JPS61189267A - トリプトフアンの分離法 - 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】 本発明は、トリプトファンを他のアミノ酸と共に含む水
溶液からトリプトファンを分向１して高濃度溶液として
得る方法に関づる。さらに具体的には本発明は、吸着剤
としＣの強酸性陽イオン交換樹脂の利用の仕方に主要な
特色を有する１〜リブｉ〜フアンの分離法に関する。

従来の技術 従来、醗酵工業や化学合成によって製造されたアミノ酸
の分離方法としては、強酸性陽イオン交換樹脂にアミノ
酸混合物を吸着させた後、まず酸性水溶液や無機塩水溶
液をもちいて夾雑アミノ酸を溶出させ、その後アルカリ
水溶液をもちいて目的アミノ酸を溶離して得る方法や、
中弱酸性陽イオン交換樹脂ｂｔ、＜は中弱塩駐性陰イオ
ン交換樹脂を用いて、塩基性アミノ酸または酸性アミノ
酸のみを吸活させて、中性アミノ酸と分離ツる方法等が
知られている。

上記の公知の方法を用いて、低溶解性であるトリブトフ
ッアンを他のアミノ酸から分離精製する為、強酸性陽イ
オン交換樹脂に吸着させ、酸または無機塩の水溶液によ
って夾雑アミノ酸を溶出させ、次いでアルカリ水溶液に
よって１〜リプトフアンを溶出させにうとする場合は、
１９られるｊ〜リプ１〜ファン溶液は極めて低く、この
にうなトップ１〜フアン溶液を対象とする後二［程での
設備が徒らに大きくなったり、この溶液の濃縮の為に多
大なエネルＡ！−が必要となる。

一方、陽イオン交換樹脂出口での１〜リプ１−ファン温
度をにげる為、溶出に用いるアルノＪり溶液の濃度を上
げて溶出速度を速めることが考えられるが、ｉ〜リブ［
・ファンの様に低溶解性でしかも分子量の大きいアミノ
酸の場合は、イオン交換樹脂中での拡散が遅い為、アル
カリ８１度を上げると、イオン交換樹脂中及び樹脂表面
で、トリブ］−ファンが析出してしまって、塔の閉塞を
生じ、あるいは逆にチャンネリングによるトリ１１−フ
ァンの回収ロスを生じて、回収率を上げようとすれば、
結局ｖ：Ｊ麿の低いものになってしまう。

また、イオン交換樹脂流動床によるアミノ酸の分離では
、アミノＭ同士の吸脱着選択性が悪＜　−Ｕ充分な分離
ができない。

発　　明　　の　　概　　要 □ 本発明は上記の点を解決を与えることを目的とし、強酸
性陽イオン交換樹脂を特定の態様で使用して吸脱着を行
なうことによってこの目的を達成しようとするものであ
る。

従って、本発明による１〜リプトフアンの分離法は、ト
リプトファンを他のアミノ酸と共に含む水溶液を下記の
工程（ａ）〜（（１）に付すこと、を特徴とするもので
ある。

（ａ）該水溶液を強酸性陽イオン交換樹脂ビーズと接触
させて、トリプトファンと共存アミノ酸の少なくとも一
部とを吸着ざぜる工程。ただし、強酸性陽イオン交換樹
脂ビーズはカラムに充填されたしのである。

（ｂ）　工程（ａ）から得られたアミノ酸吸着強酸性陽
イオン交換樹脂に酸または無機塩の水溶液を接触させて
吸着共存アミノ酸を脱着させ、次いでアルカリ水溶液を
接触させて吸着トリプトファンを脱着させる工程。

（Ｃ）工程（ｂ）から得られた脱着１〜リプトフアンの
水溶液を、再度強酸性陽イオン交換樹脂と接触さけて、
トリプトファンを吸着させる１程。

（ｄ）工程（Ｃ）から得られたトリプトファン吸着強酸
性陽イオン交換樹脂にアルカリ水溶液を接触させて、ト
リア１−ファンを脱着させる工程。ただし、トリプｌ〜
ファン吸着強酸性陽イオン交換樹脂は、流動状態にある
。

また、本発明によるもう一つの１〜リプトノアンの分離
法は、トリア１〜フアンを他のアミノ酸と共に含む水溶
液を下記の工程（イ）〜（ハ）に付すこと、を特徴とす
るものである。

（イ）　該水溶液を強酸性陽イオン交換樹脂ヒ゛−ズと
接触させて、トリプトファンと共存アミノ酸の少なくと
も一部とを吸着させる工程。ただし、強酸性陽イオン交
換樹脂ビーズは、槽内に収容されていて実質的に静止状
態になる。

（ロ）　■稈（イ）から冑られたアミノ酸吸名強酸性陽
イオン交換樹脂ビーズに酸または無機塩の水溶液を接触
さヒて吸着共存アミノ酸を脱着させる工程。ただし、ア
ミノ酸吸着強酸性陽イオン交換樹脂ビーズは実質的に静
止状態にある。

（ハ）　工程（Ｄ）から１９られたトリジ１−ファン吸
着強酸性陽イオン交換樹脂ビーズにアルカリ水溶液を接
触させて、トリプト・ファンを脱着させる工程。１＝だ
し、トリプトファン吸着強酸性陽イオン交換樹脂ビーズ
は、流動状態にある。

効　　果 本発明によれば、前記の目的が達成されて、高選択率で
共存アミノ酸と分離されたトリプトファンを高濃度水溶
液として得ることができる。具体的には、たとえば、ト
リプトファンｍ度カー０．１〜１重量％、共存アミノ酸
ｖ：Ｊ度が０．１〜３重量％の水溶液から、共存アミノ
酸を実質的に含よなｌ７Ｘ１〜リブ！・・ファン製電３
〜１５＠ｆｊ％の水溶液（アルカリ性）を得ることがで
きる。

ル且立旦焦厩」」 本発明方法は、共存ノアミノ酸を含むトリプトファン水
溶液の強酸性陽イオン交換樹脂による吸着／脱６溶剤か
らなるｂのである。

トリプトファン水溶液 本発明で対象とする１〜リプトフアン水溶液（よ、微生
物学的にあるいは合成化学的に得た各種のものでありう
る。共存アミノ酸の種類おＪ：び含量【ま、この水溶液
の製造法にｊ；１）て決」；る。

吸着の効率からいえば、１〜リプトフアン水溶液は１へ
りブトファン濃度が過電に低く　ｉ’Ｋ　Ｉｔ”ｂの、
であることが望ましいということができる。

本発明で対象とづる１〜リブ］ヘフフ７ン水溶液の−・
具体例はトリブＩ−ファンシンアターゼを触媒としてイ
ンドールとり、Ｌ　　−セリンより得られたト１ノブト
ファン濃度０．５〜１重量％、共存アミノ酸が未反応Ｄ
−セリン、１−セリン等であってその合計濃度が０，５
〜１，５重量％程度、の水溶液である。

また他の一具体例としては、醗酵法により得られたトリ
プトファン濃度０．１〜０．３重量％、共存アミノ酸が
アラニン、グリシン、バリン、ロイシン等であって、そ
の合計濃度が、０．３−．２重量％程度の水溶液である
。

なお、「他のアミノ酸」は強酸性陽イオン交換樹脂から
の溶離順位がトリプトファンより低いものであることが
必要であるが、１〜リプ１へファンはイオン交換樹脂へ
のファン・デル・ワールス吸着性が強いので、すべての
中性および酸性アミノ酸が本発明方法によって分離可能
である。

強酸性陽イオン交換樹脂 強酸性陽イオン交換樹脂自体は、周知のものである。こ
れは、一般に、架橋剤モノマーの共重合によって架橋禍
を持つものである。強酸性陽イオン交換樹脂 る。

スルホン酸基を持つ基本骨格は、ジビニルベンゼンの共
重合によって架橋されたポリスチレンが代表的である。

本発明ではこのＪ：うな強酸性陽イオン交換樹脂のビー
ズを、目的に応じて静止状態および流動状態で使用する
（詳細後記）。この点から、ビーズは比較的細かくかつ
粒径が揃っているものであることが好ましい。

脱着剤 トリプトファン脱着にはアルカリ水溶液が用いられる。

アルカリの種類は特に限定されないが、アルカリ金属の
水酸化物おにび炭酸塩ならびにアンモニアが代表的であ
る。通常は、アン七ニア水溶液が用いられる。

トップ１〜フアン以外のアミノ酸の脱着は、酸または無
機塩の水溶液に、」ζつで行なわれる。酸および無機塩
の種類にも限定はないが、酸としては塩酸、硫酸、リン
酸、おにびクエン酸が、無機塩としてはアンモニアおよ
びアルカリ金属の塩化物、リン酸塩、おにび硫酸塩が代
表的である。

吸、ｌＬｔ栗泄！二二孤 吸着および脱着自体は、周知のものである。本発明を実
施する場合のカラム及び槽は、その形状、大きさ等に制
限はないが、分離を良好にするためには高さがｌ　ｒｎ
以上あることが好ましい。

本発明の工程（ｄ）（第一の発明）は、イオン交換樹脂
床が流動状態にあることが必要ひある。１〜リプトフア
ンは樹脂中および液中の拡散速度がアルカリに対して極
端に遅いため、脱着に際して樹脂内および樹脂表面近傍
に析出しがちであり、その結果、固定床を用いた充填塔
ぐは塔の一部に１−リプトファンが析出して、アルカリ
溶液の流通に偏流をきたすことになり、そのような状態
で全トリプトファンを回収しようとすれば多量のアルカ
リが必要となって、結果としＣ８１縮が行なわれないか
らである。従って、イオン交換樹脂床の強制撹拌が必要
である。

一方、本発明の工程（イ）（第二の発明）は、イオン交
換樹脂床が静止状態にあることが必要である。静止状態
のイオン交換樹脂にアミノ酸混合液を接触さゼることで
、アミノ酸間の選択吸着段数を」二げて分離１性能を上
げることができるからである。この工程はイオン交換り
ＩＺ１７１〜グラフィーとしての分離を目的とするもの
ということができ、従って液はビス］〜ンフローが望ま
しく、液沢合を防１にツることが望Ｊニジい。そして、
イオン交換樹脂床の空隙率を小さくしてヂャンネリング
を防止することが望ましく、これらの点からイオン交換
樹脂床は静止状態であることが必要である。

″　　　／ｒによる説明 図面は、本発明の一実ＩＮ態様を示すものζ゛ある。

図示の実施態様ｄ３よび下記の説明は一例を示ずだ（）
であって、これら以外の改変がありうることはいうまで
もない。

第１図は、本発明の実施態様の一つを模式的に示したも
のである。１は、強酸性陽イオン交換樹脂ビーズを充填
したカラムぐある。カラム内では、イオン交換樹脂ビー
ズは実質的に静止状態にある。

トリプトファンを含むアミノ酸混合液を該カラムにライ
ン２を通じＣ通液してアミノ酸をカラム１に吸着させる
。廃液は、ライン５を通じて排出される。次に、夾雑ア
ミノ酸の種類に応じて、酸もしくは無機塩溶液をライン
３を通じて通液して、１１１２着された夾雑アミノ酸を
ライン５またはライン６を通じて排出する。この夾雑ア
ミノ酸は、回収利用されうろことはいうまでもない。ま
た、アミノ酸混合液と酸もしくは無機塩とを通液する間
に、イオン交換樹脂の水洗を行なうことも自由であって
、何ら本発明の範囲に影響を与えない（以下、合液の通
液間についても同様である）。次いで、ライン４よりア
ルカリ溶液を通液して、脱むされたトリプトファンをラ
イン７を通じて撹拌槽８に導く。ライン７の途中に、中
間タンク、ポンプ等を設置することも、何等本発明の範
囲に影響を与えるものではなく、また、カラム、撹拌槽
を複数直列、もしくは並列に並べることも本発明の範囲
に影響を与えない。撹拌槽８中には、強酸性陽イオン交
換樹脂が収容されＣいるが、この糟８に収容されている
イオン交換樹脂とカラム１に充填されているイオン交換
樹脂とは、同じものでもまた異なった種類のものでもよ
い。槽８に導入された］−リブ］・ファン溶液は、槽８
でトリプトファンを吸着され、残液はライン１０を通じ
て排出される。

このとぎ、撹拌翼は動いていても構わないし、止まって
いてもＪ：い。すなわち、イオン交換樹脂ビーズは静止
状態にあっても、流動状態にあってもよい。その後、ラ
イン９を通じてアルカリボ溶液が供給され、槽８の撹拌
翼を回しＣ槽中の陽イオン交換樹脂を通勤状態として、
トリプトファンを脱着させる。所定時間後、槽中の液は
、ライン１１を通じて高淵瓜トリプトファン溶液として
抜き出される。イオン交換樹脂の含有水中に溶解してい
るトリフ１〜フアンは、再度アルカリ溶液又は水によっ
て抽出されるが、この留分は製品溶液に混ぜられても良
いし、またリサイクルとしてもライン７の液に混ぜても
よい。また、この−サイクルが終了すると、イオン交換
樹脂はカラム、槽共に酸によって再生されて再びト１＋
形に戻されるが、このときの再生率および再生法も、本
発明に何等影響を与えない。

第２図は、本発明の他の実施態様を示したものである。

第２図（ａ）は、アミノ酸混合液の吸着ならびに酸また
は無機塩水溶液による夾雑アミノ酸の溶出分離工程の状
態を示している。槽１２には、撹拌軸１３を設置してあ
り、撹拌軸１３には、撹拌翼１３′が１つ以上つ【ノら
れている。図示のこの工程では、撹拌は停止され、陽イ
オン交換樹脂１４は糟の底部に沈降していて、実質的に
静止状態となっている。このときの水位は特に限定され
ないが、気泡の混入を避ける為、陽イオン交換樹脂層の
上部まで、常に浸漬した状態であることが好ましい。こ
のような状態で、アミノ酸混合液はライン１５を経て通
液され、アミノ酸（１ヘリブ１〜フアンおよびアミノ酸
の少なくとも一部）は陽イオン交換樹脂に吸着されて、
残液はライン１８より排出される。次に、ライン１６を
通じて酸または無機塩の水溶液を通液して、夾雑アミノ
酸を脱着させて、ライン１９よりｖｌ、出する。この間
に水洗いがはいることが本発明に影響を与えないことは
、第１図の場合と同様である。

次いで、第２図（ｂ）に示すように、ライン１７より、
槽１２内にアルカリ水溶液を充満させ、撹拌軸１３を回
転させて陽イオン交換樹脂ビーズを流動状態とさせる。

この状態で所定時間撹拌を続（）で、トリプトファンを
脱着させる。アルカリ水溶液充填に際して、夾雑アミノ
酸溶出に用いた脱着液は、全部排出しても良いし、一部
を槽内に残しておくこともかまわない。所定時間後、脱
着されたｉ〜リプ１−ファンは、ライン１９に設置され
たバルブを経てライン１９を通じＣ回収される。更に、
陽イオン交換樹脂中に残留した１〜リプＩ〜フアンは、
槽１２内にアルカリ水溶液ｊ；たは水を充填し、上記と
同様な操作を１回双上繰返寸ことによって回収される。

再生時の陽イオン交換樹脂の流動状態は、特に本発明を
限定しない。

第３図は、陽イオン交換樹脂ビーズを実質的に流動状態
とげる為の他の実施態様の一つである。

アルカリ水溶液を充満された後、ライン２１より槽内に
空気を吹込ｌυで、陽イオン交換樹脂ビーズを浮遊状態
と覆る。吹込まれた空気は、ライン２２を通じで排出さ
れる。ドラフトチューブ２３を槽内に設置することによ
り、槽内の陽イオン交換樹脂ビーズを循環させる様にす
ることも、良い結果を与える。

また、特に図示しないが、第１図の１で示した様なイオ
ン交換塔で夾雑アミノ酸とトリプトファンを分離した後
、イオン交換樹脂ごと第１図の８に示した様な撹拌槽に
移送し、流動状態でトリプトファンを脱着させる方法も
、本発明の一実施態様である。

トリプトファンを１０ｑ／リツトルおよびセリンを５．
５０／リットル含むアミノ酸混合液１０リツトルを、内
径３０ｍｍ、充填層高１ｍの強酸性陽イオン交換樹脂ビ
ーズ（商品名「ダイアイオン５ＫＩＢＳＪ）を充填した
カラムｔ：５Ｖ＝１（時間）−１で通液して、トリプト
ファン及びセリンを吸着させた。その後、０．２Ｎ塩化
アンモニウム溶液６リツトルを、５Ｖ＝１　（時間）−
１で通液して、セリンを脱着溶出させた。、セリンの回
収率は１００％、トリプトファンの漏洩率はＯであった
。次いで、０．１５Ｎのアンモニア水を５ｖ−５（時間
）−１で通液して、トリプトファンを脱着溶出さぜた。

トリブトノ７ンを含む留分をまとめた結果、トリプトフ
ァン濃度は１０Ｑ／リツトル、回収率は９８％であった
。

次いで、上で得られた、トリプトファンのアンモニア水
溶液を、８回に分りで、強酸性陽イオン交換樹脂（商品
名［ダイアイオンＳＫ１０６Ｊ）３５０ｍｌを入れた内
容積でリットルの撹拌機付き槽に入れ、各１０分間撹拌
して、トリプトファンを吸着させた。次いで、１．５規
定のアンモニア水１．５リツトルを加え、３０分間撹拌
し７ｊ後、取出した。ｆｌられたアンモニア水中のトリ
プトファン８１痕は、４６ｇ／リッ１〜ルであった。次
いで、水１．５リットルを加え、１０分間撹拌／抜出し
を３回実施した。この３回の液中に、トリプトファンは
合計２７ｇ、平均濃度は６ｇ／リツ１−ルとなり、この
水はリリイクルして使用Ｊ−ることがでぎる。最終トリ
プトファン回収率は、９６％であった。

実施例−２ 内径５Ｑｍｍ、高さ９００ｍｍの円筒槽の中心部に、高
さ方向の１部ｃｍ毎に８ケの撹拌翼を右する撹拌軸を設
けたものに、強酸性陽イオン交換樹脂ビーズ（商品名「
ダイアイオンＳＫ１　ＢＳＪ　）８００ｍ１を充填した
。この槽に、純水８００ｍ１を充満させ、ゆるく撹拌し
て脱泡した。次いで、撹拌を停止し、イオン交換樹脂ビ
ーズを沈降させた後、トリプトファンを１０ｇ／リット
ル、セリンを５．５ａｌリットル含むアミノ酸混合液６
リツ１〜ルを、水位が一定となるにうに調整しながら、
５Ｖ＝０．５（時間）−１で槽の１部より通液し、開口
部より排出させた。次いで、０．２Ｎの塩化アンモニウ
ム液４リットルを、５Ｖ＝０．５　（時間）−１となる
ように同様に通液してセリン脱着流出させ、最後に液は
全は抜き出した。セリンの回収率は１００％、トリプト
ファンの漏洩率は０であった。次いで、１．５規定のア
ンモニア水溶液１．０リツ１〜ルを１部より送入してイ
オン交換樹脂を浮遊状態とし、撹拌軸を回転させてイオ
ン交換樹脂を流動状態とした。この状態で３０分間撹拌
した後、液を抜出した。得られたアンモニア水中のトリ
フ゛１〜フ７７ン濶ｊ身は４７ｃ＋／リツ１〜ルであっ
た。次いで、純水８００ｍ１を充満させ、同様の操作を
３回繰返した。３回の水洗で回収されたトリプトファン
は１１．８ｑで、平均１１ｉ１磨４．９２０／リッ１−
ルどなる。これは、原液と混合して、リリ゛イクルして
使用することができる。最終トリプトファン回収率は、
９８％であった。

匿較■ニュ 実施例−１と同じカラムを用い、同じ条ｆ１下で１−リ
ブＩ〜ファンとセリンとを吸盾させ、同条件下で０．２
塩化アンモニウムを用いてセリンを脱着溶離さぜた。次
いで、１．５規定のアンモニア水を用いてトリジ１〜フ
アンの溶離を試みたところ、塔頂にす１５ｃｍの部位で
トリジｌ−ファンの結晶が帯状に析出して通液できなく
なった。

−敗璽二１ ２リツトルの撹拌機付きの槽に、実施例−２と同じ陽イ
オン交換樹脂ビーズ８００１１１＋を入れ、トリプトフ
ァン１０Ｑ／リツトルおよびセリン５．５ＣＩ／リツ１
ヘルを含む液６リツトルを、６回に分けて槽内に充満さ
せ、各１０分間撹拌しながらアミノ酸を吸着させた。こ
の後、０．２規定の塩化アンモニウム溶液４リツトルを
、４回に別【Ｊて構内に充満させ、撹拌しながら各５分
間セリンの脱着を試みた。得られた塩化アンモニウム溶
液中には、セリン３２ｇとトリプトファン６．５０とが
溶けていた。塩化アンモニウム中へのけリンの回収率は
９７％、トリフ１〜フアン漏洩率は１１％と、分離率不
良であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施態様を示す説明図である。図
中、１は陽イオン交換樹脂を充填したカラム、２，３．
４は、カラムにアミノ酸混合液または脱着剤溶液を導入
する導管、５．６は排液管、７は分離されたトリプトフ
ァンを槽８に導く導管、９はアルカリの導入管、１０．
１１は、トリプトファンの回収管である。 第２図（ａ）おにび（ｂ）は、本発明の他の実施態様を
示す説明図である。１２は槽本体、１３゜１３′は撹拌
軸及び撹拌翼、１４は陽イオン交換樹脂、１５．１６．
１７は導管、１８．１９゜２０は１ＪＩ出もしくは回収
管である。第２図（ａ）は、アミノ酸の吸着及び夾雑ア
ミノ酸の溶離時の状態を示しており、第２図（ｂ）はト
リプトファン回収　　、時の状態を示している。 第３図は、本発明の他の実施態様を示す説明図である。 ２１は空気吹込管、２２は空気排出管、２３はピラフ１
〜チユーブである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トリプトファンを他のアミノ酸と共に含む水溶液を
   下記の工程（ａ）〜（ｄ）に付すことを特徴とする、ト
   リプトファンの分離法。 （ａ）該水溶液を強酸性陽イオン交換樹脂ビーズと接触
   させて、トリプトファンと共存アミノ酸の少なくとも一
   部とを吸着させる工程。ただし、強酸性陽イオン交換樹
   脂ビーズはカラムに充填されたものである。 （ｂ）工程（ａ）から得られたアミノ酸吸着強酸性陽イ
   オン交換樹脂に酸または無機塩の水溶液を接触させて吸
   着共存アミノ酸を脱着させ、次いでアルカリ水溶液を接
   触させて吸着トリプトファンを脱着させる工程。 （ｃ）工程（ｂ）から得られた脱着トリプトファンの水
   溶液を、再度強酸性陽イオン交換樹脂と接触させて、ト
   リプトファンを吸着させる工程。 （ｄ）工程（ｃ）から得られたトリプトファン吸着強酸
   性陽イオン交換樹脂にアルカリ水溶液を接触させて、ト
   リプトファンを脱着させる工程。ただし、トリプトファ
   ン吸着強酸性陽イオン交換樹脂は、流動状態にある。 ２、トリプトファンを他のアミノ酸と共に含む水溶液を
   下記の工程（イ）〜（ハ）に付すことを特徴とする、ト
   リプトファンの分離法。 （イ）該水溶液を強酸性陽イオン交換樹脂ビーズと接触
   させて、トリプトファンと共存アミノ酸の少なくとも一
   部とを吸着させる工程。ただし、強酸性陽イオン交換樹
   脂ビーズは、槽内に収容されていて実質的に静止状態に
   ある。 （ロ）工程（イ）から得られたアミノ酸吸着強酸性陽イ
   オン交換樹脂ビーズに酸または無機塩の水溶液を接触さ
   せて吸着共存アミノ酸を脱着させる工程。ただし、アミ
   ノ酸吸着強酸性陽イオン交換樹脂ビーズは実質的に静止
   状態にある。 （ハ）工程（ロ）から得られたトリプトファン吸着強酸
   性陽イオン交換樹脂ビーズにアルカリ水溶液を接触させ
   て、トリプトファンを脱着させる工程。ただし、トリプ
   トファン吸着強酸性陽イオン交換樹脂ビーズは、流動状
   態にある。