DE19634410C2 - Verfahren zur Anreicherung von L-Serin aus Naturstoffgemischen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anreicherung von L-Serin aus Natur­ stoffgemischen.

Serin ist eine Aminosäure von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung. Sie dient als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Tryptophan und wird darüber hinaus als Zusatzstoff in Kosmetika und als pharmazeutischer Rohstoff eingesetzt.

Von besonderem Interesse ist dabei nicht nur das racemische D,L-Serin, son­ dern vor allem das enantiomerenreine L-Serin, insbesondere als Synthese­ baustein in der biosynthetischen L-Tryptophanproduktion.

L-Serin wird als Schlüsselmetabolit vieler Biosynthesewege sehr schnell ver­ stoffwechselt und ist deshalb auch heute kaum fermentativ in befriedigenden Ausbeuten zu produzieren. Der Stand der Technik zur gezielten Biosynthese aus Methanol und Glycin unter Ausnutzung des mikrobiellen Hydroxymethyl­ transferase-Stoffwechselweges ist von Izumi et al. (Appl. Microbiol. Biotechnol, (1993), 39, 427-432) zusammengefaßt, die biotechnologische Synthese aus Glycerinsäure wird in einer Veröffentlichung von Furuyoshi et al. (Agric. Biol. Chem, (1989), 53, 3075-3076) vorgestellt. Enzymatische Umwandlungsverfah­ ren schlägt die EP 0 213 736 B1 vor.

Die FR-PS 1 499 577 schlägt ein Verfahren zur Herstellung von L-Serin vor, in dem chemisch synthetisiertes racemisches D,L-Serin unter Zuhilfenahme von Mikroorganismen in seine Enantiomeren gespalten wird. Das Verfahren setzt eine ausreichend preiswerte Quelle für das D,L-Serin voraus. Nun ist aber das D,L-Serin selbst durch chemische Synthese nur schwer zugänglich und seine Herstellung kaum kostengünstiger als die herkömmlichen extraktiven Herstel­ lungsverfahren für L-Serin.

Nach wie vor wird der größte Teil des L-Serins extraktiv aus Proteinhydrolysaten gewonnen, auch diese Verfahren sind jedoch aufwendig und teuer. Geeignete Rohstoffe sind Seidenfibroin und Wollkeratin, Federmehl oder Reiskleber, die einen relativ hohen Serinanteil aufweisen. Aus den mineralsauren Hydrolysaten können Anteile an schwerlöslichen Aminosäuren durch Konzentration und Fäl­ lung abgetrennt werden.

Das leichtlösliche L-Serin verbleibt im Überstand, und kann durch Ionenaus­ tausch als Gruppe mit den anderen neutralen Aminosäuren angereichert wer­ den - zur vollständigen selektiven Abtrennung ist einzig die Fällung des schwerlöslichen Serinsalzes der p-Hydroxyazobenzol-p-sulfonsäure beschrie­ ben. Aus diesem Salz muß das L-Serin anschließend mit hochgiftigem Barium­ hydroxid wieder freigesetzt werden (Greenstein, Winitz, Chemistry of the Amino Acids, Vol. 3, pp 2202).

Die FR-PS 1.562.512 beschreibt ein Verfahren zur chromatographischen Tren­ nung von Aminosäuregemischen, in dem die Aminosäuren stufenweise mit ver­ schiedenen Puffersubstanzen von einer Kationenaustauschersäule eluiert wer­ den. Das Verfahren kann im Labormaßstab funktionieren, da hier Austauscher­ materialien hoher Trennschärfe zur Verfügung stehen, und die Kosten für die Puffersubstanzen sowie deren anschließende Abtrennung aus den Aminosäure­ fraktionen keine Rolle spielen. Sowohl die Anwendung analytischer Tauscher­ materialien als auch der Einsatz von Puffersubstanzen wäre jedoch in der tech­ nischen Aminosäureherstellung unwirtschaftlich, so daß dieses Verfahren als Industrieprozeß nicht in Frage kommt.

Die DE 36 30 878 C1 beschreibt eine Serinanreicherung aus Nebenfraktionen der technischen Rübenmelasseentzuckerung. Aus dieser wird mittels Ionen­ ausschlußchromatographie eine Fraktion erhalten, die Serin in 40% in der Troc­ kensubstanz enthält. Das Serin ist teilweise racemisiert. Der Racematanteil läßt sich durch Fällung von D,L-Serin aus der konzentrierten Lösung verringern, die Reinheit der L-Serinfraktion geht dabei entsprechend zurück. Das L-Serin wird jedoch nicht weiter gereinigt, sondern die beschriebene Fraktion als Ausgangs­ lösung in der biokatalytischen L-Tryptophansynthese eingesetzt. Die in der DE 36 30 878 C1 erwähnte Möglichkeit, das im Fällungsüberstand vorhandene L-Serin durch weitere Kristallisationsschritte aufzureinigen, ist wegen der erheblichen Ausbeuteverluste unwirtschaftlich.

Unverändert ist eine Optimierung der L-Serinanreicherung aus Naturstoffgemi­ schen ein Problem. Zur Verfügung stehende Rohstoffe, wie beispielsweise Me­ lasse, besitzen nur sehr niedrige Konzentrationen von Serin und auch andere natürliche Rohstoffe stellen meistens durch eine hohe Komplexität des Aus­ gangsgemisches sehr hohe Anforderungen an die Leistungsfähigkeit des Auf­ arbeitungsverfahrens.

Gleichwohl ist es natürlich erforderlich, möglichst kostengünstige und leicht verfügbare Verfahren einzusetzen, wobei sich gerade bei enzymatischen und fermentativen Verfahren Probleme ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Anreicherung von L-Serin vorzu­ schlagen, das mit kostengünstig zur Verfügung stehenden Ausgangsstoffen, insbesondere Naturstoffgemischen, auskommt und gleichwohl bei möglichst hoher Produktausbeute eine ebenfalls kostengünstige Herstellung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem als Ausgangsstoff ein Naturstoffgemisch mit einem Serinanteil von 5 g bis 20 g/100 g Trockensub­ stanz eingesetzt wird und bei dem in einem Verfahrensschritt an einem stark sauren Kationenaustauscher mittels einer salzhaltigen Lösung eine Ionenver­ drängungschromatographie mit selektiver Elution von neutralen polaren Ami­ nosäuren in eine saure Fraktion erfolgt, in der das Serin angereichert ist, und bei dem nach der Ionenverdrängungschromatographie und der selektiven Elu­ tion der neutralen polaren Aminosäuren eine Entsäuerung der mit Serin ange­ reicherten Fraktion erfolgt.

Dies bedeutet bevorzugt, daß aus einem serinhaltigen Naturstoffgemisch die kationischen Bestandteile an einen in einer Säule befindlichen Ionenaustau­ scher gebunden werden und die neutralen polaren Aminosäuren mit einer mine­ ralsalzhaltigen Lösung von dem Kationenaustauscher selektiv als mineralsaure Fraktion verdrängt werden, und daß in dieser Fraktion das Serin und andere Aminosäuren durch Entsäuerung freigesetzt werden.

Alle für die Serinextraktion in Frage kommenden Rohstoffe können neben Ami­ nosäuren in wechselnden Zusammensetzungen anorganische Salze, Kohlenhy­ drate, organische Säuren und Farbstoffe als Hauptverunreinigungen enthalten. Für das Verfahren geeignet sind prinzipiell Rohstoffe, die Serin in 5 bis 20% Gewichtsanteil in Trockensubstanz und andere Aminosäuren in möglichst nicht mehr als 5% Gewichtsanteil je Aminosäure in Trockensubstanz enthalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich insbesondere mit einer kosten­ günstig zur Verfügung stehenden Melassefraktion beginnen. Die Hauptkompo­ nenten dieser Melassefraktion lassen sich etwa in den Gruppen Alkalimetallka­ tionen (Natrium, Kalium), Anionen der organischen Säuren, Sacharide, Melasse­ farbstoffe und Aminosäuren zusammenfassen.

Am Anfang der Aufreinigung steht ein Kationenaustausch, da die enthaltenen Kohlenhydrate und organischen Säuren sich im Gegensatz zu den Aminosäuren nicht am Tauscher binden und somit einfach und vollständig vom Produkt abzu­ trennen sind.

Komplizierter stellt sich die Abtrennung der zusammen mit dem Produkt vom Trennmaterial aufgenommenen hauptsächlichen kationischen Komponenten dar, also der Fremdaminosäuren, der Alkalimetallionen (Natrium und Kalium) und der Farbstoffe.

Bei herkömmlichen Verfahren werden die Aminosäuren durch ein alkalisches Verdrängungsmittel eluiert. Die Regeneration des Tauschers erfolgt mit Mineral­ säure.

R - SO₃ ^-H₃N⁺ - CHR - COOH + NaOH → R - SO₃ ^-Na⁺ + H₃N⁺ - CHR - COO^- + H₂O

R - SO₃ ^-Na⁺ + HCl → SO₃ ^-H⁺ + NaCl

Eine leistungsfähige Trennung von Einzelkomponenten ist nur dann möglich, wenn durch starke Verdünnung des alkalischen Verdrängungsmittels ein hin­ reichend flacher pH-Gradient erzeugt werden kann, um die Aminosäuren und andere Kationen in der Reihenfolge ihrer Bindungsstärke selektiv zu eluieren.

Im Standardfall, der Anwendung von 1 M NaOH als Verdrängungsmittel, wird diese Bedingung nicht erfüllt. Durch den steilen pH-Gradienten in der Elutions­ front kommt es zu einer unselektiven Elution aller Komponenten. Dadurch wird die mögliche Trennleistung des Harzes nicht vollständig ausgeschöpft.

Für eine technische Anwendung müssen gute Ergebnisse also auch mit gerin­ ger verdünnten Eluenten erzielt werden können.

Eine wesentlich kostengünstigere und bevorzugte Variante konnte durch die Nutzung von Mineralsalzlösung, z. B. Natriumchlorid (NaCl) als Verdrängungs­ mittel erzielt werden, entsprechend folgender Formel:

R - SO₃ ^-NH₃ ⁺ - CHR - COOH + NaCl → R - SO₃ ^-Na⁺ - Cl^- - H₃N⁺ - CHR - COOH

Die Nutzung einer kochsalzhaltigen Lösung als Verdrängungsmittel gewährlei­ stet ohne Aufwand die Ausbildung eines flachen, sich selbst regulierenden pH- Gradienten, der die selektive graduelle Elution der Komponenten zuläßt.

Der pH-Wert des anfallenden Eluates ergibt sich aus den auftretenden Aus­ tauschgleichgewichten. Für diesen bevorzugten Fall ergibt sich der pH-Wert im Eluat hauptsächlich aus den auftretenden Hydrochloriden der Aminosäuren bzw. der freien Salzsäure.

Die Produktlösung ist dementsprechend stark sauer. Im Gegensatz zu der Ver­ drängung mit Natronlauge können jedoch die adsorbtiv gebundenen Bestand­ teile wie Melasse-Farbstoffe und die hydrophoben Aminosäuren Tyrosin, Valin und Phenylalanin annähernd vollständig von der polaren neutralen Aminosäure Serin abgetrennt werden.

Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, daß im Anwendungsfall eine stark kochsalzhaltige Restmutterlauge als Verdrängungsmittel kostenfrei zur Verfü­ gung steht, wodurch sich der Chemikalienaufwand für diesen Aufarbeitungs­ schritt erheblich verringert.

Aus der hohen Säurestärke der erhaltenen Produktlösung ergeben sich neben der höheren Produktreinheit noch weitere Vorteile für die weitere Aufreinigung des Serins. Es ist nämlich ohne Aufwand das weiterhin enthaltene Asparagin durch säurekatalysierte Hydrolyse in die leicht abtrennbare Asparaginsäure überführbar. Eine anschließende Aktivkohlebehandlung führt im sauren Medium zur vollständigen Entfernung der verbliebenen Farbstoffe aus dem Produkt.

Als kostengünstig in großen Mengen verfügbare Trennmaterialien für die Ionen­ verdrängungschromatographie wurden u. a. Ionenaustauscher aus dem Bereich der technischen Wasseraufbereitung eingesetzt, welche sich durch ihre Korn­ größenverteilung (0,35 bis 1,2 mm) und ihren günstigen Preis (derzeit etwa DM 3 bis 6/Liter) erheblich von den analytischen Trennmaterialien unterscheiden.

Die Auswahl geeigneter Tauscher sollte sowohl unter Betrachtung des optima­ len Selektivitätskoeffizienten als auch des chromatographischen Ionenaus­ tauschverhaltens erfolgen.

Das Verfahren der fraktionierten Elution läßt sich prinzipiell mit jedem stark sau­ ren Kationenaustauscher durchführen, jedoch wurden bei einem Vergleich ver­ schiedener Tauschermaterialien Selektivitätsunterschiede gefunden, die für eine weitere Verbesserung der Trennung genutzt werden konnten. Der pH-Wert der Aufgabelösung hat keinen wesentlichen Einfluß auf die Bindung der Kationen, sofern er zwischen pH 2,5 und pH 9,0 liegt. Um Ausfällungen zu vermeiden, sollte der Trockensubstanzanteil der Aufgabelösung 30% nicht überschreiten und die Temperatur 60°C bis 80°C betragen. Die Aufgabegeschwindigkeit kann bis zu 3 Bettvolumen pro Stunde, vorzugsweise 1,5 BV/h betragen. We­ sentlichen Einfluß auf die Selektivität der Aminosäureverdrängung hat die Art und Weise der Elution mit anorganischer Neutralsalzlösung. Die Art des ver­ wendeten Alkalimetallsalzes hat wenig Einfluß auf die Trennung, jedoch muß die Salzkonzentration zwischen 2% und 8%, vorzugsweise um 4% liegen; bei zu hoher Salzkonzentration gelangen Alkalimetallionen in die Aminosäurefrak­ tionen, bei zu niedriger Salzkonzentration erhält man stark verdünnte Produktlö­ sungen, die aufwendig konzentriert werden müssen. Einen analogen Einfluß auf die Trennung hat die Aufgabegeschwindigkeit der Salzlösung auf die Säule, die idealerweise zwischen 0,5 BV/h und 1,0 BV/h liegt; bei zu hoher Aufgabege­ schwindigkeit gelangen Alkalimetallionen in die Aminosäurefraktionen, bei zu niedriger Aufgabegeschwindigkeit sinkt die Raum-Zeit-Ausbeute unnötig. Der pH-Wert der Salzlösung sollte idealerweise im Neutralbereich (pH 6 bis 8) lie­ gen, zu hohe pH-Werte verschlechtern die Trennleistung der Elution, insbeson­ dere bezüglich der Abtrennung von Farbstoffen und hydrophoben Aminosäuren, zu niedrige pH-Werte haben wiederum ein Verschleppen von Alkalimetallionen in die Produktlösung zur Folge.

Nach der Anreicherung des Serins mittels der beschriebenen Ionenverdrän­ gungschromatographie wird wie dargestellt das Serin in einer sauren Fraktion als mineralsaures Salz, im Falle der Verdrängung mit Natriumchlorid als Serin­ hydrochlorid erhalten. Ist eine weitere Aufreinigung der sauren Produktfraktion nicht erwünscht oder nicht notwendig, kann das Serinhydrochlorid an dieser Stelle des Verfahrens direkt in die freie Aminosäure überführt werden. Dies ge­ schieht entweder nach bekannten Verfahren durch Zugabe von Basen oder durch Neutralisation mit einem basischen Anionenaustauscher, oder aber nach dem weiter unten beschriebenen und in Anspruch 5 dieser Schrift charakterisier­ ten Verfahrensschritt der Mineralsäureabtrennung mittels eines sehr stark sau­ ren Kationenaustauschers.

Die von dem Kationenaustauscher erhaltene Serinfraktion kann neben dem Hydrochlorid des Serins auch noch größere Anteile der Hydrochloride anderer neutraler Aminosäuren, insbesondere Glutamin-HCl und Asparagin-HCl enthal­ ten, die sich nur schwer vom Serin abtrennen lassen.

In der sauren Lösung lassen sich diese Aminosäuren jedoch durch einfaches Erhitzen der Lösung leicht und vollständig zu Asparaginsäure und Glutamin­ säure hydrolisieren, die im folgenden leicht abgetrennt werden können. Die Hydrolyse von Asparagin und Glutamin wird bei einer Temperatur von über 80°C, vorzugsweise 95°C, unter Normaldruck in 4 bis 15 h durchgeführt, nied­ rigere Temperaturen bedingen längere Reaktionszeiten oder eine unvollstän­ dige Hydrolyse.

Auch lassen sich aus dieser ganzen Lösung gegebenenfalls vorhandene Farb­ bestandteile leicht an eine geeignete Aktivkohle adsorbieren, so daß schon in diesem frühen Aufarbeitungsstadium eine praktisch farblose Serinlösung erhal­ ten wird.

Die Entfärbung mit Aktivkohle geschieht am vorteilhaftesten in einem Rührbe­ hälter, in dem die Lösung auf 80°C bis 95°C erwärmt und mit 0,5 bis 5%, vor­ zugsweise 1% ihres Trockengewichtsanteils an Aktivkohle versetzt wird. Nach mindestens 0,5 h kann die nun praktisch vollkommen farblose Serinlösung von der Aktivkohle abfiltriert werden. Die zu verwendende Aktivkohle kann prinzipiell von jedem Typ Aktivkohle sein, z. B. Kokosnußschalenkohle, Kohle oder Petro­ leumpechkohle, jedoch ist es für die Entfärbung von Bedeutung, die saure Se­ rinlösung erst nach der Abtrennung der Kohle für die weitere Verarbeitung zu neutralisieren.

Bezüglich der Entsäuerung der Serinlösung konnte überraschend gefunden werden, daß die Hydrochloride der Aminosäuren an einem makroporösen hoch­ sulfonierten Styroldivinylbenzol-Harz, wie es als saurer Festphasenkatalysator in der chemischen Reaktionstechnik eingesetzt wird, in die Aminosäuren und freie Salzsäure gespalten werden können. Die Aminosäuren gehen dabei eine Bin­ dung mit den protonierten Ankergruppen des Tauschermaterials ein, während die freigesetzte Salzsäure im Eluat erhalten wird. Dieses Verfahren ist insbe­ sondere deshalb vorteilhaft, weil die Säure so wiedergewonnen wird und einer erneuten betrieblichen Verwendung zugeführt werden kann. Als Harzmaterialien können z. B. die Kationenaustauscher K 2611 (Bayer), OC VP 1501 (Bayer) oder Amberlyst 35 WET (Rohm & Haas) verwendet werden. Die gebundenen Amino­ säuren lassen sich von diesen Tauschern mit einer verdünnten starken Lauge, zum Beispiel Natronlauge oder Ammoniak, verdrängen.

Bei geeigneter Verdünnung der Base läßt sich auch hier überraschend eine stufenweise Verdrängung der Aminosäuren erzielen, etwa in der Reihenfolge Asparaginsäure-Threonin-Serin-Glycin-Valin. Durch eine Rückführung der Fraktionen, in denen sich Serin mit den Elutionsbereichen der anderen Ami­ nosäuren überschneidet, kann bei guter Ausbeute an Serin eine zufriedenstel­ lende Abtrennung der Fremdaminosäuren erzielt werden. Das als Nebenfraktion erhaltene Threonin hat ebenfalls bereits eine so hohe Reinheit, daß eine wirtschaftliche Gewinnung auch dieser Aminosäure möglich wird. Die Aufgabe­ lösung auf das Katalyseharz sollte einen Trockensubstanzgehalt zwischen 5 und 15%, vorzugsweise zwischen 5 und 10%, aufweisen, der pH dieser Lösung sollte zwischen 0,5 und 3,0, vorzugsweise um pH 1,5, liegen. Aufgabe pH- Werte unter 1,0 führen zu einer deutlich geringeren Aminosäureaufnahme am Katalyseharz. Den gleichen Effekt hat eine zu hohe Temperatur der Aufgabelö­ sung, so daß die Adsorption sinnvoll nur zwischen 20°C und 50°C durchgeführt wird. Die optimalen Aufgabe- und Elutionsgeschwindigkeiten liegen zwischen 0,5 BV/h und 2,0 BV/h, niedrigere Aufgabegeschwindigkeiten verbessern zwar die Trennschärfe, verringern jedoch die Raum-Zeit-Ausbeute. Gegebenenfalls lassen sich aus der von dem Katalyseharz erhaltenen, nun neutralen Serinfrak­ tion noch unerwünschte Verunreinigungen an Glutaminsäure oder Asparagin­ säure mit Hilfe eines Anionenaustauschers selektiv und vollständig entfernen. Der Anionentauscher wird nach den Vorschriften des Herstellers und vorzugs­ weise im Schwebebettverfahren betrieben, um Verstopfungen der Säule durch mögliche Ausfällungen von Asparaginsäure oder Glutaminsäure vorzubeugen.

Sollte die erhaltene Serinlösung nicht aus reinem L-Serin bestehen, sondern auch D-Serin als Nebenbestandteil enthalten, wie es zum Beispiel bei Verwen­ dung von Zuckerrübenmelasse als Rohstoff der Fall ist, kann eine Abtrennung des D-Anteils durch Kristallisation des Racemates erfolgen. Die Löslichkeit von D,L-Serin in wässriger Lösung beträgt bei 20°C 4,5 g/100 g H₂O, während die Löslichkeit von reinem L-Serin unter den gleichen Bedingungen 38 g/100 g H₂O beträgt. Da entsprechend den chemischen Löslichkeitsgewichten nicht die Konzentration des D,L-Serins, sondern das Produkt der Konzentrationen vom D- Serin und vom L-Serin ausschlaggebend für die Löslichkeit des D,L-Serins ist, wird durch einen Überschuß an L-Serin die Löslichkeit des D-Serins weiter her­ abgesetzt. Hier wirkt sich die bereits hohe Reinheit der vorliegenden Serinfrak­ tion besonders vorteilhaft aus, denn die Lösung kann bis an die Löslichkeits­ grenze des L-Serins konzentriert werden, ohne daß die Gefahr besteht, Verun­ reinigungen ebenfalls auszukristallisieren. Ein eventuell bei der Kristallisation des D,L-Serins mitgerissener Überschuß an L-Serin kann durch Suspendieren des Sedimentes wieder in Lösung gebracht werden. Auf diese Weise wird das D-Serin bis auf einen geringen Restanteil aus der Lösung abgeschieden und als Nebenprodukt der L-Serinproduktion ein kristallines, bereits sehr sauberes D,L- Serin erhalten. Dieses Racemat ist ebenfalls ein wichtiger pharmazeutischer Rohstoff und seine Isolierung kann einen wesentlichen Beitrag zur Wirtschaft­ lichkeit des Gesamtverfahrens leisten.

Auch wenn eine D-Serin-Abtrennung nicht notwendig ist, weil die Beschaffenheit des verwendeten Rohstoffs dies nicht erforderlich macht, kann die Produkt­ lösung dennoch bis an die Löslichkeitsgrenze des L-Serins konzentriert werden, so daß aus ihr durch Lösungsmittelzugabe das L-Serin in reiner Form kristalli­ siert werden kann. In Versuchen zur Löslichkeit der Aminosäuren in verschie­ denen Lösungsmitteln und Lösungsmittel-/Wassergemischen wurde gefunden, daß die Löslichkeit aller in der Produktlösung in relevanter Menge vorkommen­ den Aminosäuren inklusive des L-Serins in einer verdünnten methanolischen Lösung relativ niedrig (< 5 g/100 g Lösung) liegt. Da nun das Serin in großem Überschuß in dieser Lösung vorhanden ist, läßt sich bei Wahl einer geeigneten Verdünnung zwar die Löslichkeit des L-Serins, jedoch nicht die der verunreini­ genden Aminosäuren überschreiten, so daß in Folge reines L-Serin aus der methanolischen Lösung auskristallisiert werden kann. Die Mutterlauge der Kri­ stallisation kann nach Methanolabtrennung in den Aufreinigungsprozeß zurück­ geführt werden. Die Serinfällung wird vorteilhaft so durchgeführt, daß die Aus­ gangslösung einen Trockengewichtsanteil zwischen 35 und 45%, vorzugsweise zwischen 40 und 45% aufweist, und daß in diese Lösung bei einer Temperatur zwischen 0°C und 60°C, vorzugsweise jedoch zwischen 15°C und 30°C, reines Methanol zu 2 bis 6, vorzugsweise 3,5 bis 4,5, Volumenanteilen ein­ gerührt wird. Zur Vervollständigung der Kristallisation wird die Suspension 12 bis 72 Stunden, vorzugsweise 36 bis 48 Stunden, gerührt und anschließend abfiltriert oder zentrifugiert. Aus der Mutterlauge kann noch das Methanol durch Destillation rückgewonnen werden; der wässrige serinhaltige Destillationsrück­ stand wird an einer früheren Stelle in den Prozeß zurückgeführt.

Mit der erfindungsgemäßen Ionenverdrängungschromatographie läßt sich die Aminosäure L-Serin aus Naturstoffgemischen in hohem Maße anreichern, unter Zuhilfenahme von einem oder mehreren der beschriebenen weiteren Trenn­ schritte läßt sie sich sogar wirtschaftlich in hoher Reinheit isolieren. Die Auswahl der vorgeschlagenen Trennverfahren richtet sich in hohem Maße nach der in­ dividuellen Zusammensetzung des eingesetzten Naturstoffgemisches und den sich daraus ergebenden spezifischen Trennproblemen. Unabhängig davon, wel­ che und wieviele der Separationsschritte auf die Ionenverdrängungschromato­ graphie folgen, konnte die folgende Reihenfolge als sinnvoll ermittelt werden:

(a) Asparaginhydrolyse, (b) Aktivkohleentfärbung, (c) Entsäuerung am sauren Katalyseharz, (d) fraktionierte Elution der Aminosäuren vom Katalyseharz, (e) Abtrennung der sauren Aminosäuren am Anionenaustauscher, (f) Abtrennung von D-Serinanteilen durch Racematfüllung, (g) Kristallisation des L-Serins aus methanolischer Lösung.

Statt das L-Serin mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bis zum Endprodukt aufzureinigen, können auch Zwischenfraktionen vorteilhaft als Serinquelle in der technischen Tryptophanbiosynthese eingesetzt werden. Wie auch bereits in der DE 36 30 878 C1 dargestellt ist, kann Tryptophan biokatalytisch aus Indol und L-Serin erhalten werden. Reines L-Serin kann wegen seines hohen Preises nicht als Edukt für die Biosynthese dienen, sondern es muß eine möglichst preiswerte serinhaltige Rohlösung verwendet werden.

Die in den bisher technisch zur Verfügung stehenden Rohlösungen vorhande­ nen Verunreinigungen, insbesondere Farbstoffe, Kohlenhydrate und einige Aminosäuren, erschweren aber die Isolierung des synthetisierten Tryptophans aus der Umsatzlösung, so daß zur Erreichung der für die weiteren Verfahrens­ schritte notwendigen Tryptophanreinheit sehr hohe Ausbeuteverluste in Kauf genommen werden müssen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nun in der Lage, aus preiswerten Roh­ stoffen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ionenverdrängungschromatographie und gegebenenfalls mit weiteren, ebenfalls erfindungsgemäßen Separations­ schritten eine Eduktlösung für die Tryptophanbiosynthese zur Verfügung zu stel­ len, wie sie bislang in so hoher Reinheit zu wirtschaftlich vertretbaren Kosten nicht zugänglich war, und ermöglicht somit eine fast quantitative Tryptophanan­ reicherung aus der Reaktionslösung.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben:

1. Beispiel

150 l einer durch Ionenausschluß an einem stark sauren Kationenaustauscher gewonnenen Melasseteilfraktion mit einem Gehalt der Aminosäure Serin von 0,43 g/100 g Lösung bzw. 10,5 g/100 g Trockensubstanz und einen D-Serin- Anteil von 25% bezogen auf Gesamtserin sowie 66.000 Einheiten ICUMSA- Farbe werden über 13 l des in einer Ionenaustauschersäule [h: 160 cm] ange­ ordneten stark sauren gelförmigen in H⁺-Form befindlichen Kationenaustau­ schers Lewatit S 100 gegeben. Die vollständige Beladung des Tauschers wird durch einen Leitfähigkeitssabfall am Säulenausgang bestimmt und die Lö­ sungsaufgabe beendet.

Das enthaltene Serin wird vollständig auf dem Tauscher zurückgehalten. In der Aufgabenlösung enthaltene ungeladene und anionische Bestandteile passieren den Tauscher ungehindert und werden so vom Serin abgetrennt.

Durch die Behandlung des Tauschers mit 45 l einer kochsalzhaltigen Lösung mit 4 g NaCl/100 g Lösung, die als Restablauf aus einem anderen Aminosäu­ regewinnungsverfahren vorliegt, werden alle am Tauscher gebundenen Amino­ säuren nacheinander eluiert und durch Fraktionierung vorgetrennt. Das gebun­ dene Serin wird zusammen mit der Aminosäure Asparagin sowie anderen vor­ handenen neutralen, polaren Aminosäuren [hauptsächlich Threonin, Glutamin, Glycin] in der ersten sauren Fraktion gewonnen. Die Größe der Fraktion beträgt 16,4 l, der Seringehalt 2,64 g/100 g Lösung bzw. 34,3 g/100 g Trockensubstanz (TS) und der pH-Wert der Lösung 0,97. Der Farbwert beträgt 9700 Einheiten ICUMSA Farbe.

Die nachfolgend gewonnene und im folgenden "Rückführfraktion" genannte Fraktion von 31 l enthält als Hauptbestandteil neben 3 g Rohasche/100 g Lösung noch 0,39 g Serin/100 g Lösung.

Nach der Aufgabe der Kochsalzlösung werden 8 l einer 4%-igen Natronlauge gefolgt von 32 l Wasser auf den Tauscher gegeben. Das daraus erhaltene Eluat enthält die auf dem Tauscher gebundenen hydrophoben Bestandteile sowie die Farbstoffe.

Durch Aufgabe von 25 l einer 7,2%-igen Salzsäure und anschließender Wä­ sche mit enthärtetem Wasser wird der Tauscher für den nächsten Zyklus vorbe­ reitet.

Nach dem genannten Schema werden drei Zyklen aufgenommen, wobei die er­ haltene serinhaltige Rückführfraktion jeweils zum Herstellen der Kochsalzlösung im nächsten Zyklus verwendet wird.

Die in den drei Zyklen gewonnene Serinlösung wird vereinigt. Dabei werden 49 l serinhaltige Lösung mit 7,73 g Trockensubstanz/100 g Lösung und einem pH- Wert von 1,0 erhalten. Die Hauptbestandteile der Lösung sind 3 g Serin/100 g Lösung und 0,58 g Asparagin/100 g Lösung. Das Asparagin wird durch 24- stündige Inkubation bei 97°C vollständig zur Asparaginsäure hydrolysiert.

Nach Aktivkohlebehandlung mit 300 g pulverisierter Kohle CECA CX und 0,5 h Inkubation bei 90°C sowie Filtration werden 48 l der sauren Lösung mit einem Seringehalt von 2,9 g/100 g Lösung bzw. 36,2 g Serin/100 g Trockensubstanz gewonnen. Der Asparaginsäuregehalt beträgt 0,72 g/100 g Lösung, der Farb­ wert 104 Einheiten ICUMSA Farbe.

Die Entsäuerung der Lösung erfolgt durch Aufgabe auf den extrem hoch sul­ fonierten makroporösen in H⁺-Form befindlichen Kationenaustauscher Amber­ lyst 35 WET. Dabei werden 20 l der sauren Serinlösung mit 1 Bettvolumen (BV)/h über 6,5 l des bei 20°C in einer Ionenaustauschersäule mit d: 10 cm und h: 82 cm befindlichen Ionenaustauschers gegeben.

Die enthaltenen Aminosäuren werden dabei auf dem Trennmaterial zurückge­ halten, während verdünnte Salzsäure im Auslauf des Tauschers erscheint. Durch Aufgabe von 51 l einer 0,8%-igen Natronlauge werden die Aminosäuren vollständig in einer pH-neutralen Fraktion vom Kationenaustauscher verdrängt. Die gewonnene Serinfraktion weist bei einem Volumen von 73 l einen Gehalt von 1,12 g Serin/100 g Lösung bzw. 48,7 g Serin/100 g Trockensubstanz auf. Insgesamt werden drei Trennzyklen durchgeführt.

Die neutrale, aschefreie Aminosäurelösung wird über 2 l eines in der OH-Form befindlichen stark basischen Anionenaustauschers Amberlite IRA 416 gegeben. Dabei werden 68,4 l Lösung mit einem Seringehalt von 1,15 g/100 g Lösung bzw. 61,5 g/100 g Trockensubstanz erhalten.

Nach Aufkonzentrierung der Lösung auf 47 g Trockensubstanz/100 g Lösung erfolgt die Kristallisation von D,L-Serin innerhalb 72 h bei 20°C. Durch Filtration werden 534 g feuchten D,L-Serins mit 73,6 g Trockensubstanz/100 g Kristall sowie einer Reinheit von 89 g Serin/100 g Trockensubstanz gewonnen. Die aus der Kristallisation hervorgehende Mutterlauge weist einen Seringehalt von 14,8 g/100 g Lösung bzw. 41,9 g/100 g Trockensubstanz auf. Der D-Serin-Anteil in der Lösung beträgt 0,4 g/100 g Serin.

1120 g der erhaltenen Mutterlauge werden mit 7,2%-iger Salzsäure auf pH 5,0 eingestellt, bei 20°C mit 4,5 kg Methanol versetzt und zur Kristallisation 48 h unter Rühren bei Raumtemperatur inkubiert. Das erhaltene Kristall wird über Gewebefilter abgetrennt, in 800 g frischem Methanol aufgenommen und nach zwei Tagen Inkubation durch Filtration abgetrennt und trockengesaugt. Dabei werden 215 g Kristall mit 69,7 g Trockensubstanz/100 g Sediment sowie einem Seringehalt von 63,7 g/100 g feuchten Sediments bzw. 91,6 g/100 g Trocken­ substanz gewonnen.

Einige Teilabschnitte des vorbeschriebenen Verfahrens seien jetzt im folgenden anhand kürzerer Beispiele diskutiert. Diese geben also nicht ein vollständiges Verfahren, sondern nur Teilabschnitte davon an:

2. Beispiel

3200 ml einer durch Ionenausschlußchromatographie vorbereiteten serinhalti­ gen Melasseteilfraktion mit 62000 Einheiten ICUMSA Farbe, 0,375 g Serin/ 100 g Lösung bzw. 10,2 g Serin/100 g Trockensubstanz sowie 0,16 g Roh­ asche/100 g Lösung werden in einer Chromatographiesäule über 400 ml des stark sauren, makroporösen, in H⁺-Form befindlichen Kationenaustauschers Amberlite IR 132 gegeben.

Enthaltene Aminosäuren und andere Kationen sowie Farbstoffe werden dabei vom Ionenaustauscher aufgenommen, während Anionen und nichtionische Verbindungen den Tauscher passieren. Zur Elution der Aminosäuren werden 1200 ml einer 5,3%-igen Kaliumchloridlösung auf den Tauscher gegeben. Dabei werden 595 ml einer Lösung mit Seringehalt von 1,6 g/100 g Lösung bzw. 25,8 g/100 g Trockensubstanz, 7500 Einheiten ICUMSA Farbe und pH 0,98 erhalten.

3. Beispiel

15,2 kg einer durch die erfindungsgemäße Verdrängungschromatographie her­ gestellten serinhaltigen Lösung mit pH 1,0 und einem Seringehalt von 2,6 g/100 g Lösung bzw. 29 g/100 g Trockensubstanz, 0,48 g Asparagin/100 g Lösung sowie 6800 Einheiten ICUMSA Farbe werden zur Asparaginhydrolyse und Ent­ färbung 22 Stunden bei 97°C unter Rühren inkubiert. Nach Abschluß der Inku­ bation werden dem Ansatz 66 g pulverisierte CECA CX Aktivkohle zugesetzt.

Nach weiteren 30 Minuten Inkubation erfolgt eine Filtration auf einer mit Gewe­ befilter belegten Saugnutsche. Das Filtrat weist einen Asparagingehalt von 0,05 g Asparagin/100 g Lösung, einen Seringehalt von 2,6 g/100 g Lösung sowie einen Farbstoffgehalt von 500 Einheiten ICUMSA Farbe auf.

4. Beispiel

1200 ml einer durch die erfindungsgemäße Verdrängungschromatographie, Hydrolyse und Entfärbung vorbereiteten serinhaltigen Lösung mit pH 1 sowie einem Seringehalt von 2,8 g/100 g Lösung bzw. 27,5 g/100 g Trockensubstanz werden zur Mineralsäureabtrennung bei 20°C in einer Ionenaustauschersäule über 400 ml des in der 'Freien Baseform' befindlichen schwach basischen gel­ förmigen Ionenaustauschers Amberlite IRA 68 gegeben. Der Tauscher wird mit 400 ml deionisiertem Wasser nachgewaschen. Der Durchlauf wird gesammelt, 1400 ml des enthaltenen Durchlaufes weisen im Gemisch einen pH-Wert von 5,0 sowie einen Seringehalt von 2,2 g/100 g Lösung bzw. 34,2 g/100 g Troc­ kensubstanz auf.

5. Beispiel

250 ml einer durch erfindungsgemäße Verdrängungschromatographie, Hydro­ lyse und Entfärbung vorbereiteten sauren serinhaltigen Lösung mit pH 1,5 und einem Seringehalt von 1,43 g/100 g Lösung bzw. 31 g/100 g Trockensubstanz werden zur Mineralsäureabtrennung bei 20°C auf 50 ml des hochsulfonierten stark sauren makroporösen in H⁺-Form befindlichen Kationenaustauschers Amberlyst 35 WET gegeben. Nach Elution mit 250 ml 0,8%-iger Natronlauge werden 300 ml einer Aminosäurelösung mit pH 6 und einem Seringehalt von 1,15 g/100 g Lösung bzw. 54,2 g/100 g Trockensubstanz gewonnen.

6. Beispiel

2000 g einer durch erfindungsgemäße Verdrängungschromatographie, Hydro­ lyse und Entfärbung vorbereiteten sauren serinhaltigen Lösung mit pH 1,0, einem Seringehalt von 1,43 g/100 g Lösung bzw. 33,5 g/100 g Trockensub­ stanz sowie 0,47 g Asparagin/100 g Lösung, 0,32 g Threonin/100 g Lösung und 0,1 g Valin/100 g Lösung werden zur Mineralsäure- und Threoninabtren­ nung bei 20°C auf 400 ml des hochsulfonierten stark sauren makroporösen in H⁺-Form befindlichen Kationenaustauschers Amberlyst 35 WET gegeben. Der Tauscher wird mit 400 ml deionisiertem Wasser gewaschen. Zur Elution der Aminosäuren wird eine 0,8%-ige Natronlauge aufgegeben.

Das erhaltene Eluat wird fraktioniert, wobei eine Serinfraktion von 1950 ml mit einem Seringehalt vom 0,92 g/100 g Lösung bzw. 53,45 g/100 g Trockensub­ stanz sowie 0,1 g Asparaginsäure/100 g Lösung, 0,1 g Threonin/100 g Lösung und 0,02 g Valin/100 g Lösung erhalten wird.

Bei einer Serinausbeute von 63% wurden damit 70% des sonst durch Ionen­ austausch technisch nicht abtrennbaren Threonins entfernt.

7. Beispiel

2800 ml einer durch erfindungsgemäße Verdrängungschromatographie, Hydro­ lyse, Entfärbung und Entsäuerung vorbehandelten neutralen serinhaltigen Lö­ sung mit einem Seringehalt von 0,92 g/100 g Lösung bzw. 53,4 g/100 g Troc­ kensubstanz sowie 0,1 g Asparaginsäure/100 g Lösung werden zur Asparagin­ säureabtrennung bei 20°C mit 100 ml/h auf eine Glassäule gegeben, die mit 50 ml/h in OH-Form befindlichen stark basischen Anionentausches Amberlite IRA 416 gefüllt ist. Der erhaltene Durchlauf enthält keine Asparaginsäure, der Seringehalt beträgt 0,9 g/100 g Lösung bzw. 64,3 g/100 g Trockensubstanz.

Der Ionenaustauscher wird mit 150 ml 4%-iger Natronlauge regeneriert und mit 350 ml deionisiertem Wasser gewaschen, dabei fallen 590 ml einer Lösung mit 0,47 g Asparaginsäure/100 g Lösung sowie 0,02 g Serin/100 g Lösung an. Die Lösung wird mit 3,6%-iger Salzsäure auf pH 3,0 eingestellt, im Rotationsver­ dampfer auf 100 ml eingedampft und zur Kristallisation 18 h bei 20°C inkubiert. Das erhaltene Kristall wird abgetrennt und getrocknet. Es fallen 2,2 g Aspa­ raginsäure einer Reinheit von 87 g/100 g Trockensubstanz an.

8. Beispiel

570 g einer durch erfindungsgemäße Verdrängungschromatographie, Hydrolyse und Entfärbung, Entsäuerung und Asparaginsäureabtrennung vorbehandelten serinhaltigen Lösung mit pH 4,8 und einem Seringehalt von 2,88 g/100 g Lö­ sung bzw. 64,2 g/100 g Trockensubstanz sowie 0,31 g/100 g Threonin, 0,08 g Glycin, 0,24 g/100 g Alanin, 0,21 g/100 g Valin und 0,06 g/100 g Methionin werden zur D,L-Serinkristallisation im Rotationsverdampfer bei 60°C unter Va­ kuum auf 56 g eingeengt. Der Ansatz wird unter Rühren 48 h bei 20°C inkubiert und das erhaltene Kristall abgetrennt. Es werden 15,1 g Feststoff mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 30,54% erhalten.

Der Gehalt an Aminosäuren im Feststoff beträgt: Threonin 1,69 g/100 g Lö­ sung, Serin 55,88 g/100 g Lösung bzw. 80,5 g/100 g Trockensubstanz, Glycin 0,74 g/100 g Lösung, Alanin 1,72 g/100 g Lösung, Valin 1,21 g/100 g Lösung, Methionin 0,34 g/100 g Lösung. Das Serin besteht zu 52% aus L-Serin sowie zu 48% aus D-Serin.

Der Überstand weist einen Serin-Gehalt von 19,2 g/100 g Lösung bzw. 52,98 g /100 g Trockensubstanz und einen D-Serin-Anteil von 0,94 g/100 g Gesamtse­ rin sowie einen Gehalt an Trockensubstanz von 36,37% auf.

9. Beispiel

Zur biotechnologischen Herstellung von L-Tryptophan aus aufgereinigter L-Se­ rinlösung und Indol werden 38,6 g einer durch erfindungsgemäße Verdrän­ gungschromatographie, Hydrolyse, Entfärbung, Entsäuerung, Asparaginsäure­ abtrennung und D,L-Serinabtrennung vorbereiteten serinhaltigen Lösung mit pH 5, einem Seringehalt von 14,78 g/100 g Lösung bzw. 41,87 g/100 g Troc­ kensubstanz sowie 1,69 g Threonin/100 g Lösung; 3,5 g Alanin/100 g Lösung und 0,6 g Methionin/100 g Lösung mit 42 g feuchter E. coli B 10 Zellen einer L- Tryptophanaseaktivität von 0,7 g Trp/(g BTM *h) und 30 mg Pyridolax-5-Phos­ phat-Monohydrat vereinigt. Der Ansatz wird mit 20 mM Natriumphosphatpuffer pH 8 auf 1 l aufgefüllt und in einem temperierbaren Umsatzbehälter gemischt. Durch Zugabe einer 2,5%-igen Indollösung wird eine Indolkonzentration von 0,2 % eingestellt und die Tryptophansynthese gestartet. Die Indolkonzentration im Ansatz wird mittels HPLC verfolgt und durch Nachdosierung jeweils auf 0,2% nachgestellt.

Nach 4 Stunden Umsatzdauer wird eine L-Tryptophankonzentration von 0,63 g L-Trp/100 g Lösung erreicht. Der Biokatalysator wird durch Zentrifugation abge­ trennt. Die L-Tryptophanlösung wird mit gesättigter Citronensäurelösung auf pH 5 eingestellt, auf 50°C erhitzt mit 1 g Aktivkohle/100 g Lösung (Norit CA 3) versetzt. Die Aktivkohle wird nach 0,5 h Inkubation durch Filtration auf einer Saugnutsche abgetrennt. Die filtrierte Tryptophanlösung wird auf 150 ml einge­ dampft und das Tryptophan über 24 h bei RT auskristallisiert.

Es werden 10,62 g Sediment mit einem Trockensubstanzgehalt von 55,8% sowie einem Tryptophangehalt von 45,98 g/100 g Sediment bzw. 82,4 g/100 g Trockensubstanz erhalten.

Claims (10)

1. Verfahren zur Anreicherung von L-Serin aus Naturstoffgemischen,
bei dem als Ausgangsstoff ein Naturstoffgemisch mit einer Serinreinheit von 5 bis 20 g/100 g Trockensubstanz und einem Trockensubstanzgehalt von 1 bis 40 g Trockensubstanz pro 100 g Lösung eingesetzt wird,
bei dem in einem Verfahrensschritt an einem starksauren Kationenaustau­ scher mittels einer salzhaltigen Lösung eine Ionenverdrängungschromato­ graphie mit selektiver Elution von neutralen polaren Aminosäuren in eine sau­ re Fraktion erfolgt, in der das Serin angereichert ist,
wobei das Naturstoffgemisch bei 20°C bis 90°C mit einem Anfangs-pH-Wert zwischen 2,5 und 9 ein mit einem stark sauren Kationenaustauscher gefülltes Chromatographiesystem passiert, bis der Kationenaustauscher die in der Lösung vorhandenen Kationen nicht mehr vollständig zu binden vermag,
und wobei die neutralen, hydrophilen Aminosäuren mit einer 2%-igen bis 8%- igen Neutralsalz-Lösung selektiv in einer sauren Fraktion von dem Kationenaustauscher verdrängt werden,
wobei in diesem Schritt gegebenenfalls vorhandene Farbstoffe auf dem Kationenaustauscher ausgefällt sowie hydrophobe Bestandteile adsorptiv am Kationenaustauscher gebunden und von den neutralen, hydrophilen Amino­ säuren abgetrennt werden, und
bei dem nach der Ionenverdrängungschromatographie und der selektiven Elution der neutralen polaren Aminosäuren eine Entsäuerung der mit Serin angereicherten Fraktion erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angereicherte Serin-Fraktion eine Konzentration von 2 g bis 5 g Trockensubstanz pro 100 g Lösung und eine Temperatur von 70°C bei Aufgabe auf den Kationenaustauscher im Chromatographiesystem besitzt und die Verdrängung der neutralen, hydrophilen Aminosäuren mit einer 4%igen Natriumchlorid-Lösung erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der vom Kationenaustauscher erhaltenen sauren Aminosäurefraktion gegebenenfalls vorliegende Aminosäuren Asparagin und Glutamin durch Erhitzen der Lösung auf 80°C bis 100°C, vorzugsweise 95°C, über einen Zeitraum von mehreren Stunden, vorzugsweise 15 Stunden, zu Asparagin­ säure und Glutaminsäure hydrolisiert werden.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die saure Lösung durch Behandlung mit einem Adsorbens, vorzugs­ weise mit Aktivkohle, entfärbt wird und
daß die Entfärbung bei 30°C bis 95°C, vorzugsweise 80°C, und während etwa einer Stunde Kontaktzeit stattfindet.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die vom Kationenaustauscher erhaltene saure Aminosäurefraktion eine Chromatographiesäule passiert, die mit einem sehr stark sauren, in Proto­ nenform befindlichen Kationenaustauscher gefüllt ist, insbesondere einem Katalyseharz,
daß die Aminosäuren an das Tauschermaterial adsorbiert werden, und
daß vorhandene anorganische Säuren nicht gebunden und getrennt gewon­ nen werden.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das an das Katalyseharz gebundene Serin nebst anderen Aminosäuren mit einer verdünnten starken Base, vorzugsweise Natronlauge oder Ammo­ niak, vorzugsweise in einer Konzentration von 0,2 Val pro Liter, als neutrale Lösung eluiert werden, und zwar in einer Reihenfolge (a) saure Aminosäuren und Threonin, (b) Serin, (c) Alanin, (d) verzweigtkettige und aromatische Aminosäuren.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der neutralisierten Serinlösung verbliebene Anteile an sauren Ami­ nosäuren mittels eines basischen Anionenaustauschers quantitativ entfernt werden.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Verfahrensschritt nach der Ionenverdrängungschromatographie und der selektiven Elution eine Abtrennung gegebenenfalls vorhandenen D- Serins durch Kristallisation des D,L-Serins aus wässriger Lösung erfolgt,
wobei aus einer angereicherten Serinfraktion durch Konzentration der Lösung bis an die Löslichkeitsgrenze des L-Serins gegebenenfalls vorhan­ dene Anteile an D-Serin durch Fällung von schwer löslichem D,L-Serin Racemat abgetrennt werden.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die neutralisierte Serinlösung mit einer Serinreinheit von mindestens 50% (Gewichtsanteil Serin bezogen auf Trockensubstanz) auf einen pH- Wert zwischen 3,0 und 8,0, vorzugsweise 5,2 und einen Trockensubstanz­ gehalt zwischen 30% und 50% eingestellt und mit 2 bis 5, vorzugsweise 3, Volumenanteilen Methanol versetzt wird, und
daß das in der Lösung als Hauptbestandteil enthaltene Serin auskristallisiert wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabegeschwindigkeit der Salzlösung zwischen 0,5 BV/h und 1,0 BV/h liegt.