180541. lajstromszámú szabadalom • Javított eljárás L-triptofán elválasztására vizes oldatokból
3 180541 4 mónia-oldattal,anioncserélő gyanta esetében sósavval eluáljuk: A fenti eljárással az L-triptofán csak a kísérő aminosavaktól választható el, ami az eljárás alkalmazhatóságát erősen korlátozza. A 2982 (’55) sz. japán szabadalmi leírás szerint az L-triptofánt gyengén bázikus anioncserélőn szorbeáltatják, majd vízzel eluálják. A vizes eluátumot bepárolják, baritvizzel kezelik és szűrik. Ezt a műveletsort a szűrlettel megismételik szorpciós anyaggal töltött kolonna segítségével. A báriumionok eltávolítására H-formájú szulfokationcserélőt alkalmaznak. A vizes oldatból az L- triptofánt butilalkohollal extrahálják és a szürletet bepárolják, amikoris az L-triptofán kristályosán kiválik. A fenti eljárás igen körülményes, ami a kristályos termék hozamát erősen csökkenti. Az L-triptofán elválasztására ismert eljárások hátránya, hogy a triptofán-tartalmú oldatot több lépésben kell bepárolni, ami jelentős energiafelhasználást jelent. Másrészt, a hosszú ideig tartó melegítés a triptofán részleges elbomlásához és melléktermékek keletkezéséhez vezet. A találmány célja a fenti hátrányok kiküszöbölése. A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása, amellyel a kristályos triptofán bepárlás nélkül, nagy tisztasággal és nagy hozammal választható el. A találmány alapja az a felismerés, hogy a fenti cél elérhető, ha egy eljárás keretében két olyan adszorbenst kombinálunk, amelyek közül az egyik L-triptofánra szelektív, a másik nem túl szelektív ugyan, de nagy mennyiségű L-triptofán adszorbeálására képes. A fentiek szerint a találmány tárgya eljárás L-triptofán elválasztására vizes oldatokból ioncserélő gyantával végzett adszorbeáltatás, azt követő deszorbeáltatás és a termék kristályosítása útján. A találmány értelmében az elválasztás első lépcsőjében az L-triptofánt poliaromás mátrixú, gyengén bázikus anioncserélőn adszorbeáltatjuk, majd vízzel vagy vizes ásványi savval eluáljuk, és a második lépcsőben az eluátumból az L-triptofánt erősen savas, H-formájú szulfokationcserélőn adszorbeáltatjuk, majd vizes-etanolos ammóniumhidroxid-oldattal emelt hőmérsékleten eluáljuk, az eluátum ammóniatartalmát vizes savval semlegesítjük és a terméket kristályosítjuk. Előnyösen úgy járunk el, hogy az első lépcső eluálási műveletéhez sómentes vizet vagy legfeljebb 0,5 n koncentrációjú vizes ásványi savat, a második lépcső eluálási műveletéhez 1,5—3,0 % ammóniát tartalmazó 30—50%-os vizes etanol-oldatot alkalmazunk. A második lépcsőben a deszorbeáltatást (eluálást) előnyösen 50—70 °C- on végezzük. Az L-triptofánt előnyösen úgy kristályosítjuk, hogy a szulfokationcserélőről eluált L-triptofánt tartalmazó ammóniás alkoholos oldat pH-értékét 0—5 °C-on vizes ásványi savval vagy ecetsavval legfeljebb 3,5-re állítjuk. A fentiek szerint eljárva tiszta kristályos terméket nyerhetünk anélkül, hogy az eluátumot többszörösen bepárlásnak kellene alávetni. A sav jelenlétében végzett kristályosítás teljesebb. A találmány szerinti eljárással az L-triptofánt különböző összetételű oldatokból, így például igen bonyolult összetételű, az L-triptofán mellett egyéb aminosavakat, a tápoldatnak a bioszintézis során fel nem használt egyéb komponenseit (például szénhidrátokat, ásványi sókat) és színezőanyagokat tartalmazó tápoldatokból is elválasztható. A találmány szerinti eljárást az alábbiakban részletesebben ismertetjük. Az L-triptofánt tartalmazó tápoldatot például fenol- vagy rezorcin-adalékot tartalmazó m-femléndiamin és formaldehid bázisú polikondenzált, gyengén bázikus anioncserélőveit öltött kolonnán vezetjük keresztül. Gyengén bázikus anioncserélőként azonban polisztirol-bázisú polimerizált gyantát, például az Amberlit IR—45 jelű gyantát is alkalmazhatjuk. A szorpció során az L-triptofán beépül az aromás mátrixú gyanta aromás gyűrűjébe (pl. indolgyűrűbe), tehát molekulális szorpcióról van szó. Az ásványi sók, az egyéb aminosavak és a táptalaj nemionos komponensei — amelyek aromás szerkezet híján kölcsönhatásra nem hajlamosak — a gyantán gyakorlatilag nem szorbeálódnak. A választott szorpciós anyag lehetővé teszi, hogy az L-triptofánt mind a biomassza eltávolítása után maradó szűrletből, mind a mikroorganizmus-sejteket és egyéb szuszpendált részecskéket tartalmazó tápközegből nyerjük ki. Az utóbbi esetben a mikroorganizmusok szintén nem szorbeálódnak az anioncserélőn, de a gyanta eliszaposodásának és a sejtek leülepedésének elkerülésére az oldatot a kolonnában alulról felfelé vezetjük. Ez az intézkedés egyben a gyanta összecsomósodását is gátolja. Model oldatokkal kísérletezve sikerült kimutatnunk, hogy szacharóz, karbamid és szervetlen sók az L-triptofán szorpciój át alig befolyásolják. A fenti típusú szorpciós gyanták az erősen bázikus vagy erősen savas ioncserélőkkel ellentétben az L-triptofánt igen széles pH-határok között jól szorbeálják, ami a találmány szerinti eljárás egyik előnye. Az optimális pH-tartornány 1,0 és 0,7 között van. A gyengén bázikus anioncserélő gyanták különböző ionos formákban (hidroxil-, klorid-, szulfát-forma) alkalmazhatók, de a legjobb eredményeket a foszfát-ionos formában alkalmazott gyantával értük el. A gyanta foszfát-formájának előállításához a gyantát alkáli- vagy ammóniumhidrogénfoszfát-oldattal kezeljük. A szorpció befejezése után a gyantát vízzel mossuk. Amennyiben az eluátumban L-triptofán mutatható ki, a kolonnából kilépő oldatot egy másik, ugyanazt a szorpciós anyagot tartalmazó kollonára visszük. A gyengén bázikus anioncserélőről az L-triptofánt sómentes vízzel vagy 0,1—0,5 n koncentrációjú ásványi sav (sósav, kénsav vagy foszforsav) vizes oldatával eluáljuk. A felhasználásra 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
