JPH09323961A - Ｌ−アスパラギン酸結晶 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｌ−アスパラギン酸アンモニウム水溶液にマ
レイン酸または無水マレイン酸を添加し、Ｌ−アスパラ
ギンを晶析、回収する方法において、晶析の後工程であ
る固液分離時の液切れおよびリンス時の洗浄効果が良好
である結晶のＬ−アスパラギン酸を得る。 【解決手段】 Ｌ−アスパラギン酸アンモニウム水溶液
をマレイン酸または無水マレイン酸によって晶析するこ
とにより、光学顕微鏡写真を画像処理して求めた絶対最
大長（ＭＬ）と幅（ＭＷ）の比（ＳＬＰ値）の平均値が
１．４以上の柱状結晶からなるＬ−アスパラギン酸結晶
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新規なＬ−アスパ
ラギン酸結晶に関する。Ｌ−アスパラギン酸は食品添加
物、医薬用原料として有用である。Ｌ−アスパラギン酸
結晶は通常、反応により得られたＬ−アスパラギン酸ア
ンモニウム水溶液を硫酸により晶析することにより得ら
れる。ここで得られる結晶は柱状のしっかりとしたもの
であるが、硫酸による晶析の場合は、産業的価値の低い
硫酸アンモニウムを多量に副生することとなる。

【０００２】

【従来の技術】そこで、Ｌ−アスパラギン酸アンモニウ
ム水溶液にＬ−アスパラギン酸アンモニウムの原料とな
るマレイン酸を添加し、Ｌ−アスパラギン酸を晶析、回
収する方法（ＥＰ１２７９４０）が提案されている。こ
の方法は副生するマレイン酸アンモニウムを原料として
有効に利用することができるので望ましい方法である。
しかし、この晶析においては、得られるＬ−アスパラギ
ン酸の結晶は板状のもので柱状のしっかりしたものは得
られなかった。従って、後に続く固液分離、リンスで充
分な洗浄効果が得られず、粒子に母液が付着残留し、最
終的に得られるＬ−アスパラギン酸の純度は不充分なも
のしか得られなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｌ−アスパ
ラギン酸アンモニウム水溶液にマレイン酸を添加し、Ｌ
−アスパラギン酸を晶析、回収する方法において、晶析
の後工程である固液分離時の液切れおよびリンス時の洗
浄効果が良好である、新規な結晶のＬ−アスパラギン酸
を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、Ｌ−ア
スパラギン酸アンモニウム水溶液をマレイン酸または無
水マレイン酸によって晶析することにより得られたＬ−
アスパラギン酸結晶であって、光学顕微鏡写真を画像処
理して求めた絶対最大長（ＭＬ）と幅（ＭＷ）の比（Ｓ
ＬＰ値）の平均値が１．４以上である柱状結晶からなる
Ｌ−アスパラギン酸結晶に存する。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の方法を詳述する。
本発明のＬ−アスパラギン酸結晶は、任意の合成法によ
り得られたＬ−アスパラギン酸アンモニウム水溶液をマ
レイン酸または無水マレイン酸により晶析して回収され
るものを対象とする。本発明で特定する結晶は構造的に
柱状結晶であり、晶析工程及び洗浄工程などにおける固
液分離性に優れたものである。本発明の結晶におけるサ
イズは、通常、幅が２０〜２００μｍ、好ましくは３０
〜１００μｍ、長さが３０〜３００μｍ、好ましくは５
０〜２００μｍであり、また、幅が２〜３０μｍであ
る。更に本発明では、絶対最大長（ＭＬ）と幅（ＭＷ）
の比（ＳＬＰ値）の平均値［光学顕微鏡写真を画像処理
して求めた値］が１．４以上、好ましくは１．５〜３．
０であることが必要である。要するに、この値を満足す
る柱状結晶の場合に、固液分離性の優れた結晶となり得
るのである。

【０００６】なお、本発明の結晶は、マレイン酸または
無水マレイン酸によって晶析されているため、結晶混合
物中に不純物として若干のマレイン酸アンモニウムおよ
び／またはマレイン酸が含有されることとなるが、これ
は晶析後の洗浄により相当程度低下させることができ
る。しかし、通常、結晶混合物中に０．０１〜３重量％
のマレイン酸アンモニウムおよび／またはマレイン酸を
不純物として含有することを許容するものである。

【０００７】本発明で特定するＬ−アスパラギン酸結晶
を得るための方法としては、例えば、マレイン酸または
無水マレイン酸による晶析方法及び晶析条件を調節する
ことにより得られるが、代表的には、連続晶析法によっ
て特定温度で晶析することにより得ることができる。こ
の晶析方法につき以下、説明する。

【０００８】［Ｌ−アスパラギン酸アンモニウム水溶
液］Ｌ−アスパラギン酸アンモニウム水溶液としては、
フマル酸アンモニウム水溶液から酵素反応により得られ
たものでも、マレイン酸アンモニウム水溶液から酵素反
応により得られたものでも良い。フマル酸アンモニウム
水溶液からＬ−アスパラギン酸アンモニウム水溶液を酵
素反応により得る方法としては、アスパルターゼあるい
はアスパルターゼを産生する微生物で酵素処理する方法
が広く知られているが、種々の処理方法のうち特に限定
されるものではない。

【０００９】一方、マレイン酸アンモニウム水溶液から
Ｌ−アスパラギン酸アンモニウム水溶液を酵素反応によ
り得る方法としては、二種類の酵素すなわちマレイン酸
イソメラーゼとアスパルターゼもしくはそれらを産生す
る微生物で逐次又は同時に酵素処理する方法があるが、
処理方法は特に限定されるものではない。また、マレイ
ン酸アンモニウム水溶液としては、Ｌ−アスパラギン酸
アンモニウム水溶液からマレイン酸を添加することによ
りＬ−アスパラギン酸を晶析回収する際副生するマレイ
ン酸アンモニウム水溶液を用いることも、合成により得
られたものを用いることもできる。

【００１０】Ｌ−アスパラギン酸アンモニウム濃度は、
溶媒である水に対して、５０〜８００ｇ／ｌ、好ましく
は１００〜５００ｇ／ｌである。濃度が低すぎるとＬ−
アスパラギン酸回収率が低く、また逆に高すぎると晶析
時のスラリー濃度が上がり操作に支障をきたす。また、
Ｌ−アスパラギン酸アンモニウム水溶液は、主にＬ−ア
スパラギン酸モノアンモニウムからなるが、一部アスパ
ラギン酸ジアンモニウム、アスパラギン酸を含み、その
ｐＨは６〜１０である。

【００１１】［マレイン酸］加えるマレイン酸は、粉末
でも、水溶液でも、スラリーでもよい。水溶液で用いる
ときの濃度は、飽和溶解度以下であれば良いが、通常８
０重量％以下、例えば好ましくは６０〜１０重量％であ
る。なお、無水マレイン酸を加えても晶析系内でマレイ
ン酸となるので、両者は同様なものとして扱うことがで
きる。

【００１２】［Ｌ−アスパラギン酸連続晶析］晶析は、
晶析槽にＬ−アスパラギン酸アンモニウム水溶液および
マレイン酸を連続的に供給して行う。この方法は重要な
操作法であり、回分式の晶析法では本発明で規定する結
晶は得られ難い。晶析槽は、ドラフトチューブをもつた
て型円筒の循環槽型の晶析槽が望ましい。晶析槽の深さ
（Ｌ）と内径（Ｄ）の比Ｌ／Ｄ、及びドラフトチューブ
サイズは、スラリーが循環する範囲であれば特に限定さ
れないが、一般に晶析槽のＬ／Ｄは１〜３、ドラフトチ
ューブサイズは、晶析槽内径に対し０．４〜０．８、Ｌ
／Ｄは０．５〜４程度である。またスラリーの循環をよ
くするため、ドラフトチューブと共に、邪魔板を用いて
も良い。邪魔板は晶析槽の外壁に垂直方向に設置し、ス
ラリーの上下循環を助けるもので、サイズ、枚数等は特
に限定されるものではない。

【００１３】晶析槽にＬ−アスパラギン酸アンモニウム
水溶液およびマレイン酸を連続的に添加するとともに、
生成したＬ−アスパラギン酸スラリーは連続的または間
欠的に抜き出す。通常は、生成したＬ−アスパラギン酸
スラリーの抜き出しは、晶析槽における平均滞留時間が
通常０．５〜５時間、好ましくは１〜３時間になるよう
行うことが望ましい。滞留時間が短すぎると晶析槽内で
Ｌ−アスパラギン酸、Ｌ−アスパラギン酸アンモニウ
ム、マレイン酸、マレイン酸アンモニウムが平衡濃度に
到達せず、Ｌ−アスパラギン酸回収率が充分でない。逆
に滞留時間を長くしすぎてもＬ−アスパラギン酸回収
率、粒子性状、サイズには大差がなく、無意味に晶析槽
が大きくなるだけである。

【００１４】添加するマレイン酸の量はＬ−アスパラギ
ン酸アンモニウムに対し通常０．５〜１．１モル倍望ま
しくは０．６〜１．０モル倍である。本発明における晶
析槽内のｐＨは通常３〜５の範囲にコントロールするの
が好ましい。晶析は１０〜９０℃、好ましくは２０〜８
０℃で行う。低温下でＬ−アスパラギン酸の晶析を行う
と、小粒径のＬ−アスパラギン酸しか得られないため
に、後に続く固液分離、リンスで充分なリンス効果が得
られず、母液が粒子に付着残留し、純度の低下を招く。
一方９０℃以上の高温下で晶析を行っても、得られるＬ
−アスパラギン酸粒子形状、サイズに大差がなく意味が
無い。

【００１５】必要に応じてＬ−アスパラギン酸アンモニ
ウム水溶液およびマレイン酸から得られたＬ−アスパラ
ギン酸スラリーをさらに冷却することによりＬ−アスパ
ラギン酸回収率を上げることもできる。この際の冷却温
度は０〜６０℃、好ましくは１０〜５０℃である。上記
晶析法において、回分晶析とは明らかに形状の異なる柱
状のＬ−アスパラギン酸結晶が得られる理由については
今のところ明確ではないが、おそらくＬ−アスパラギン
酸結晶の各面における結晶成長速度が過飽和度により異
なるためと考えられる。すなわち予めＬ−アスパラギン
酸アンモニウム水溶液が仕込まれ、Ｌ−アスパラギン酸
結晶の存在しない晶析槽にマレイン酸を添加し、Ｌ−ア
スパラギン酸を晶析する回分晶析法では、過飽和度が大
きい晶析操作となるのに対し、既にＬ−アスパラギン酸
結晶が存在する晶析槽にＬ−アスパラギン酸アンモニウ
ム水溶液およびマレイン酸を連続的に添加し、さらにＬ
−アスパラギン酸を晶析する連続晶析では、過飽和度の
小さい晶析操作が可能となる。従って回分晶析と連続晶
析とでは過飽和度の異なる晶析操作となり、得られるＬ
−アスパラギン酸結晶の各面における結晶成長速度に差
が生じこの様な形状の差になるものと考えられる。

【００１６】［固液分離］晶析で得られたスラリーは、
固液分離してＬ−アスパラギン酸ウェットケーキおよび
濾液を回収する。分離操作は、ヌッチェ、遠心分離等の
常法により行う。操作は通常、０〜６０℃、好ましくは
１０〜５０℃で行う。温度が高すぎると母液中に溶解し
て残存するアスパラギン酸量が多くなり好ましくない。
本法で得られたスラリーは、従来の回分晶析で得られた
スラリーに比べ固液分離性がよく、濾液のＬ−アスパラ
ギン酸ウェットケーキへの随伴が少なく、乾燥後、高純
度のＬ−アスパラギン酸製品を得ることができる。

【００１７】さらに高純度のＬ−アスパラギン酸を得る
には水でリンスしても良い。リンスに用いる水の量は、
特に限定するものではないが、ウェットケーキに対して
０．０５〜２０重量倍以下、通常０．１〜１０重量倍以
下、好ましくは０．２〜５重量倍以下である。リンス量
が少ないと洗浄効果が充分でなく、逆に多すぎても洗浄
効果に差が見られないばかりか、Ｌ−アスパラギン酸ロ
スにつながる。

【００１８】本発明のＬ−アスパラギン酸結晶と、回分
晶析で得られるＬ−アスパラギン酸結晶の光学顕微鏡写
真を比較すると、本発明のは明らかに後者よりも縦、横
比が大きい柱状粒子である。さらに光学顕微鏡写真の任
意の部分の約１００個の粒子を画像解析することにより
得られる絶対最大長（ＭＬ）と幅（ＭＷ）の比（ＳＬ
Ｐ）は１．４〜３（平均値）である。この様に回分法と
連続法で得られる結晶形状が変化するのは意外なことで
ある。

【００１９】［乾燥］固液分離で得られたＬ−アスパラ
ギン酸ウェットケーキは、乾燥し、Ｌ−アスパラギン酸
製品を得る。乾燥方法は、特に限定されるものではな
く、温風乾燥、流動層乾燥等の常法により行う。また乾
燥は常圧で行っても、減圧で行っても良く、その温度
は、通常２０〜１５０℃で行う。得られたＬ−アスパラ
ギン酸組成は、晶析条件、固液分離条件およびリンス条
件により異なるが、晶析濾液由来のマレイン酸アンモニ
ウムおよび／またはマレイン酸を含有し、その量は通常
０．０１〜１０重量％である。

【００２０】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説
明する。尚、Ｌ−アスパラギン酸およびマレイン酸、フ
マル酸の分析は、高速液体クロマトグラフィーにより分
析した。粒子中のアンモニアについてはイオンクロマト
グラフィーによって定量した。粒子形状を規定するパラ
メータであるＳＬＰ値は、結晶約１００個からなる粒子
群を光学顕微鏡（８０倍）で何枚かに分け撮影し、それ
らを日本アビオニクス（株）社製高速カラー画像解析装
置ＳＰＩＣＣＡにより、解析、統計処理した。また粒度
分布の測定は篩い分級により行った。

【００２１】［実施例１］濃度２２５ｇ／ｌのアスパラ
ギン酸アンモニウム水溶液を、攪拌機、邪魔板およびド
ラフトチューブを持つ５ｌジャケット付セパラブルフラ
スコ（フラスコ１）に３ｌ仕込み、ジャケットに温水を
流し８０℃で保温した。液がフラスコ１内を循環するよ
うに攪拌しながら、濃度２２５ｇ／ｌアスパラギン酸ア
ンモニウム水溶液を２５００ｍｌ／ｈｒで、また４０重
量％マレイン酸水溶液を９７９ｇ／ｈｒで連続的に添加
すると共に、フラスコ１内液量が３ｌ一定となるよう、
フラスコ１からスラリーポンプを用い連続的にスラリー
を抜きだした。

【００２２】抜きだしたスラリーは、予め３ｌの水を仕
込み、３０℃で保温された邪魔板を持つ５ｌジャケット
付セパラブルフラスコ（フラスコ２）に連続添加した。
フラスコ２は、冷水を流すことにより３０℃で保温し、
また内液量が３ｌ一定となるよう、スラリーポンプを用
い連続的にスラリーを抜きだした。約７時間連続運転を
続け、その後フラスコ２から抜きだしたスラリーを１０
分間サンプリングした（サンプリング量は５００ｍｌで
あった）。引き続きサンプリングを同様に１回行った。

【００２３】一方のスラリーはバスケット径が１００ｍ
ｍφであるバスケット型遠心分離器（ＳＡＮＹＯ ＲＩ
ＫＡＧＡＫＵＫＩＫＩ ＳＥＩＳＡＫＵＳＹＯ Ｃｅｎ
ｔｒｉｆｕｇａｌ Ｆｉｌｔｅｒ ＳＹＫ−３８００−
ＳＡ）およびパイレンＳ−２６よりなる濾布を用い、３
０００ｒｐｍ（５００Ｇ）にて、５分間振り切った。得
られたウェットケーキ重量は８１ｇであった。ウェット
ケーキの一部を顕微鏡で観察すると、縦、横比の大きい
柱状結晶であった。

【００２４】ウェットケーキを減圧下、６０℃で乾燥し
たところ、７２ｇの白色固体を得た。ウェットケーキ含
水率は、１１重量％であった。得られた固体は、マレイ
ン酸アンモニウムを２．１重量％含有するＬ−アスパラ
ギン酸であった。また形状を表すＳＬＰ値は１．８（平
均長１９６μｍ、平均幅１１１μｍ）であった。

【００２５】［参考例１］実施例１でサンプリングした
スラリーを、実施例１と同様にしてウェットケーキを得
た。次に、このケーキに均一に純水４０ｃｃをかけリン
スを行い、さらに５分間遠心分離を行い水を振り切っ
た。ここで得られたウェットケーキ重量は８０ｇであっ
た。

【００２６】ウェットケーキを減圧下、６０℃で乾燥し
たところ、７１ｇの白色固体を得た。ウェットケーキ含
水率は、１１重量％であった。得られた固体は、マレイ
ン酸アンモニウムを０．６重量％含有するＬ−アスパラ
ギン酸であった。また、結晶サイズは実施例１とほぼ同
じであった。

【００２７】［比較例１］予め濃度２２５ｇ／ｌのアス
パラギン酸アンモニウム水溶液２５００ｍｌを、５ｌジ
ャケット付きセパラブルフラスコに仕込み、該フラスコ
の外部でジャケットに温水を流すことで８０℃に保温
し、攪拌下４０重量％マレイン酸水溶液９７９ｇを約３
時間かけ一定速度で添加した。マレイン酸水溶液を添加
後、攪拌を続けながら約１時間８０℃で保温した後、３
時間かけ、３０℃まで冷却し、さらに１時間保温した。

【００２８】得られたスラリーのうち５００ｍｌを実施
例１と同様にしてウェットケーキを得た。得られたウェ
ットケーキ重量は８７ｇであった。ウェットケーキの一
部を顕微鏡で観察すると、縦、横比の小さい板状粒子で
あった。ウェットケーキを減圧下、６０℃で乾燥したと
ころ、７１ｇの白色固体を得た。ウェットケーキ含水率
は、１８重量％であった。得られた固体は、マレイン酸
アンモニウムを３．４重量％含有するＬ−アスパラギン
酸であった。また形状を表すＳＬＰ値は１．３、平均径
は１４０μｍであった。

【００２９】［比較参考例１］比較例１で得られたスラ
リーのうち５００ｍｌを実施例１と同様にしてウェット
ケーキを得た。次にこのケーキに均一に純水４０ｃｃを
かけリンスを行い、さらに５分間遠心分離を行い水を振
り切った。ここで得られたウェットケーキ重量は８６ｇ
であった。

【００３０】ウェットケーキを減圧下、６０℃で乾燥し
たところ、７１ｇの白色固体を得た。ウェットケーキ含
水率は、１７重量％であった。得られた固体は、マレイ
ン酸アンモニウムを１．０重量％含有するＬ−アスパラ
ギン酸であった。また、結晶サイズは破損により比較例
１よりも小さいものとなった。上記実施例１、参考例１
及び比較例１、比較参考例１の結果を下記第１表に示
す。

【００３１】

【表１】

【００３２】上記、第１表の結果から、本願発明の新規
な形状の柱状のアスパラギン酸結晶は、晶析後の固液分
離性が良いためマレイン酸アンモニウム含量が低くな
り、更に、リンス後のアスパラギン酸に含まれるマレイ
ン酸アンモニウム含量も低くなり、得られるアスパラギ
ン酸の純度が高いものである。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、Ｌ−アスパラギン酸ア
ンモニウム水溶液から、柱状のＬ−アスパラギン酸結晶
が得られ、これにより、晶析後の固液分離及びリンスの
効果が改善でき、高純度のアスパラギン酸の製造を可能
とすることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｌ−アスパラギン酸アンモニウム水溶液
   をマレイン酸または無水マレイン酸によって晶析するこ
   とにより得られたＬ−アスパラギン酸結晶であって、光
   学顕微鏡写真を画像処理して求めた絶対最大長（ＭＬ）
   と幅（ＭＷ）の比（ＳＬＰ値）の平均値が１．４以上で
   ある柱状結晶からなるＬ−アスパラギン酸結晶。
2. 【請求項２】 結晶幅が２０〜２００μｍ、結晶長さが
   ３０〜３００μｍ及び結晶厚さが２〜３０μｍである請
   求項１記載のＬ−アスパラギン酸結晶。
3. 【請求項３】 結晶混合物中に不純物として０．０１〜
   ３重量％のマレイン酸アンモニウムおよび／またはマレ
   イン酸を含有する請求項１記載のＬ−アスパラギン酸結
   晶。
4. 【請求項４】 晶析槽にＬ−アスパラギン酸アンモニウ
   ム水溶液およびマレイン酸を連続的に供給し、Ｌ−アス
   パラギン酸を１０〜９０℃の温度で析出させ、スラリー
   を連続的又は間欠的に抜き出すことにより得られる請求
   項１記載のＬ−アスパラギン酸結晶。