JPH06269288A - トレハロースのアルコール晶析による単離精製法 - Google Patents

トレハロースのアルコール晶析による単離精製法

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JPH06269288A
JPH06269288A JP1561593A JP1561593A JPH06269288A JP H06269288 A JPH06269288 A JP H06269288A JP 1561593 A JP1561593 A JP 1561593A JP 1561593 A JP1561593 A JP 1561593A JP H06269288 A JPH06269288 A JP H06269288A
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JP
Japan
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trehalose
alcohol
crystallization
solution
exchange resin
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JP1561593A
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Naoyuki Kinouchi
直之 木ノ内
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Ajinomoto Co Inc
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Ajinomoto Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】トレハロース含有水溶液から、簡単に純度の高
いトレハロース・2水和物結晶が得られる方法を提供す
る。 【構成】トレハロース水溶液とアルコールを液量比例で
かつ同時に添加することを特徴とするトレハロースの晶
析法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はトレハロースの製造法に
関するものである。トレハロースは、医薬品及び食品分
野において、細胞活性保持剤、耐寒性剤、不凍性剤等と
しての利用が期待されている。
【0002】
【従来の技術】従来、トレハロースの製造法としては、
乾燥酵母等の天然物から抽出する方法、マルトース、シ
ュクロース等を酵素処理してトレハロースに変える方
法、微生物を培養してトレハロースを生成蓄積させる方
法等が知られている。
【0003】トレハロースの分離方法としては、乾燥酵
母等からの抽出法、酵素法でトレハロースを生成させ精
製する方法、微生物培養によりトレハロースを生成し精
製する方法がある。乾燥酵母からの抽出法の場合には、
エーテル、アルコール抽出し、アルコールとアセトンを
用いて晶析を繰り返す方法(Science、61(1587)、57
0、1925) 、酵母をNH2SO4処理し、重金属のHg、
Feによる沈澱後、濾液に多量の95%アルコールを添加
して晶析させる方法(Science、82(2131)、422、1935)
、酵母よりアルコール抽出し、イオン交換樹脂(Ambe
rlite IR−100、IR−4B)でイオン性物質を除去
してから多量の95%アルコールを添加して晶析させる方
法(J.Am.Chem.Soc.,72、2059、1950)等が報告さ
れている。
【0004】一方、酵素法については、マルトースをマ
ルトースホスホリラーゼ及びトレハロースホスホリラー
ゼで処理してトレハロースを生成させ、酵素反応液から
沈澱物を除去後アニオン交換樹脂で精製する方法が知ら
れている(特開昭58−216695号公報)。アニオン交換樹
脂処理で精製した糖液は、ホウ酸型陰イオン交換樹脂に
流してトレハロースを吸着させ、ホウ酸カリウム溶液で
溶離分画し、得られたトレハロース画分はカチオン型イ
オン交換樹脂で処理し、濃縮後低級アルコールを加えて
蒸留することによりホウ酸を除去し、アルコール晶析を
繰り返してトレハロース結晶を得ている。また、シュク
ロースに固定化したグルコシル・トランスフェラーゼを
作用させてパラチノースを生成させ、これを晶析分離し
た残りの糖液には副生物であるトレハロースが存在して
いる。この糖液をまず亜硫酸型と亜硫酸水素型の混床の
強塩基性陰イオン交換樹脂でクロマトグラフィー処理
し、次いでCa型の強酸性陽イオン交換樹脂でクロマト
グラフィー処理してトレハロースを分離する方法が知ら
れている(特開平4−131090号公報)。
【0005】更に、微生物を培養してトレハロースを生
成させる方法の場合には、ノカルディア属のトレハロー
ス生産菌の培養液を除菌し、メタノール処理して不溶物
を除去した濾液からトレハロースを分離する方法が知ら
れている(特開昭50−154485号公報)。この方法におい
ては濾液を陰イオン交換樹脂及び陽イオン交換樹脂でそ
れぞれ2回づつ処理し、ゲル濾過を行い、活性炭カラム
に吸着溶離後エタノール晶析を繰り返してトレハロース
結晶を得ている。リゾクトニア属、スクレロチウム属等
の菌を培養して得た菌体を粉砕してトリクロロ酢酸水溶
液で抽出し、この抽出液からトレハロースを分離する方
法も知られている(特開平3−130084号公報)。抽出液
はまずクロロホルムとエーテルで処理して脂質及びトリ
クロロ酢酸を除去し、イオン交換樹脂を通した後蒸発乾
固させ、これをアセトニトリル等で溶解してシリカゲル
クロマトグラフィーでトレハロースを分離しうることが
示されている。また、培養後菌体を分離し、上清を濃縮
後Bio−Gel P−2でクロマトグラフィーを行い、得
られたトレハロース画分をDowex 50で処理し、再度Bi
o−Gel P−2クロマトグラフィーで精製し、このトレ
ハロース画分を濃縮乾固してトレハロースの乾燥物を得
る方法も知られている(Agric.Biol.Chem., 52
(3)、867−868、1988)。
【0006】上記のようにトレハロースの分離には一般
にアルコール晶析法が組み込まれているが、アルコール
晶析法で得られるトレハロース・2水和物結晶は微細な
ため純度が低いという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記の
問題点を解決して、トレハロース含有水溶液から、簡単
に純度の高いトレハロース・2水和物結晶が得られる方
法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
したトレハロースの晶析法を提供するものであり、トレ
ハロース水溶液とアルコールを液量比例でかつ同時に添
加することによってかかる目的を達成したものである。
【0009】トレハロース水溶液の由来は問うところで
はなく、乾燥酵母、いわひば等の天然物の抽出液からト
レハロース精製品を得る中間工程の各種トレハロース水
溶液、マルトース、シュクロース等を酵素処理してトレ
ハロースに変える方法におけるトレハロース精製品を得
る中間工程の各種トレハロース水溶液、微生物を培養し
てトレハロースを生成蓄積させる方法におけるトレハロ
ース精製品を得る中間工程の各種トレハロース水溶液を
用いることができる。
【0010】上記の微生物を培養してトレハロースを生
成蓄積させる方法は公知のノカルディア属、リゾクトニ
ア属、スクレロチウム属の微生物のほか、本出願人が新
たに開発したものであってもよい。すなわち、従来より
L−グルタミン酸や各種アミノ酸の生産菌として知られ
ているブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属、
ミクロバクテリウム属またはアルスロバクター属に属す
る微生物をシュクロースまたはマルトース等を主炭素源
とする液体培地で培養することにより得られた発酵液由
来の水溶液であってもよい。これらの属に属する微生物
はトレハロース生産能を有する微生物であればいずれの
菌株でも使用できるが、具体的に例示すると以下の菌株
が挙げられる。
【0011】ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタ
ム ATCC 13869 ブレビバクテリウム・フラバム ATCC 14067 ブレビバクテリウム・ティバリカタム ATCC 21642 コリネバクテリウム・グルタミカム ATCC 13032 コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム ATCC
13870 コリネバクテリウム・リリウム ATCC 15990 アルスロバクター・シトレウス ATCC 11624 アルスロバクター・スルフレイス ATCC 15170 ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム ATCC 1
5354 さらには、これらの菌株の変異処理等を施すことにより
トレハロース生産能を向上させた変異株も使用すること
ができる。
【0012】培養は好気的条件下で行うのがよく、培養
温度は20〜45℃、培養液のpHは5.0〜10.0に制御する
のがよく、pHの調整には無機あるいは有機の酸性もし
くはアルカリ性物質、さらには尿素、炭酸カルシウム、
アンモニアガス等を使用することができる。
【0013】上記発酵液は必要により公知の遠心分離法
あるいは濾過法等により予め菌体を分離しておくことが
できる。
【0014】本発明の方法が適用されるトレハロース水
溶液は、上記各方法における中間工程液のものであり、
通常は粗結晶あるいは精製結晶を取得する際のものであ
る。これらの水溶液は天然物からの抽出液、酵素反応液
あるいは発酵液好ましくは除菌発酵液から得られるもの
であるが、その際、各種の精製が行なわれる。これはク
ロマトグラフィーなど各種の公知の手段を適用したもの
であってよいが、本発明者は限外濾過膜処理及びアニオ
ン交換樹脂とカチオン交換樹脂を組み合わせたイオン交
換樹脂処理が特に有効である。この限外濾過膜処理とイ
オン交換樹脂処理は前述のL−グルタミン酸や各種アミ
ノ酸の生産菌を用いて得られた発酵液に対して特に有効
である。
【0015】限外濾過膜は高分子、具体的には分子量約
1000以上、例えば2000以上のものを除去できるものを使
用する。膜の材質はアセチルセルロースなどのセルロー
ス系のもののほか、ポリアミド、ポリエステル、ポリア
クリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリカーボネ
ート、ポリエチレンさらには無機材料など多種多様のも
のが知られているがその種類を問わず使用できる。膜形
状は、平膜型、モジュール型等あるが、処理性能の点か
らモジュール型が好ましい。
【0016】発酵液等には相当量の無機塩類が存在しそ
の他各種イオン性物質も存在していて、これらが晶析の
際に析出してくるのでトレハロースを晶析する前に脱塩
しておくことが好ましい。脱塩手段としてはイオン交換
膜等を使用してもよいが、遊離型の陽イオン交換樹脂と
陰イオン交換樹脂を組み合わせて行う方法が簡便であ
る。陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂は脱塩能力の
あるものであればその種類を問わず使用できる。このイ
オン交換樹脂による脱塩処理は限外濾過膜処理を行う前
後のいずれに行ってもよい。
【0017】晶析に先立って溶液を活性炭等で脱色処理
しておくことが好ましい。
【0018】本発明で適用されるトレハロース水溶液の
トレハロース濃度としては25〜60g/dl、好ましくは30
〜50g/dl程度が適当である。
【0019】アルコールはメタノール、エタノール、プ
ロパノール、イソプロパノール、ブタノール等の低級ア
ルコールがよく、エタノールが特に好ましい。アルコー
ルの添加量はトレハロース水溶液の1〜10倍量程度、好
ましくは2〜5倍量程度が適当である。
【0020】本発明の方法においては、まず晶析槽は種
晶としてトレハロース・2水和物結晶が存在するトレハ
ロース水溶液あるいはトレハロース含水アルコール溶液
を形成する。この手段は問うところではなく、如何なる
手段によってもよい。次いで、この晶析槽にトレハロー
ス水溶液とアルコールを液量比例でかつ同時に添加して
いく(比例添加法という)。この「液量比例で」とは、
トレハロース水溶液の全添加量とアルコールの全添加量
との液量比で添加することを意味する。この液量比は厳
密なものではなく、±10%程度、好ましくは±5%程度
の変動が許容される。また、「同時に」の意も本発明の
効果を発揮しうる範囲での時間的ずれは許容される。ト
レハロース水溶液とアルコールの添加はいずれも連続的
であってもよく、間欠的であってもよい。晶析温度はア
ルコールの沸点以下であればよいが、20〜50℃程度が好
ましい。晶析中は攪拌を行なうことが好ましい。
【0021】添加後は必要により5〜10℃程度まで冷却
し、30分〜2時間程度放置して過飽和を解消させる。次
いで、固液分離後結晶を必要により含水アルコール等で
洗浄すればよい。
【0022】次に、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。なお、トレハロースの定量は、高速液体クロ
マトグラフィー(使用カラム:山村化学研究所(株)製、
YMC PA−03−S−5)により行った。トレハロー
スの量は全て2水和物の量で表示した。
【0023】
【実施例】 実施例1;比例添加法 グルコース4%、尿素0.5%、KH2PO4 0.1%、MgS
4・7H2O 0.04%、サイアミン塩酸塩300μg/l、
ビオチン300μg/l、大豆分解濃縮液(全窒素とし
て)0.1%、FeSO4・7H2O 0.001%、MnSO4・4
2O 0.001%(pH6.5)から成る液体培地を調製し、
その20mlずつを500ml容振盪フラスコに分注し、110℃,
10分間加熱殺菌した。この培地に予めブイヨン寒天斜面
培地にて31.5℃、48時間培養したコリネバクテリウム・
リリウム ATCC 15990を一白金耳接種し、往復振盪
培養機により31.5℃で24時間培養を行い、種培養液を調
製した。
【0024】シュクロース15%、KH2PO4 0.1%、M
gSO4・7H2O 0.1%、サイアミン塩酸塩300μg/
l、ビオチン300μg/l、大豆分解濃縮液(全窒素と
して)0.05%、FeSO4・7H2O 0.001%、MnSO4
・4H2O 0.001%から成る培地(pH7.3)に塩化カリ
ウム、塩化アンモニウム等量混合物を2%添加した液体
培地を1l容ジャーファーメンターに分注し、120℃,2
0分加熱殺菌後、上記種培養液15mlを接種し、31.5℃、
通気量1/2vvm、攪拌速度700rpmにて培養を開始し
た。培養中はアンモニアガスでpH7.3に制御した。培
養開始後、培養液の26倍希釈液の562nmにおける濁度が
0.60に達した時点でポリオキシソルビタンモノパルミテ
ートを0.4%の濃度となるように添加してさらに培養を
続け、培養液中のシュクロースが消費された時点で培養
を終了した。
【0025】こうして得られたトレハロース88g(トレ
ハロース・2水和物換算)を含む発酵ブロス(蛋白濃度
2.0%)約2.2lを遠心分離機で処理し、菌体を除いた
(pH7.8)。陽イオン交換樹脂SK1B H型2lカラ
ム(三菱化成(株)製)と陰イオン交換樹脂WA30 OH
型5lカラム(三菱化成(株)製)を直列に接続して、流
速2l/Hrで除菌ブロスを通液し、脱塩処理液5lを
得た。該脱塩処理液を限外濾過膜SIP−0013(分画分
子量3000、旭化成(株)製)を用いて透過し、透過液(蛋
白濃度0.01%以下)10lを得た。その後、該透過液を濃
縮し、トレハロース35g/dlを含む濃縮液180mlとし
た。
【0026】次に、晶析用容器に80%エチルアルコール
50mlを40℃に保ち、攪拌させておいた。これに、当該ト
レハロース濃縮液180mlと100%エチルアルコール720ml
を液量比例でそれぞれ50ml/h、200ml/hの速度で同
時に添加した。約30分後、液が白濁したらすぐに、微粉
砕したトレハロース・2水和物の種晶約0.5gを添加
し、前記両液は更に同時添加を続行し3.6時間で添加を
終了した。その後、5℃/hの冷却速度で、5℃まで冷
却した。得られた結晶を遠心分離機で分離し、減圧乾燥
機で40℃,15時間乾燥後、高純度のトレハロース・2水
和物の結晶(純度99.5%)78gを得た。得られた結晶の
詳細な分析結果を次に示す。
【0027】
【表1】
【0028】比較例1;正添加法 実施例1と同じ製法で得たトレハロース4g(トレハロ
ース・2水和物換算)を含む発酵ブロス(蛋白濃度2.0
%)100mlを遠心分離機で菌体を除いた(pH7.8)。次
いで実施例1と同様にイオン交換樹脂(SK1B、WA
30)を通して、脱塩処理液500mlを得た。同様に、該脱
塩処理液を限外濾過膜で処理して透過液(蛋白濃度0.01
%)1000mlを得た。次いで該透過液をトレハロース約30
g/dlまで濃縮し、濃縮液約10mlとした。該濃縮液を40
℃で攪拌しつつ、100%エチルアルコール40mlを約10分
間で添加し、その後5℃まで冷却した。得られた結晶を
減圧濾過法で分離し、減圧乾燥機で40℃,15時間乾燥
後、トレハロース・2水和物の結晶(純度95%)3gを
得た。
【0029】比較例2;逆添加法 比較例1と同様に、実施例1と同じ製法で得たトレハロ
ース4g(トレハロース・2水和物換算)を含む発酵ブ
ロス(蛋白濃度2.0%)100mlを実施例1と同様に処理
し、濃縮液10mlを得た。次に、比較例1とは逆に100%
エチルアルコール40mlを40℃で攪拌しつつ、この中に該
濃縮液10mlを10分間で添加し、その後5℃まで冷却し
た。得られた結晶はトレハロース・2水和物の微細晶と
なり、かつ該微細晶は集合晶となってしまい、純度も90
%であった。
【0030】
【発明の効果】本発明の方法により、純度の高いトレハ
ロース結晶を簡単に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例で得られたトレハロース・2
水和物結晶の結晶構造を示す図面代用写真である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トレハロース水溶液とアルコールを液量
    比例でかつ同時に添加することを特徴とするトレハロー
    スの晶析法。
JP1561593A 1993-02-02 1993-02-02 トレハロースのアルコール晶析による単離精製法 Pending JPH06269288A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102924539A (zh) * 2012-10-31 2013-02-13 南京工业大学 一种制备海藻糖晶体的方法
CN109265495A (zh) * 2018-11-22 2019-01-25 湖南汇升生物科技有限公司 一种生产高纯度结晶海藻糖的一步结晶工艺

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