SK114294A3

SK114294A3 - Method of separating of l-leucine and l-isoleucine

Info

Publication number: SK114294A3
Application number: SK1142-94A
Authority: SK
Inventors: Sems Yonsel; Wiltrud Schafer-Treffenfeldt; Gerard Richet; Quang Tien Le; Elfriede Sextl; Mario Scholz
Original assignee: Degussa
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 1995-04-12
Also published as: ES2110671T3; DE4332464A1; EP0645371A1; SK280086B6; US5527958A; DE59404414D1; CA2132758A1; EP0645371B1; JPH07149699A; ATE159513T1

Description

Spôsob oddeíovania L-leucínu o L-izoleucínu

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu oddeíovania L-leucínu a L-izoleucínu z vodných roztokov . a oddeíovania týchto aminokyselín navzájom od seba.

Doterajží stav techniky

Leucín a izoleucín sú aminokyseliny, ktoré sa líšia usporiadaním CH-skupín v neutrálnom zvyšku.

Ďalšie vlastnosti je možné vidieť v tabuíke:

Kolová hmotnosť Zg/môV izoelektrický bod rozpustnosť /g/100 ml7

L-leucín L-izoleucín

131,17 131,1?

pH 5,98 pH 5,94

2,19 4,12

Zmesi, ktoré obe tieto aminokyseliny obsahujú, sa nachádzajú napríklad v proteínových hydrolyzátoch. Ako zo stavu techniky vyplýva, je značne ťažké oddeliť L-izoleucín od iných rozvetvených aminokyselín, ako L-leucín alebo L-valín /Ullmann, zv. A2, str. 70, 5. vydanie, 1985/.

Ako riešenia problému sa ponúkali napríklad frakcionovaná kryštalizácia hydrochloridov /JP-PS 39-1915 /1964/ 7 alebo premena uvedených aminokyselín na .s.oí kobaltu a selektívna extrakcia príslušnej soli L-izoleucínu alkoholmi z pevnej fázy //JP-P3 37-15118 /1962/, ... citované podlá H. Sangjima v ”The Microbial Production of Amino Acids”, Tokj.o 1972, str. 245 a str. 253/.

Z nemeckej patentovej prihlášky P 42 17203.9 /európska

- 2 i J patentová prihláška 93 105321.9/ je síce známe, že aminokyseliny je možné použitím zeolitov z vodných roztokov oddeliť, avšak nie je tu žiadny odkaz na oddelenie úzko príbuzných j aminokyselín L-leucínu a L-izoleucínu navzájom.

Podstata vynálezu

Úlohou vynálezu je dať k dispozícii jednoduchší spôsob oddeľovania pre tieto dve aminokyseliny.

I

Predmetom vynálezu je spôsob na oddeľovanie L-leucínu a * L-izoleucínu z vodných roztokov, obsahujúcich tieto aminokyseliny, a ich oddeľovanie navzájom, ktorý sa vyznačuje tým, \ že sa vodné'roztoky prípadne viackrát privedú pri hodnote pH <7 do kontaktu so zeolitom, ktorý má modul od 2 do 1000, najmä 2 až 200, po následnej adsorpcii sa zeolit oddelí a ad- i sorbované aminokyseliny, ktorých hlavný podiel tvorí L-leucín, sa desorbujú vodným roztokom, ktorého hodnota pH je nastavená na hodnotu >7.

Adsorpcia sa uskutočňuje prednostne v oblasti hodnOt pH medzi 1,0 a ^7,0, prednostne 1 a 6, pričom sa hodnota pH roztokov nastavuje napríklad kyselinou chlorovodíkovou alebo kyselinou sírovou.

V roztoku so zmesou leucínu a izoleucínu, prípadne ďalšími neutrálnymi aminokyselinami, je adsorpčné nasýtenie leucínu vyššie ako izoleucínu. Zostáva tak roztok s pomerne zvýšenou koncentráciou izoleucínu, zatiaí Čo leucín je adsorbovaný na pevnej látke a íahko sa môže oddeliť.

Desorpcia nastáva nastriekaním zeolitu alkalickým roztokom, ako napríklad vodným amoniakovýn roztokom. Desorpcia sa uskutočňuje v alkalickej oblasti, pH>7, prednostne pri pH S až 11.

- 3 í

Deeorpčný roztok obsahuje, v závislosti od nastavenej hodnoty pH, všeobecne nad 90 % adsorboveného množstva leucínu.

Opakovanými cyklami adsorpcie a desorpcie, prípadne op- i timalizáciou hodnoty pH pri adsorpcii a desorpcii, môžu byt leucín a izoleucín tak oddelené, že sa v alkalickom desorpčnom roztoku nachádza výlučne leucín a v kyslom zásobnom roztoku izoleucín.

Spôsob sa uskutočňuje v teplotnom rozmedzí medzi 15 ai

60°C bez toho, aky bola kinetika podstatne ovplyvnená teplo-ľ tou. Vo všeobecnosti sa pohybuje koncentrácia aminokyselín>

v roztokoch až po danú hranicu rozpustnosti.!

í »

Obzvláštny význam majú však roztoky s obsahom 10 ažj g/1 L-leucínu a 4 až 7 g L-izoleueínu.[ '1 I

Hydrolyzáty, získané z prírodných minerálií, ako prasa- j čích štetín, rohoviny alebo pod. obsahujú totiž vždy podstatne viac L-leucínu ako L-izoleucínu /Ullmann, 5. vydanie, Amino Acids, zv. A2, str.57/.

Prednostne sa pužívajú zeolity typu A, X, najmš Y, DAY, mordenit, dealuminovaný mordenit, ZSM-5, dealuminovaný ZSM-5, Beta, VPI-5.

Obzvlášt vhodný je typ ZSÄ'.-5 v H- alebo Na-forme s modulom od 2 do 1 00 /pod modulom sa rozumie molový pomer SiOg k AlgO^Z. Podlá potreby sa používajú zeolity v práškovej forme alebo tvarované.

- 4 Príklady

Príklad 1: Použitie rozličných typov zeolitov

Boli použité nasledujúce typy zeolitov vo forme prášku, pričom podmienky kalcinácie nemajú žiadny výhradný charakter.

SiO₂/Al₂O₃ Si/Al Kalcinácia /°C/ /h/

Mordenit	30	15	550	1
H-ZSM-5	45	23	550	1
DAY	2Q0	100	950	1

Pripravil se syntetický roztok s 15,2 g/l L-leucínu a

6,5 g/l L-izoleucínu a asi 30 ml tohto roztoku sa priviedlo do styku s asi 3 g zeolitového prášku v 100 ml banke. Hodnota pH sa nastavila kyselinou chlorovodíkovou na pH 1 a banka sa 20 hodín pri 21 °C pretrepávala. Po následnej adsorpcii bol zvyšok filtrovaný a analyzovaný. Pomocou analýzy koncentrácií aminokyselín pred /C_Q/ a po /0^/ adsorpcii ako aj znalosti koncentrácie adsorbentu /C / = g zeolit/aminokyselinový roztok sa určí nasýtenie zeolitu:

^Co ^Cf

X = ---------- /%/

Boli dosiahnuté nas.ledujúce adsorpčné nasýtenia:

Zeolit	^XL-leucín	y 'L-izoleucín
H-ZSK-5/M45	4,2	0,32
Kordenit	2,28	0,97
DAY	1,92	0,86

- 5 Príklad 2: Oddelenie L-leucínu a L-izoleucínu s H-ZSM-5/M28/

Adsorpčné experimenty sa vykonali v pretrepávaných bankách so zeolitmi v práškovom stave. Tu použitý zeolit, H-ZSM-5 má modul /pomer SiOg/AlgO^/ 28 a kalcinoval sa 1 hodinu pri 55O°C.

Pripravil sa roztok aminokyselín s 15, 6 g/1 L-leucínu a 6,6 g/1 L-izoleucínu. 89,5 ml tohto roztoku sa priviedlo do kontaktu s 30,98 g zeolitu H-ZSK-5, modul 28, v práškovej forme v 300 ml banke a pH hodnota sa nastavila pomocou HC1 na 2,5. Banka sa pretrepávala pri 21 °C cez noc /asi 20 h/, presah sä filtroval a pomocou HPLC-zariadenia analyzoval. V presahu bolo po adsorpcii 0,3 g/1 L-leucínu a 5,7 g/1 Lizoleucínu.

Pred adsorpciou sa nachádzalo v 89,5 ml roztoku celkom 1,99 g aminokyselín, z toho bolo 30 % L-izoleucínu a 70 % Lleucínu. Po adsorpcii zostalo v roztoku dohromady 0,54 g aminokyselín. L-izoleucín má pritom podiel 95 % a L-leucín len 5 %. Podiel L-izoleucínu na zeolite bol 5 # /s 0,07 g/ a podiel L-leucínu 95 % /s 1,35 g/.

Príklad 3: Oddelenie L-leucínu a L-izoleucínu zo zmesi od ďalších neutrálnych aminokyselín

400 ml roztoku obsahovalo vedía 5,68 g leucínu, 3,44 g izoleucínu ďalšie aminokyseliny /metionín, valín, alanín, glycin, fenylalanín/ s podielom dohromady 10 %, vzhíadom na celkové množstvo aminokyselín.

Tento roztok sa viedol cez stĺpec so 40,54 g tvarovaných výrobkov, z.eolitu /H-ZSM-5, modul 45/. Hodnota pH bola nastavená pomocou HC1 na pH 1· Experiment prebiehal pri izbo- 6 vej teplote asi 20 hodín. V presahu bolo po adsorpcii 5,2 g leucínu a 3,24 g izoleucínu. Adsorbované na zeolitoch bolo teda 0,48 g leucínu a 0,2 g izoleucínu. Nasýtenia predstavovali na 1,2 % pre leucín a 0,5 % pre izoleucín.

Stĺpec sa vyprázdnil, premyl vodou a desorboval vodným roztokom amoniaku. Hodnota pH sa počas desorpcie korigovala ✓

na pH 9,7. Po desorpcii sa v roztoku opSt nachádzalo 0,44 g leucínu a 0,12 g izoleucínu. Teda mohlo byť 92 % leucínu a 61 % izoleucínu zo zeolitu desorbovaných.

Príklad 4: Oddelenie leucínu a izoleucínu prostredníctvom adsorpcie a desorpcie

Experimenty sa vykonávali v pretrepávaných bankách pri teplote miestnosti so zeolitmi v práškovej forme. Použili ss H-ZSK5 modul 28 a H-ZSM5 modul 45.

	H-ZSM5 modul 28	H-ZSK5 modul 45
Koncentrácia vo výcho-
diskovom roztoku:	L-LEU	10 g/1	10 g/1
	L-ILE	10 g/1	10 g/1
Pomer LEU/ILE		1 :1	1 :1
Navážok zeolitového prášku	23,9 g	24,1 g
Navážok roztoku		232,5 g	252,5 g
Adsorpcia pri pH 5
Koncentrácia v roztoku	po adsorpcii
	L-LEU	4,6 g/1	6,5 g/1
	L-ILE	9,2 g/1	9,6 g/1
Nasýtenie zeolitu s
	L-LEU	1,25 g	0,88 g
	' L-ILE	0,18 g	0,05 g
Nasýtenie vzhíadom na
hmotnosť zeolitu	L-LEU	5,25 %	3,65 %
	L-ILE	0,78 %	0,21 %
Pqmer LEU/ILE		6,7:1	17,4:1

- 7 Nasýtený zeolit sa oddelil, viackrát premyl a vysušil. Potom bol použitý na desorpčné experimenty.

Navážok zeolitového prášku Navážok desorpčného roztoku /HgO/

Desorpcia pri pH 10 Koncentrácia v desorpčnom

6,54 g

6,03 g

62,7 g

61,2 g

roztoku	L-LEU L-ILE	5,25 g/l 3,65 g/l 0,65 g/l 0,20 g/l Í
Desorbované množstvo	L-LEU	0,33 g	i 0,22 g
	L-ILE	0,041 g	0,012 g
Desorbované množstvo
vzhľadom na zeolity	L-LEU	5,05 %	3,65 %
	L-ILE	0,68 %	0,21 %
Pomer LEU/ILE		7,4:1	17,4:1
Pokusy ukazujú, že adsorpciou	i nastáva výrazné nakoncen-
trovenie leucínu. Zatiaľ	čo vo východiskovom roztoku	sú
L-leucín a L-izoleucín v	pomere 1:1	, nachádza sa po desorpcii
v desorbovanej kvapaline	pomer 7,4:	1 /modul 23/, prípadne do-
konca 17,4:1 /modul 45/.
Inak toto znamená pre vyčistenie L-leucínu pri použití
typu ZSM5/M45 nasledovné:
čistota vvo východiskovom	roztoku	50 %
čistota po 1. oddelovacom	kroku
/adsorpcia + desorpcia/:		94,5	%
čistota po 2. oddelovacom	kroku
/adsorpcia + desorpcia/		99,6	%

- 8 44Μ-φι

Claims

1. Spôsob oddeľovania L-leucínu 8 L-izoleucínu z vodných roztokov, obsahujúcich tieto aminokyseliny, a ich oddeíovanie od seba navzájom, vyznačujúci sa tým, že sa vodné roztoky poprípade viackrát privedú pri hodnote pH< 7 do kontaktu so zeolitom, ktorý má modul od 2 do 1C00, po následnej adsorpcii sa zeolit oddelí a adsorbované aminoS kyseliny sa vodným roztokom, na hodnotu pH >7 nastavenom, desorbujú. j i

2. Spôsob pódia nároku 1, vyznačujúci sa tým, že adsorpcia nastáva v oblasti pH medzi 1 a < 7,0.

»

3. Spôsob pódia nárokov 1 a 2, v y z n a č u j ú c i sa t ý m , že desorpcia nastáva v oblasti medzi 8 a 11.

I ŕ

4. Spôsob pódia jedného alebo viacerých nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa t ý m , že sa používajú zeolity typov A, X, Y, DAY, mordenit, dealuminovaný mordenit, ZSľ'-5, dealuminovaný ZSÍ.ľ-5, Beta, VPI-5.

5. Soôsob podlá nároku 4,vyznačujúci sa t ý m, že sa ooužŕva typ ZSK-5 v H- alebo Na-forcie.

6. Spôsob pódia jedného alebo viacerých nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že roztok obsahuje ďalšie neutrálne aminokyseliny.