JPS60118195A - カルボン酸の単離方法 - 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】 蒸留により分離され得ないかまたは分離困難なカルボン
酸の単離は正に費用がかかる。それゆえ酵素的例えば発
酵によシ産生される乳酸およびクエン酸のようなヒドロ
キシカルボン酸はしばしばカルシウム塩の形態で沈殿さ
れ、そこから次に硫酸を用いてカルボン酸が再び遊離さ
れる。その際２５重量倍までの湿った硫酸カルシウムが
得られ、これは一般に受容しつる価格で処理し得すそし
てそれゆえ捨てられねばならない。

以下の記載において「発酵」または［発酵によシｊなる
用語はすべての酵素的反応、まｒた従って遊離かまたは
結合した酵素を用いる反応および死んだ細胞を用いる反
応を相称するものと理解されるべきてある。

発酵により産出された乳酸を陰イオン交換体によ夛単離
することは知られておシ、その場合イオン交換体中に結
合された乳酸は次に水酸化カルシウム溶液または濃厚な
硫酸を用いて単離される。前者の場合乳酸は乳酸カルシ
ウムから再び遊離されねばならずそして後者の場合は交
換体に硫酸イオンが負荷され、このことは塩の生成をき
たす。またイオン交換体を使用する場合の欠点は発酵溶
液から栄養塩の陰イオンも含めて他の陰イオンも結合さ
れることである。このことによシイオン交換体の容量に
負担がかかシそして後処理が高価となるのみ表らず、ま
たカルボン酸が発酵溶液から連続的に分離されそして残
漫の溶液がその中に含有される塩と共に再び発酵に還流
されることが実際上阻止されることになる。

本発明によれば、酵素的に産生されたカルボン酸はその
反応溶液または懸濁液を第３７ξノ基を含有する重合体
で処理し、そして吸着されたカルボン酸を脂肪族アルコ
ール、脂肪族ケトンおよび脂肪族カルボン酸エステルか
らなる群から選ばれた極性溶媒で処理することによシ脱
着するならばかかる反応溶液または懸濁液から特に好都
合に分離されうろことが見出された。

本発明の好ましい態様を以下に詳細に説明する。

選択的にカルボン酸を吸着しそして前記極１（Ｆ。

溶媒を用いる脱着ができる第３アミノ基を有する適当な
重合体は例えば西独特許第１，　２　７　４，　１　２
　８号および同第３，０４３，７６６号の記載から知ら
れている。特に好ましいのは西独特許出願第Ｐ　３３　
２４　８３４．６号および同第Ｐ　３３２４　８３５．
４号各明細書において提案されている交叉結合した共重
合体である。

西独特許第５，０　４　３，７　６　６号明細書の記載
によればカルボン酸を工業的溶液または廃水から再び回
収することは知られている。しかしながらこの特許中に
はかかる方法が発酵溶液からの単離にも適することにつ
いては何の教示も存在しない。何故ならこれら溶液は多
数の有機および無機成分を溶解または懸濁状態で含有す
るからである。

本発明の好ましい態様は連続的反応に関するものであシ
、その場合反応器から流れ出る溶液または懸濁液は数個
の平行に接続された脱着剤の１個を通って連続的に流れ
脱着剤から出てくる液体は、場合によシ栄養物質および
／または栄養塩を補給後に反応器に還流せしめられる。

一つの脱着剤の負荷後には反応溶液を次の脱着剤に通し
そして負荷された脱着剤からは極性溶媒を用いてカルボ
ン酸を溶離する。

本発明のこの連続的態様においては含有されているカル
ボン酸の幾分か多い量のみを吸着させそして残）の部分
を循環させることが好都合であシうる。従って例えば生
成物にょシ触媒される発酵反応において発酵器の入口と
出口との間における生成物の望ましからぬ強い濃度落差
が回避されうる。

異種物質含量が高い発酵溶液または懸濁液においては装
置出費を低（抑えるためにカルボン酸を一部分の４吸着
させることが工業上好都合であシうる。循環法では循環
流れ中に残存する生成物の割合は実際上何の役割も果し
ていない。

固定された生体触媒を用いて発酵が遂行される本発明の
蓼様が特に好ましく、その場合この固定された触媒は担
体に結合した酵素または固定された微生物であシうる。

適当なビード形状の生体触媒は例えば西独特許出願公開
第２，３４５，６３３号および同第２，８０５，６０７
号各公報に記載されそしてまた西独特許出願、＠　Ｐ　
３２３７３４１゜４号明細書に捉案されている。西独特
許出願第Ｐ　３２４７２１４．５号明細書に記載されて
いるような固定された生体触媒がループ原理による反応
器中において使用されるのが特に好都合がある。

発酵ブロスの吸着剤処理は常法により遂行される。連続
的操作のためには吸着剤を流動床または固定床反応器中
に配置しうる。

カルボン酸の脱着は合目的々には酢酸メチル、酢酸エチ
ル、アセトンまたはメチルエチルケトンのような容易に
揮発する極性溶媒そして特にエタノールのような低級ア
ルカノールそして特に好ましくはメタノールを用いて遂
行される。

固定して配置された吸着剤からのカルボン酸の脱着は負
荷に関して並流または向流で遂行される。向流法が好ま
しい。

溶出液からのカルボン酸の分離は既知方法によシ遂行さ
れる。これは容易に揮発する溶離剤を使用１７た場合に
蒸留により容易に分離されつる。生成物の溶解度に応じ
て溶離剤の一部のみを留去しそして生成物を濃厚溶液か
ら結晶化させるのが好都合である。

溶離剤に例えばアンモニアのような塩）んを添加するこ
とも勿論可能であるが、しかしながらその場合塩基量に
応じて相応する塩が得られる。

この塩が容易に分解しうる場合例えば熱に不安定である
場合は、この方法でも遊離のカルボン酸が得られうる。

場合にょシ有機成分も完全になしで済ますことかでき、
その場合水性塩基溶液は極性溶離剤である。

以下の例にょシ本発明の詳細な説明する。百分率は別に
断わりなげれば重量によるものとする。

例　１ 遠心分離して単離したブルガリア乳酸桿菌（Ｌａｃｔｏ
ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｂｕｌｇ、ａｒｉｃｕｓ　）細胞２
０Ｆを西独特許出願第Ｐ　３２３７３４１．４号明細書
例１の記載に従い固定化しそして内径５．０（１）のサ
ーモスタットで４２℃に保持されたカラムに充填する。

３ｔの貯蔵容器からｐＨ６，５の１ｏ襲葡萄糖溶液をカ
ラム釦ポンプで通す。その際流速は溶出液のｐＨが４．
０以下とならないように調整される。

形成されたＤ−乳酸を吸着するには、西独特許出願第Ｐ
　３３２４８３４．６号明細書例５ａの記載姉よ）調製
された吸着剤樹脂５０９を充填した第２のカラムに溶出
液をポンプで通す。Ｄ−乳酸を除去された基質溶液は貯
蔵容器中に還流する。

吸着剤の負荷容量限度（乳酸６８．０ｆ／吸着剤１００
Ｐ）に達したのち吸着されたＤ−乳酸をメタノールで溶
離することによシ脱着する。

メタノールを留去したのちにＤ−乳酸が無色油状物の形
態で純度９９チで得られる。

さらに吸着剤カラムを使用することによ＃）１２日間に
わたってＤ−乳酸が連続的に発酵されそして単離されつ
る。

例　２ 遠心分離によシ単離された黒色麹菌クロカビ（Ａｓｐｅ
ｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ　）細胞３０？を西独特許
出願第ｐ　３２３７３４１．４号明細書例１の記載に従
い固定化しそして内径５．０ｍのサーモスタットで３０
℃に保持されたカラムに充填する。３ｔの貯蔵容器から
ｐｌ’ｌ　４．　Ｄの１３チ蔗糖溶液を毎時１力２ム容
量の流速でカラムにポンプで通す。形成されたクエン酸
を吸着するにはとのカラムの溶出液を西独特許出願第Ｐ
　３３２４８３４．＜５号明細書例６ａの記載によシ得
られた吸着剤樹脂を充填した第２のカラムにポンプで通
す。クエン酸を除去された溶出液は貯蔵容器中に還流さ
れる。吸着剤の負荷容量限度（クエン酸９５ｔ／吸着剤
１００ｔ）に達したのち負荷されたカラムを第２の吸着
剤カラムで置換する。クエン酸の脱着はメタノールで溶
離することによシ遂行される。メタノール性溶液を濃縮
しそして５℃に冷却した後にクエン酸８５Ｆが無色結晶
の形態で得られる。

例　３ 遠心分離によシ単離したラクトバチルス・デルブ／ｌ／
　ｘ　、Ｘキー（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ　ｄｅｌ
ｂｒｕｅｃｋｉｉ）細胞２０？を５％アルギン酸す）　
ＩＪウム溶液２゜を中に懸濁させそして０．５モル塩化
カルシウム溶液２ｔからなる交叉結合剤浴中に直径１．
０止のカニユーレから２０℃で滴下しそして２０分間攪
拌させる。平均直径２　ｍ１１を有する生成したビード
を濾過しそして１０重量％の葡萄糖および０．１重量％
の酵母抽出物を含有する基質溶液２を中に加える。この
溶液を４２℃にサーモスタットで保持しそして攪拌する
。自動滴定装＃Ｘにより５Ｎ水酸化ナトリウム溶液を連
続的に添加することによシ溶液をｐｌ−１６，２に保持
する。・葡萄糖が完全に消費されたのち生体触媒ビード
を炉去する。涙液を濃塩酸を用いてｐａ２．ｏに調整し
そして形成されたＤ−乳酸を吸着するために西独特許出
願第Ｐ　３３２４８３５．４号明細書例１３ａの記載に
よシ得られた樹脂３００ｔを充填したカラムにポンプで
通す。吸着が行われたのち吸着剤樹脂を床容量の２倍の
脱イオン水で洗いそして次にメタノールで溶離すること
によシＤ−乳酸を脱着する。メタノールを留去するとＤ
−乳酸１７８ｔが無色油状物の形態で得られる。

例　４ １を当シ蔗糖１４０ｒ、硝酸アンモニウム２，２３２、
燐酸ジカリウム１．Ｏｆおよび硫酸マグネシウム７水化
物０．２３９を含有する圧熱滅菌された栄養溶液２ｔを
濃塩酸でｐＨ２，０に調整しそして黒色麹菌クロカビを
接種する。培養液は３０℃で軽＜ｗＲ盪する。５日後に
クエン酸濃度は２７ｔ７ｔとなる（酵素的に測定）。培
養溶液を細胞塊から濾過し、そしてろ液を西独特許出願
第ｐ　３３２４８３５．４号明細書例５ａの記載に従い
得られた樹脂７０？を充填したカラムにポンプで通す。

次に吸着剤樹脂を床容量の２倍の脱イオン水で洗いそし
て吸着されたクエン酸をメタノールで溶離する。メタノ
ールを大部分蒸発除去するとクエン酸４８９が無色結晶
の形態で得られる。

参考のために西独特許出願第Ｐ　３３２４８３４，６号
明細書例５ａおよび例６ａを以下に掲げる。

〔例５ａ） ４−ビニルピリジン５５？および１，７−ビス（３−ヒ
ドロキシプロピル）−１，１，３，３，５，５，７，７
−オクタメチルーチトラシロキサンービスーアクリレー
ト５ｆをジベンゾイルイルオキシドｏ、２２？と共に溶
液となしそして窒素を一定して導入し且つ恒常的に攪拌
しながら水５００ｍ１．蟻酸ナトリウム３７．５　ｔお
よび１チヒドロキシエチルセルロース水溶液３７．５９
からなる溶液中に加える。

次に７０℃まで加熱しそして１時間重合させる。

得られた共重合体を水洗し、次にメタノールで浸漬しそ
して乾燥する。収量は４８２である。

〔例６ａ’） ４−ビニル−ピリジン５５ｆおよび硼酸トリアリルエス
テル５？をジベンゾイルペルオキシド０．２２Ｆと共に
溶液となしそして窒素を一定して導入し且つ恒常的に攪
拌しながら水３００−１蟻酸ナトリウム３７５２および
１％ヒトセキジエチルセルロース水溶液３７．５　Ｆか
らなる溶液中に加える。次に６０℃まで加熱しそして１
時間重合させる。得られたビード形状の共重合体を分離
し、メタノールで洗いそして乾燥する。収量は５２１で
ある。

また西独特許出願第Ｐ　３３２４８３５．４号明細書例
５ａおよび例１３ａを以下に掲げる。

〔例５ａ〕 １−ビニル−イミダゾール１２０Ｐ、Ｎ−ビニルメチル
アセトアミド４０ｔおよびＮ、Ｎ’−メチレン−ビス−
アクリルアミド２０？を室温で水１８０−および４，４
′−アゾシアノ被ンタン酸１ｔと攪拌する。この溶液を
親脂性保護コロイド４９を含存するｎ−ヘプタン１２０
〇−中にかきまぜ入れる。恒常的に攪拌し且つ窒素を導
入しガから６５〜７０℃まで加温しそして２時間共重合
させる。得られたビード形状の共重合体を分離し、洗浄
しそして乾燥させる。収量１６２？。

〔例１３ａ〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）酵素的に産生されたカルボン酸を反応溶液または懸
   濁液から単離するに当シ、これら溶液または懸濁液を第
   ３７ミノ基を含有する重合体で処理し、そして吸着され
   たカルボン酸を脂肪族アルコール、脂肪族ケトンおよび
   脂肪族カルボン酸エステルからなる群から選ばれた極性
   溶媒で処理することによ）脱着することを特徴とする、
   酵素的に産生されたカルボン酸の単離方法。 ２）連続的反応で反応器から流れ出る溶液または懸濁液
   が数個の平行に接続した脱着剤の１個を通って連続的に
   流れそして出てくる液体を反応器に還流させることを特
   徴とする特許３）含有されるカルボン酸の一部のみが吸
   着されることを特徴とする前記特許請求の範囲第２項記
   載の方法。 ４）吸着剤が固体床反応器中に配置されていることを特
   徴とする前記特許請求の範囲第１〜３項記載の方法。 ５）脱着が負荷方向に対し向流において遂行されること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６）脱着剤が容易に揮発することを特徴とする前記特許
   請求の範囲各項のいずれか１項に記載の方法。 ７）脱着剤が酢酸メチル、酢酸エチル、アセトン、メチ
   ルエチルケトン、エタノールまたはメタノールであるこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８）溶離剤が全部または部分的にカルボン酸から留去さ
   れることを特徴とする特許 の範囲第６または７項記載の方法。 ９）極性溶媒が全部または部分的に塩基により置換され
   ていることを特徴とする前記特詐Ｈ冑求の範囲第１項記
   載の方法。 １０）容易に分解しうる塩を生ずる塩基が使用されるこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第９項記載の方法。