(57)【要約】【課題】電荷を有する有機化合物を高純度に得る方法を提供する。【解決手段】電荷を有する有機化合物を含む被処理液を、電気透析装置を用いて精製する方法であって、（イ）前記被処理液を電気透析装置の脱塩槽に供給し、（ロ）濃縮槽内の圧力が、脱塩槽内の圧力よりも高い状態で通電し、（ハ）脱塩槽に供給された電荷を有する化合物をカチオン交換膜又はアニオン交換膜を通過して濃縮槽へ移動させることを特徴とする精製方法。【選択図】図１
2010070551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷を有する有機化合物を含む被処理液を、電気透析装置を用いて精製する方法であって、
（イ）前記被処理液を電気透析装置の脱塩槽に供給し、
（ロ）濃縮槽内の圧力が、脱塩槽内の圧力よりも高い状態で通電し、
（ハ）脱塩槽に供給された電荷を有する化合物をカチオン交換膜又はアニオン交換膜を通過して濃縮槽へ移動させることを特徴とする精製方法。
【請求項２】
濃縮槽内の圧力と脱塩槽内の圧力との差が３ｋＰａ〜５０ｋＰａである、請求項１記載の精製方法。
【請求項３】
前記電荷を有する有機化合物が、窒素原子、リン原子、硫黄原子及び酸素原子からなる群から選ばれる少なくとも一種を有する、請求項１又は２記載の精製方法。
【請求項４】
前記電荷を有する有機化合物が、アミノ基、リン酸基、チオール基、スルホン酸基、スルフィン酸基、カルボキシル基、エステル基及びアミド基からなる群から選ばれる少なくとも一種を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の精製方法。
【請求項５】
前記電荷を有する有機化合物が、カルニチンアミド、カルニチンアミドの誘導体及びカルニチンアミドの塩からなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項１〜４のいずれかに記載の精製方法。
【請求項６】
下記の工程を含む塩化カルニチンアミドの製造方法。
（工程１）塩化カルニチンアミドを含む粗塩化カルニチンアミド水溶液を中和する工程、
（工程２）前記（工程１）で得られた水溶液を脱塩槽に供給し、濃縮槽内の圧力が脱塩槽内の圧力よりも高い状態で電気透析を行い、脱塩槽に供給された塩化カルニチンアミドをカチオン交換膜又はアニオン交換膜を通過して濃縮槽へ移動させる、塩化カルニチンアミドを精製する工程。
【請求項７】
下記の工程を含むカルニチンの製造方法。
（工程ａ）カルニチンアミド、カルニチンアミドの誘導体及びカルニチンアミドの塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む水溶液を脱塩槽に供給し、濃縮槽内の圧力が脱塩槽内の圧力よりも高い状態で電気透析を行い、脱塩槽に供給された塩化カルニチンアミドをカチオン交換膜又はアニオン交換膜を通過して濃縮槽へ移動させる工程、
（工程ｂ）前記（工程ａ）において濃縮槽側で得られた水溶液中に含まれる塩化カルニチンアミドを加水分解する工程、
（工程ｃ）前記（工程ｂ）で得られた水溶液を中和する工程、
（工程ｄ）前記（工程ｃ）で得られた水溶液を脱塩槽に供給して電気透析を行い、脱塩槽側でカルニチン水溶液を得る工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷を有する有機化合物を精製する方法、およびこれを用いて塩化カルニチンアミドまたはカルニチンを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気透析方法とは、陽イオン交換膜（カチオン膜）と陰イオン交換膜（アニオン膜）とを交互に配列して、直流電流を流すことによりイオンを移動させ、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とに挟まれて形成される槽（脱塩槽）中で電解質溶液の脱塩を行う方法である。
そして、多数の陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配列することにより、脱塩槽と、脱塩槽から移動してきた陽イオン及び陰イオンが濃縮される槽（濃縮槽）とが交互に形成される。
電気透析方法の応用分野としては、海水濃縮による製塩、金属イオンの除去、ホエーまたはタンパク質の脱塩、減塩醤油の製造、地下かん水の淡水化、硝酸性地下水の脱硝等が知られている。
【０００３】
カルニチンはビタミンＢＴとも言われ、生体内で脂肪酸の代謝に関係している重要な化合物である。従来、カルニチンの合成法は、カルニチンニトリルクロライドに塩基性物質と過酸化水素水を作用させてカルニチンを得る方法（例えば、特許文献１）、シュウ酸を用いてカルニチンアミドクロライドをカルニチンクロライドに変換する方法（例えば、特許文献２）などの合成法が知られている。
また生化学的な合成法として、微生物の酵素活性を利用しカルニチンアミドを加水分解して光学活性なＬ−カルニチンを得る方法（例えば、特許文献３、４）、γ−ブチロベタイン、クロトノベタインを原料として、Ｌ−カルニチンを合成する方法（例えば、特許文献５〜７）などがある。
【０００４】
しかしながら、原料であるカルニチンニトリルクロライド、カルニチンアミドやクロトノベタイン、γ−ブチロベタインの残留、菌体由来成分の糖、蛋白質等の残留、および副反応による不純物の生成があり、カルニチンと分離する必要がある。
これらの原料および不純物の一般的な分離法としては、カルニチンとカルニチンアミドを含有する水溶液を、ｐＨ５〜１２に平衡化した陽イオン交換樹脂に通し、カルニチンアミドを特異的に吸着させて、カルニチンを回収する方法（例えば、特許文献８）、カルニチンニトリルを含有するカルニチン水溶液を陽イオン交換樹脂に接触させ、カルニチンとカルニチンニトリルを分離する方法（例えば、特許文献９）、カチオン交換クロマトグラフィーを用いてＬ−カルニチンと、Ｌ−クロトノベタインを分離する方法（例えば、非特許文献１）などのイオン交換樹脂を用いる方法が挙げられるが、いずれの方法も工程が煩雑であり、精製コストが高くなる。
【０００５】
また、無機化合物および副生物を含有するカルニチン、またはカルニチンアミドの水溶液を−２０〜＋８０℃で電気透析することにより、塩、アミン等を除去する方法、（例えば、特許文献１０）、カルニチンアミドクロライドを電気透析し、カルニチンアミド４級アンモニウムイオンをカチオン交換膜を透過させて、樟脳酸塩として回収し、濃塩酸で加水分解することによりカルニチンクロライドを合成し、再度電気透析によりカルニチンの分子内塩を回収する方法（例えば、特許文献１１）などの、電気透析を用いる方法がある。
しかしながら、上記従来の方法では、不純物の除去は不十分であり、より高度な精製方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２８７０６５号公報
【特許文献２】特開昭５５−１３２９９号公報
【特許文献３】特開昭６３−５６２９４号公報
【特許文献４】特公平６−３０６２２号公報
【特許文献５】特開昭６０−２２４４８８号公報
【特許文献６】特開昭６１−１９９７９３号公報
【特許文献７】特開平３−７６５９１号公報
【特許文献８】特開平１−２１３２５９号公報
【特許文献９】特開平２−６７２５６号公報
【特許文献１０】特開昭６０−２５８４８７号公報
【特許文献１１】特開昭５９−１０７０８７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｊ．Ｐ．ヴァンデカスティーレ，Ａｐｌｌｅ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．３９．３２７（１９８０），ｐ．３２７−３３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の主な目的は、電荷を有する有機化合物を高純度に得る方法を提供することにある。また本発明は、高純度の塩化カルニチンアミドを製造する方法、および高純度のカルニチンを製造する方法を提供することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、濃縮槽中の圧力が脱塩槽中の圧力よりも高い状態で電気透析を行うことにより上記目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、電荷を有する有機化合物を含む被処理液を、電気透析装置を用いて精製する方法であって、（イ）前記被処理液を電気透析装置の脱塩槽に供給し、（ロ）濃縮槽内の圧力が、脱塩槽内の圧力よりも高い状態で通電し、（ハ）脱塩槽に供給された電荷を有する化合物をカチオン交換膜又はアニオン交換膜を通過して濃縮槽へ移動させることを特徴とする精製方法を提供する。
【００１０】
濃縮槽内の圧力と脱塩槽内の圧力との差が３ｋＰａ〜５０ｋＰａであることが好ましい。
前記電荷を有する有機化合物が、窒素原子、リン原子、硫黄原子及び酸素原子からなる群から選ばれる少なくとも一種を有することが好ましい。
前記電荷を有する有機化合物が、アミノ基、リン酸基、チオール基、スルホン酸基、スルフィン酸基、カルボキシル基、エステル基及びアミド基からなる群から選ばれる少なくとも一種を有することが好ましい。
前記電荷を有する有機化合物が、カルニチンアミド、カルニチンアミドの誘導体及びカルニチンアミドの塩からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００１１】
本発明は、下記の工程を含む塩化カルニチンアミドの製造方法を提供する。
（工程１）塩化カルニチンアミドを含む粗塩化カルニチンアミド水溶液を中和する工程、
（工程２）前記（工程１）で得られた水溶液を脱塩槽に供給し、濃縮槽内の圧力が脱塩槽内の圧力よりも高い状態で電気透析を行い、脱塩槽に供給された塩化カルニチンアミドをカチオン交換膜又はアニオン交換膜を通過して濃縮槽へ移動させる、塩化カルニチンアミドを精製する工程。
【００１２】
本発明は下記の工程を含むカルニチンの製造方法を提供する。
（工程ａ）カルニチンアミド、カルニチンアミドの誘導体及びカルニチンアミドの塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む水溶液を脱塩槽に供給し、濃縮槽内の圧力が脱塩槽内の圧力よりも高い状態で電気透析を行い、脱塩槽に供給された塩化カルニチンアミドをカチオン交換膜又はアニオン交換膜を通過して濃縮槽へ移動させる工程、
（工程ｂ）前記（工程ａ）において濃縮槽側で得られた水溶液中に含まれる塩化カルニチンアミドを加水分解する工程、
（工程ｃ）前記（工程ｂ）で得られた水溶液を中和する工程、
（工程ｄ）前記（工程ｃ）で得られた水溶液を脱塩槽に供給して電気透析を行い、脱塩槽側でカルニチン水溶液を得る工程。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の有機化合物の精製方法によれば、電荷を有する有機化合物を、工業的規模においても効率よく高度に精製することができる。したがって電荷を有する有機化合物を高純度に得ることができる。特に、塩化カルニチンアミドの精製において効果が高い。本発明によれば高純度のカルニチンを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電気透析装置の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［１］電荷を有する有機化合物
本発明の精製方法において、電気透析に供する電荷を有する有機化合物（精製の対象となる目的化合物）とは、少なくとも水溶液中で電荷を有していればよく、具体的には電解質である。正の電荷を有していても良いし、負の電荷を有していても良い。
分子量（Ｍｗ）は１００〜４００程度が好ましく、１００〜３００程度がより好ましく、１００〜２００程度がさらに好ましい。当該分子量の化合物を使用すると、電気透析に用いる膜の目詰まりを起こしにくく、効率良く精製を行うことができるからである。
また、本発明において、電気透析に供される電荷を有する有機化合物の炭素数は３〜２０が好ましく、５〜１５がより好ましく、５〜１０がさらに好ましい。当該有機化合物は、直鎖状であってもよいし、分岐鎖を有していても良い。また、不飽和二重結合を有していてもよい。
【００１６】
当該電荷を有する有機化合物は、窒素原子（Ｎ）、リン原子（Ｐ）、硫黄原子（Ｓ）及び酸素原子（Ｏ）からなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含むことが好ましい。このような元素を含む基としては、例えば、窒素原子の場合はアミノ基（−ＮＨ２）等、リン原子の場合はリン酸基（Ｈ２ＰＯ４−）等、硫黄原子の場合はチオール基（−ＳＨ）、スルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）、スルフィン酸基（−ＳＯ２Ｈ）等、酸素原子の場合はカルボシキル基（−ＣＯＯＨ）、エステル基（−ＣＯＯ−）、アミド基（−ＣＯＮＨ２）等を挙げることができる。
これらの化合物の中でも、アミド基を有する化合物が好ましく、カルニチンアミド、カルニチンアミド誘導体及びカルニチンアミドの塩からなる群から選ばれる少なくとも一種が、特に好ましい。
カルニチンアミド誘導体としては、−ＣＯＮＨ２の水素原子の１個または２個が、炭素数１〜５のアルキル基で置換されたもの、β位の水酸基が炭素数１〜５のアシル基が保護されたもの等が挙げられる。
カルニチンアミドの塩としては、無機，有機の酸との塩が挙げられる。好ましくは，塩化カルニチンアミド、臭化カルニチンアミド等が挙げられる。
【００１７】
［２］電気透析装置・電気透析条件
本発明において使用する電気透析装置は特に限定されず、既存の装置を使用することができる。一般的な形態としては、例えば、陰極と陽極との間に、陽極側にアニオン交換膜を配置し、陰極側にカチオン交換膜を配置して、脱塩槽と濃縮槽を形成したものが挙げられる。
図１は、本発明に好適に用いられる電気透析装置の一例を示した概略構成図である。図中符号１は脱塩側貯留槽、２は濃縮側貯留槽、３は脱塩側循環ポンプ、４は濃縮側循環ポンプ、５、７は脱塩槽、６は濃縮槽、８ａは脱塩側循環ポンプの吐出バルブ、８ｂは濃縮側循環ポンプの吐出バルブ、９ａは脱塩槽入口圧力計、９ｂは濃縮槽入口圧力計、１０は処理槽、１１は陽極、１２は陰極、Ａは陰イオン交換膜（アニオン膜）、Ｃは陽イオン交換膜（カチオン膜）、をそれぞれ示す。
本例の装置において、陽極１１と陰極１２を備えた処理槽１０内に、多数の陰イオン交換膜Ａと陽イオン交換膜Ｃとが交互に配列されており、陰イオン交換膜Ａと陽イオン交換膜Ｃとに挟まれて脱塩槽５、７、および濃縮槽６が形成されている。脱塩槽５、７は陽極１１側が陰イオン交換膜Ａで区画され陰極１２側が陽イオン交換膜Ｃで区画されており、濃縮槽６は陽極１１側が陽イオン交換膜Ｃで区画され陰極１２側が陰イオン交換膜Ａで区画されている。
本例において、陰イオン交換膜Ａおよび陽イオン交換膜Ｃに平行な方向が上下方向であり、脱塩槽５、７、および濃縮槽６の下端にそれぞれ入口５ａ、７ａ、６ａが設けられ、上端にそれぞれ出口５ｂ、７ｂ、６ｂが設けられている。
脱塩側循環ポンプ３を駆動させると、脱塩側貯留槽１から脱塩槽の入口５ａ、７ａを通って脱塩槽５、７内に液が供給され、脱塩槽の出口５ｂ、７ｂから流出した脱塩液が脱塩側貯留槽１へ戻って、再び循環されるようになっている。
同様に、濃縮側循環ポンプ４を駆動させると、濃縮側貯留槽２から濃縮槽の入口６ａを通って濃縮槽６内に液が供給され、濃縮槽の出口６ｂから流出した濃縮液が濃縮側貯留槽２へ戻って、再び循環されるようになっている。
そして、脱塩槽５，７に、電荷を有する有機化合物を含む被処理液を供給し、濃縮槽６に濃縮水（例えば純水）を供給して、陽極１１および陰極１２間に直流電流を流すことにより、脱塩槽５，７内のイオンを、カチオン交換膜又はアニオン交換膜を通過して濃縮槽６へ移動させる方法で電気透析を行う。
【００１８】
電気透析装置に使用するイオン交換膜Ａ、Ｃは特に限定はされないが、不純物の拡散による浸透をより抑制するために、一価イオン選択透過処理が施されたイオン交換膜であって、分画分子量が３００以下、好ましくは１００以下のものを使用することが好ましい。このようなイオン交換膜として、ネオセプタＣＭＸ（カチオン交換膜、分画分子量３００、株式会社アストム製）、ネオセプタＣＩＭＳ（カチオン交換膜、分画分子量１００、株式会社アストム製）や、ネオセプタＡＭＸ（アニオン交換膜、分画分子量１００、株式会社アストム製）、ネオセプタＡＣＳ（アニオン交換膜、分画分子量１００、株式会社アストム製）を例示することができる。
【００１９】
電気透析における印加電圧は、イオン交換膜１対に対して０．１〜１．０Ｖの範囲で決定することが好ましく、０．３〜０．７Ｖの範囲で決定することがさらに好ましい。電流密度は限界電流密度以下であることが好ましい。
また、本発明において、濃縮槽６内の圧力を脱塩槽５，７内の圧力よりも高い状態で電気透析を行うことが重要である。なお、本明細書おいて濃縮槽内の圧力の値として、濃縮槽の入口圧力を用いる。また脱塩槽内の圧力の値として、脱塩槽の入口圧力を用いる。
当該圧力は、濃縮側循環ポンプ４の吐出側に流量調節バルブを設けて調節したり、濃縮槽出口６ｂに背圧弁を設置する等により調節することができる。
濃縮層が複数存在する場合は、複数の濃縮槽６内の圧力は互いに同じであることが好ましい。また複数の脱塩槽５，７内の圧力も互いに同じであることが好ましい。
濃縮槽６内の圧力と脱塩槽５，７内の圧力との差は、３ｋＰａ〜５０ｋＰａ程度が好ましく、５ｋＰａ〜４０ｋＰａ程度がより好ましく、１０ｋＰａ〜３０ｋＰａ程度がさらに好ましい。
濃縮槽６内の圧力を脱塩槽５，７内の圧力よりも高い状態で電気透析を行うことにより、拡散などの効果により電荷を有さない化合物が水などの溶媒と共に濃縮槽６内に入るのを防ぐことができる。したがって、工業的規模においても、効率良く高度に精製を行うことができ、例えば、高純度のカルニチンアミドを効率良く得ることができる。
【００２０】
［３］塩化カルニチンアミドの製造
本発明の精製方法を用いて塩化カルニチンアミドを製造する方法を説明する。
本実施形態で使用する粗塩化カルニチンアミド水溶液とは、塩化カルニチンアミドおよび不純物を含む水溶液である。本発明の精製方法は非電解質の（電荷を有さない（すなわち、電気的に中性な））不純物を除去するのに好ましい。したがって、粗塩化カルニチンアミド水溶液として、塩化カルニチンアミドのほかに非電解質である不純物を含むものが好適に用いられる。
粗塩化カルニチンアミド水溶液は、特に限定されず、公知の方法で得られたものを用いることができる。中でも、４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリルから、微生物の作用により製造された４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドを、トリメチルアミン等を用いて４級アミノ化したものを塩化カルニチンアミドとして含む水溶液が好ましい。
粗塩化カルニチンアミド水溶液における塩化カルニチンアミドの濃度は特に限定されないが、３〜２０質量％が好ましく、４〜１３質量％がより好ましく、５〜８質量％がさらに好ましい。濃度差に起因して、不純物がイオン交換膜を透過することを抑制するためである。
【００２１】
（前処理）
粗塩化カルニチンアミド水溶液に固形分が含まれている場合は、予め、固形分を取り除くことが好ましい。好ましくは、粗塩化カルニチンアミド水溶液にろ過助剤を添加し、遠心分離、加圧ろ過等によって菌体等の固形分を除去してろ液を得る。
【００２２】
（工程１）：中和
上記で得られたろ液（固形分が除去された粗塩化カルニチンアミド水溶液）は、必要に応じて中和することができる。電気透析に供する溶液のｐHは、６〜８程度、好ましくは７〜７．８程度とすればよい。溶液を当該ｐHに調整することにより、カルニチンアミドが効率よく精製できるからである。
粗塩化カルニチンアミド水溶液の中和の方法は特に限定されず、既知の手法を用いることができる。例えば、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ性水溶液や、塩酸水溶液等の酸性水溶液を添加して中和する方法を挙げることができる。中和により、蛋白質、着色成分の除去率を向上させることができる。
【００２３】
（工程２）：電気透析
次いで、前記（工程１）で中和した水溶液を、電気透析装置の脱塩槽５，７に供給し、該電気透析装置の濃縮槽６に純水を入れる。そして、電極間に所定時間、電圧を印加して、電気透析による精製を行う。このとき濃縮槽６内の圧力が脱塩槽５，７内の圧力よりも高い状態で電気透析を行う。上記［２］の電気透析装置および電気透析条件を用いることが好ましい。
本工程において、電解質である塩化カルニチンアミドは、水溶液中ではカチオンの形態となっているため、電圧を印加すると、陰極１２側に引き寄せられ、カチオン膜Ｃを透過して濃縮槽６に移動する。また塩化カルニチンアミドから電離した塩化物イオン（Ｃｌ−）は陽極１１側に引き寄せられ、アニオン膜Ａを透過して濃縮槽６に移動する。一方、ろ液中に不純物として含まれている、非電解質の糖類・蛋白質、その他非電解質の物質等はイオン交換膜を透過できず、脱塩槽５，７内に残留する。こうして、主に塩化カルニチンアミドが移動してきた濃縮水、すなわち、非電解質の糖、蛋白質、その他非電荷有機物が除去された、精製塩化カルニチンアミド水溶液を濃縮槽側で得ることができる。
このようにして精製された塩化カルニチンアミドは、そのままカルニチンを製造するために使用することもできるし、他の化合物を合成するために使用することも可能である。
【００２４】
［４］カルニチンの製造
本発明においては、上記のようにして得られたカルニチンアミドから、更にカルニチンを製造することができる。
（工程ａ）：電気透析
まず、カルニチンアミド、カルニチンアミドの誘導体及びカルニチンアミドの塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む水溶液を脱塩槽に供給し、濃縮槽内の圧力が脱塩槽内の圧力よりも高い状態で電気透析を行う。
本工程は、上記［３］塩化カルニチンアミドの製造の（工程２）と同様にして行うことができる。また必要に応じて前記（前処理）および／または（工程１）を行うことができる。
例えば（工程ａ）として、上記［３］に記載した方法により、精製塩化カルニチンアミド水溶液を濃縮槽側で得る。
なお、上記［３］に記載した方法では、精製の対象がカルニチンアミドの塩化物であるが、これに代えて、アニオンが塩化物イオン（Ｃｌ−）以外であるカルニチンアミドの塩、カルニチンアミド、またはカルニチンアミドの誘導体も同様に適用できる。
【００２５】
（工程ｂ）：加水分解
次いで、（工程ａ）において濃縮槽側で得られた水溶液を加水分解する。
加水分解の方法は特に限定されず、既知の手法を用いることができる。例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ、または塩酸や硫酸等の酸の存在下で、加熱することにより加水分解を行う方法を挙げることができる。
これら、加水分解に使用する物質の添加量は、該水溶液に含まれるカルニチンアミド、カルニチンアミドの誘導体及びカルニチンアミドの塩をカルニチンに完全に転化することができる添加量であれば特に限定されることはない。例えば、塩化カルニチンアミドに対して、等モル以上となるように添加すれば良く、塩化カルニチンアミドの１モルに対して、１．１〜２．０モルが好ましい。
加水分解を行う際の反応温度は特に限定されないが、５〜１００℃が好ましく、反応時間と不純物の副生を抑制する観点から、１０〜７０℃がより好ましい。また、加水分解を行う時間は、カルニチンに充分に転化できれば特に限定されず、加水分解の温度、および添加物質の量によって適宜決定されることが好ましい。
【００２６】
（工程ｃ）：中和
次いで、（工程ｂ）で得られた水溶液を中和し、中性域のｐＨとする。電気透析に供する溶液のｐHは、６〜８程度、好ましくは７〜７．８程度とすればよい。中和の方法は特に限定されず、既知の手法を用いることができる。例えば、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ性水溶液や、塩酸水溶液等の酸性水溶液を添加して中和する方法を挙げることができる。中和により、蛋白質、着色成分の除去率を向上させることができる。
【００２７】
このようにして、（工程ｂ）の加水分解、および（工程ｃ）の中和を行うことにより、カルニチンと副生物を含む水溶液（以下、粗カルニチン水溶液ということもある）を得る。
【００２８】
（工程ｄ）：電気透析
前記（工程ｃ）で得られた水溶液（粗カルニチン水溶液）を脱塩槽５，７に供給し、電気透析装置の濃縮槽６に純水を入れる。そして、所定時間、電圧を印加して、電気透析を行い、脱塩槽５，７側で精製されたカルニチン水溶液を得る。
このカルニチンを精製する場合の電気透析は、例えば、脱塩のために使用されるような通常の方法を用いればよい。また、必要に応じて、濃縮槽と脱塩槽の圧力差を設けることもできるが、必ずしも設ける必要はない。
【００２９】
すなわち、カルニチンは両性化合物であるため、中性域のｐＨでは、陰極・陽極のいずれにも引き寄せられない。従って、粗カルニチン水溶液に含まれる無機塩、その他の電解質からなる不純物は、陰極あるいは陽極側に引き寄せられ、イオン交換膜を透過して濃縮槽６へ移動する。一方、カルニチンは脱塩槽５，７に残存する。こうして、不純物が除去されたカルニチン水溶液（以下、精製カルニチン水溶液ということもある）を得ることができる。
【００３０】
この後、得られた精製カルニチン水溶液を乾固して溶媒を取り除き、カルニチン粉末を製造することができる。
精製カルニチン水溶液を乾固する方法は特に限定されることはなく、既知の手法を用いることができる。例えば、加熱蒸発乾固、減圧乾固、あるいはこれらを組み合わせた方法等を挙げることができる。また、乾固する条件は特に限定されないが、カルニチンが変性しない温度条件で行うことが好ましい。
【００３１】
本発明の精製方法は、濃縮槽内の圧力を脱塩槽内の圧力よりも高い状態で電気透析を行うことにより、電荷を有さない物質が濃縮槽内に入るのを防ぐことができる。したがって、電荷を有する有機化合物の精製品を濃縮槽側で得る方法に好適である。例えば、カルニチンの製造過程における中間生成物（カルニチンアミド、カルニチンアミドの誘導体及びカルニチンアミドの塩）を精製するのに好適である。
また電荷を有しない有機化合物の精製品を脱塩槽側で得る方法にも好適である。例えば、カルニチンを精製するのに好適である。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、実施例に限定されるものではない。なお、特段の断りがない限り、「％」は、「質量％」を表すものとする。
（不純物量の分析方法）
粗塩化カルニチンアミド水溶液、精製塩化カルニチンアミド水溶液、粗カルニチン水溶液、精製カルニチン水溶液、およびカルニチン粉末中の不純物量は、以下に示す高速液体クロマトグラフィー条件により容易に測定することができる。詳細を以下に示す。塩化カルニチンアミドおよびカルニチンの測定は下記＜条件１＞にて行い、４−ヒドロキシクロトンアミド（ＨＣＡｍ）および３−ヒドロキシグルタロニトリル（ＤＩ−ＣＮ）の測定は下記＜条件２＞にて行った。
【００３３】
＜条件１＞
カラム：Ｎｕｃｌｅｏｓｉｌ １００−Ｎ（ＣＨ３）２、４．６×２５０ｍｍ（ＧＬ ｓｃｉｅｎｃｅ社製）。
移動相：［５０ｍＭリン酸カリウム（ｐＨ４．７）：アセトニトリル（ＡＴＮ）］＝［３５：６５（体積比）］。
流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ。
検出：ＵＶ。
リテンションタイム：
塩化カルニチンアミド  ７−８ ｍｉｎ、
クロトノベタイン １２−１３ ｍｉｎ、
４−ヒドロキシクロトン酸 ５．０−５．２ ｍｉｎ、
３−ヒドロキシグルタル酸 １４−１６ ｍｉｎ、
カルニチン １０−１１ｍｉｎ。
【００３４】
＜条件２＞
カラム：ＯＤＳ−３Ｖ、４．６×２５０ｍｍ（ＧＬ  ｓｃｉｅｎｃｅ社製）。
移動相：０．０５％ＣＦ３ＣＯＯＨ。
流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ。
検出：ＵＶ、ＲＩ。
リテンションタイム：
４−ヒドロキシクロトンアミド （ＨＣＡｍ）４．７ｍｉｎ（ＵＶ）、
３−ヒドロキシグルタロニトリル（ＤＩ−ＣＮ） ５．７ｍｉｎ（ＲＩ）。
【００３５】
（塩化ナトリウム濃度の測定）
塩化ナトリウム濃度の測定は、ＪＩＳ−Ｋ０４００−３５−１０に準じ、硝酸銀滴定法（モール法）により行った。
【００３６】
（カルニチンの純度測定）
カルニチンの純度測定は、酸−無水滴定により行った。
すなわち、１００ｍｇのＬ−カルニチンを２５０ｍｌのフラスコにとり、３ｍｌの蟻酸及び５０ｍｌの氷酢酸で溶解する。これにＣｒｙｓｔａｌ  Ｖｉｏｒｅｔ  ＴＳ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｖｉｏｒｅｔ：酢酸＝９９：１）を２滴加え、０．１Ｎ過塩素酸 酢酸溶液を滴下して滴定し、エメラルドグリーンになったところで滴定終了とする。０．１Ｎ過塩素酸１ｍｌに対してＬ−カルニチンは１６．１２ｍｇとなる。
【００３７】
（電気透析）
本実施例に用いた電気透析装置は、特段の記載がない限り、次の通りの仕様とした。
（１）電気透析装置：アシライザーＡＣ１０−１００型（株式会社アストム製）。
（２）カチオン交換膜：一価イオン選択透過性；ネオセプタＣＩＭＳ（分画分子量１００、株式会社アストム製）。
（３）アニオン交換膜：一価イオン選択透過性；ネオセプタＡＣＳ（分画分子量１００、株式会社アストム製）。
（４）有効膜面積：１０ｍ２（脱塩槽１００対）。
【００３８】
（参考例１）
（１）１，３−ジクロロ−２−プロパノールとＨＣＮからの４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリルの合成
ｐＨ電極，ｐＨコントローラーにより制御されたアルカリ投入管を装着し，攪拌器およびジャケット付きの１ｍ３のタンクに水６３７．８ｋｇ，ＨＣＮ２２．２ｋｇを入れ，３０％ＮａＯＨ３．３ｋｇでｐＨ７．５に調整した。１，３−ジクロロ−２−プロパノール５０．０ｋｇを入れ均一になるまで攪拌した。
ヒドロキシエポキシターゼ活性を持つ菌体縣濁液１００．０ｋｇを加え，２０℃で反応を開始した。系内のｐＨ７．５〜７．６に維持するように３０％ＮａＯＨを投入するようにｐＨコントローラーを設定し，投入されてＮａＯＨとほぼ等モルの割合で１，３−ジクロロ−２−プロパノールとＨＣＮを追加してゆくことで系内の１，３−ジクロロ−２−プロパノール濃度を０．５ｍｏｌ／ｋｇを超えないよう，また，系内のシアンイオン濃度を１．１ｍｏｌ／ｋｇを超えないようにした。
２３時間後，４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリルを０．７５３ｍｏｌ／ｋｇ蓄積することができ，その光学純度は９４．８％ｅ．ｅ．（Ｒ）−体過剰であった。反応により消費された１，３−ジクロロ−２−プロパノールからの収率は９６．３％であった。
この反応液を塩酸でｐＨ５．０に調節し，６０℃，１４０ｔｏｒｒで減圧して１１時間蒸留し，未反応のＨＣＮ，１，３−ジクロロ−２−プロパノールを除去し，反応系内のＨＣＮを硝酸銀で滴定し，１ｐｐｍ以下であることを確認した。このときの液の組成は４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリル  １７．０％，Ｄｉ−ＣＮ  １．５％，水  ８１．５％であった。
（２）４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドの合成
（培養及び反応用菌体液の調整方法）
二トリルヒドラターゼ活性を有するロドコッカス  ロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ  ｒｈｏｄｃｈｃｈｒｏｕｓ）Ｊ−１（ＦＥＲＭ  ＢＰ−１４７８）を３０Ｌ溶ジャーファーメーター（高杉製作所社製）にてグリコース２％，尿素１％，ペプトン０．５％，酵母エキス０．３％，塩化コバルト０．０５％を含む，２０Ｌの培地（ｐＨ７．０）に植菌し，温度３０℃で好気的に６０時間培養した。上記の方法により培養した菌体を遠心分離により集菌し，５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．７）にて同量で2回洗浄後，縣濁し，反応用菌体液とした。
（４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドの合成）  
攪拌器およびジャケット付きの１ｍ３のタンクに，（１）で合成した４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリル水溶液５００ｋｇを投入し，ＮａＯＨ水溶液で中和してｐＨ７．０６とした。次いで，Ｊ−１菌６．０ｋｇを滴下し反応温度２℃で反応を開始した。４時間に−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリルの転化率は１００％に達し，この時の反応液の組成は，４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミド１３．０％，Ｄｉ−ＣＮ  ０．３％，Ｊ−１菌０．１％，水  ８６．６％であった。
（３）４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドの４級アミノ化反応
（２）で合成した４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミド水溶液に３０％トリメチルアミン水溶液を１１４．０ｋｇ加え，３０℃で反応を開始した。４時間後に４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドの転化率は１００％に達し，この時の反応液の組成は，塩化カルニチンアミド  １３．９％，Ｄｉ−ＣＮ  ０．２％，Ｊ−１菌０．１％，水  ８５．８％であった。
（４）ｐＨ調整，活性炭処理，濾過
（３）で得られた粗塩化カルニチンアミド水溶液を，塩酸水溶液で中和し，活性炭６．０ｋｇを添加し，１時間攪拌後，遠心分離機により活性炭を分離し，塩化カルニチンアミド  １４．７％，Ｄｉ−ＣＮ  ０．３％，ＨＣＡｍ  ０．４％，水  ８４．６％の組成の水溶液を６１０．０ｋｇ得た。
ここで得た水溶液を，塩化カルニチンアミド濃度が７．６３％になるように希釈し，電気透析の原料とした（塩化カルニチンアミドＡ〜Ｄ）。塩化カルニチンアミドＥは６．７８％になるように水で希釈した。
（実施例１）
［塩化カルニチンアミドの精製］
塩化カルニチンアミド濃度７．６％の粗塩化カルニチンアミド水溶液Ａ２０ｋｇを電気透析装置の脱塩側貯留槽に入れ、次いで、濃縮水として純水６０ｋｇを濃縮側貯留槽に入れた。、脱塩槽の入口圧力を１５ｋＰａ、濃縮槽の入口圧力を４５ｋＰａとして、電圧６０Ｖで電気透析を１２６分間行った。その結果、濃縮液２６．１ｋｇを回収した（脱塩液５３．９ｋｇ）。表２に、粗塩化カルニチンアミド水溶液Ａと濃縮液（精製塩化カルニチンアミド水溶液Ａ）の組成を示す。
また、脱塩槽入口圧力９ａは脱塩槽循環ポンプの吐出側に設置したバルブ８ａを用いて１５ｋＰａに調整し，濃縮槽入口圧力９ｂは濃縮槽循環ポンプの吐出側に設置したバルブ８ｂを用いて４５ｋＰａに調整した。
【００３９】
［カルニチンの製造］
得られた精製塩化カルニチンアミド水溶液Ａ２６．１ｋｇに２５％水酸化ナトリウム水溶液１．８２ｋｇを添加し、３０℃で１０時間加水分解反応を行った。そして、前述の＜条件１＞の高速液体クロマトグラフィーにより、塩化カルニチンアミドのピークの消失が確認できた時点を転化率が１００％に達したものとした。
加水分解終了後、反応液を減圧下（８ｋＰａ）４５℃で６０％まで濃縮後、３５％塩酸１．７８ｋｇで中和し、表３に示す組成の粗カルニチン水溶液Ａ１８．５５ｋｇを得た。得られた粗カルニチン水溶液Ａ１８．５５ｋｇを電気透析装置の脱塩側貯留槽に入れ、純水１７．０ｋｇを濃縮側貯留槽に入れて、電圧１０Ｖで電気透析を２５分間行い、脱塩液として精製カルニチン水溶液Ａを回収した。表３に、粗カルニチン水溶液Ａと脱塩液（精製カルニチン水溶液Ａ）の組成を示す。
【００４０】
次いで、得られた精製カルニチン水溶液Ａを減圧乾固（１．３３ｋＰａ、５０℃）して、カルニチンＡ０．８９ｋｇを得た。得られたカルニチンＡの純度、およびＤＩ−ＣＮ，ＨＣＡｍの含有量の測定を行った。その結果を表４に示す。
【００４１】
（実施例２、３および比較例１、２）
実施例１において、表１に示す通りに条件を変更し、その他は実施例１と同様にして、[塩化カルニチンアミドの精製]を行った。その結果、表１に示す量の濃縮液（精製塩化カルニチンアミド水溶液）と脱塩液を得た。表２に、各粗塩化カルニチンアミド水溶液と各濃縮液（精製塩化カルニチンアミド水溶液）の組成を示す
続いて表１に示す通りに条件を変更し、その他は実施例１と同様にして、[カルニチンの製造]を行った。表３に、粗カルニチン水溶液Ａと脱塩液（精製カルニチン水溶液Ａ）の組成を示し、表４にカルニチンの純度、およびＤＩ−ＣＮ，ＨＣＡｍの含有量を示す。
【００４２】
【表１】
2010070551.tif 000003
【００４３】
【表２】
2010070551.tif 000004
【００４４】
【表３】
2010070551.tif 000005
【００４５】
【表４】
2010070551.tif 000006
【００４６】
表１〜４の結果より、塩化カルニチンアミドの精製のための電気透析を行う際に、脱塩槽入口圧力よりも濃縮槽入口圧力を高くした実施例１〜３は、両圧力を等しくした比較例１、および脱塩槽入口圧力の方を高くした比較例２に比べて、精製塩化カルニチンアミドにおける不純物（ＤＩ−ＣＮおよびＨＣＡｍ）の含有量が少なく、該精製塩化カルニチンアミドを用いて製造したカルニチンの純度が格段に高い。
すなわちカルニチン製造の中間生成物である塩化カルニチンを効率良く精製でき、高純度のカルニチンを効率良く製造できた。
【符号の説明】
【００４７】
１脱塩側貯留槽、
２濃縮側貯留槽、
３脱塩側循環ポンプ、
４濃縮側循環ポンプ、
５、７脱塩槽、
６濃縮槽、
８ａ脱塩側循環ポンプ吐出バルブ、
８ｂ濃縮側循環ポンプ吐出バルブ、
９ａ脱塩槽入口圧力計、
９ｂ濃縮槽入口圧力計、
１０処理槽、
１１陽極、
１２陰極、
Ａ陰イオン交換膜（アニオン膜）、
Ｃ陽イオン交換膜（カチオン膜）。
【図１】
2010070551.tif 000007