JPS62111953A - グリシンとｌ−セリンの分離方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明はグリシンを原料に用いて発酵法または酵素法に
より得られるＬ−セリンを原料グリシンと分離し回収す
る方法に関する。

Ｌ−セリンは、輸液原料、医薬原料、トリプトファンな
どのアミノ酸合成中間体として有用な化合物である。

グリシンを原料としたＬ−セリンの製造方法としては、
Ｌ−セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ（Ｅ、
　Ｃ，２，１，２，］、、　）生産能を有する微生物を
用いてグリシンとホルマリンとがらテトラヒドロ葉酸を
補酵素としてＬ−セリンを得る方法（公開特許公報５３
−８１６９１）、グリシンをＬ−セリンに転換せしめる
能力を有する微生物を用いてグリシンと接触させＬ−セ
リンとしてこれを採取する方法（公開特許公報５３−１
３０４９０）などの酵素法、及びグリシン含有培地に微
生物を生育せしめ、培地中にＬ−セリンを蓄積せしめる
方法（公開特許公報５３−３１９９５．同５６−８８７
９８、同５５−３７１６９．同５５−２９９［１６、同
５５−２６８７５．同５３山−７２８９３）など多数知
られている。

従来の技術及び発明が解決しようとしている問題点グリ
シンを原料としてＬ−セリンを得る方法において問題と
なるのは残存するグリシンと、反応生成物であるＬ−セ
リンとの分離である。

例えばＬ−セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ
などの酵素を用いてグリシンをＬ−セリンに転換する場
合、平衡反応であり、グリシンのＬ−セリンへの転換率
は、いずれも７５係以下、通常は５０φ以下であり、反
応終了液中には、必ずグリシンとＬ−セリンが共存し、
両者を分離することが非常に繁雑である。

特にグリシンとＬ−セリンは水に対する溶解度が非常に
近接しており、（中性付近の２０°Ｃでグリシン２２条
であり、Ｌ−セリン１８ｔｌ））単離時に両者の一方を
溶解度差で淘汰することは極めて困難である。

そのため例えば重重特開昭５８−３１９９５に記載され
ているような、ｍ−キシレン−４−スルホン酸のグリシ
ン及びＬ−セリンの塩の溶解度差を利用してＬ−セリン
を単離する方法があるが、操作が繁雑でありかつロスも
多く、工業的には難点がある。

また、特開昭５３−７２８９３などに記載されているよ
うに、通常強酸性イオン交換樹脂を用いる方法があるが
、等電点がグリシンの５．９７、Ｌ−セリンの５．６８
と極めて近接しているため、通常のイオン交換による吸
着、溶離ではグリシンを分離回収することは困難である
。またその際、クエン酸などをバッファニとして使用し
てｐＨを徐々に変えて分離することも考えるが、工業的
ではない。

発明が解゛　しようと　るも　占 以上の様に折角グリシンをある程度の転換率でＬ−セリ
ンとすることができても、Ｌ−セリンを容易に単離でき
ない欠点がある。

また、高価なグリシンのかなりの部分を使い捨てとする
ため、全体的にコストアップとなっている。

問題点を解決するための手段 本発明者らは、上記のような問題点を解決すべく鋭意検
討の結果、本発明方法に到達したものである。

グリシンはＬ−セリンとくらべて樹脂に対する親和性が
大きく、特定粒子径及び粒子径分布を有する強酸性イオ
ン交換樹脂を用いた充填塔に、クロマト展開できるよう
な通液条件下で通液すれば、グリシンとＬ−セリンが比
較的容易に分離できることがわかった。

即ち本発明方法は、グリシンを原料に用いて酵素作用に
より得られたＬ−セリンより未反応のグリシンを分離す
るに際して、有効径０．１５〜０．４０朋、均一係数１
．７以下の強酸性イオン交換樹脂を用いて、これによる
クロマト的分離要素を主体として、これにイオン交換要
素、樹脂に対する親和性の差という要素を考慮した分離
方法である。

本発明においてはＬ−セリン画分は、樹脂充填層より吸
着排液として得られ、グリシン画分は希アルカリ溶離液
として得られる。得られたＬ−セリン画分は、通常の単
離手段によって、高品質のＬ−セリンとして単離するこ
とができる。グリシン画分は反応系にリサイクル使用す
ることが可能であり、リサイクルにより対グリシン転換
率は大幅に向上する。

本発明方法において用いるイオン交換樹脂としては、有
効径が０．】５〜０．４０ｍｍ、均一係数が１・７以下
の陽イオン交換樹脂であり、この範囲であればいずれで
も良く、例えばレバチッ１〜（Ｌｅｗａｔｉｔ　ＴＳＷ
　４０、ＴＳＷ−４０−ＦＫバイエル社品）、ダイヤイ
オン（Ｄｉａｉｏｎ　ＦＲＫ−０１三菱化成四品）など
市販の強酸性カチオン交換樹脂として容易に入手できる
。

ここで有効径とは、通常業界で定義づけられているよう
に樹脂全体の１．　Ｏ％を通し、９０％を網上に残す協
目の大きさであり、また均一係数とは粒度分布がシャー
プか否がを示す値であり、樹脂全体の１０幅を通し、９
０係を縫上に残す網目の大きさ、ずなわぢ有効径で、樹
脂全体の６０％を通し、４０循の４」二に残す網目の大
きさを割った値である。したがって均一係数の値が小さ
いほど粒子分布がシャープであることが示される。

本発明においては、有効径が０．１５ｍｍ以下となると
分離効率は良好となるものの、工業的に使用する場合、
圧損の上昇、物理的耐久性の低下などが生じ、適当では
ない。また有効径が０゜４０闘を越えるとクロマト的な
分離効果が低下する。また均一係数が１．７以上となる
と、すなわち粒子径分布が広がると、やはりクロマト的
な分離効果の低下をきたすので使用できない。

樹脂の使用量は、被処理液中の総力チオン量、すなわち
Ｌ−セリン、グリシンの他に通常の反応液中に含まれて
いる挾雑アミノ酸、カリウムイオン、アンモニウムイオ
ン、ナ１−リウムイオンなどの総モル当量が樹脂の総交
換容量以内となるようにする。

樹脂はカラムに充填、希塩酸でｆ型とし、充填高は通液
速度（ＬＶ）及びグリシン含有量にもよるが、通常は１
，０００ｍｍ以上を必要とし、被処理液の通液は、ＬＶ
＝２（線速度２ｍ／Ｈｒ）以下、好ましくはＬＶ＝１　
以下とする。被処理液の通液速度をＬＶ＝２　以上とす
ると、クロマト分離に適さなくなる。また通液温度は６
０°Ｃ以下とする。

被処理液通液後は、樹脂は充填樹脂量と同量以上の水を
用いてＬＶ＝２以下で通液され、押し出し洗浄を行なう
。

上記操作により、まず吸着洗滌液中にはＬ−セリンに富
んだ画分が得られる。

続いて適当な溶離剤例えば１係アンモニア水などで溶離
を行ない、グリシンに富んだ画分が得られる。

得られたＬ−セリンに富んだ画分からは通常の濃縮、晶
出などの手段によりＬ−セリン結晶を単離できる。また
グリシンに富んだ画分は、そのままグリシンからのＬ−
セリン転換反応の原料として使用できる。もちろんグリ
シンを単離することも差し支えない。

実施例１ 大腸菌を培養して生産された酵素セリンヒドロキシメチ
ルトランスフェラーゼの存在下、水性媒体中で、補酵素
としてテトラヒドロ葉酸及びビリドキサルリン酸を加え
てグリシンとホルマリン（ホルムアルデヒド）を作用さ
せて、Ｌ−セリン２６．０％、グリシン６１係の組成の
反応液を５７１１１得た。これを熱処理して酵素を失活
させ、強力チオン型イオン交換樹脂レバチット　ＴＳＷ
−４０ＦＫ（有効径０．２６ｍｍ、　　均一係数１．７
　）　１．９１（イ型）を充填したカラム（充填高１，
１０１００ｉ充填径４８ｍｍ）の上部より５Ｖ＝１　（
ＬＶ＝０．８）となるようなスピードで反応液をフィー
ドした。

反応液フィード終了後さらに脱イオン水３，５００−を
上部よりＳＶ　−１（ＬＶ＝０．８　）テ流下すセた。

さらに１係アンモニア水６，０００ｍ１を５ｖ−２で流
下させ、脱イオン水ｔ、ｓｏｏｍｌで樹脂の洗滌を行な
った。反応液通液開始後から、脱イオン水による洗滌（
フラクション況５〜１１）１通液、引続きアンモニア水
による溶離（フラクション鷹１２以降）通液において得
られた各フラクションは、表−１のごとくであり、プロ
ットしたものを図−１に示す。なお、各フラクションは
５００Ｉずつ採取した。

表−１各フラクション中のＬ−セリン及びグリシン濃度
Ｌ−セリン画分　フラクション／１６５〜扁１１　（計
３，５００９）Ｌ−セリン　１３７．１（フィードセリ
ンの９２，６φ）グリシン　　　４．５９　（フィード
グリシンの１２．９’ｌ）グリシ涌分　　フラクション
屑１２〜ガロ１４（計１，５００ｇ）Ｌ−セリン　　　
　８．５．９（フィードセリンの５．７係）グリシン　
　３０．０１９（フィードグリシンの８６．１％）上記
のＬ−セリン画分３．ｓｏｏｇ（Ｌ−セリン３．９係）
を濃縮して２７５ｇ（Ｌ−セリン約２０係）とし、イソ
プロピルアルコール２７５ｇを加えて冷却、晶出、濾過
、乾燥を行ない、Ｌ−セリンの結晶１１８ｇ（分離収率
７９．５％）を得た。純度は９９．８％で、〔α〕Ｌ　
＝−３４，、２と良好であった。

実施例２ 大腸菌を培養して生産された酵素セリンヒドロキシメチ
ルトランスフェラーゼの存在下、水性媒体中で、補酵素
としてテトラヒドロ葉酸及びビリドギサルリン酸を加え
てグリシンとホルマリン（ホルムアルデヒド）を作用さ
せて、Ｌ−セリン２６．０％、グリシン６．１係の組成
の反応液を５７．１１得た。これを熱処理して酵素を失
活させ、強カヂオン型イオン交換樹脂（有効径０．３８
　ｍｍ、均一係数１．．７　）　１．９　ｌ（Ｈ”りを
充填したカラム（充填高１　、１０　ｏ朋ｘ充填径４８
朋）の上部よりＳ■−１（ＬＶ＝０．８　）となるよう
なスピードで反応液をフィードした。

反応液フィード終了後さらに脱イオン水３　、５０１１
ｍｌを上部よりＳ　Ｖ＝　１　（ＬＶ　−０，８）で流
下させた。さらに１％アンモニア水６，０００ｍＡ’を
５Ｖ−２で流下させ、脱イオン水１，５００ｍ１で樹脂
の洗滌を行なった。反応液通液開始後から、脱イオン水
による洗滌（フラクション屋５〜屑ｚ）、通液、引続き
アンモニア水による溶離（フラクション況１２以降）２
通液において得られた各フラクションは、表−２のごと
くであり、プロットしたものを図−２に示す。なお、各
フラクションは５０゜ｙずつ採取した。

（以下余白） 表−２各フラクション中のＬ−セリン及グリシＸ農度し
−セリン画分　フラクション／１６５〜扁１１　（計３
．ｓｏｏｇ）Ｌ→（＝ｌＪン　１３５．０ｇ（フィード
セリンの９０．９％）グリシン　　１０　５ｇ（フィー
ドグリシンの３０．２％）グリシン画分　フラクショ／
Ａ１２〜腐１５　（計ｚ、ｏｏｏＩＩ）Ｌ−セリン　　
１０．　Ｏｇ（フィードセリンの６．７係）グリシン　
　２３．０’１７　（フィードグリシンの６６．１％）
ン 上記（７）Ｌ−セリン画分３，５００．Ｓ’（Ｌ−セリ
＠３，９’１６）を濃縮して２７５Ｆ（Ｌ−セリン約２
０ｑ６）とし、イソプロピルアルコールを２７５ｇ加え
て冷却、晶出、濾過、乾燥を行ない、Ｌ−セリンの結晶
１１４ｇ（分離収率８４．４％）を得た。純度は９９．
９係、〔α）ｇｏ　＝＋　ｔ　ｓ、　ｏと良好であった
。

比較例 実施例で得られた組成の反応液５７１ｇを用いて熱処理
後、強力チオン型イオン交換樹脂レバチットＳ−１００
（バイエル社品）二１ｃａ１型、有効径０．４５ｉｕｔ
、　　均一係数１．８以下）を充填したカラム（実施例
１と同じ充填高１，１００朋Ｘ充填径４８ｉ＋ｍ）の上
部より実施例と同様の処理条件下すなわちｓｖ＝　１　
（ＬＶ＝０．ｓ　）となる様なスピードで反応液をフィ
ードし、反応液フィード終了後さらに脱イオン水３，５
００ｍ１を上部より５Ｖ＝ｔ（ＬＶ−０，８）で流下さ
せ、さらに１％アンモニア水６．０００＋ｎｌを５Ｖ＝
２で流下させ、脱イオン水１，５００ｍ１で樹脂の洗滌
を行なった。実施例と同様にして採取したフラクション
は、表−３及び図−３のごとくであった。

表−３各フラクション中のＬ−セリン及びグリシン濃度
フラクション／４６１．１〜慮１３　（計１．，５００
．９）Ｌ−セリン　　ｔ４５．ｏｇ（フイードセリビの
９７６チ）グリシン　　　３３．０ｇ（フィードグリシ
ンの９４．８Ｕ上記のフラクションｉ、５００ｇ（Ｌ−
セリン９．７係、グリシン２，２チ）を濃縮して、２９
０ｇ（Ｌ−セリン約２０係）とし、イソプロピルアルコ
ール２９０ｇを加えて冷却、晶出、濾過、乾燥を行ない
、結晶１３２ｇを得た。得られたＬ−セリン純度は８７
．８％であり、グリシンが１０．２％混入していた。

【図面の簡単な説明】

図−１と−２は本発明実施例におけるそれぞれ表−１と
−２をプロットした図であり、図−３は比較例における
表−３をプロワ１−シた図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　グリシンを原料として、発酵法、酵素法により得ら
   れる未反応グリシンを含むＬ−セリン反応液より、グリ
   シンとＬ−セリンを分離する方法において、有効径０．
   １５〜０．４０ｍｍ、均一係数１．７以下を有する強酸
   性イオン交換樹脂の充填層に反応液を通液し、未吸着液
   としてＬ−セリン画分を分離し、ついで吸着アルカリ溶
   離液としてグリシン画分を分離することを特徴とするグ
   リシンとＬ−セリンの分離方法。 ２　充填層の塔高を１０００ｍｍ以上とし、反応液の通
   液速度（ＬＶ）を１ｍ／Ｈｒ以下として、クロマト展開
   を加えた分離方法による特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３　通液を１ｍ／Ｈｒ以下の線速度で行なうことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。