JPS59196846A - アミノ酸の分離法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発１夕」は混合アミノ酸溶液中からアミノ酸を分離す
る方法に係る。更に詳しくは、繊維状イオン交換体を用
いて工業的に有利に混合アミノ酸溶液中から高濃度アミ
ノ酸を分離する方法に係るものである。

アミノ酸の分離においてイオン交換樹脂、特に微細粒子
状樹脂を用いる従来技術としては文献＜　Ｓｐａｃｋｍ
ａｎ　、　Ｄ、Ｈ，；　５ｔｅｉｎ　ｒ　Ｗ、Ｈ，；Ｍ
ｏｏｒｅ　＋　Ｓ、：Ａｎｏｌ、　Ｃｈｅｍ、　３０．
１１９０（１９５８）　＞等に見られるが、これらはい
ずれも分析を目的としたものであり、実際に操作するに
は極めて通液抵抗が大きく、設備的にも運転条件的にも
問題があり、工業的な応用は難かしいものであった。

本発明者らは混合アミノ酸溶液中からアミノ酸を効率的
に分離する方法に関し鋭意検討を重ねた結果、表面積が
大きく、通液性の良好な繊維状イオン交換体を用いるこ
とによシ、その目的が達成されることを見出し、本発明
を完成した。

即ち、本発明は表面積が大きくその表面に交換基を有す
る剛直な繊維状陽イオン交換体を、充填密度が０．１５
〜０．５０９／ｃｍ３、好ましくは０．２〜０．３９７
ｃｍ３になるように充填した充填床を用いることによ逆
混合アミノ酸溶液から高流速で効率的にアミノ酸を分離
する方法を提供せんとするものである。

本発明に使用する繊維状イオン交換体としては、繊維の
平均直径５〜１５０μｍ好ましくは１０〜５０μｍ；膨
潤比３．０以下；曲げ強さくウニ、トベース）　２０　
Ｘ　１０＝ｆｃｍ２以上、好ましくは４０ＸＩＯ−’９
＝ｃｍ’以上；繊維長０．２〜２．０　ｓｍ　ｆ　有す
ル強酸性Ｖａイオン交換繊維をあげることができる。こ
の繊維状イオン交換体は外部表面積が大きいため、反応
速度が大きく、流通抵抗が小さいので通液速度が大きい
０更に表面に交換基を旬与しているため、吸着、溶離及
び再生速度が大きく、高速通液でも高い利用率が得られ
るものである。そのため、通液性及び分離性を両立させ
ることが可能であり、工業的応用に極めて意味のあるも
のである。

本発明に使用する強酸性陽イオン交換繊維は、例えば強
力チオン交換基としてスルポン酸基を有するもので、該
繊維の中性塩分解容量は１゜０〜３　、５　ｍｅｑ／！
！／の範囲が好ましく　１．０　ｍｅｑＡＪ以下ではＪ
ｒ＃を脂にまさる生産性は得られない。

このようなイオン交換繊維は例えば次のようにして製造
することができる。即ち、平均重合度１０００〜３００
０のポリビニル゛アルコールヲ紡糸後、空気中ヌは不活
性ガス雰囲気中で１５０〜２３０℃において数時間熱処
理して醪ｌ）ビニルアルコールの脱水反応による；ｊ′
！リエン化ｔすすめ、続いて濃硫酸中に入れ、５０〜１
００℃において数時間処理すると、アルギル基の酸化に
よるカルボキシル基生成及びスルホン化が起り、所望の
イオン交換繊維が得られる。

本発明に使用するイオン交換繊維の繊維直径は５〜１５
０μｍ１好ましくは１０〜５０μｍである。

繊維直径が１５０μｍを越えると夕）部表面積が減少し
、又繊維内部の拡散も遅く分離性は悪化する。

５μｍより小さいと圧力損失が大きく通液性が悲くなる
。繊維長は帆２〜２．０調が好ましい。０．２ｎｍ＋未
満では充填密度が高くなり通液性に問題を生じ２．０瓢
よｐ長いと充填の均一性が悪くなり、分離性が低下し好
ましくない。繊維の膨潤比は３．０以下が好ましい。３
．０を越えると圧力損失が犬きく通液性が非常に悪い。

繊維の曲げ強さはウェットベースで２０　Ｘ　１０−３
９−ｔｙｎ２以上、好ましくは４０Ｘ１０　　ｇ・口で
ある。これより弱いと均一充填が煎りかしく、経時的に
圧密化が起シ、正常な分離能が期待できないので好まし
くない。

カラムに充填する際の充填密度は０．１５〜０５０９７
ｃｍ３、好ましくは０　、２〜０　、３　ｇ／ｃｍ３で
ある。

０．５０９７ｃｍ３を越えると、通液抵抗が大きく、装
置的にも問題を生じ、生産性も悪くなる。０．１５９７
ｏｎ’未満では通液性は良いが分離性が低下し好ましく
ない。

以上の条件で得た充填床を１０〜８０℃の範囲で保温し
、一端からアミノ酸混合溶液を導入する。

つついて脱着剤流体を流通させ、他端から順次分ｐｉｆ
＃されたアミノ酸を含む収着質流体を分画採取する。

この場合、脱着剤流体としてはクエン酸ソーダ系若しく
は、クエン酸リチウム系のような公知の緩衝液を挙げる
ことができるが、これらに限定するものではない。

本方法は高速通液が可能で、いいかえれば圧力損失を極
めて小さいところでコントロールできる。

又、分離度も高く再生速度も犬であるのでカラム当りの
生産性は大きく工業的効果は多大である。

尚、本文中の膨潤比、及び曲げ強さは次のようにして求
めた。

ｗ３：　６０℃水中に繊維を２４時間浸漬後ドラム半径
１５（１）、回転速 度２０００　ｒｐｍの遠心分離機で １分間遠心脱水して伺７ｕ水を除 去した時の重量 Ｗｏ：繊維を乾燥した時の重量 ただし、Ｅ；ヤング率、Ｉ：繊維の断面２次モーメント
、半径（、ｒｏ　）　０．７５ｃｍの試料円環を圧縮変
形させた時の強さくＰ）と変形度（Ｗｂ）を測定しＥＩ
を求めた。

次に実験例及び実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。

参考例 平均重合度Ｌ２０　Ｑの完全けん化ポリビニルアルコー
ルにその重量当ｖ５％の、ｌビリリン１？２アンモニウ
ムを糸加した原液を乾式紡糸し、藏度１５０ｄ／５０ｆ
のポリビニルアルコール系繊維を得た。この繊維を窒素
ガス中、２２０℃で３時間処理したところ重量が２３チ
減少し黒褐色の部分ポリエン化繊維となった。次いで、
このポリエン化繊維を９８％硫酸中、６０℃で３時間処
理后、沸騰水中で十分洗浄し、イオン交換繊維を得た。

実施例 通液性と分離能の関係を樹脂状イオン交換体を比較試料
として確認した。繊維状イオン交換体の通液性に匹敵す
る樹脂状イオン交換体として、市販４ａｔ　脂（スチレ
ン−ジビニルベンゼン系強力チオン交換樹脂、強カチオ
ン交換容ｔ　４．５　ｍｅｒｙ’ｇ　、粒度１００〜２
００メツシユ）の微粒子側を１０％除去したものを使用
した。繊維状イオン交換体は参考例で得た膨潤度１．５
２曲げ強さ６０　Ｘ　１０−’ｊ；！／、、；’　（ウ
ェットペース）、繊維径３０μｍ、繊維長０．５欄及び
強力チオン交換容量２．５　ｍｅｑ／、９なるものを用
いた。

両イオン交換体を各々内径２　Ｑ　ｍｍ　、長さ１，０
００爾１の二重円筒管に充填した。充填密度は繊維状イ
オン交換体が帆２５９／１ｙｎ３、樹脂状イオン交換体
が０．４１ｇｚム３である（カラム内諾交換容量は繊維
〜１９６　ｍｅｐ　、樹脂〜５８０　ｍｅｑである）。

各々二重円筒管の外管を５０℃に保温した。クエン酸ソ
ーダ緩衝液（ｐＨ３，２５、Ｎａ”　０．２　Ｎ、　）
でコンディショニングした後、クエン酸緩衝液（クエン
酸−リン酸水素ナトリウム、ｐＨ２，２）にセリン及び
グルタミン酸を溶解したアミノ酸溶液をカラム頂部より
流し、次いでクエン酸ソーダ緩衝液（ｐＨ３，２５゜Ｎ
ａ＋０．２　Ｎ　）を通液した。クエン酸ソーダ緩衝液
の通液速度をＳ■１〜３０まで変化させ両交換体の分離
能を比較した。第１図及び第２図に各々のクロマトグラ
ムを、第３図に両交換体の通液速度と分離度の関係を示
した。

比較試料として樹脂状イオン交換体に対して繊維状イオ
ン交換体は３０倍の通液速度でも同等の分離能を発揮す
る。

実施例 通液速度と圧力損失の関係を樹脂状イオン交換体を比較
試料として確認した。繊維状及び樹脂状イオン交換体は
実験例１で用いたものをそれぞれ使用した。

両イオン交換体を内径２０　ｍｍ　、長さ１０００Ｂの
二重円筒管に繊維状イオン交換体０．３０　ｊｉ／ｃｍ
３゜１α１脂状イオン交換体０．４１　ｊｉ／ｃｍの充
填密度で充填した。各々力ジムにクエン酸ソーダ緩衝液
を通液Ｌ、保温温度（１０℃及び５０℃）による通液速
度と圧力損失の関係を比較し／ζ。

第４図に結果を示した。結果は繊維状イオン交換体が通
液性に優れていることを支持している。

実施例１ 実験例１で用いた繊維状イオン交換体を内径】０咽、長
さ１５００ｍｍの二９重円筒管に九填冨度０．２０　ｇ
／ｃｒｎ’で充填し外管を６０℃に保温した。クエン酸
リチウム緩衝液（ｐＨ３，００、Ｌｉ”　　０．１６　
Ｎ）でコンディショニングした後、クエン酸リチウム緩
衝ｅ、（クエン酸リチウム−ＨＣｔ　、　ｐＨ２，２）
にセリン、グルタミン酸及びアラニンを溶解したアミノ
酸溶液をカラム頂部よシ流す。次いで、クエン酸リチウ
ム緩衝液（ｐｆ（３，００、Ｌｊ”　　０．１６Ｎ　）
を３５ＯＮＬＩＳ更にクエン酸リチウム緩衝液（ｐＨ４
，１０。

Ｌｉ”　１．ＯＮ　）を１５０　ｍ１通液した。

第５図にクロマトグラムを示した如く各アミノ酸が分離
した。

実施例２ 実験例１で用いた繊維状イオン交換体を内径１０喘、長
さ５００ｍｍの二重円筒管に充填密度０−２５　、！９
／１ｔｎ５で充填し外管を３０℃に保温した。クエン酸
ソーダ緩衝液（ｐｌ）５．２８　、　Ｎａ＋０．３５　
Ｎ　）でコンディショニングした後、クエン酸緩衝液（
クエン酸−リン酸水素ナトリウム、ｐＨ２，２）にセリ
ン、グルタミン酸、アジ二ノ、リノン及びアルギニンを
溶解したアミノ酸溶液ｔカラム頂部より流す。次いで、
クエン酸ソーダ緩ｉ＃　’１（１−（ｐＨ５，２８。

Ｎａ＋０．３５　Ｎ　）を９５０　ｍ１通液した。

第６図にクロマトグラムを示した如く、中酸性アミノ酸
と塩基性アミノ酸ｉ、塩基性アミノ酸のうちリジンとア
ルギニンをそれぞれ分離した。

実施例３ 実験例１で用いた繊維状イオン交換体を内径２０間、長
さ１０００ｍ＋の二重円筒管に充填密度が０．１〜０　
、６　ｊｊ／ｃｍ’の範囲で種々変化させて充填した。

二重円筒管の外管を５０℃に保温しながらクエン酸ソー
ダ緩衝液（ｐＨ３−２５、Ｎａ＋０．２Ｎ　）でコ／ｆ
イショニングした後、クエン酸緩衝液（クエン酸−リン
酸水素ナトリウム、ｐＨ２，２）にセリン及びグルクミ
ン酸を溶解したアミノ酸溶液をカラム頂部より流し、次
いでクエン酸ソーダ緩衝液（ｐＨ３，２５、Ｎａ＋０．
２Ｎ）　ｆ通液した（ＳＶＩｏ。

２０．３０）、このようにして繊維状イオン交換体の充
填密度を変えた時の各アミノ酸の分離度を測定し、また
同時にカラムの圧力損出を求めた。

第７図にその結果を示した。結果は密度が高くなるとア
ミノ酸の分離度は良くなるが、圧力損失が犬きくな９実
用的には充填密度０．１５〜０．５０Ｖｃｍ３の範囲で
あり、好ましくは帆２〜０．３た−であることがわかる
。

尚、分離度Ｒ８≧１でクロマトグラムのピークが元金に
分離していることを示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は繊維状イオン交換体によるセリン及びグルタミ
ン酸の各分離速度におけるクロマトグラム、第２図は樹
脂状イオン交換体によるセリン及びグルタ、ミン酸の各
分離速度におけるクロマトグラム、第３図は両イオン交
換体のセリン及びグルタミン酸分離における分離速度と
分離度の関係を示すグラフ、第４図は両イオン交換体の
通液速度と圧力損失の関係を示すグラフ、第５図は繊維
状イオン交換体による中酸性アミノ酸の分離を示すクロ
マトグラム、第６図は繊維状イオン交換体による塩基性
アミノ酸の分離を示すクロマトグラムである。第７図は
繊維状イオン交換体の充填密度とアミノ酸の分離度及び
圧力損失の関係を示すグラフである。 Ｓｅｔ　　セリン ＧＡｕ　　グルタミン酸 ＡＡａ　　アラニン Ｌｙａ　　リジン 、Ａｒｇ　　アルギニン ＩＥＦ　　イオン交換繊維 ＩＥＲイオン交換樹脂 第１図 第３図 流Ｌ（ｓｖ） 第２図 Ｓｅｒ　／　Ｇｌｕ 第４図 を基（ＳＶ） 第５図 力離ｕ（ｍ’） 第６図 府離赳（ｍｌ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 表面積が大きくその表面に交換基を有する剛直な繊維状
   陽イオン交換体を、充填密度が０６１５〜０．５０９．
   会６になるように充填した充填床を用いることにより混
   合アミノ酸溶液から高流速でアミノ酸を分離することを
   特徴とするアミノ酸の分離法。