JPH026443A - Ｌ―リジンのイオン交換回収 - 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、イオン交換樹脂を使用して溶液からのＬ−リ
ジンの回収に関する。本発明の方法は、高純度かつ高収
率でＬ−リジンを生産する。好ましい方法によれば、飼
料補足剤として直接使用することができるＬ−リジン遊
離塩基の高濃厚液が生成する。

〔従来の技術〕

Ｌ−リジンは、必須アミノ酸の一つである。通常、Ｌ−
リジン産生微生物の発酵により工業品質のものが生産さ
れている。しかしながら、それは他の物質を伴って生産
されるので、Ｌ−リジンが生成される溶液から精製され
た状態で回収しなければならない。

Ｌ−リジン回収に関する常法の一つは、イオン交換樹脂
を使用することである。例えば、米国特許第３，５６５
，９５１号明細書によると、発酵ブロスをｐ　Ｈ０，５
〜０．３に調整した後、それをアンモニウム型の強酸性
カチオン交換樹脂と接触させる方法が記載されている。

次に、この樹脂を水酸化アンモニウムで溶離して吸着Ｌ
−リジンが回収されている。この特許明細書には非常に
高純度のＬ−リジン塩酸塩が報告されている。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来方法における最終製品の純度は、出
発原料の性状、例えば発酵培養物中のリジン量に影響を
受ける。前記′９５１号特許の方法は、その特許の実施
例で使用されている出発原料について適しているとはい
え、その方法を使用する純度および収率が、Ｌ−リジン
を含有する各種の出発溶液について満足すべきものでな
いことが判明した。さらに、高純度品は塩酸塩としての
結晶化後に得られるにすぎない。したがって、相当高い
Ｌ−リジン濃度を有する溶液を生産すると同時に、高純
度および高収率のＬ−リジンを回収し得る改良方法の必
要性がある。

さらに、前記′９５１号特許明細書では、最終的に回収
されている生成物は、乾燥状態のＬ−リジン塩酸塩であ
る。溶離液は、塩酸により酸性になるのでＬ−リジン塩
酸塩が生成する。次に、このものを沈澱しそして乾燥し
ている。この乾燥状物は、さらなる処理工程と処理試薬
を必要とする。

〔課題を解決するための手段］ ａ）前記溶液を前記イオン交換樹脂と接触させ、次いで ｂ）前記イオン交換樹脂を洗浄して不純物を除去し、次
いで Ｃ）少なくとも１５分間溶離液に前記樹脂を浸ン責し、
その後 ｄ）前記溶離液で前記樹脂から前記Ｌ−リジンを溶離し
て、回収Ｌ−リジン含有液を形成する工程を含んでなる
前記方法が提供される。

好ましい態様では、浸漬工程前にＬ−リジンにより前記
樹脂は飽和される。

本発明のもう一つの好ましい態様によれば、Ｌ−リジン
遊離塩基の濃厚液を調製することが目的とされる。従っ
て、Ｌ−リジン遊離塩基濃度が約５００〜７７５ｇ／ｆ
ｆになるように、工程ｄ）由来の溶出液を濃縮する追加
の工程が供給される。

浸漬工程を含む本発明の方法は、前記′９５１号特許で
は示唆されていない。この浸漬工程が、既知の方法を凌
駕する結果を提供する。こうして、高濃度でＬ＝ｌＪジ
ンを含有する溶離液が生成する。

このような高濃厚物は、その後に続くすべての加工工程
に低コストをもたらす。

本発明の好ましい態様によれば、イオン交換樹脂が１５
−リジンで飽和される。アミノ酸のイオン交換回収に関
連する他の特許、例えば前記′９５１号特許では、イオ
ン交換樹脂が飽和されていない。

代表的には、イオン交換樹脂は、カラムの一端にＬ−リ
ジンを含有する出発液を導入し、そのカラムのもう一方
の端からそれを排出することによって「負荷」するカラ
ム様式である。　′９５１号によれば、前記カラムのも
う一方の端にＬ−リジンが現われ初めるやいなや負荷が
停止される。

一方、本発明の好ましい態様では、イオン交換樹脂が飽
和される。これは、溶液中のＬ−リジンがイオン交換樹
脂に吸着されるＬ−リジンと平衡になるときに達成され
る。これは、例えばカラムの場合、カラムに導入する溶
液中のＬ−リジン濃度が、カラムから流出するそれと同
じになった時点と決定される。

本発明の方法は、あらゆる溶液からＬ−リジンを回収す
る場合にも有用である。最も一般的な溶液は、スペント
培地、微生物細胞、他のアミノ酸および他の不純物を含
む発酵ブロスである。溶液が固体、例えば微生物細胞を
含む場合は、これらを除去した後、その溶液がイオン交
換樹脂と接触される。

微生物細胞は、常法により除去することができる。有用
な方法には、連続式かまたはバッチ式の濾過および遠心
が挙げられる。スペントブロスから濾過された細胞は、
それらに取り込まれているＬ−リジンをいくらか有する
ことが知られている。

従って、濾取した細胞を水で洗浄し、その洗液を次のイ
オン交換回収用の上澄に加えることが好ましい。

通常、細胞除去後の溶液は、酸溶液、例えば、硫酸によ
りｐＨ約０．５〜３．０に調整される。

この酸性溶液を、次に、通常のイオン交換樹脂と接触す
る。樹脂は、いずれかの適当な容器に充填することがで
きるが、−Ｃにはカラム内である。

樹脂としては、強力チオン型の、例えば、ＤｏｗＣｈｏ
ｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ　（Ｍｉｄｌａｎｄ　　Ｍ
ｉｃｈ　ＵＳＡ）から入手可能なりｏｉｎｅｘ　５０Ｗ
−Ｘ８　ＮＨ４”　、Ｒｏｈｍａｎｄ　Ｈａａｓ　Ｃｏ
１１ｐａｎｙ（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ　Ｐａ、ＵＳ
Ａ）から入手可能なＡｍｂｅｒｌｉｔｅ　ＩＲ−１２０
またはいずれかの等価の樹脂が挙げられる。

上記に詳述したように、好ましい態様では、イオン交換
樹脂がＬ−リジンで飽和される。まず最初に、樹脂は溶
液中のすべてのＬ−リジンを取り込む。カラムが使用さ
れる場合には、カラムから流出するＬ−リジンを含まな
い？８液は廃棄することができる。

カラムから流出する溶液中にＬ−リジンが現われ始める
ときは、その流出液を循環することができる。

Ｌ−リジン含有溶液との接触後、そのイオン交換樹脂を
洗浄して不純物を除去する。洗浄には水を使用すること
ができ、洗浄の終点は洗液の透明度を観察することによ
り決定することができる。

洗液が透明になったとき、不純物がカラムから除去され
たことになる。

浸漬および溶離工程で使用される溶離液は、元のイオン
交換樹脂のカチオンを含む塩基性溶液である。前述した
具体的な樹脂は、いずれもアンモニウム型イオン交換樹
脂であり、従って、塩基としてはアンモニウム塩が好ま
しい。水酸化アンモニウム、炭酸アンモニウムまたは炭
酸水素アンモニウムを使用することができる。水酸化ア
ルカリ金属類のような他の塩基も使用することができる
。

溶離液のｐＨは、代表的には１１〜１２である。

前記イオン交換樹脂は、少なくとも１５分間、好ましく
は３０〜４５分間溶離液に浸漬される。

次に、溶離は、溶出液中にもはやＬ　−リジンが検出さ
れなくなるまで続けられる。浸漬後に集められた溶出液
は、回収精製Ｌ−リジンを含む。

Ｌ−リジンを含有する溶出液は、さらに処理してもよい
。この溶液を、例えば塩酸で酸性にすることによりＬ−
リジン塩酸塩を形成することもできる。この塩を沈澱さ
せ、濾過しそして乾燥することができる。

好ましい処理としては、回収Ｌ−リジン遊離塩基を含有
する溶出液を酸性にすることなく、５００〜７７５ｇ／
ｐのＬ−リジン塩酸塩基を含むＬ−リジン遊離塩基濃厚
物を生成するために濃縮される。

高濃厚物は、ゲルを形成する傾向がある。この濃厚物は
、例えば、直接飼料補足剤として使用することができる
。

前記液状のＬ−リジン濃厚物を生成するための前記溶出
液の濃縮は、常法により実施することができる。蒸発が
好適な方法の一つであるが、しかしながら、逆浸透膜の
ような水を排除する他の方法も使用することができる。

以下の実施例は、本発明について一層の理解を進める目
的で提供される。

例」：一り二 例２は、比較例である。

本発明を具体的に説明する目的で、第２表の大要に従っ
て変更する２種のりジンブロス吸着実験および溶離実験
を行った。

第　　■　　表 ■（本発明）　溶離に備えて吸着し、次いで浸漬した飽
和樹脂 ２（比　較）　吸着し、次いで溶離間中浸漬していない
飽和樹脂 ４６．９　ｇリジン／ｌを含有する濾過した微生物発酵
ブロスを、硫酸でｐＨ２に調整した。このブロスの区分
けしたものを、以下のすべての吸着リジン回収実験用供
給液として使用した。各実験カラムとしては、アンモニ
ウム型のＡｍｂｅｒｌｉｔｅ　ｌＲ１２０強カチオン交
換樹脂を充填した。Ａ　ｍｂｅｒ　ｌ　ｉ　ｔｅイオン
交換樹脂は、Ｒｏｈｍ　ａｎｄ　Ｈａａｓ　Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎから市販されている。充填カラムの寸法は
、直径２．５ｃｍＸ樹脂の高さ２０ｃｍであった。新鮮
な樹脂を各実験で使用した。ブロスは、各実験において
２０°Ｃ１約４ｍＪ／分の下降流でカラムを通してポン
プ輸送して供給した。例１および２における最終流出液
濃度は、供給液濃度と同一であった。

すなわち、各カラムにブロス８００ｒｌをポンプ輸送し
た後、各カラムは飽和した。流出液濃度が０．１ｇリジ
ン／ｉになったときポンプ輸送を停止した。

この吸着後、各カラムを１０時間脱イオン水で逆流洗浄
し、未吸着物、隙間にはさまっている物質を除去した。

この逆流洗浄後、溶離を行った。

３つの実験の溶離液は、ｐ　Ｈ１２の２Ｎ水酸化アンモ
ニウムであった。

例１では溶離液を、２０゛Ｃ１１５ｍ１／分でカラムに
ポンプ輸送し、６．５分間で総ＩＥ９７．５ｍｆｆを流
した。流れを停止し、この停止直前の流出液濃度は、０
．５ｇリジン／２であった。このカラムを静置したまま
約３０分間浸漬した後、再び１５ｍｆｆ／分で流出を続
けた。流出はさらに９１．５分間続は合計９８分の流出
とし、ブロスの総１１０１２．５ｒｌ！となった。この
最終流出液濃度は、０．１ｇリジン／ｌであった。

浸漬を全く行わない以外は、同じ溶離条件を比較例２と
して使用した。溶離液総量１０１０２Ｏをカラムにポン
プ輸送し、最終溶出液濃度は、０．１ｇリジン／ｌであ
った。

Ｌ−リジン濃度は、溶出流中で測定された。集めた溶出
液についてのピーク濃度と平均濃度（９６％の回収を基
準する）を、第■表（リジン濃度ｇ／ｌ）に示す。各実
験に由来する溶出流を濃縮して乾燥し、次いで残渣中の
リジン含有重量パーセント（リジン純度）を分析した。

この結果も第■表に示す。

第　　■　　表 １　　　　　９０．７　　　　　　　　９２．２　　　
　　３４．６２　　　　　８７．８　　　　　　　　７
４．７　　　　　２９．９廿ＬＬ二 Ｌ−リジン純度４６．５％で１β当りＬ−リジン遊離塩
基３３．７ｇを含有する細胞除去発酵ブロス１２．９１
を、硫酸でｐＨ２に調整した。次に、この溶液を強力チ
オン樹脂（Ｄｏｗｅｘ　５０Ｗ−Ｘ８　ＮＩＩａ”　）
　　６１を含むカラムを通して流した。これは、溶液中
のリジンの全てを吸収するには十分すぎる樹脂量に相当
する。カラムを蒸留水で逆流液が透明になるまで逆流洗
浄した。まず最初に、この樹脂を２Ｎ水酸化アンモニウ
ムに３０分間浸漬し、次いでこの水酸化アンモニウム溶
液４ヘツド容ｌ（２４ｆ）で溶離を続けた。集めた溶出
液中のＬ−リジン濃度は、１６．７ｇ／ｆｆｉであった
。この）容出液を、２５゛Ｃ１４３，０ｘｌＯ６Ｐａで
ＤＤＡＨＲ−９８膜を備えるＤＤＳ　Ｌａｂ　Ｕｎｉｔ
　２０の逆浸透膜および型枠を使用して２．５１ｆｆｉ
まで濃縮した。残存物２００ｍｊ２を、Ｂｕｃｈ　ｉＲ
ｏｔａｖａｐｏｒを使用し、５０°Ｃ約１００　Ｃｍｆ
１ｇ下で４３ｍｆｆになるまで濃縮した。約９４．３％
のＬ−リジンが、７４２ｇ　Ｌ−リジン遊離塩基／１　
（６０１ｇＬ−リジン遊離塩基／ｋｇ）の濃度および９
５．１％純度で回収された。

■土エ フエツト・パンチ発酵で、４８．７％純度の１！当り４
８．２ｇＬ−リジン遊離塩基を有するブロス２．３１を
生成した。分子！１００にカット・オフを有するポリエ
チレンスルホン膜を備えた叶Ｓ　Ｌａｂ　Ｕｎｉｔ２０
のプレートおよび型枠を使用する限外濾過によって、前
記ブロスから微生物細胞を分離した。

この微生物細胞の洗浄は行われなかった。細胞分離後、
濾液のＬ−リジン純度は、６７．１％に上昇した。硫酸
で濾液のｐＨを２に調整した。濾液１．７４２を、強力
チオン樹脂（Ｄｏｗｅｘ　５０Ｗ−Ｘ８　ＮＨ４’　）
５１を含むカラムを通過させた。このカラムを、流出洗
液が透明になるまで蒸留水で逆流洗浄した。

まず最初に、この樹脂を３０分間２Ｎ水酸化アンモニウ
ムで浸漬し、次いでこの水酸化アンモニウム溶液１．７
７１で溶離した。集めた溶出液中のしリジン濃度は、２
８．４　ｇ　／　ｌであった。ＢｕｃｈｉＲｏｔａｖａ
ｐｏｒを使用し、４５〜５０°Ｃにて７６〜１０２　Ｃ
ｍＨｇ下で前記イオン交換溶出液を６７ｒｒｌまで濃縮
した。液状リジン生成物の濃度および純度は、それぞれ
、７５０ｇ　Ｌ−リジン遊離塩基／　ｆｆｉ　（６００
ｇＬ−リジン遊離塩基／ｋｇ）および９７．２％であっ
た。この製品は、２３日経過しても安定であった。

五ｉ± フェッド・バッチ発酵で、４８．７％純度の１β当り４
８．２ｇＬ−リジン遊離塩基を有するブロス２．Ｏｌを
生成した。５ｕｐｅｒｓｐｅｅｄ　５ｏｒｖａｌｌを用
い、３０°Ｃ１４０分間、８０００　ＲＰＭで遠心によ
りブロスから微生物細胞を分離した。微生物細胞の洗浄
は行わなかった。細胞を除去した後の上澄液純度は、６
２．４％に上昇した。この上澄液を、硫酸によりｐＨ２
に調整した。強力チオン樹脂（Ｄｏｗｅｘ　５ＱＷＸ８
　　Ｎ）＋４’）　　５βを含むカラムに１．５４β容
の上澄液を通過させた。このカラムを、洗液が透明にな
るまで蒸留水で逆流洗浄した。まず最初にこの樹脂を２
Ｎ水酸化アンモニウム溶液に３０分間浸漬し、次いで同
じ水酸化アンモニウム溶液１．５５ｆｆで溶離した。集
めた溶出液中のＬ−リジン濃度は、４１．６ｇ／ｊ２で
あった。Ｂ　ｕｃｈｉ　　Ｒｏｔａｖａｐｏｒを使用し
、４５〜５０°Ｃ１７５〜１００　ＣｍＨｇ下で前記イ
オン交ｔｌＡ溶出液を８３ｍ１まで濃縮した。液状リジ
ン生成物の濃度および純度は、それぞれ、７７７ｇ　Ｌ
リジン遊離塩基／ｌ　（６２４ｇＬ−リジン遊離塩基／
ｋｇ）および９９．４％であった。この液状製品は、０
．２１３Ｐａ−秒の粘度を有し、２３日を経過しても安
定であった。

〔発明の効果〕

本発明により達成される発明の効果は、優れた純度を有
する■５−リジン製品が得られることである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強カチオン性イオン交換樹脂を使用する溶液からの
   Ｌ−リジンの回収方法であって、ａ）前記溶液を前記イ
   オン交換樹脂と接触させ、次いで ｂ）前記イオン交換樹脂を洗浄して不純物を除去し、次
   いで ｃ）少なくとも１５分間溶離液に前記樹脂を浸漬し、そ
   の後 ｄ）前記溶離液で前記樹脂から前記Ｌ−リジンを溶離し
   て、回収Ｌ−リジン含有液を形成する工程を含んでなる
   前記方法。 ２、Ｌ−リジン遊離塩基濃度が約５００〜７７５ｇ／ｌ
   であるＬ−リジン遊離塩基濃厚液。