JPS61194056A - フエニルアラニンと桂皮酸との分離法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフェニルアラニンと桂皮酸との分離方法に係り
、更に詳しくは、フェニルアラニンと桂皮酸とを含む混
合溶液を、特定の条件下で合成吸着剤と接触させて、フ
ェニルアラニンと桂皮酸とを分離する方法に係る。

〔従来の技術〕

フェニルアラニンは必須アミノ酸の一つであり、医薬品
、特に医療用アミノ酸輸液等に使用され、又最近はペプ
チド系甘味料であるα−アスパラチルフェニルアラニン
メチルエステルの構成アミノ酸として関心を集めている
。

従来フェニルアラニンは、化学合成法、タンパク質加水
分解法や発酵法等によって生産されていたが、生産効率
が低く、効率的な生産方法が種々検討されている。

これらの方法の一つに、桂皮酸を原料としてアンモニア
の存在下、Ｌ−フェニルアラニンアンモニアリアーゼを
用いて酵素反応により、Ｌ−フェニルアラニンを製造す
る方法があり、この方法はフェニルアラニンの生産性が
極めて高く、工業的な製造方法として注視されている。

多孔性合成吸着剤は、種々の有機性の重合性モノマーを
重合、縮重合または共重合することによって得られた架
橋重合体、或は、種々の重合性モノマーを重合や縮重合
した後、架橋して得られた架橋重合体からなり、有為量
の表面積及び細孔容積を有し、各種の物質、特に医薬品
や食品等の分離精製圧利用されている。そしてこの様な
合成吸着剤としては、多くのものがあり、例えば、「ダ
イヤイオンＪＨＰ１０，２０．２／、３０、ｔｏ、ｓｏ
、ｒダイヤイオン」ＨＰユＭＧ（三菱化成工業株式会社
製造：登録商標）やアンバーライトＸＡＤ２、ダ、り、
ｇ（米国ローム＆ハース社製造：商標）等の商標で既に
製造、市販されている。

この様な合成吸着剤が、アミノ酸や有機酸を吸着するこ
とは既に知られており、例１えば、アミノ酸では等電点
付近で最も良く吸着され、有機酸ではｐＨが低ｌ、有機
酸の非解離状態、で良く吸着されることも知られている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし乍ら上記の方法に於ては、生成するＬ−フェニル
アラニンは桂皮酸やアンモニアと共存しており、Ｌ−フ
ェニルアラニンを単品として得るためには、これらの混
合物の中から、Ｌ−フェニルアラニンを分離採取する必
要があるが、特にフェニルアラニンと桂皮酸は化学構造
が類似しておシ、相互に分離することが非常に困難であ
る。従って、工業的有利にＬ−フェニルアラニンを製造
するためには、共存する桂皮酸との分離を効率良く行う
ことが重要である。

本発明は、桂皮酸と共存するフェニルアラニンの効率的
な分離、精製方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、本発明は、フェニルアラニンと桂皮酸とを含む混
合溶液を、合成吸着剤を用い、溶液の有機酸塩の濃度が
Ｏ，コ規定以上の条件下に、クロマト展開させることを
特徴とするフェニルアラニンと桂皮酸との分離法に存す
る。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明は、桂皮酸とフェニルアラニンとを合成吸着剤に
よシ分離するものであるが、桂皮酸とフェニルアラニン
とを含有する混合溶液を合成吸着剤と接触させると、両
者の吸着剤に対する吸着量及び相対的な吸着性は、桂皮
酸やフェニルアラニンの濃度、共存する有機酸塩の濃度
、溶液のｐＨ等の溶液の状態、特に共存する有機酸塩の
濃度に大きく依存して変化する。

例えば、試薬特級のフェニルアラニンと桂皮酸とが各ｓ
ｙ−ずつ溶解しており、かつ有機酸塩として所定量のク
エン酸ニアンモニウムを含み、アンモニアでｐＨを調整
した溶液Ｉｔ中に、合成吸着剤ダイヤイオンＨＰ、ｌＯ
を！；Ｏｍｌ添加した場合の桂皮酸とフェニルアラニン
との吸着量を第２図に示した。又、第２図と同一条件下
における、フェニルアラニンの桂皮酸に対する相対吸着
性（桂皮酸の吸着量をｌとした場合のフェニルアラニン
の吸着量の比率）を第３図に示した。第２図から明らか
なように、合成吸着剤に対するフェニルアラニンの吸着
量は溶液のクエン酸ニアンモニウム濃度に依存するもの
の、吸着量の変化量は小さく、一方桂皮醗の吸着量も溶
液のクエン酸ニアンモニウム濃度に依存し、しかもその
変化量はフェニルアラニンよりもはるかに大きく、特に
クエン酸ニアンモニウム濃度が０．２規定以上、好まし
くはＯ，Ｓ規定以上で桂皮酸がフェニルアラニンよりも
よく吸着される。従って共存するクエン酸ニアンモニウ
ム濃度を調整することにより、第３図に示す如く桂皮酸
に対するフェニルアラニンの相対吸着性を変化させ相互
に分離することが可能となる。

本発明方法に従い、分離処理されるフェニルアラニンと
桂皮酸とを含む溶液は特に制限されず、通常溶液中のフ
ェニルアラニンと桂皮酸との濃度は夫々ｏ、ｏ　ｓ−一
０（重量）／（容量）％程度である。又、溶液中の有＆
酸塩濃度は０．２規定以上、好ましくは０．５規定以上
である。

しかしながら、例えば合成吸着剤を充填したカラムにフ
ェニルアラニンと桂皮酸とを含む混合溶液を一定陣供給
し、別種の実質的にフェニルアラニンと桂皮酸とを含ま
ない溶液を溶離剤として流して溶離展開りａマドによシ
桂皮酸とフェニルアラニンとを分離する方法を採用する
場合には、桂皮酸とフェニルアラニンとの混合溶液中の
有機酸塩濃度は必ずしもＯ，コ規定以上である必要はな
く、合成吸着剤とフェニルアラニン及び桂皮酸が接触す
る間の、大部分の時間の溶媒となる溶離剤中の有機酸塩
濃度がＯ，コ規定以上であれば良い。有機酸塩濃度がθ
、コ規定未満では、フェニルアラニン及び桂皮酸の吸着
剤に対する吸着性に著しい差が認められず分離が困難と
なる。これらの溶液中に存在する有機酸塩は特に制限は
なく、各種の脂肪族又は芳香族カルボン酸の塩類が用い
られる。具体的には、ギ酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸
などの脂肪族カルボン酸のアンモニウム塩又はアルカリ
金属塩などが挙げられる。又、これらの溶液のｐＨも、
特に制限はないが、ｐＨが高い程吸着性、特に桂皮酸の
吸着性は低下する傾向があるため、溶液のｐＨは４−　
／コ、好ましくはＳ−／／に保つのが良い。

本発明に於て使用される合成吸着剤としては、種々の有
機性の重合性モノマーを重合、共重合または縮重合する
ことによって得られた架橋重合体或は種々の重合性上ツ
マ−を重合や縮重合した後架橋して得られた架橋重合体
からなり、有為量の表面積及び細孔容積をもつものであ
る。

合成吸着剤の吸着量はその表面積及び細孔容積にも大き
く影響され、少くとも７００２７１以上、好ましくは３
００ｍ１？以上の表面積を有し、且つ少くともｏ、ｉｍ
ｔ７ｇ−以上、好ましくはｏ、ｒｍｌ／Ｐ以上の細孔容
積をもつものが望ましい。一方合成吸着剤の基体を構成
する単位構造としては、吸着容量の点からスチレンとジ
ビニルベンゼンを主体とする芳香族系の共重合体からな
る基体構造をもつものが好ましい。このような合成吸着
剤としては、市販品として例えば［ダイヤイオンＪＨＰ
１０，２０．ユｔ、、ｙｏ。

ｙｏ、ｇｏ（三菱化成工業株式会社製造：登録商標）、
アンバーライトＸＡＤ２、ｑ（米国、ローム＆・・−ス
社製造：商標）等が挙げられる。

本発明方法を実施する際の具体的なフェニルアラニンと
桂皮酸との分離操作方法としては、実質的に混合溶液中
の有機酸塩濃度がＯ，コ規定以上の状態で合成吸着剤と
接触させる以外特に制限はないが、分離を効率的て行う
為には、合成吸着剤をカラムに充填し、この充填層に桂
皮酸とフェニルアラニンとを含む溶液を流して、クロマ
ト分離する方法が好ましい。

この際、有機酸塩の濃度が０．２規定以上である、桂皮
酸とフェニルアラニンとを含む混合溶液を合成吸着剤の
充填層に連続的に供給すると、吸着性の弱いフェニルア
ラニンが先にカラムより流出し始め、遅れて桂皮酸が流
出し始めるため、カラム流出液の、フェニルアラニンが
流出し始めた点から、桂皮酸の流出し始める迄の分画を
採取する、いわゆる先端クロマト分離によシ、桂皮酸が
分離されたフェニルアラニンを得ることができる。尚こ
の際、原液中に共存する有機酸塩は桂皮酸やフェニルア
ラニンの合成吸着剤への吸着性を向上させるが、それ自
身は合成吸着剤ては殆んど吸着されず、フェニルアラニ
ンの流出に先立って流出し始めるため、必要に応じてこ
れらの流出分画を採取することによって有機酸塩類も回
収することが可能である。

また、この原液の充填層への供給を継続すると、合成吸
着剤による吸着は飽和に達し、流入液と流出液の組成は
等しくなるが、通常は桂皮酸が流出し始める前後の適当
な時点で通液は停止さアラニンは、適当な溶離剤、例え
ばｏ、ｉ−５規定、好ましくはＯ，Ｓ〜２規定のアンモ
ニアや°水酸化ナトリウム水溶液を流すことによって溶
離され、フェニルアラニン含量の減少した桂皮酸を得る
ことができる。他方、溶離剤で処理した後の合成吸着剤
は、勿論再びフェニルアラニンと桂皮酸との分離に繰返
して使用することができる。

合成吸着剤の充填層を用いてクロマト分離する別の方法
として、桂皮酸とフェニルアラニンとを含む溶液を一定
量充填層に供給し、合成吸着剤に吸着された桂皮酸とフ
ェニルアラニンとを有機酸塩濃度Ｏ，コ規定以上の溶液
を溶離剤として流して、クロマト展開溶離して、桂皮酸
とフェニルアラニンとを分離することも可能である。こ
の際、フェニルアラニ／と桂皮酸とを含む混合溶液の有
機酸塩濃度は必ずしも０．２規定以上である必要はなく
、分離工程時の合成吸着剤の接触する溶液の大部分を占
め、実質的に分離を支配する溶離液中の有機酸塩濃度が
Ｏ，コ規定以上であれば良い。

これらの方法に於て、合成吸着剤の充填層高は装置や操
作上、許容される範囲内で高い方が好ましいが、通常０
．３　％　！；　ｍ程度が採用される。

又通液の流速としてはＬＶ（空筒線速度）で０、ｔ　％
　ｉ　ｏ　ｍ＠度が好ましい。クロマト展開溶離により
分離する場合、充填層への混合溶液の負荷重は、混合液
の各成分濃度や必要とされる分離の程度にもよるが、通
常充填層に、混合溶液を供給して、桂皮酸がカラムより
流出し始める迄の範囲で、合成吸着剤の充填量のＯ，Ｏ
Ｓ〜１００倍量程度の範囲が好ましい。

本発明の方法によれば、合成吸着剤にはフェニルアラニ
ンより桂皮酸の方が強く吸着されるため、例えば先端ク
ロマト分離の手法を使用すれば、桂皮酸とフェニルアラ
ニンを含む溶液の中から桂皮酸を吸着除去して、桂皮酸
の完全に除去されたフェニルアラニンを容易に得ること
ができる。この際取得されるフェニルアラニンの溶液中
の濃度は、原液と比べて殆んど希釈されることはなく、
逆に一度、合成吸着剤に吸着されたフェニルアラニンが
、よシ吸着性の強い桂皮酸に置換され、放出されるため
、原液濃度よりも上回って回収できる利点もある。

一方、本発明の方法に従って溶離クロマトの手法を適用
すれば有機酸塩を含まない脱塩水等の溶液で溶離する場
合に比して、桂皮酸がはるかに遅れて溶出してくるため
、桂皮酸とフェニルアラニンとを高収率かつ高純度で分
離することが可能である。

〔作用及び効果〕

本発明のフェニルアラニンと桂皮酸との吸着性は共存す
る有機酸塩の濃度に依存し、驚くべきことに、フェニル
アラニンと桂皮酸の相対吸着性（吸着の選択性）は共存
する有機酸塩の濃度によって大巾に変化し、これらの現
象によって、フェニルアラニンと桂皮酸の分離が極めて
効率的に行えるのである。

桂皮酸に対するフェニルアラニンの相対吸着性が塩類濃
度によって変化する前述の現象は、塩類による桂皮酸に
対する塩析効果（塩析に至る迄の溶解度の減少効果）が
フェニルアラニンのそれよりも大きいことを意味するも
のであシ、本発明は、かかる塩析効果の差を利用して桂
皮酸とフェニルアラニンとの混合溶液からフェニルアラ
ニンを分離精製する方法である。

そして、上記のような塩析効果は、クエン酸ニアンモニ
ウムの他各種の有機酸塩類で達成される。

第ダ図は、他の塩類における桂皮酸に対するフェニルア
ラニンの相対吸着性を示すグラフであり、図中、（、）
はクエン酸ソーダ、（ｂ）は酢酸ソーダの結果である。

〔実施例〕

以下本発明を実施例及び参考例に従って更に詳細に説明
するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。

実施例１ 内径３０ｔｔｍφ、高さ八ｒｍのアクリル樹脂製カラム
に、合成吸着剤ダイヤイオンＨＰ２０を／、ＯＬ充填し
た。

ｔｒａｎａ−桂皮酸とＬ−フェニルアラニンをアンモニ
ア水に溶解し、ｔｒａｎｓ−桂皮酸！ｒｆ／ｌ、Ｌ−フ
ェニルアラニン！　ｇ−／ｌ、及びアンモニアを含むｐ
Ｈ／　０．０の混合物溶液を、上記のカラムの上部より
コＬ　／　ｈ　ｒの流速で１００ｍｔ通液し、←いて溶
離液として、アンモニアでｐＨり、！ｒに調整シた０、
１１規定のクエン酸二ナトリウム水溶液を２ｔ／ｈｒの
流速で流した。その際のカラム流出液量（横軸）と各成
分＃に度（縦軸）の関係を第１図に示した。

参考例１ 試薬特級のＬ−フェニルアラニンとｔｒａｎｓ−桂皮酸
を各種濃度のクエン酸二アンモニウム水溶液に各ＳＩず
つ溶解し、アンモニア水で溶液のｐＨを７として、液量
を／ｌとした。これらの溶液に、夫々水中でＳＯ−ずつ
秤取し、遠心分離機で水分を除去した合成吸着剤ダイヤ
イオンＨＰ２０を添加し、３０℃の恒温振盪市中で２を
時間振盪した。その後溶液中に残留しているフェニルア
ラニンと桂皮酸の濃度を測定し、原液との差よシ、ダイ
ヤイオンＨＰコ０への吸着量を求めた。

これらの結果を溶液中のクエン酸ニアンモニ着ｆ’ｉ）
−ｍＩｌ比）として夫々、第２図及び第３図に示した。

参考例コ 実施例１に於て、溶離液として、アンモニアでｐＨを７
．５に調整した０、４！規定のクエン酸二アンモニウム
水溶液の代りに脱塩水（ｐａｘ、ｒ）を使用した以外は
実施例１と同様に操作し、溶離液をｇｔ通液した際の結
果を第５図に示した。

図中、（、）は桂皮酸を、（ｂ）はフェニルアラニンを
表わす。

実施例１の第１図と参考例コの第５図とを比較すると、
フェニルアラニンと桂皮酸の流出順序が逆転し、かつ両
成分共に、溶出位置は遅くなり、特に桂皮酸はフェニル
アラニンの溶出が終了した、溶離液をｇｔ通液した時点
でも全く溶出せず、フェニルアラニンは桂皮酸が全く混
在しない形で回収できた。

参考例３ 実施例１に於て、溶離液ｇｔを通液した後のカラムに、
引続いて／規定アンモニア水をカラムの上部より２ｔ／
ｈｒの流速で流した。その際のカラム流出液量（横軸）
と流出物濃度（縦軸）の関係を第６図に示した。

この結果実施例１に於て溶出されなかった桂皮酸が溶出
され、フェニルアラニンを含まぬ桂皮酸として回収され
た。

実施例ユ 内（ｉ％ｔｒｔｒｔｘφ、高さハｓｍのアクリル樹脂製
カラムに、合成吸着剤ダイヤイオンＨＰコｔｆ２５０−
充填した。

ｔｒａｎｓ−桂皮酸！；ｆ／１ＳＬ−フェニルアラニン
！、Ａｆ／ｌ及びクエン酸二アンモニウム−２ＡＦｔ／
Ｌ（／、ｏ規定）を含み、アンモニアでｐＨを７．５に
調整した溶液を上記のカラムに５００ｍ１／　ｈ　ｒの
流速でカラム上部より注入し、カラム下部よシの流出液
中の各成分濃度を測定した結果を第を図に示した。流出
液の１２Ｓ−〜ｉｏｓ。

−の間に桂皮酸、フェニルアラニンを含まぬクエン酸二
アンモニウム溶液が回収され、続いてｔ　ｏ　ｔｏ−〜
２７００ｍ１の間に桂皮酸を含まぬフェニルアラニンを
７０．ダ？回収でキタ。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１に従ってフェニルアラニンと桂皮酸と
の混合溶液を合成吸着剤ダイヤイオンＨＰ２０のカラム
でｐＨ７，５のｏ、ｌＩ規規定クエンユニアンモニウム
水溶液溶離展開した時の流出液の各成分濃度を縦軸に、
流出液量を横軸に示した図である。 第２図は参考例１に従ってフェニルアラニンと桂皮酸と
を含む種々の濃度のクエン酸二アンモニウム溶液を合成
吸着剤ダイヤイオンＨＰ２０と接触させた際のフェニル
アラニン及び桂皮酸の吸着量と溶液のクエン酸二アンモ
ニウム濃度の関係を表わす図であり、横軸は溶液のクエ
ン酸二アンモニウム濃度を、縦軸は吸着量を示す。 図中曲線（、）と（ｂ）とは夫々桂皮酸と、フェニルア
ラニンを示す。 第３図は参考例１における、フェニルアラニンの桂皮酸
に対する相対吸着性を、溶液中のりエン酸二アンモニウ
ム濃度の関数として表わした図であり、縦軸は相対吸着
性を、横軸はクエン酸二アンモニウム濃度を示す。 第９図は、第３図と同様の他の有機酸塩の結果であり、
（、）はクエン酸ンーダ、（ｂ）は酢酸ソーダの結果で
ある（但しｐＨ７）。 第５図は参考例コに従ってフェニルアラニンと桂皮酸の
混合溶液を合成吸着剤ダイヤイオンＨＰ２０のカラムを
用い、脱塩水で溶離展開した時の流出液中の各成分濃度
を縦軸に、流出液量を横軸に示した図である。図中（、
）は桂皮酸を（ｂ）はフェニルアラニンを表わす。 第６図は参考例３に従って／規定アンモニア水を流した
時の流出液中の各成分濃度を縦軸に、流出液量を横軸に
示した図である。 第７図は実施例−に従ってフェニルアラニンと桂皮酸の
混合溶液を合成吸着剤ダイヤイオンＨＰ２／のカラムで
先端クロマト分離した時のカラム流出液の各成分濃度（
Ｃ）を原液濃度（Ｃｏ）との比で表わした図である。図
中（＆）は桂皮酸、（ｂ）　ハフェニルアラニン、（Ｃ
）ハクエン酸ニアンモニウム及びアンモニア濃度を表わ
す。 出願人　　三菱化成工業株式会社 代理人　　弁理士　長谷用　　−＝−ワ（ほか１名）”
′−”−□ Ｚ　１　昆 シフＬこヒ浪１１．（に？） 島４　図 １濃！ＬＣｅＬｆ／ｌ＞

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェニルアラニンと桂皮酸とを含む混合溶液を、
   合成吸着剤を用い、溶液の有機酸塩の濃度が０．２規定
   以上の条件下に、クロマト展開させることを特徴とする
   フェニルアラニンと桂皮酸との分離法。
2. （２）合成吸着剤は、少くとも１００ｍ＾２／ｇの表面
   積及び少くとも０．１ｍｌ／ｇの細孔容積を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のフェニル
   アラニンと桂皮酸との分離法。
3. （３）混合溶液のフェニルアラニンと桂皮酸との濃度は
   夫々０．０５〜２０（重量）／（容量）％であることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記
   載のフェニルアラニンと桂皮酸との分離法。