料としてL−セリンを得る方法において問
題となるのは反応液中に残存するグリシンと、反応生成
物であるL−セリンとの分離である。
例えばL−セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ
などの酵素を用いてグリシンをL−セリンに転換する場
合、平衡反応であり、グリシンのL−セリンへの転換率
は、いずれも75%以下、通常は50%以下であり、反応終
了液中には、必ずグリシンとL−セリンが共存し、両者
を分離することが非常に困難である。
グリシンとL−セリンは水に対する溶解度が非常に近接
しており、(中性付近の20℃でグリシン22%であり、L
−セリン18%)したがって単離時に両者の一方を溶解度
差で淘汰することは極めて困難である。
そのため例えば前記特開昭58-31995に記載されているよ
うな、m−キシレン−4−スルホン酸のグリシン及びL
−セリンの塩の溶解度差を利用してL−セリンを単離す
る方法があるが、操作が繁雑でありかつロスも多く、工
業的には難点がある。
また、特開昭53-72893などに記載されているように、強
酸性イオン交換樹脂を用いて分離する方法が知られてい
るが、この場合両者の等電点がグリシンの5.97、L−セ
リンの5.68と極めて近接しているため、この通常のイオ
ン交換による吸着,溶離手段により両者を分離し、グリ
シンを回収することは困難である。そのため該公報記載
発明では溶液のPHの変化と両者の等電点の変化との関係
に差異があることを利用した分離法として、クエン酸な
どのバッファーの存在下に溶液のPHを徐々に変えて強酸
性イオン交換樹脂による吸着,溶離を繰返すことにより
両者を分離する方法を提案している。しかしながら両者
の分離は満足すべきものではない上に、その操作は煩雑
であり、工業的に実施可能な技術とはいい難いものであ
った。
発明が解決しようとする問題点 このように、たとえ強酸性陽イオン交換樹脂を用いて
も、従来の方法では、グリシンとL−セリンを容易に分
離することはできなかった。
そのため、グリシンを原料としたL−セリンの製造法に
おいて、折角グリシンをある程度の転換率でL−セリン
とすることができても、高価なグリシンのかなりの部分
を使い捨てとするため、全体的にコストアップとなって
いた。
問題点を解決するための手段 本発明者らは、上記のような問題点を解決すべく鋭意検
討の結果、以下の知見を得、本発明方法に到達したもの
である。
グリシンはL−セリンに対して、水に対する溶解度や等
電点で差異を設けるのは困難であるが、特定粒子径及び
粒子径分布を有する強酸性イオン交換樹脂を用いた充填
塔に、クロマト展開が起るような通液条件下で通液すれ
ば、グリシンは樹脂に保持され易くL−セリンは比較的
保持され難く、これを利用すれば両者は比較的容易に分
離できることがわかった。
即ち、グリシンを原料に用いて酵素作用により得られた
L−セリンより未反応のグリシンを分離するに際して、
有効径0.15〜0.40mm、均一係数1.7以下の強酸性イオン
交換樹脂を用いれば、両者はクロマト展開により分離で
きるのである。
本発明は、したがってグリシンを原料として、発酵法,
酵素法により得られる未反応グリシンを含むL−セリン
反応液より、グリシンとL−セリンを分離する方法にお
いて、有効径0.15〜0.40mm、均一係数1.7以下を有する
強酸性イオン交換樹脂を用いて、樹脂充填層に反応液を
通液してグリシンを充填層に保持して、L−セリンを含
む画分を通過液として得、その後充填層にアルカリ液を
接触させてグリシンを含む溶離液を得ることを特徴とす
るグリシンとL−セリンの分離方法である。
本発明においてはL−セリン画分は、樹脂充填層より吸
着排液として得られ、グリシン画分は希アルカリ溶離液
として得られる。得られたL−セリン画分は、通常の晶
出手段によって、高品質のL−セリンとして単離するこ
とができる。グリシン画分は反応系にリサイクル使用す
ることが可能であり、リサイクルによりL−セリンの対
グリシン転換率は大幅に向上する。
本発明方法において用いるイオン交換樹脂としては、有
効径が0.15〜0.40mm、均一係数が1.7以下の強酸性陽イ
オン交換樹脂を用いる必要があり、この範囲であればい
ずれでも良く、例えばレバチット (LewatitTSW40、TS
W-40FKバイエル社品)、ダイヤイオン (Diaion FRK-O
1三菱化成(株)品)など市販の強酸性陽イオン交換樹
脂として容易に入手できる。
ここで有効径とは、通常業界で定義づけられているよう
に樹脂全体の10%を通し、90%を網上に残す篩目の大き
さであり、また均一係数とは粒度分布がシャープか否か
を示す値であり、樹脂全体の10%を通し、90%を篩上に
残す網目の大きさ、すなわち有効径で、樹脂全体の60%
を通し、40%を篩上に残す網目の大きさを割った値であ
る。したがって均一係数の値が1の値に近いほど粒子分
布がシャープであることが示される。
本発明においては、有効径が0.15mm未満となると分離効
率は良好となるものの、工業的に使用する場合、反応液
中の挟雑物の詰りによる圧損の上昇、再生時の酸通液な
どによる物理的耐久性の低下などが生じ、適当ではな
い。また有効径が0.40mmを超えるとそれに対するグリシ
ンとL−セリンの親和性の差異が現れにくくなり、クロ
マト的な分離効果が低下する。また均一係数が1.7を超
えると、すなわち粒子径分布が広がると、やはりクロマ
ト的な分離効果の低下をきたすので本発明の目的には使
用できない。
樹脂の使用量は、被処理液中の総カチオン量、すなわち
L−セリン、グリシンの他に通常の反応液中に含まれて
いる挟雑アミノ酸、カリウムイオン、アンモニウムイオ
ン、ナトリウムイオンなどの総モル当量が樹脂の総交換
容量以内となるようにする。
樹脂はカラムに充填、希塩酸でH+型とし、通常は良い分
離効率を得るため、通液量は樹脂量に対し同量以上とし
た方が良い。
また、充填高の最適値は、通液速度及びグリシン含有量
にもよるが、クロマト展開が有効に起こるためにはある
程度の高さを必要とし、1,000mm以上が好ましい。被処
理液の通液速度はLV=2以下、好ましくはLV=1以下が
良い。通液速度は主に充填高によって決められるが、速
過ぎるとクロマト分離の効率が下がる傾向にある。また
通液温度は60℃以下が好ましい。被処理液通液後は、樹
脂は充填樹脂量と同量以上の水を用いて通常LV=2以下
で通液され、押し出し洗浄を行なう。
上記操作により、まず通過液としてL−セリンに富んだ
画分が得られる。
続いて適当な溶離剤、例えば1%アンモニア水などで溶
離を行ない、グリシンに富んだ画分が得られる。
得られたL−セリンに富んだ画分からは通常の濃縮,晶
出などの手段によりL−セリン結晶を単離できる。また
グリシンに富んだ画分はそのままグリシンからのL−セ
リン転換反応の原料として使用できる。もちろんグリシ
ンを単離することも差し支えない。
実施例 以下実施例を示すが、実施例中のL−セリン、及びグリ
シンの分析は、高速液体クロマトグラフィーにより以下
の分析条件で行った。
カラム:SHODEX OH Pack B-804 (昭和電工(株)商品名) 移動相:5ミリモルのリン酸水溶液 カラム温度:室温 流 速:1.0ml/分 検出器:IR 実施例1 大腸菌を培養して生産された酵素セリンヒドロキシメチ
ルトランスフェラーゼの存在下、水性媒体中で、補酵素
としてテトラヒドロ葉酸及びピリドキサルリン酸を加え
てグリシンとホルマリン(ホルムアルデヒド)を作用さ
せて、L−セリン26.0%、グリシン6.1%の組成の反応
液を571g得た。これを熱処理して酵素を失活させ、強酸
性陽イオン交換樹脂レバチット TSW-40FK(有効径0.26
mm、均一係数1.7)1.9l(H+型)を充填したカラム(充
填高1,000mm×充填径48mm)の上部よりSV=1(LV=0.8
m/Hr)となるようなスピードで反応液をフィードした。
反応液フィード終了後さらに脱イオン水3,500mlを上部
よりSV=1(LV=08m/Hr)で流下させた。引き続きさら
に1%アンモニア水6,000mlをSV=2で流下させ、脱イ
オン水1,500mlで樹脂の洗浄を行なった。反応液通液開
始後から、脱イオン水による洗浄(フラクションNo.5〜
11),通液、引き続きアンモニア水による溶離(フラク
ションNo.12以降),通液において得られた各フラクシ
ョンは、表−1のごとくであり、得られたグリシン及び
L−セリンの濃度をプロットしたものを図−1に示す。
なお、各フラクションは500gずつ採取した。
上記のL−セリン画分3,500g(L−セリン3.9%)を濃
縮して275g(L−セリン約20%)とし、イソプロピルア
ルコール275gを加えて冷却,晶出,ろ過,乾燥を行な
い、L−セリンの結晶118g(分離収率85.8%)を得た。
純度は99.8%で、▲〔α〕D 20▼=+14.6と良好であっ
た。
実施例2 大腸菌を培養して生産された酵素セリンヒドロキシメチ
ルトランスフェラーゼの存在下、水性媒体中で、補酵素
としてテトラヒドロ葉酸及びピリドキサルリン酸を加え
てグリシンとホルマリン(ホルムアルデヒド)を作用さ
せて、L−セリン26.0%、グリシン6.1%の組成の反応
液を571g得た。これを熱処理して酵素を失活させ、強酸
性陽イオン交換樹脂レバチット (有効径0.38mm、均一
係数1.7)1.9l(H+型)を充填したカラム(充填高1,100
mm×充填径48mm)の上部よりSV=1(LV=0.8m/Hr)と
なるようなスピードで反応液をフィードした。
反応液フィード終了後さらに脱イオン水3,500mlを上部
よりSV=1(LV=0.8m/Hr)で流下させた。さらに1%
アンモニア水6,000mlをSV=2で流下させ、脱イオン水
1,500mlで樹脂の洗浄を行なった。反応液通液開始後か
ら、脱イオン水による洗浄(フラクションNo.5〜No.1
1),通液,引き続きアンモニア水による溶離(フラク
ションNo.12以降),通液において得られた各フラクシ
ョンは、表−2のごとくであり、プロットしたものを図
−2に示す。なお、各フラクションは500gずつ採取し
た。
上記のL−セリン画分3,500g(L−セリン3.9%)を濃
縮して275g(L−セリン約20%)とし、イソプロピルア
ルコールを約275g加えて冷却,晶出,ろ過,乾燥を行な
い、L−セリンの結晶114g(分離収率84.4%)を得た。
純度は99.9%、〔α〕D 20=+15.0と良好であった。
比較例 実施例で得られた組成の反応液571gを用いて熱処理後、
強酸性陽イオン交換樹脂レバチット S-100(バイエル
社品)15l(H+型、有効径0.45mm、均一係数1.8)を充填
したカラム(実施例1と同じ充填高1,100mm×充填径48m
m)の上部より実施例と同様の処理条件下すなわちSV=
1(LV=0.8m/Hr)となる様なスピードで反応液をフィ
ードし、反応液フィード終了後さらに脱イオン水3,500m
lを上部よりSV=1(LV=0.8m/Hr)で流下させ、さらに
1%アンモニア水6,000mlをSV=2で流下させ、脱イオ
ン水1,500mlで樹脂の洗浄を行なった。実施例と同様に
して採取したフラクションは、表−3及び図−3のごと
くこの場合はグリシンとL−セリンは分離されていなか
った。
上記のフラクション1,500g(L−セリン9.7%、グリシ
ン2.2%)を濃縮して、290g(L−セリン約20%)と
し、イソプロピルアルコール290gを加えて冷却,晶出,
ろ過,乾燥を行ない、結晶132gを得た。得られたL−セ
リン純度は87.8%であり、グリシンが10.2%混入してい
た。
【図面の簡単な説明】
図−1と図−2は、本発明実施例におけるそれぞれ表−
1と−2をプロットした図であり、図−3は比較例にお
ける表−3をプロツトした図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】グリシンを原料として発酵法,酵素法によ
    り得られる未反応グリシンを含むL−セリン反応液よ
    り、グリシンとL−セリンを分離する方法において、有
    効径0.15〜0.40mm、均一係数1.7以下を有する強酸性イ
    オン交換樹脂を用いて、樹脂充填層に反応液を通液し
    て、グリシンを充填層に保持して、L−セリンを含む画
    分を通過液として得、その後充填層にアルカリ液を接触
    させてグリシンを含む溶離液を得ることを特徴とするグ
    リシンとL−セリンの分離方法。
  2. 【請求項2】充填層の塔高が少なくとも1,000mm以上で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方
    法。
  3. 【請求項3】通液速度が1m/Hr以下であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の方法。
JP61130250A 1985-07-29 1986-06-06 グリシンとl−セリンの分離方法 Expired - Lifetime JPH0676355B2 (ja)

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JP16593685 1985-07-29
JP60-165936 1985-07-29

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AU (1) AU565945B2 (ja)
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DE (1) DE3674514D1 (ja)

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EP0213736A3 (en) 1987-11-11
US4733009A (en) 1988-03-22
KR890003597B1 (ko) 1989-09-27
DE3674514D1 (de) 1990-10-31
EP0213736A2 (en) 1987-03-11
KR870001157A (ko) 1987-03-11
CA1274542A (en) 1990-09-25
JPS62111953A (ja) 1987-05-22
AU6046286A (en) 1987-03-26
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