JPH0892182A - フェニルアラニン無水物結晶の晶析方法 - Google Patents
フェニルアラニン無水物結晶の晶析方法Info
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Abstract
的に取得する晶析方法を開発し、操作性に優れる無水物
結晶を製造する。 【構成】 光学活性フェニルアラニンを含有する水溶液
に無機塩等を添加し、その浸透圧π(mOsm/kg水)を10
500-450T+4.4T2(Tは晶析温度)以上に調整した後、
光学活性フェニルアラニンの結晶化及び析出を行い、フ
ェニルアラニンの無水物結晶を取得する。 【効果】 本発明の方法により、分離性に優れた光学活
性フェニルアラニン無水物結晶を安定的に取得でき、ま
た、従来より低温領域で取得出来ることから取り上げ収
率の向上等が期待され、工業的な製造においてメリット
が大きい。
Description
体、甘味料の原料として有用な光学活性フェニルアラニ
ンの無水物結晶の晶析法に関する。
して栄養上不可欠なアミノ酸であるとともに、甘味料と
してのL−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチル
エステルの原料としての用途を持つ産業上有用な物質で
ある。
は、脱脂大豆等の蛋白質の加水分解物から分離する方
法、発酵法、合成法が知られているが、いずれの方法に
おいても精製手段として通例光学活性フェニルアラニン
の晶析が行われる。光学活性フェニルアラニン含有液を
pH3〜9の範囲にて晶析すると、通常、光学活性フェ
ニルアラニンの無水物結晶(以後α晶と呼ぶ)と1水和
物結晶(以後β晶と呼ぶ)のいずれかの結晶が得られ
る。α晶が板状またはりん片状であるのに対し、β晶は
微細な針状晶である。また、α晶は、結晶の母液との分
離性が良い、付着母液も少ないなど、β晶に比べ工業的
に利点が多いため、高品質のα晶を安定的に晶析する方
法は、種々検討されてきた。
までに以下の方法がある。 (1)フェニルアラニンを含有する水溶液に20(g/
100g水)以上の塩化ナトリウムを添加して30℃以
下まで冷却してフェニルアラニンを晶析する方法(特開
平4−91062号) (2)フェニルアラニン、塩化アンモニウムを含有する
水溶液にソルビタンアルキルエステルやポリオキシエチ
レンソルビタンアルキルエステル系の界面活性剤を添加
してフェニルアラニンを晶析する方法(特開平4−10
3565号) (3)培養中のフェニルアラニン発酵液のフェニルアラ
ニン濃度が溶解度以上になった条件下でα晶の種晶を添
加してフェニルアラニンを晶析する方法(特開平5−3
04971号) また高収率でフェニルアラニンを得るための方法として
これまでに以下の方法がある。 (4)フェニルアラニン含有水溶液に20〜40重量%
の硫酸アンモニウムを加え30℃以下で濾過するフェニ
ルアラニンの単離方法(特開平5−163215号) (5)桂皮酸とアンモニアとの酵素反応により得られる
フェニルアラニン水溶液に硫酸アンモニウムを8重量%
以上加えることを特徴とするフェニルアラニンの晶析方
法(特開平5−178801号) しかし、これまでの方法はα晶を安定的に取得すること
を目的として検討されてきたものでなかったり、α晶が
得られたケースについても個々の物質についてその濃度
を規定しているのみで統一的な考えがなされていなかっ
た。
ニルアラニンの晶析工程において、操作性に優れるα晶
のまま高品質のフェニルアラニン結晶を得る方法に属す
るものである。
ンは一定の温度(転移点)以上でα晶、それ以下ではβ
晶を示す。水系では光学活性フェニルアラニンの転移点
は37℃前後である。得られた結晶は顕微鏡観察、粉末
X線解析等により容易にα晶かβ晶かの区別はつくが、
転移温度の測定は一般に困難であった。その理由として
は、一般にα晶の領域と言われている40℃で晶析して
も、晶析液の光学活性フェニルアラニン濃度が高濃度に
なるとβ晶が析出して見かけ上転移点が上昇したものと
測定されてしまうことがあげられる。
ンの晶析現象を鋭意研究する過程において、晶析温度と
溶液の光学活性フェニルアラニン濃度、溶液の浸透圧、
その時に析出した光学活性フェニルアラニンの結晶形を
丹念に観察した。その結果、図1に示す通り、溶液の浸
透圧が高いところはα晶となり、溶液の浸透圧が低いと
β晶となることを見いだした。そして、α晶領域とβ晶
領域の間の境界線は晶析温度と溶液の浸透圧の関数とし
て表された。したがって、所定の晶析温度T(℃)にお
いてα晶を取得しようと思えば、光学活性フェニルアラ
ニン含有液の浸透圧(π)の値を10500-450T+4.4T2以
上に調整し、晶析することで、晶析温度T(℃)が純系
における転移点以下の温度であっても安定的にα晶の取
得が可能なことを見出した。すなわち、水系において、
その転移点である37℃以下の温度で晶析したとして
も、浸透圧を上記のように調整することで、従来は取得
することが困難であったα晶を容易に安定的に取得する
ことが可能になったわけである。
する浸透圧計を用いて測定した値であり、単位はmOs
m/kg水である。
πを望ましい値に調整するために各種添加物を使用する
ことができる。添加物は、晶析温度で望ましい浸透圧を
示すことが出来るものであれば何でもよく、無機化合
物、有機化合物等その種類を問わない。例えば無機化合
物としては、塩化アルミニウム、塩化アンモニウム、塩
化カリウム、塩化ナトリウムなどの塩化物、または、硝
酸アンモニウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウムなどの
硝酸化物、または、炭酸アンモニウムなどの炭酸化物、
または、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、硫酸カ
リウムアルミニウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウ
ムなどの硫酸化物などの電解質が使用可能であり、有機
化合物としては酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、シュウ
酸ナトリウム、シュウ酸カリウムなどの有機電解質、ま
たはガラクトース、グルコース、フルクトース、マンノ
ース、スクロース、ラクトース、マルトースなどの糖、
ポリエチレングリコールなどの高分子物質のような非電
解質であってもよい。またメタノール、エタノールなど
の1価アルコール、エチレングリコール、グリセリンの
ような多価アルコールでもよい。また、単品である必要
もなく、それらから選ばれる混合物であっても、望まし
い浸透圧を示すことができれば使用可能である。好まし
くは無機塩のような低分子量の電解質の方が浸透圧上昇
には好都合である。
のように光学活性フェニルアラニンの溶解度を低下させ
るものもある。そのような場合、晶析前の光学活性フェ
ニルアラニンの濃度(g/100g水)(C1とする)は同じで
も添加物を加えて晶析したのちの結晶分離母液の光学活
性フェニルアラニン濃度(C2とする)が低下するため
に、晶析時の過飽和度(C1/C2とする)が高くな
る。晶析時の過飽和度C1/C2が3を越えると一時的
にβ晶が析出してしまうため添加物を加える時は浸透圧
を高くすることとともに過飽和度が上がることを考慮し
なければならない。したがってC1/C2が1〜3の範
囲、好ましくは1〜2の範囲で晶析した方がよい。
ては、発酵法の場合には発酵液、それをイオン交換樹脂
あるいは脱色剤で処理して得られた液、そこから晶析し
て得られた粗結晶の溶解液及び粗結晶を分離した母液
等、蛋白分解法の場合には蛋白加水分解液、これをイオ
ン交換樹脂あるいは脱色樹脂で処理して得られた液、そ
こから晶析して得られた粗結晶の溶解液及び粗結晶を分
離した母液等、合成法の場合、DL−アセチルフェニル
アラニンをアシラーゼと反応させた液等、光学活性フェ
ニルアラニンの結晶化および析出が可能な液であれば、
その由来は問わない。例えば、発酵液のように浸透圧が
高い光学活性フェニルアラニン含有水溶液からの晶析で
は、望ましい浸透圧に調整するための添加物の量が少な
くてすむため、効率的である。
る。実施例中のC1は、晶析前の光学活性フェニルアラ
ニン濃度(g/100g水)を表し、C2は、晶析後の
母液中の光学活性フェニルアラニン濃度(g/100g
水)を表す。
50gを加え、60℃にて溶解し、L−フェニルアラニ
ン濃度C1が3.4であるL−フェニルアラニン溶液を
調製した。次に所定の浸透圧になるように硫酸アンモニ
ウムを添加し、60℃にて溶解した後、30℃まで冷却
して、L−フェニルアラニンを晶析した。その際、所定
の浸透圧が960(=10500-450*30+4.4*30*30)(mOs
m/kg水)以上となるように硫酸アンモニウムはそれ
ぞれ2.5g、5g、6g、8g添加された。また、比
較例として、浸透圧が960(mOsm/kg水)以下
となるように硫酸アンモニウムを0g、1g、2g添加
した系についても晶析を実施した。母液のフェニルアラ
ニン濃度と得られたフェニルアラニンの結晶形を表1に
示す。
(mOsm/kg水)以上では、無水物結晶(α晶)が
優先的に得られた。
50gを加え、60℃にて溶解し、L−フェニルアラニ
ン濃度C1が3.6であるL−フェニルアラニン溶液を
調製した。次に所定の浸透圧になるようにブドウ糖を添
加し、60℃にて溶解した後、25℃まで冷却して、L
−フェニルアラニンを晶析した。その際、所定の浸透圧
が2000(=10500-450*25+4.4*25*25)(mOsm/k
g水)以上となるようにブドウ糖はそれぞれ20g、2
5g、30g添加された。また、比較例として、浸透圧
が2000(mOsm/kg水)以下となるようにブド
ウ糖を8g、12g、16g添加した系についても晶析
を実施した。母液のフェニルアラニン濃度と得られたフ
ェニルアラニンの結晶形を表2に示す。
(mOsm/kg水)以上では、無水物結晶(α晶)が
優先的に得られた。
50gを加え、60℃にて溶解(L−フェニルアラニン
濃度C1=3.4)した後、塩化ナトリウムをそれぞれ
6g、8g、10g、12gを添加し、60℃にて溶解
し、4種類のフェニルアラニン水溶液を調製した。次
に、これらの水溶液を所定の温度まで冷却して、L−フ
ェニルアラニンを晶析した。実験条件と結果(フェニル
アラニン結晶型)を表3に示す。尚、各晶析温度(25
℃、20℃、15℃、10℃)におけるα晶とβ晶の境
界となる溶液の浸透圧は2000、3260、474
0、6440(mOsm/kg水)である。
ン水溶液の浸透圧がその晶析温度におけるα晶とβ晶の
境界となる溶液の浸透圧以上であるときは、無水物結晶
(α晶)が優先的に得られた。
溶解し、L−フェニルアラニン濃度C1がそれぞれ5.
2、4.5、3.5、3.0である4種類のL−フェニ
ルアラニン溶液を調整した。次に塩化ナトリウムをそれ
ぞれ9gを添加し、70℃にて溶解後、15℃まで冷却
して、L−フェニルアラニンの晶析を実施した。母液の
フェニルアラニン濃度と得られたフェニルアラニンの結
晶形を表4に示す。尚、晶析温度15℃におけるα晶と
β晶の境界となる溶液の浸透圧は4740(=10500-450*
25+4.4*25*25)(mOsm/kg水)である。
(mOsm/kg水)以上であっても、C1/C2が
3.1の系ではα晶に混じってβ晶が析出したのに対
し、C1/C2が3以下の系においては、α晶のみが析
出した。
製造したL−フェニルアラニン発酵液を遠心分離して除
菌した。この除菌液を濃縮後、冷却晶析した。析出した
結晶を分離、洗浄後、乾燥し、L−フェニルアラニン粗
結晶を得た。(L−フェニルアラニン含量95%)この
粗結晶1.7gに水50gを加え、60℃にて溶解(L
−フェニルアラニン濃度C1=3.2)した後、ブドウ
糖25gを添加し、60℃にて溶解した。次に所定の浸
透圧となるように食塩を添加し、60℃にて溶解した
後、15℃まで冷却して、L−フェニルアラニンを晶析
した。その際、所定の浸透圧が4740(=10500-450*
15+4.4*15*15)(Osm/kg水)上となるように食塩
はそれぞれ5g、6g、7g添加された。また、比較例
として、浸透圧が4740mOsm/kg水以下となる
ように食塩を2g、3g、4g添加した系についても晶
析を実施した。母液のフェニルアラニン濃度と得られた
フェニルアラニンの結晶形を表5に示す。
(Osm/kg水)上では、無水物結晶(α晶)が優先
的に得られた。
縮し、L−フェニルアラニン濃度C1が4.0(g/100g
水)である溶液を得た。次にこの溶液が所定の浸透圧に
なるように硫酸アンモニウムを添加し、40℃にて溶解
した後、20℃まで冷却して、L−フェニルアラニンを
晶析した。その際、所定の浸透圧が3260(=10500-4
50*20+4.4*20*20)(mOsm/kg水)以上となるよう
に硫酸アンモニウムはそれぞれ8g、10g、12g添
加された。また、比較例として、浸透圧が3260(m
Osm/kg水)以下となるように硫酸アンモニウムを
2g、4g、6gを添加した系についても晶析を実施し
た。母液のフェニルアラニン濃度と得られたフェニルア
ラニンの結晶形を表6に示す。
(mOsm/kg水)以上では、無水物結晶(α晶)が
優先的に得られた。
分離性に優れた光学活性フェニルアラニン無水物結晶を
安定的に取得でき、また、従来より低温領域で取得出来
ることから取り上げ収率の向上等が期待され、工業的な
製造においてメリットが大きい。
時、析出する光学活性フェニルアラニンの結晶形を示し
た説明図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 光学活性フェニルアラニンを含有する水
溶液から光学活性フェニルアラニン無水物結晶を晶析す
る方法において、晶析温度をT℃とするとき、浸透圧π
(mOsm/kg水)が10500-450T+4.4T2以上である光学活
性フェニルアラニン飽和溶液から、光学活性フェニルア
ラニンの結晶化及び析出を行うことを特徴とする光学活
性フェニルアラニンの無水物結晶を取得する晶析法 - 【請求項2】 晶析温度Tが37℃以下の温度であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 光学活性フェニルアラニン含有水溶液の
フェニルアラニン濃度をC1とし、晶析温度Tで光学活
性フェニルアラニンの結晶化および析出を行なった後の
母液のフェニルアラニン濃度をC2とするとき、C1/
C2の値が1〜3であることを特徴とする請求項1に記
載の方法。 - 【請求項4】 添加物を加え、請求項1に記載される浸
透圧π(mOsm/kg水)を10500-450T+4.4T2以上に調整
することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 添加物が、塩化アルミニウム、塩化アン
モニウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、硝酸アンモ
ニウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、炭酸アンモニ
ウム、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリ
ウム、硫酸アルミニウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネ
シウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、シュウ酸ナト
リウム、シュウ酸カリウム、ガラクトース、グルコー
ス、フルクトース、マンノース、スクロース、ラクトー
ス、マルトース、メタノール、エタノール、プロパノー
ルおよびそれらの混合物からなる群から選ばれる請求項
4に記載の方法。
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