(57)【要約】  （Ａ）乳酸発酵能力を有する微生物の発酵培養液を、平均細孔径が０.０１μｍ以上１μｍ未満の多孔性膜を用いて膜間差圧を０．１から２０ｋＰａの範囲で濾過処理し、透過液を回収するとともに未透過液を培養液に保持または還流し、かつ、発酵原料を培養液に追加する連続発酵工程、（Ｂ）工程（Ａ）で得られた透過液をナノ濾過膜に通じて濾過する工程、および（Ｃ）工程（Ｂ）で得られた透過液を１Ｐａ以上大気圧以下の圧力下において２５℃以上２００℃以下で蒸留して乳酸を回収する工程、を含む乳酸の製造方法により得られる乳酸は不純物が少なく、該乳酸を原料にして得られるポリ乳酸は熱安定性、機械的強度および色相に優れる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程（Ａ）〜（Ｃ）を含む乳酸の製造方法。
（Ａ）乳酸発酵能力を有する微生物の発酵培養液を、平均細孔径が０.０１μｍ以上１μｍ未満の多孔性膜を用いて膜間差圧を０．１から２０ｋＰａの範囲で濾過処理し、透過液を回収するとともに未透過液を培養液に保持または還流し、かつ、発酵原料を培養液に追加する連続発酵工程。
（Ｂ）工程（Ａ）で得られた透過液をナノ濾過膜に通じて濾過する工程。
（Ｃ）工程（Ｂ）で得られた透過液を１Ｐａ以上大気圧以下の圧力下において２５℃以上２００℃以下で蒸留して乳酸を回収する工程。
【請求項２】
前記工程（Ａ）で得られた透過液のｐＨを２以上４．５以下に調整して前記工程（Ｂ）に供することを特徴とする、請求項１に記載の乳酸の製造方法。
【請求項３】
前記工程（Ａ）がカルシウム塩の存在下での連続発酵工程であって、該工程（Ａ）で得られた透過液中のカルシウム成分を難溶性硫酸塩として除去する工程（Ｄ）の後に得られる乳酸を含む溶液を前記工程（Ｂ）に供することを特徴とする、請求項１または２に記載の乳酸の製造方法。
【請求項４】
前記ナノ濾過膜のクエン酸透過率に対する硫酸マグネシウム透過率の比が、操作圧力０．５ＭＰａ、原水温度２５℃、原水濃度１０００ｐｐｍにおいて、３以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の乳酸の製造方法。
【請求項５】
前記ナノ濾過膜の硫酸マグネシウム透過率が、操作圧力０．５ＭＰａ、原水温度２５℃、原水濃度１０００ｐｐｍにおいて、１．５％以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の乳酸の製造方法。
【請求項６】
前記ナノ濾過膜の膜素材がポリアミドを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の乳酸の製造方法。
【請求項７】
前記ポリアミドが架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ、化学式１で示される構成成分を含有することを特徴とする、請求項６に記載の乳酸の製造方法。
【化１】
2010074222.tif 000011
（式中、Ｒは−Ｈまたは−ＣＨ３、ｎは０から３までの整数を表す。）
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の乳酸の製造方法により得られる乳酸を原料とすることを特徴とする、ラクチドの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のラクチドの製造方法により得られるラクチドを重合することを特徴とする、ポリ乳酸の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかに記載の乳酸の製造方法により得られる乳酸を直接脱水重縮合反応により重合することを特徴とする、ポリ乳酸の製造方法。
【請求項１１】
９０％乳酸水溶液での不純物として、メタノールを７０ｐｐｍ以下、ピルビン酸を５００ｐｐｍ以下、フルフラールを１５ｐｐｍ以下、５−ヒドロキシメチルフルフラールを１５ｐｐｍ以下、乳酸メチルを６００ｐｐｍ以下、酢酸を５００ｐｐｍ以下および２−ヒドロキシ酪酸を５００ｐｐｍ以下含有する、乳酸。
【請求項１２】
光学純度が９０％以上である、請求項１１に記載の乳酸。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の乳酸を原料にして得られる、ラクチド。
【請求項１４】
請求項１１または１２に記載の乳酸、あるいは請求項１３に記載のラクチドを原料に使用して得られる、ポリ乳酸。
【請求項１５】
請求項１１または１２に記載の乳酸を原料に使用して、直接脱水重縮合反応により得られる、ポリ乳酸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乳酸生産能力を有する微生物を培養して得られる発酵液中に生産された乳酸を分離することによる乳酸の製造方法および該乳酸の製造方法により得られた乳酸を原料とするポリ乳酸の製造方法、ならびに該製造方法により得られる乳酸およびポリ乳酸に関する。
【背景技術】
【０００２】
乳酸は、食品用、医薬用などといった用途の他に、生分解性プラスチックであるポリ乳酸用のモノマー原料として工業的用途にまで広く適用され、需要が増加している。乳酸は、微生物による発酵により生産されることが知られており、微生物はグルコースに代表される炭水化物を含有する基質を乳酸に変換する。【０００３】
ポリ乳酸原料としての乳酸を得るためには、その必要量から生産性の高い乳酸の製造方法が求められている。乳酸の生産性向上には、微生物発酵における対糖収率が高いことに加え、単位時間、単位体積あたりの乳酸生産速度が速いことが必須となり、特許文献１には多孔質膜を利用した培養装置による生産速度向上方法が開示されている。【０００４】
ポリ乳酸は、乳酸の環状二量体であるラクチドを開環重合する方法、または、原料乳酸を直接重合する方法により製造することができる。ラクチド法は、乳酸を一担オリゴマー化させた後、解重合させるとともに生成するラクチドを単離し、触媒の存在下で開環重合させる方法であり、重合プロセスが煩雑になり多大の労力と費用を必要とする。また、このプロセス中におけるラクチド単離操作により、原料乳酸中の不純物を除去可能であることから、原料乳酸は比較的低品質なものを利用することができるが、原料乳酸中の無機イオンなどの不純物が原因で、目的とするラクチドの収率低下をまねいてしまうことから、原料乳酸は不純物の少ないものが求められている。一方、直接重合法（直重法）は、原料乳酸を触媒存在下で直接脱水重縮合する方法であり、ラクチド法と比較して省プロセス化が期待できるが、原料乳酸は重合を阻害する不純物が予め除去されている高品質なものが必要となる。このように、乳酸の精製効率がラクチドおよびポリ乳酸の生産性向上に影響を及ぼす。【０００５】
微生物発酵による乳酸の生産は培養液中にアルカリ性物質を添加することで微生物発酵に最適なｐＨに保持されながら行われるため、培養液中に添加するアルカリ性物質の例の１つとして水酸化カルシウムが用いられるが、この場合、微生物発酵により生産された乳酸は培養液中では乳酸カルシウムとして存在している。その後、培養終了後の培養液に酸性物質（例えば、硫酸）を添加することで、フリーの乳酸溶液を得ることができるが、不純物としてカルシウム塩（例えば、硫酸カルシウム）が副生してしまう。【０００６】
副生したカルシウム塩を除去して乳酸を分離する方法として、硫酸カルシウムのようにカルシウム塩が難溶性で沈殿する場合は、定性濾紙等により濾別する方法が用いられているが、溶液中に溶解している微量のカルシウム塩は除去されず、乳酸含有溶液中に残存してしまう。そのために、この乳酸を含む濾液を、例えばその後の精製工程において濃縮操作を行うと、フリーの乳酸含有溶液中に再びカルシウム塩やそれ以外の溶解性無機塩が析出（沈殿）するという問題がある。そして、無機イオンが十分に除去されていない状態のまま、蒸留等の操作により乳酸含有溶液を加熱すると、無機イオンの影響により、乳酸のラセミ化およびオリゴマー化が進行することが知られている。【０００７】
乳酸含有溶液から微量の無機イオン成分を除去する方法としては、イオン交換樹脂を用いる方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、イオン交換樹脂のイオン交換性能を保持するためには、定期的にイオン交換樹脂を再生する必要がある。また、イオン交換樹脂の再生には大量の水酸化ナトリウム水溶液および塩酸水溶液を用いて行われるが、再生に伴い、大量の廃液が排出され、廃液処理に多額のコストがかかるという問題点がある。さらに、繰り返しイオン交換樹脂の再生を行うとイオン交換樹脂の再生率が低下する上に、イオン交換性能が低下し、無機塩の除去率が低下するという問題点があった。【０００８】
また、電気透析装置を用いたバイポーラ膜によって、乳酸含有溶液から微量のカルシウム成分等の無機イオン成分を除去する方法も知られている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、この方法で用いるバイポーラ膜は高価な上に、カルシウム塩等の無機塩の除去効率が決して高くないという問題点があった。【０００９】
さらに、ナノ濾過膜を用いて、乳酸含有溶液から無機塩を除去する方法が開示されている（例えば、特許文献４〜６参照）が、蒸留によって乳酸を回収する工程や、蒸留が乳酸の収率に及ぼす影響、さらには得られる乳酸の工業レベルでの直重法によるポリ乳酸の製造への適用可能性については開示されていない。【００１０】
また、特許文献７〜１０には、乳酸の直接脱水重縮合により高分子量のポリ乳酸を得るには、特定の不純物が特定量以下である必要性について開示されているが、ポリ乳酸の加工性に重要な因子である、不純物による熱安定性、機械的強度、色相への影響については開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０９７２６０
【特許文献２】特表２００１−５０６２７４号公報
【特許文献３】特開２００５−２７００２５号公報
【特許文献４】ＵＳ５５０３７５０
【特許文献５】ＵＳ５６８１７２８
【特許文献６】ＵＳ２００４／００３３５７３
【特許文献７】特開平６−２７９５７７号公報
【特許文献８】特開平７−１３３３４４号公報
【特許文献９】特開平８−１８８６４２号公報
【特許文献１０】特開平９−３１１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明における課題の一つは、生産性が高く、さらに工業レベルでの直重法によるポリ乳酸の製造に適用可能であり、また高収率なラクチド合成が可能となる乳酸の製造方法ならびに該乳酸を用いたラクチドおよびポリ乳酸の製造方法を提供することである。さらに、優れた熱安定性、機械的強度、色相を持つポリ乳酸を得るという課題を解決することであり、特定の不純物が特定量以下の乳酸ならびに前記乳酸を原料として得られるラクチドおよびポリ乳酸を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、乳酸生産能力を有する微生物を、多孔質膜を利用した連続培養装置で培養することで、透過液中に高収率かつ高生産速度で乳酸を得ることができ、さらに得られた透過液をナノ濾過工程および蒸留工程に供することで、直重法に適用可能であり、また、高収率なラクチド合成が可能となる乳酸を得られることを見出した。また、特定の不純物が特定量以下の乳酸をポリ乳酸の原料とすれば、高収率で色相に優れるラクチド、ならびに優れた熱安定性、機械的強度、色相を持つポリ乳酸が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。【００１４】
すなわち、本発明は、次の（１）〜（１５）から構成される。【００１５】
（１）下記工程（Ａ）〜（Ｃ）を含む乳酸の製造方法。
（Ａ）乳酸発酵能力を有する微生物の発酵培養液を、平均細孔径が０.０１μｍ以上１μｍ未満の多孔性膜を用いて膜間差圧を０．１から２０ｋＰａの範囲で濾過処理し、透過液を回収するとともに未透過液を培養液に保持または還流し、かつ、発酵原料を培養液に追加する連続発酵工程。
（Ｂ）工程（Ａ）で得られた透過液をナノ濾過膜に通じて濾過する工程。
（Ｃ）工程（Ｂ）で得られた透過液を１Ｐａ以上大気圧以下の圧力下において２５℃以上２００℃以下で蒸留して乳酸を回収する工程。【００１６】
（２）前記工程（Ａ）で得られた透過液のｐＨを２以上４．５以下に調整して前記工程（Ｂ）に供することを特徴とする、（１）に記載の乳酸の製造方法。【００１７】
（３）前記工程（Ａ）がカルシウム塩の存在下での連続発酵工程であって、該工程（Ａ）で得られた透過液中のカルシウム成分を難溶性硫酸塩として除去する工程（Ｄ）の後に得られる乳酸を含む溶液を前記工程（Ｂ）に供することを特徴とする、（１）または（２）に記載の乳酸の製造方法。【００１８】
（４）前記ナノ濾過膜のクエン酸透過率に対する硫酸マグネシウム透過率の比が、操作圧力０．５ＭＰａ、原水温度２５℃、原水濃度１０００ｐｐｍにおいて、３以上である、（１）〜（３）のいずれかに記載の乳酸の製造方法。【００１９】
（５）前記ナノ濾過膜の硫酸マグネシウム透過率が、操作圧力０．５ＭＰａ、原水温度２５℃、原水濃度１０００ｐｐｍにおいて、１．５％以下である、（１）〜（４）のいずれかに記載の乳酸の製造方法。【００２０】
（６）前記ナノ濾過膜の膜素材がポリアミドを含むことを特徴とする、（１）〜（５）のいずれかに記載の乳酸の製造方法。【００２１】
（７）前記ポリアミドが架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ、化学式１で示される構成成分を含有することを特徴とする、（６）に記載の乳酸の製造方法。【００２２】
【化１】
2010074222.tif 000002
【００２３】
（式中、Ｒは−Ｈまたは−ＣＨ３、ｎは０から３までの整数を表す。）
（８）（１）〜（７）のいずれかに記載の乳酸の製造方法により得られる乳酸を原料とすることを特徴とする、ラクチドの製造方法。【００２４】
（９）（８）に記載のラクチドの製造方法により得られるラクチドを重合することを特徴とする、ポリ乳酸の製造方法。【００２５】
（１０）（１）〜（７）のいずれかに記載の乳酸の製造方法により得られる乳酸を直接脱水重縮合反応により重合することを特徴とする、ポリ乳酸の製造方法。【００２６】
（１１）９０％乳酸水溶液での不純物として、メタノールを７０ｐｐｍ以下、ピルビン酸を５００ｐｐｍ以下、フルフラールを１５ｐｐｍ以下、５−ヒドロキシメチルフルフラールを１５ｐｐｍ以下、乳酸メチルを６００ｐｐｍ以下、酢酸を５００ｐｐｍ以下および２−ヒドロキシ酪酸を５００ｐｐｍ以下含有する、乳酸。【００２７】
（１２）光学純度が９０％以上である、（１１）に記載の乳酸。【００２８】
（１３）（１１）または（１２）に記載の乳酸を原料にして得られる、ラクチド。【００２９】
（１４）（１１）または（１２）に記載の乳酸、あるいは（１３）に記載のラクチドを原料に使用して得られる、ポリ乳酸。【００３０】
（１５）（１１）または（１２）に記載の乳酸を原料に使用して、直接脱水重縮合反応により得られる、ポリ乳酸。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、簡便な操作で、高品質な乳酸を製造することができ、生分解性の汎用プラスチックであるポリ乳酸の生産性を向上させることができる。また、特定の不純物が特定量以下の乳酸をポリ乳酸の原料とすれば、優れた熱安定性、機械的強度、色相をもつポリ乳酸を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明で用いられる連続培養装置の一実施態を示す概略模式図である。
【図２】本発明の実施例１で行った連続培養の乳酸蓄積濃度、乳酸生産速度を示す図である。
【図３】本発明で用いたナノ濾過膜分離装置の一つの実施の形態を示す概要図である。
【図４】本発明で用いたナノ濾過膜分離装置のナノ濾過膜が装着されたセル断面図の一つの実施の形態を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００３４】
［乳酸の製造方法］
本発明の乳酸の製造方法は、下記工程（Ａ）〜（Ｃ）を含むものである。
（Ａ）乳酸発酵能力を有する微生物の発酵培養液、平均細孔径が０.０１μｍ以上１μｍ未満の多孔性膜を用いて膜間差圧を０.１から２０ｋＰａの範囲で濾過処理し、透過液を回収するとともに未透過液を培養液に保持または還流し、かつ、発酵原料を培養液に追加する連続発酵工程。
（Ｂ）工程（Ａ）で得られた透過液をナノ濾過膜に通じて濾過する工程。
（Ｃ）工程（Ｂ）で得られた溶液を１Ｐａ以上大気圧以下の圧力下において２５℃以上２００℃以下で蒸留して乳酸を回収する工程。
【００３５】
工程（Ａ）で用いる乳酸発酵能力を有する微生物について説明する。乳酸発酵能力を有する微生物としては乳酸を生産することが可能な微生物であれば特に制限はないが、好ましくは乳酸菌または人為的に乳酸発酵能力を付与、あるいは増強した微生物を用いることができる。
【００３６】
ここで乳酸菌とは、消費したグルコースに対して対糖収率として５０％以上の乳酸を産生する原核微生物として定義することができる。好ましい乳酸菌としては、例えば、ラクトバシラス属（Ｇｅｎｕｓ  Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）、ペディオコッカス属（Ｇｅｎｕｓ  Ｐｅｄｉｏｃｏｃｃｕｓ）、テトラゲノコッカス属（Ｇｅｎｕｓ  Ｔｅｔｒａｇｅｎｏｃｏｃｃｕｓ）、カルノバクテリウム属（Ｇｅｎｕｓ  Ｃａｒｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、バゴコッカス属（Ｇｅｎｕｓ  Ｖａｇｏｃｏｃｃｕｓ）、ロイコノストック属（Ｇｅｎｕｓ  Ｌｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃ）、オエノコッカス属（Ｇｅｎｕｓ  Ｏｅｎｏｃｏｃｃｕｓ）、アトポビウム属（Ｇｅｎｕｓ  Ａｔｏｐｏｂｉｕｍ）、ストレプトコッカス属（Ｇｅｎｕｓ  Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ）、エンテロコッカス属（Ｇｅｎｕｓ  Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ）、ラクトコッカス属（Ｇｅｎｕｓ  Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ）、スポロラクトバシラス属（Ｇｅｎｕｓ  Ｓｐｏｒｏｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）およびバシラス属（Ｇｅｎｕｓ  Ｂａｃｉｌｌｕｓ）に属する乳酸菌が挙げられる。それらの中でも、乳酸の対糖収率が高い乳酸菌を選択することにより乳酸の生産に好ましく用いることができる。更に、Ｌ―乳酸またはＤ−乳酸の対糖収率の高い乳酸菌を選択することにより光学純度の高い乳酸の生産に好ましく用いることができる。
【００３７】
Ｌ−乳酸の対糖収率が高い乳酸菌としては、例えば、ラクトバシラス・ヤマナシエンシス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｙａｍａｎａｓｈｉｅｎｓｉｓ）、ラクトバシラス・アニマリス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ａｎｉｍａｌｉｓ）、ラクトバシラス・アジリス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ａｇｉｌｉｓ）、ラクトバシラス・アビアリエス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ａｖｉａｒｉｅｓ）、ラクトバシラス・カゼイ（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｃａｓｅｉ）、ラクトバシラス・デルブレッキ（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｄｅｌｂｒｕｅｋｉｉ）、ラクトバシラス・パラカゼイ（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｐａｒａｃａｓｅｉ）、ラクトバシラス・ラムノサス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｒｈａｍｎｏｓｕｓ）、ラクトバシラス・ルミニス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｒｕｍｉｎｉｓ）、ラクトバシラス・サリバリス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓａｌｉｖａｒｉｕｓ）、ラクトバシラス・シャーピイ（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｈａｒｐｅａｅ）、ペディオコッカス・デクストリニクス（Ｐｅｄｉｏｃｏｃｃｕｓ  ｄｅｘｔｒｉｎｉｃｕｓ）およびラクトコッカス・ラクティス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ）などが挙げられ、これらを選択して、Ｌ−乳酸の生産に用いることが可能である。
【００３８】
Ｄ−乳酸の対糖収率が高い乳酸菌としては、例えば、スポロラクトバシラス・ラエボラクティカス（Ｓｐｏｒｏｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｌａｅｂｏｌａｃｔｉｃｕｓ）、スポロラクトバシラス・イヌリナス（Ｓｐｏｒｏｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｉｎｕｌｉｎｕｓ）、ラクトバシラス・ブルガリカス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｂｕｌｇａｒｉｃｕｓ）、ラクトバシラス・カゼイ（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｃａｓｅｉ）、ラクトバシラス・デルブルッキ（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｄｅｌｂｒｕｅｋｉｉ）およびラクトコッカス・ラクティス（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ）などが挙げられ、これらを選択して、Ｄ−乳酸の生産に用いることが可能である。
【００３９】
人為的に乳酸発酵能力を付与、あるいは増強した微生物としては、例えば、従来知られている薬剤変異によって得られる微生物または乳酸脱水素酵素（以下、ＬＤＨと言うことがある）遺伝子を導入して、乳酸発酵能力を付与、あるいは増強した微生物を用いることができる。好ましくは、ＬＤＨを細胞内に組み込むことにより乳酸発酵能力が増強した組換え微生物が挙げられる。
前記組換え微生物の宿主としては、原核細胞である大腸菌、乳酸菌、および真核細胞である酵母などが好ましく、より好ましくは酵母である。酵母のうち好ましくはサッカロマイセス属（Ｇｅｎｕｓ  Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）に属する酵母であり、更に好ましくはサッカロマイセス・セレビセ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）である。
【００４０】
本発明で使用するＬＤＨ遺伝子としては、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）とピルビン酸を、酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ＋）と乳酸に変換する活性を持つタンパク質をコードしていれば限定されない。例えば、Ｌ−乳酸の対糖収率の高い乳酸菌由来のＬ−ＬＤＨ遺伝子やＤ−乳酸の対糖収率の高い乳酸菌由来のＤ−ＬＤＨ遺伝子を用いることができる。また、Ｌ−ＬＤＨ遺伝子としてはウシ、ヒトまたはカエルなど真核生物由来のものが好適に用いられ、アフリカツメガエル由来のものがより好適に用いられる。カエル由来のＬ−ＬＤＨ遺伝子が組み込まれた微生物の例としては、特開２００８−０２９３２９号公報に開示される遺伝子組換え酵母が挙げられる。
【００４１】
本発明に用いられるＬＤＨ遺伝子には、遺伝的多型性や、変異誘発などによる変異型の遺伝子も含まれる。遺伝的多型性とは、遺伝子上の自然突然変異により遺伝子の塩基配列が一部変化しているものである。また、変異誘発とは、人工的に遺伝子に変異を導入することをいう。変異誘発は、例えば、部位特異的変異導入用キット（Mutan-K（タカラバイオ社製））を用いる方法や、ランダム変異導入用キット（BD Diversify PCR Random Mutagenesis（ＣＬＯＮＴＥＣＨ社製））を用いる方法などがある。また、本発明で使用するＬＤＨは、ＮＡＤＨとピルビン酸をＮＡＤ＋と乳酸に変換する活性を持つタンパク質をコードしているならば、塩基配列の一部に欠失または挿入が存在していても構わない。
【００４２】
次に工程（Ａ）で用いる多孔性膜について説明する。分離膜として用いられる多孔性膜は、乳酸発酵能力を有する微生物による目詰まりが起こりにくく、かつ、濾過性能が長期間安定に継続する性能を有するものであることが望ましい。そのため、本発明で使用される多孔性膜は、平均細孔径が、０.０１μｍ以上１μｍ未満であることが重要である。本発明における多孔性膜は、被処理水の水質や用途に応じた分離性能と透水性能を有するものであり、阻止性能および透水性能や耐汚れ性という分離性能の点からは、多孔質樹脂層を含む多孔性膜であることが好ましい。多孔質樹脂層を含む多孔性膜としては、多孔質基材の表面に、分離機能層として作用とする多孔質樹脂層を有しているものが好ましい。多孔質基材は、多孔質樹脂層を支持して多孔性膜に強度を与えるものである。
【００４３】
多孔質基材の材質は、有機材料および／または無機材料等からなり、有機繊維が望ましく用いられる。好ましい多孔質基材は、セルロース繊維、セルローストリアセテート繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維およびポリエチレン繊維などの有機繊維を用いてなる織布や不織布であり、中でも、密度の制御が比較的容易であり製造も容易で安価な不織布が好ましく用いられる。
【００４４】
また、多孔質樹脂層は、上述したように分離機能層として作用するものであり、有機高分子膜を好適に使用することができる。有機高分子膜の材質としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、セルロース系樹脂およびセルローストリアセテート系樹脂などが挙げられ、これらの樹脂を主成分とする樹脂の混合物であってもよい。ここで主成分とは、その成分が５０重量％以上、好ましくは６０重量％以上含有することをいう。中でも、多孔性膜の膜素材としては、溶液による製膜が容易で物理的耐久性や耐薬品性にも優れているポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂またはポリオレフィン系樹脂が好ましく、ポリフッ化ビニリデン系樹脂またはそれを主成分とする樹脂が最も好ましく用いられる。
【００４５】
ここで、ポリフッ化ビニリデン系樹脂としては、フッ化ビニリデンの単独重合体が好ましく用いられるが、フッ化ビニリデンの単独重合体の他、フッ化ビニリデンと共重合可能なビニル系単量体との共重合体も好ましく用いられる。フッ化ビニリデンと共重合可能なビニル系単量体としては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよび三塩化フッ化エチレンなどが例示される。
【００４６】
また、ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレンまたは塩素化ポリプロピレンが挙げられるが、塩素化ポリエチレンが好ましく用いられる。
【００４７】
本発明で用いられる多孔性膜の作成法の概要を説明する。まず、上述した多孔質基材の表面に、上述した樹脂と溶媒とを含む原液の被膜を形成するとともに、その原液を多孔質基材に含浸させる。しかる後、被膜を有する多孔質基材の被膜側表面のみを、非溶媒を含む凝固浴と接触させて樹脂を凝固させると共に多孔質基材の表面に多孔質樹脂層を形成する。原液にさらに非溶媒を含ませることもできる。原液の温度は、製膜性の観点から、通常、１５〜１２０℃の範囲内で選定することが好ましい。
【００４８】
ここで、原液には、開孔剤を添加することもできる。開孔剤は、凝固浴に浸漬された際に抽出されて、樹脂層を多孔質にする作用を持つものである。開孔剤を添加することで、平均細孔径の大きさの制御することができる。開孔剤は、凝固浴に浸漬された際に抽出されて、樹脂層を多孔質にする作用を持つものである。開孔剤は、凝固浴への溶解性の高いものであることが好ましい。開孔剤としては、例えば、塩化カルシウムや炭酸カルシウムなどの無機塩を用いることができる。また、開孔剤として、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールなどのポリオキシアルキレン類や、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールおよびポリアクリル酸などの水溶性高分子化合物や、グリセリンを用いることができる。
【００４９】
また、溶媒は、樹脂を溶解するものである。溶媒は、樹脂および開孔剤に作用してそれらが多孔質樹脂層を形成するのを促す。溶媒としては、Ｎ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトンおよびメチルエチルケトンなどを用いることができる。なかでも、樹脂の溶解性の高いＮＭＰ、ＤＭＡｃ、ＤＭＦおよびＤＭＳＯを好ましく用いることができる。
【００５０】
さらに、原液には、非溶媒を添加することもできる。非溶媒は、樹脂を溶解しない液体である。非溶媒は、樹脂の凝固の速度を制御して細孔の大きさを制御するように作用する。非溶媒としては、水や、メタノールおよびエタノールなどのアルコール類を用いることができる。なかでも、価格の点から水やメタノールが好ましい。非溶媒は、これらの混合物であってもよい。
【００５１】
上述のように、本発明で用いられる多孔性膜は、多孔質基材と多孔質樹脂層とから形成されている多孔性膜であることが望ましい。その際、多孔質基材に多孔質樹脂層が浸透していても、多孔質基材に多孔質樹脂層が浸透していなくてもどちらでも良く、用途に応じて選択される。多孔質基材の平均厚みは、好ましくは５０μｍ以上３０００μｍ以下の範囲で選択される。また、多孔性膜が中空糸膜の場合、中空糸の内径は好ましくは２００μｍ以上５０００μｍ以下の範囲で選択され、膜厚は好ましくは２０μｍ以上２０００μｍ以下の範囲で選択される。また、有機繊維または無機繊維を筒状にした織物や編物を中空糸の内部に含んでいても良い。
【００５２】
本発明で用いられる多孔性膜は、支持体と組み合わせることによって分離膜エレメントとすることができる。多孔性膜を有する分離膜エレメントの形態は特に限定されないが、支持体として支持板を用い、該支持板の少なくとも片面に、本発明で用いられる多孔性膜を配した分離膜エレメントは、本発明で用いられる多孔性膜を有する分離膜エレメントの好適な形態の一つである。この形態で、膜面積を大きくすることが困難な場合には、透水量を大きくするために、支持板の両面に多孔性膜を配することも好ましい態様である。
【００５３】
本発明で用いられる多孔性膜の平均細孔径は０.０１μｍ以上１μｍ未満であることを特徴としている。多孔性膜の平均細孔径が左記の範囲内にあると、菌体や汚泥などがリークすることのない高い排除率と、高い透水性を両立させることができ、さらに目詰まりをしにくく、透水性を長時間保持することが、より高い精度と再現性を持って実施することができる。多孔性膜の平均細孔径は好ましくは０.４μｍ以下であり、平均細孔径は０.２μｍ未満であればなお好適に実施することが可能である。平均細孔径は、小さすぎると透水量が低下することがあるので、本発明では、平均細孔径は０.０１μｍ以上であり、好ましくは０．０２μｍ以上であり、さらに好ましくは０．０４μｍ以上である。ここで、平均細孔径は、倍率１０，０００倍の走査型電子顕微鏡観察における、９．２μｍ×１０．４μｍの範囲内で観察できる細孔すべての直径を測定し、平均することにより求めることができる。
【００５４】
また、多孔性膜の平均細孔径の標準偏差σは、０．１μｍ以下であることが好ましい。更に、平均細孔径の標準偏差が小さい、すなわち細孔径の大きさが揃っている方が均一な透過液を得ることができ、発酵運転管理が容易になることから、平均細孔径の標準偏差は小さければ小さい方が望ましい。
【００５５】
平均細孔径の標準偏差σは、上述の９．２μｍ×１０．４μｍの範囲内で観察できる細孔数をＮとして、測定した各々の直径をＸｋとし、細孔直径の平均をＸ（ａｖｅ）とした下記の（式１）により算出される。
【００５６】
【数１】
2010074222.tif 000003
【００５７】
本発明で用いられる多孔性膜においては、培養液の透過性が重要点の一つであり、透過性の指標として、使用前の多孔性膜の純水透過係数を用いることができる。本発明において、多孔性膜の純水透過係数は、逆浸透膜による２５℃の温度の精製水を用い、ヘッド高さ１ｍで透水量を測定し算出したとき、２×１０−９ｍ３／ｍ２／ｓ／ｐａ以上であることが好ましく、純水透過係数が２×１０−９ｍ３／ｍ２／ｓ／ｐａ以上６×１０−７ｍ３／ｍ２／ｓ／ｐａ以下であれば、実用的に十分な透過水量が得られる。
【００５８】
本発明で用いられる多孔性膜の膜表面粗さは、分離膜の目詰まりに影響を与える因子であり、好ましくは膜表面粗さが０.１μｍ以下のときに分離膜の剥離係数や膜抵抗を好適に低下させることができ、より低い膜間差圧で連続発酵が実施可能である。従って、目詰まりを抑えることで、安定した連続発酵が可能になることから、表面粗さは小さければ小さいほど好ましい。
【００５９】
また、膜表面粗さが低いことにより、微生物の濾過において、膜表面で発生する剪断力を低下させることが期待でき、微生物の破壊が抑制され、多孔性膜の目詰まりも抑制されることにより、長期間安定な濾過が可能になると考えられる。
【００６０】
ここで、膜表面粗さは、下記の原子間力顕微鏡装置（ＡＦＭ）を使用して、下記の条件で測定することができる。
・装置    原子間力顕微鏡装置(Digital Instruments（株）製Nanoscope IIIa)
・条件    探針        ＳｉＮカンチレバー(Digital Instruments（株）製)
走査モード  コンタクトモード（気中測定）
水中タッピングモード（水中測定）
走査範囲    １０μm、２５μm 四方（気中測定）
５μm、１０μm 四方（水中測定）
走査解像度  ５１２×５１２
・試料調製  測定に際し膜サンプルは、常温でエタノールに１５分浸漬後、ＲＯ水中に２４時間浸漬し洗浄した後、風乾し用いた。
【００６１】
膜表面粗さｄｒｏｕｇｈは、上記ＡＦＭにより各ポイントのＺ軸方向の高さから、下記の（式２）により算出する。
【００６２】
【数２】
2010074222.tif 000004
【００６３】
本発明の工程（Ａ）における微生物を多孔性膜で濾過処理する際の膜間差圧は、微生物および培地成分が容易に目詰まりしない条件であればよいが、膜間差圧を０．１から２０ｋＰａの範囲で濾過処理することが重要である。膜間差圧は、好ましくは０．１から１０ｋＰａの範囲であり、より好ましくは０．１から５ｋＰａの範囲であり、さらに好ましくは０．１から２ｋＰａの範囲である。上記の膜間差圧の範囲を外れた場合、微生物および培地成分の目詰まりが急速に発生し、透過水量の低下を招き、連続発酵運転に不具合を生じることがある。
【００６４】
濾過の駆動力としては、発酵培養液と多孔性膜透過液の液位差（水頭差）を利用したサイホンにより多孔性膜に膜間差圧を発生させることが可能である。また、濾過の駆動力として多孔性膜透過液側に吸引ポンプを設置してもよいし、多孔性膜の発酵培養液側に加圧ポンプを設置することも可能である。膜間差圧は、発酵培養液と多孔性膜透過液の液位差を変化させることにより制御することができる。また、膜間差圧を発生させるためにポンプを使用する場合には、吸引圧力により膜間差圧を制御することができ、さらに発酵培養液側の圧力を導入する気体または液体の圧力によっても膜間差圧を制御することができる。これら圧力制御を行う場合には、発酵培養液側の圧力と多孔性膜透過液側の圧力差をもって膜間差圧とし、膜間差圧の制御に用いることができる。
【００６５】
工程（Ａ）で用いられる連続発酵装置としては、上記の要件を満足するものであれば特に限定はないが、例えばＷＯ２００７／０９７２６０の図１または図２に開示されるものが好ましく用いられる。また、発酵培養液を濾過するための多孔性膜エレメントについても上記の要件を満足するものであれば特に限定はないが、例えばＷＯ２００７／０９７２６０の図３または図４に開示されるものが好ましく用いられる。
【００６６】
本発明で使用する発酵原料としては、培養する乳酸発酵能力を有する微生物の生育を促し、目的とする乳酸を良好に生産させうるものであればよいが、炭素源、窒素源、無機塩類、及び必要に応じてアミノ酸、ビタミンなどの有機微量栄養素を適宜含有する通常の液体培地が良い。炭素源としては、グルコース、シュークロース、フラクトース、ガラクトース、ラクトース等の糖類、これら糖類を含有する澱粉糖化液、甘藷糖蜜、甜菜糖蜜、ハイテストモラセス、更には酢酸等の有機酸、エタノールなどのアルコール類、グリセリンなども使用される。窒素源としてはアンモニアガス、アンモニア水、アンモニウム塩類、尿素、硝酸塩類、その他補助的に使用される有機窒素源、例えば油粕類、大豆加水分解液、カゼイン分解物、その他のアミノ酸、ビタミン類、コーンスティープリカー、酵母または酵母エキス、肉エキス、ペプトン等のペプチド類、各種発酵菌体およびその加水分解物などが使用される。無機塩類としてはリン酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩、マンガン塩等を適宜添加することができる。本発明に使用する乳酸発酵能力を有する微生物が生育のために特定の栄養素を必要とする場合にはその栄養物を標品もしくはそれを含有する天然物として添加する。また、消泡剤も必要に応じて使用する。本発明において、培養液とは、発酵原料に乳酸発酵能力を有する微生物が増殖した結果得られる液のことを言い、追加する発酵原料の組成は、乳酸の生産性が高くなるように、培養開始時の発酵原料組成から適宜変更しても良い。
【００６７】
工程（Ａ）における連続培養操作としては、培養初期にＢａｔｃｈ培養またはＦｅｄ−Ｂａｔｃｈ培養を行って微生物濃度を高くした後に連続培養（引き抜き）を開始しても良いし、高濃度の菌体をシードし、培養開始とともに連続培養を行っても良い。適当な時期から原料培養液の供給及び培養物の引き抜きを行うことが可能である。原料培養液供給と培養物の引き抜きの開始時期は必ずしも同じである必要はない。また、原料培養液の供給と培養物の引き抜きは連続的であってもよいし、間欠的であってもよい。原料培養液には上記に示したような菌体増殖に必要な栄養素を添加し、菌体増殖が連続的に行われるようにすればよい。培養液中の微生物の濃度は、培養液の環境が微生物の増殖にとって不適切となって死滅する比率が高くならない範囲で、高い状態で維持することが効率よい生産性を得るのに好ましく、一例として、乾燥重量として５ｇ／Ｌ以上に維持することで良好な生産効率が得られる。
【００６８】
また、必要に応じて発酵槽内から微生物を引き抜くことができる。例えば、発酵槽内の微生物濃度が高くなりすぎると、多孔性膜の閉塞が発生しやすくなることから、引き抜くことで閉塞から回避することができる。また、発酵槽内の微生物濃度によって乳酸の生産性能が変化することがあり、生産性能を指標として微生物を引き抜くことで生産性能を維持させることも可能である。
【００６９】
乳酸発酵能力のあるフレッシュな菌体を増殖させつつ行う連続培養操作は、通常、単一の発酵槽で行うのが、培養管理上好ましい。しかしながら、菌体を増殖しつつ生産物を生成する連続培養法であれば、発酵槽の数は問わない。発酵槽の容量が小さい等の理由から、複数の発酵槽を用いることもあり得る。この場合、複数の発酵槽を配管で並列または直列に接続して連続培養を行っても発酵生産物の高生産性は得られる。
【００７０】
次に、工程（Ｂ）におけるナノ濾過膜による濾過について説明する。
【００７１】
ナノ濾過膜とは、ナノフィルター（ナノフィルトレーション膜、ＮＦ膜）とも呼ばれるものであり、「一価のイオンは透過し、二価のイオンを阻止する膜」と一般に定義される膜である。数ナノメートル程度の微小空隙を有していると考えられる膜で、主として、水中の微小粒子や分子、イオン、塩類等を阻止するために用いられる。
【００７２】
また、「ナノ濾過膜を用いた濾過」とは、工程（Ａ）の透過液を、ナノ濾過膜に通じて濾過し、溶解または固体として析出している無機塩を除去または阻止または濾別し、乳酸溶液を濾液として透過させることを意味する。ここで、無機塩には、培養液中に含まれる無機塩のいずれの形態のものも含まれ、また工程（Ａ）の透過液中において溶解しているもの、工程（Ａ）の透過液中に析出し若しくは沈殿して含まれているもののいずれも含まれる。
【００７３】
工程（Ｂ）においては、工程（Ａ）の透過液ｐＨを、２．０以上４．５以下に調整することが好ましい。ナノ濾過膜は、溶液中にイオン化している物質の方が、イオン化していない物質に比べて除去または阻止しやすいことが知られていることから、工程（Ａ）の透過液のｐＨを４．５以下とすることで、乳酸が透過液中で解離して乳酸イオンとして存在している割合を少なくし、乳酸が透過しやすくなる。また、ｐＨが２．０未満である場合、ナノ濾過膜の損傷に影響するおそれがある。さらに、乳酸のｐＫａが３．８６であることから、ｐＨを３．８６以下とする場合、乳酸イオンと水素イオンに解離していない乳酸の方が工程（Ａ）の透過液中に多く含まれるため、効率的に乳酸をナノ濾過膜に透過することができることから、より好ましい。なお、工程（Ａ）の透過液のｐＨ調整は微生物発酵時であっても、工程（Ａ）の後であってもよい。またｐＨ調整は、透過液のｐＨを酸性側に調整したいのであれば無機あるいは有機の酸を添加することで、アルカリ性側に調整するのであれば水酸化カルシウム、アンモニア水などのアルカリ性物質を添加することで調整することができる。
【００７４】
工程（Ｂ）のナノ濾過膜に供される、工程（Ａ）の透過液としては、工程（Ａ）の培養液中にアルカリ性物質を添加することで微生物発酵に最適なｐＨに保持して得られた培養液を多孔性膜で濾過した透過液が好ましく使用される。微生物の培養は、通常、ｐＨ４〜８、温度２０〜４０℃の範囲で行われる。添加するアルカリ性物質としては特に限定されないが、塩基性のカルシウム塩を添加することが好ましい。
【００７５】
工程（Ａ）がカルシウム塩の存在下での連続発酵工程である場合、工程（Ｂ）の前段において、工程（Ａ）の透過液中のカルシウム成分を難溶性の硫酸塩として除去する工程（Ｄ）を導入することができる。具体的には、例えば工程（Ａ）の透過液中に硫酸を添加して、工程（Ａ）の透過液中のカルシウム成分を、難溶性硫酸塩である硫酸カルシウムとして沈殿、濾別する工程（Ｄ）を行い、その濾液（乳酸を含む分離液）を工程（Ｂ）のナノ濾過膜に通じることで、より効果的にカルシウム成分を除去または阻止することができる。塩基性のカルシウム塩としては、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、酸化カルシウム、酢酸カルシウムなどが挙げられるが、好ましくは水酸化カルシウムである。工程（Ａ）の透過液中のカルシウム成分を難溶性硫酸塩として沈殿、濾別する場合、培養液に添加する硫酸の当量がカルシウムの当量を超えると（硫酸当量＞カルシウム当量）、過剰分の硫酸がナノ濾過膜を一部透過し、その後、工程（Ｂ）の透過液を濃縮、蒸留などの加熱条件下に晒すと、透過した硫酸が乳酸のオリゴマー化を促進する触媒として働き、蒸留収率が低減されるおそれがある。このことから、工程（Ａ）の透過液中のカルシウム成分を難溶性硫酸塩として沈殿、濾別する場合、工程（Ａ）の透過液中のカルシウム成分の当量以下で硫酸を添加することが好ましく、ｐＨで添加当量を調整する場合は、ｐＨ２．０以上であれば、カルシウム成分の当量以下となることから好ましい。
【００７６】
また、上記工程（Ｄ）に先立ち、工程（Ａ）の透過液から乳酸以外の有機酸を除去しつつ乳酸カルシウムの結晶を取り出す工程（Ｅ）を導入することができる。具体的には、工程（Ａ）の透過液に塩基性カルシウムを添加することでｐＨを調整し、該透過液を工程（Ｂ）に使用されうるものと同等のナノ濾過膜に通ずることにより、乳酸カルシウムを含んだ水溶液を非透過液側から回収し、透過液側から酢酸を含む有機酸を除去することができる。
【００７７】
工程（Ｅ）においては、工程（Ａ）の透過液のｐＨを６以上１１以下に調整することが好ましい。ナノ濾過膜は、溶液中にイオン化（解離）している物質の方が、イオン化していない（非解離）物質に比べて阻止しやすい特性から、培養液のｐＨを６以上とすることで、培養液中で乳酸が解離してイオンとして存在している割合（解離乳酸／非解離乳酸）の方が、酢酸が解離してイオンとして存在している割合（解離酢酸／非解離酢酸）より多くなり、非透過液側から効率的に乳酸カルシウムを含んだ水溶液を回収することができ、透過液側から乳酸以外の有機酸を効率的に分離することができる。さらに、培養液のｐＨが１１を越えると、ナノ濾過膜の耐久性に悪影響を及ぼすため、好ましくない。
【００７８】
工程（Ｅ）において、ナノ濾過膜の透過液側から分離される乳酸以外の有機酸は、工程（Ａ）の透過液由来または発酵原料由来の有機酸であるが、本発明においては酢酸が好ましく分離されうる。
【００７９】
工程（Ｅ）において、工程（Ａ）の透過液のｐＨを調整するための塩基性カルシウムとしては、例えば、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、酸化カルシウム、酢酸カルシウムの固体、または水溶液を添加することが好ましく、水酸化カルシウムがより好ましい。水溶液を添加する場合、塩基性カルシウムの濃度は限定されるものではなく、飽和溶解度を越えた、スラリー状のものを添加してもよい。
【００８０】
本発明で使用されるナノ濾過膜の、溶解または固体として析出している無機塩の除去、阻止または濾別の程度を評価する方法としては、無機イオン除去率（阻止率）を算出することで評価する方法が挙げられるが、この方法に限定されるものではない。無機塩阻止率（除去率）は、イオンクロマトグラフィーに代表される分析により、原水（培養液）中に含まれる無機塩濃度（原水無機塩濃度）および透過液（乳酸溶液）中に含まれる無機塩の濃度（透過液無機塩濃度）を測定することで、式３によって算出することができる。
【００８１】
無機塩除去率（％）＝（１−（透過液無機塩濃度／原水無機塩濃度））×１００・・・（式３）。
【００８２】
工程（Ｂ）で用いるナノ濾過膜の膜分離性能としては特に限定はないが、ナノ濾過膜のクエン酸透過率に対する硫酸マグネシウム透過率の比が、操作圧力０．５ＭＰａ、原水温度２５℃、原水濃度１０００ｐｐｍにおいて、３以上であるあるものが好ましく用いられる。上記条件におけるナノ濾過膜のクエン酸透過率に対する硫酸マグネシウム透過率の比が３以上であれば、工程（Ａ）の透過液中に含まれる無機塩を除去して、効率的に乳酸を透過させることができることから好ましい。ここで、硫酸マグネシウム透過率は、イオンクロマトグラフィーに代表される分析により、原水中に含まれる硫酸マグネシウム濃度（原水硫酸マグネシウム濃度）および透過液中に含まれる硫酸マグネシウム濃度（透過液硫酸マグネシウム濃度）を測定し、式４によって算出することができる。同様にクエン酸透過率についても、高速液体クロマトグラフィーに代表される分析により、原水中に含まれるクエン酸濃度（原水クエン酸濃度）および透過液中に含まれるクエン酸濃度（透過液クエン酸濃度）を測定し、式４の硫酸マグネシウム濃度をクエン酸濃度に置き換えることで算出することができる。
【００８３】
硫酸マグネシウム透過率（％）＝（透過液硫酸マグネシウム濃度）／（原水硫酸マグネシウム濃度）×１００・・・（式４）。
【００８４】
また、硫酸マグネシウム透過率が、操作圧力０．５ＭＰａ、原水温度２５℃、原水濃度１０００ｐｐｍにおいて、１．５％以下であるものが好ましく用いられる。上記条件におけるナノ濾過膜の硫酸マグネシウム透過率が１．５％を上回る場合、ナノ濾過膜を透過した乳酸溶液を濃縮すると無機塩が析出するおそれがあり、さらに、蒸留操作を行うと、透過した無機塩の影響で乳酸のラセミ化及びオリゴマー化が発生しやすく、また、蒸留収率が低下する恐れがある。より好ましくはナノ濾過膜の硫酸マグネシウム透過率が１．０％以下のものが用いられる。
【００８５】
その他、塩化ナトリウム（５００ｍｇ／Ｌ）の除去率が４５％以上のナノ濾過膜が好ましく用いられる。また、ナノ濾過膜の透過性能としては、０．３ＭＰａの濾過圧において、膜単位面積当たりの塩化ナトリウム（５００ｍｇ／Ｌ）の透過流量（ｍ３／ｍ２／ｄａｙ）が０．５以上０．８以下のナノ濾過膜が好ましく用いられる。膜単位面積当たりの透過流量（膜透過流束）の評価方法としては、透過液量および透過液量を採水した時間および膜面積を測定することで、式５によって算出することができる。
【００８６】
膜透過流束（ｍ３／ｍ２／ｄａｙ）＝透過液量／膜面積／採水時間・・・（式５）。
【００８７】
本発明で使用されるナノ濾過膜の素材には、酢酸セルロース系ポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの高分子素材を使用することができるが、前記１種類の素材で構成される膜に限定されず、複数の膜素材を含む膜であってもよい。またその膜構造は、膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有する非対称膜や、非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い機能層を有する複合膜のどちらでもよい。複合膜としては、例えば、特開昭６２−２０１６０６号公報に記載の、ポリスルホンを膜素材とする支持膜にポリアミドの機能層からなるナノフィルターを構成させた複合膜を用いることができる。
【００８８】
これらの中でも高耐圧性と高透水性、高溶質除去性能を兼ね備え、優れたポテンシャルを有する、ポリアミドを機能層とした複合膜が好ましい。操作圧力に対する耐久性と、高い透水性、阻止性能を維持できるためには、ポリアミドを機能層とし、それを多孔質膜や不織布からなる支持体で保持する構造のものが適している。また、ポリアミド半透膜としては、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重縮合反応により得られる架橋ポリアミドの機能層を支持体に有してなる複合ナノ濾過膜が適している。
【００８９】
ポリアミドを機能層とするナノ濾過膜において、ポリアミドを構成する単量体の好ましいカルボン酸成分としては、例えば、トリメシン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメット酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルカルボン酸、ピリジンカルボン酸などの芳香族カルボン酸が挙げられるが、製膜溶媒に対する溶解性を考慮すると、トリメシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、およびこれらの混合物がより好ましい。
【００９０】
前記ポリアミドを構成する単量体の好ましいアミン成分としては、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ベンジジン、メチレンビスジアニリン、４，４’−ジアミノビフェニルエーテル、ジアニシジン、３，３’，４−トリアミノビフェニルエーテル、３，３’，４，４’−テトラアミノビフェニルエーテル、３，３’−ジオキシベンジジン、１，８−ナフタレンジアミン、ｍ（ｐ）−モノメチルフェニレンジアミン、３，３’−モノメチルアミノ−４，４’−ジアミノビフェニルエーテル、４，Ｎ，Ｎ’−（４−アミノベンゾイル）−ｐ（ｍ）−フェニレンジアミン−２，２’−ビス（４−アミノフェニルベンゾイミダゾール）、２，２’−ビス（４−アミノフェニルベンゾオキサゾール）、２，２’−ビス（４−アミノフェニルベンゾチアゾール）等の芳香環を有する一級ジアミン、ピペラジン、ピペリジンまたはこれらの誘導体等の二級ジアミンが挙げられ、中でもピペラジンまたはピペリジンを単量体として含む架橋ポリアミドを機能層とするナノ濾過膜は耐圧性、耐久性の他に、耐熱性、耐薬品性を有していることから好ましく用いられる。より好ましくは前記架橋ピペラジンポリアミドまたは架橋ピペリジンポリアミドを主成分とし、かつ、前記化学式（１）で示される構成成分を含有するポリアミドであり、さらに好ましくは架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ、前記化学式（１）で示される構成成分を含有するポリアミドである。また、前記化学式（１）中、ｎ＝３のものが好ましく用いられる。架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ前記化学式（１）で示される構成成分を含有するポリアミドを機能層とするナノ濾過膜としては、例えば、特開昭６２−２０１６０６号公報に記載のものが挙げられ、具体例として、架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ、前記化学式（１）中、ｎ＝３のものを構成成分として含有するポリアミドを機能層とする、東レ株式会社製の架橋ピペラジンポリアミド系半透膜のＵＴＣ６０が挙げられる。
【００９１】
ナノ濾過膜は一般にスパイラル型の膜エレメントとして使用されるが、本発明で用いるナノ濾過膜も、スパイラル型の膜エレメントとして好ましく使用される。好ましいナノ濾過膜エレメントの具体例としては、例えば、酢酸セルロース系のナノろ過膜であるＧＥ  Ｏｓｍｏｎｉｃｓ社製ナノ濾過膜のＧＥｓｅｐａ、ポリアミドを機能層とするアルファラバル社製ナノ濾過膜のＮＦ９９またはＮＦ９９ＨＦ、架橋ピペラジンポリアミドを機能層とするフィルムテック社製ナノ濾過膜のＮＦ−４５、ＮＦ−９０、ＮＦ−２００またはＮＦ−４００、あるいは架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ前記化学式（１）で示される構成成分を含有するポリアミドを機能層とする、東レ株式会社製のＵＴＣ６０を含む同社製ナノ濾過膜モジュールＳＵ−２１０、ＳＵ−２２０、ＳＵ−６００またはＳＵ−６１０が挙げられ、より好ましくはポリアミドを機能層とするアルファラバル社製ナノ濾過膜のＮＦ９９またはＮＦ９９ＨＦ、架橋ピペラジンポリアミドを機能層とするフィルムテック社製ナノ濾過膜のＮＦ−４５、ＮＦ−９０、ＮＦ−２００またはＮＦ−４００、あるいは架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ前記化学式（１）で示される構成成分を含有するポリアミドを機能層とする、東レ株式会社製のＵＴＣ６０を含む同社製ナノ濾過膜モジュールＳＵ−２１０、ＳＵ−２２０、ＳＵ−６００またはＳＵ−６１０であり、さらに好ましくは架橋ピペラジンポリアミドを主成分とし、かつ前記化学式（１）で示される構成成分を含有するポリアミドを機能層とする、東レ株式会社製のＵＴＣ６０を含む同社製ナノ濾過膜モジュールＳＵ−２１０、ＳＵ−２２０、ＳＵ−６００またはＳＵ−６１０である。
【００９２】
工程（Ｂ）におけるナノ濾過膜による濾過は、圧力をかけてもよく、その濾過圧は、０．１ＭＰａ以上８ＭＰａ以下の範囲であることが好ましい。濾過圧が０．１ＭＰａより低ければ膜透過速度が低下し、８ＭＰａより高ければ膜の損傷に影響を与えるおそれがある。また、濾過圧が０．５ＭＰａ以上７ＭＰａ以下で用いれば、膜透過流束が高いことから、乳酸溶液を効率的に透過させることができ、膜の損傷に影響を与える可能性が少ないことからより好ましく、１ＭＰａ以上６ＭＰａ以下で用いることが特に好ましい。
【００９３】
工程（Ｂ）における乳酸の濃度は特に限定されないが、高濃度であれば工程（Ｂ）の透過液中に含まれる乳酸の濃度も高いため、濃縮する時間を短縮することができることからコスト削減に好適である。
【００９４】
工程（Ｂ）における無機塩の濃度は特に限定はなく、飽和溶解度以上であってもよい。すなわち、無機塩が飽和溶解度以下であれば培養溶液中に溶解しており、飽和溶解度以上であれば、一部析出しているが、工程（Ｂ）では、工程（Ａ）の透過液中において溶解しているもの、工程（Ａ）の透過液中に析出し若しくは沈殿して含まれているもののいずれも除去または阻止することが可能であるので、無機塩の濃度に拘束されずに乳酸を濾過することができる。
【００９５】
上記の方法によって工程（Ａ）の透過液乳酸を分離する際の、乳酸のナノ濾過膜透過性の評価方法としては、乳酸透過率を算出して評価することができる。乳酸透過率は、高速液体クロマトグラフィーに代表される分析により、原水（培養液）中に含まれる乳酸濃度（原水乳酸濃度）および透過液（乳酸含有溶液）中に含まれる乳酸濃度（透過液乳酸濃度）を測定することで、式６によって算出することができる。
【００９６】
乳酸透過率（％）＝（透過液乳酸濃度／原水乳酸濃度）×１００・・・（式６）。
【００９７】
本発明の乳酸の製造方法は、工程（Ｂ）の透過液を、さらに蒸留する工程（Ｃ）に供することで、高純度の乳酸を得ることを特徴としている。蒸留工程は、１Ｐａ以上大気圧（常圧、約１０１ｋＰａ）以下の減圧下で行われる。１０Ｐａ以上３０ｋＰａ以下の減圧下で行えば、蒸留温度を低減できることからより好ましい。減圧下で行う場合の蒸留温度は、２０℃以上２００℃以下で行われるが、１８０℃以上で蒸留を行った場合、不純物の影響により、乳酸がラセミ化するおそれがあるため、５０℃以上１８０℃以下、より好ましくは６０℃以上１５０℃以下であれば、好適に乳酸の蒸留を行うことができる。
【００９８】
前記工程（Ｃ）に供する前に、工程（Ｂ）の透過液を、一旦、エバポレーターに代表される濃縮装置を用いて濃縮してもよく、また、工程（Ｂ）の透過液を、さらに逆浸透膜で濾過して乳酸濃度を高める工程（Ｆ）に供してもよいが、濃縮のためのエネルギー削減という観点から、逆浸透膜で濾過して乳酸濃度を高める工程（Ｆ）が好ましく採用される。ここでいう逆浸透膜とは、被処理水の浸透圧以上の圧力差を駆動力にイオンや低分子量分子を除去する濾過膜であり、例えば酢酸セルロースなどのセルロース系や、多官能アミン化合物と多官能酸ハロゲン化物とを重縮合させて微多孔性支持膜上にポリアミド分離機能層を設けた膜などが採用できる。逆浸透膜表面の汚れすなわちファウリングを抑制するために、酸ハライド基と反応する反応性基を少なくとも１個有する化合物の水溶液をポリアミド分離機能層の表面に被覆して、分離機能層表面に残存する酸ハロゲン基と該反応性基との間で共有結合を形成させた主に下水処理用の低ファウリング逆浸透膜なども好ましく採用できる。本発明の工程（Ｂ）で２価のカルシウムイオンを大部分除去できているため、逆浸透膜面でのスケールの生成もなく安定した膜濃縮が行える。
【００９９】
本発明で好ましく使用される逆浸透膜としては、酢酸セルロール系のポリマーを機能層とした複合膜（以下、酢酸セルロース系の逆浸透膜ともいう）またはポリアミドを機能層とした複合膜（以下、ポリアミド系の逆浸透膜ともいう）が挙げられる。ここで、酢酸セルロース系のポリマーとしては、酢酸セルロース、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース等のセルロースの有機酸エステルの単独もしくはこれらの混合物並びに混合エステルを用いたものが挙げられる。ポリアミドとしては、脂肪族および／または芳香族のジアミンをモノマーとする線状ポリマーまたは架橋ポリマーが挙げられる。
【０１００】
膜形態としては、平膜型、スパイラル型、中空糸型など適宜の形態のものが使用できる。
【０１０１】
本発明で使用される逆浸透膜の具体例としては、例えば、東レ（株）製ポリアミド系逆浸透膜モジュールである低圧タイプのＳＵ−７１０、ＳＵ−７２０、ＳＵ−７２０Ｆ、ＳＵ−７１０Ｌ、ＳＵ−７２０Ｌ、ＳＵ−７２０ＬＦ、ＳＵ−７２０Ｒ、ＳＵ−７１０Ｐ、ＳＵ−７２０Ｐの他、逆浸透膜としてＵＴＣ７０を含む高圧タイプのＳＵ−８１０、ＳＵ−８２０、ＳＵ−８２０Ｌ、ＳＵ−８２０ＦＡ、同社酢酸セルロース系逆浸透膜ＳＣ−Ｌ１００Ｒ、ＳＣ−Ｌ２００Ｒ、ＳＣ−１１００、ＳＣ−１２００、ＳＣ−２１００、ＳＣ−２２００、ＳＣ−３１００、ＳＣ−３２００、ＳＣ−８１００、ＳＣ−８２００、日東電工（株）製ＮＴＲ−７５９ＨＲ、ＮＴＲ−７２９ＨＦ、ＮＴＲ−７０ＳＷＣ、ＥＳ１０−Ｄ、ＥＳ２０−Ｄ、ＥＳ２０−Ｕ、ＥＳ１５−Ｄ、ＥＳ１５−Ｕ、ＬＦ１０−Ｄ、アルファラバル製ＲＯ９８ｐＨｔ、ＲＯ９９、ＨＲ９８ＰＰ、ＣＥ４０４０Ｃ−３０Ｄ、ＧＥ製ＧＥ  Ｓｅｐａ、Ｆｉｌｍｔｅｃ製ＢＷ３０−４０４０、ＴＷ３０−４０４０、ＸＬＥ−４０４０、ＬＰ−４０４０、ＬＥ−４０４０、ＳＷ３０−４０４０、ＳＷ３０ＨＲＬＥ−４０４０などが挙げられる。
【０１０２】
［乳酸］
本発明者は、前記乳酸の製造方法により得られる乳酸は不純物が少なく、直接重合法によりポリ乳酸を製造できるような品質の高い乳酸であることを見出したとともに、高品質なラクチド（ポリ乳酸の原料）およびポリ乳酸を得るための乳酸の不純物の含有量の範囲を特定し、本発明を完成させた。本発明の乳酸の第１の特徴は、９０％乳酸水溶液中において、不純物としてメタノールを７０ｐｐｍ以下、好ましくは６５ｐｐｍ以下、より好ましくは５０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは３０ｐｐｍ以下で含有していることである。９０％乳酸水溶液中におけるメタノール含有量は、ガスクロマトグラフ法（ＧＣ）によって測定することができる。９０％乳酸水溶液中におけるメタノールの含有量が７０ｐｐｍを越えるような乳酸である場合、該乳酸を直接脱水重縮合して得られるポリ乳酸の重量平均分子量が低く、機械的強度が劣るため、好ましくない。また、メタノールの含有量が７０ｐｐｍを越えるような乳酸を用いた場合、ラクチド合成の収率が低下することから好ましくない。
【０１０３】
本発明の乳酸の第２の特徴は、９０％乳酸水溶液での不純物として、ピルビン酸を５００ｐｐｍ以下、好ましくは４００ｐｐｍ以下、より好ましくは３００ｐｐｍ以下で含有していることである。９０％乳酸水溶液中におけるピルビン酸含有量は、高速液体クロマトグラフ法（ＨＰＬＣ）によって測定することができる。９０％乳酸水溶液中におけるピルビン酸の含有量が５００ｐｐｍを越えるような乳酸は、該乳酸を重合したポリ乳酸の色相において好ましくない。ポリ乳酸の色相は着色度によって評価することができ、着色度を示す指標として、ＡＰＨＡ単位色数を用いることができる。なお、ＡＰＨＡ単位色数（ハーゼン単位色数）は、ＪＩＳＫ００７１−１（１９９８年１０月２０日制定）の測定法に従って求められる値である。また、ピルビン酸の含有量が５００ｐｐｍを越えるような乳酸を用いた場合、ラクチド合成収率の低下およびラクチドのＡＰＨＡ単位色数の上昇が起きることから好ましくない。
【０１０４】
本発明の乳酸の第３の特徴は、９０％乳酸水溶液での不純物として、フルフラールを１５ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下、より好ましくは５ｐｐｍ以下で含有していることである。９０％乳酸水溶液中におけるフルフラール含有量は高速液体クロマトグラフ法（ＨＰＬＣ）によって測定することができる。９０％乳酸水溶液中におけるフルフラールの含有量が１０ｐｐｍを越えるような乳酸は、該乳酸を重合したポリ乳酸の色相および熱安定性において好ましくない。なお、ポリ乳酸の熱安定性は、熱重量減少率によって評価することができる。また、フルフラールの含有量が１５ｐｐｍを越えるような乳酸を用いた場合、得られるラクチドのＡＰＨＡ単位色数の上昇が起きることから好ましくない。
【０１０５】
本発明の乳酸の第４の特徴は、９０％乳酸水溶液での不純物として、５−ヒドロキシメチルフルフラールを１５ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下、より好ましくは５ｐｐｍ以下で含有していることである。９０％乳酸水溶液中における５−ヒドロキシメチルフルフラール含有量は高速液体クロマトグラフ法（ＨＰＬＣ）によって測定することができる。９０％乳酸水溶液中における５−ヒドロキシメチルフルフラールの含有量が１０ｐｐｍを越えるような乳酸を重合して得られるポリ乳酸は色相および熱安定性において好ましくない。また、５−ヒドロキシメチルフルフラールの含有量が１５ｐｐｍを越えるような乳酸を用いた場合、得られるラクチドのＡＰＨＡ単位色数の上昇が起きることから好ましくない。
【０１０６】
本発明の乳酸の第５の特徴は、９０％乳酸水溶液での不純物として、乳酸メチルを６００ｐｐｍ以下、好ましくは４００ｐｐｍ以下、より好ましくは１００ｐｐｍ以下で含有していることである。９０％乳酸水溶液中における乳酸メチル含有量はガスクロマトグラフ法（ＧＣ）によって測定することができる。９０％乳酸水溶液中における乳酸メチルの含有量が６００ｐｐｍを越えるような乳酸である場合、該乳酸を直接脱水重縮合して得られるポリ乳酸の重量平均分子量が低く、機械的強度が劣るため、好ましくない。また、乳酸メチルの含有量が６００ｐｐｍを越えるような乳酸を用いた場合、得られるラクチドのＡＰＨＡ単位色数の上昇が起きることから好ましくない。
【０１０７】
本発明の乳酸の第６の特徴は、９０％乳酸水溶液での不純物として、酢酸を５００ｐｐｍ以下、好ましくは４００ｐｐｍ以下、より好ましくは３００ｐｐｍ以下で含有していることである。９０％乳酸水溶液中における酢酸含有量は高速液体クロマトグラフ法（ＨＰＬＣ）によって測定することができる。９０％乳酸水溶液中における酢酸の含有量が５００ｐｐｍを越えるような乳酸を重合して得られるポリ乳酸は熱安定性において好ましくない。また、酢酸の含有量が５００ｐｐｍを越えるような乳酸を用いた場合、ラクチドの合成収率の低下が起きることから好ましくない。
【０１０８】
本発明の乳酸の第７の特徴は、９０％乳酸水溶液での不純物として、２−ヒドロキシ酪酸を５００ｐｐｍ以下、好ましくは３００ｐｐｍ以下、より好ましくは２００ｐｐｍ以下で含有することである。９０％乳酸水溶液中における２−ヒドロキシ酪酸含有量は高速液体クロマトグラフ法（ＨＰＬＣ）によって測定することができる。９０％乳酸水溶液中における２−ヒドロキシ酪酸の含有量が５００ｐｐｍを越えるような乳酸を重合して得られるポリ乳酸は熱安定性において好ましくない。また、２−ヒドロキシ酪酸の含有量が５００ｐｐｍを越えるような乳酸を用いた場合、ラクチドの合成収率の低下が起きることから好ましくない。
【０１０９】
その他、本発明の乳酸は（Ｌ）−体または（Ｄ）−体の乳酸のどちらか一方のみ、または（Ｌ）−体及び（Ｄ）−体の混合体の乳酸であってもよい。混合体である場合、（Ｌ）−体または（Ｄ）−体の異性体含有率を示す、光学純度は９０％以上であれば、得られるポリ乳酸の融点が高いことから好ましく、より好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９％以上、最も好ましくは９９．９％以上である。
【０１１０】
本発明の乳酸を原料としたラクチドおよびラクチドの製造方法、ならびにポリ乳酸およびポリ乳酸の製造方法についても、本発明に含まれる。
【０１１１】
［ラクチド］
本発明のラクチドには、Ｌ−乳酸またはＤ−乳酸からなるＬ，Ｌ−ラクチド、Ｄ，Ｄ−ラクチドまたはＤ，Ｌ−ラクチドが含まれるが、好ましくはＬ，Ｌ−ラクチドまたはＤ，Ｄ−ラクチドである。
【０１１２】
ラクチドの製造方法に特に制限はなく、従来行われている乳酸を減圧下で加熱して乳酸オリゴマーとし、次いで乳酸オリゴマーを触媒存在下、減圧下で加熱して解重合することによってラクチドに変換する方法を好適に用いることができる。乳酸オリゴマーを開重合する際に用いる触媒は限定されるものではないが、通常、周期律表ＩＡ族、 IIIＡ族、IVＡ族、IIＢ族、IVＢ族およびＶＡ族からなる群から選ばれる金属または金属化合物からなる触媒である。
【０１１３】
ＩＡ族に属するものとしては、例えば、アルカリ金属の水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等）、アルカリ金属と弱酸の塩（例えば、乳酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、オクチル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、乳酸カリウム、酢酸カリウム、炭酸カリウム、オクチル酸カリウム等）、アルカリ金属のアルコキシド（例えば、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド等）等を挙げることができる。
【０１１４】
IIIＡ族に属するものとしては、例えば、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、酸化アルミニウム、塩化アルミニウム等を挙げることができる。
【０１１５】
IVＡ族に属するものとしては、例えば、有機スズ系の触媒（例えば、乳酸スズ、酒石酸スズ、ジカプリル酸スズ、ジラウリル酸スズ、ジパルミチン酸スズ、ジステアリン酸スズ、ジオレイン酸スズ、α−ナフトエ酸スズ、β−ナフトエ酸スズ、オクチル酸スズ等）の他、粉末スズ、酸化スズ、ハロゲン化スズ等を挙げることができる。
【０１１６】
IIＢ族に属するものとしては、例えば、亜鉛末、ハロゲン化亜鉛、酸化亜鉛、有機亜鉛系化合物等を挙げることができる。
【０１１７】
IVＢ族に属するものとしては、例えば、テトラプロピルチタネート等のチタン系化合物、ジルコニウムイソプロポキシド等のジルコニウム系化合物等を挙げることができる。
【０１１８】
ＶＡ族に属するものとしては、例えば、三酸化アンチモン等のアンチモン系化合物、酸化ビスマス(III) 等のビスマス系化合物等を挙げることができる。
【０１１９】
これらの中でも、スズまたはスズ化合物からなる触媒が活性の点から好ましく、オクチル酸スズが特に好ましい。
【０１２０】
これら触媒の使用量は、乳酸オリゴマーに対して０．０１〜２０重量％、好ましくは０．０５〜１５重量％、より好ましくは０．１〜１０重量％程度である。
【０１２１】
解重合反応は通常の縦型反応槽を用いて行なっても良いし、分子蒸留装置を用いて行なっても良い。分子蒸留装置としては、ポットスチル型、流下膜型、遠心型等が挙げられるが、連続式で広く工業的に用いられているのは、流下膜型、遠心型装置である。遠心型分子蒸留装置は、遠心力を利用して加熱面上に蒸発物質の膜を広げる方式のものであり、流下膜型分子蒸留装置は、蒸発物質を加熱面に沿って流下させ、薄膜状とする方式のものである。
【０１２２】
解重合温度は１６０〜３００℃、好ましくは１８０〜２６０℃、より好ましくは１９０〜２５０℃に設定する。この温度が１６０℃未満であると、ラクチドの留出が難しくなり、かなりの高真空度を要する。一方、温度が３００℃を超えると、ラセミ化、着色の原因となりやすい。
【０１２３】
解重合装置内の圧力は前記解重合温度におけるラクチドの蒸気圧以下の圧力であり、通常１〜５０Ｔｏｒｒ程度であるが、より低圧とした方が加熱温度を低くすることができるので好ましく、具体的には好ましくは１〜２０Ｔｏｒｒ、より好ましくは１〜１０Ｔｏｒｒ、さらに好ましくは１〜５Ｔｏｒｒである。
【０１２４】
また、解重合装置における滞留時間は、ラセミ化を防ぐ観点から、できるだけ短い方が好ましく、通常は、１時間以下とする。分子蒸留装置を用いると、この時間を１０分以下、好ましくは３分以下、より好ましくは１分以下にできるので好ましい。
【０１２５】
前記ラクチドの製造方法により生成したラクチドは蒸気として解重合反応系外に取り出し捕集することができる。ラクチドの捕集は、解重合装置に取り付けられた凝縮器により容易に行うことができる。
【０１２６】
［ポリ乳酸］
本発明のポリ乳酸とは、Ｌ−乳酸単位またはＤ−乳酸単位のホモポリマーや、ポリ−Ｌ−乳酸単位からなるセグメントとポリ−Ｄ−乳酸単位からなるセグメントにより構成されるポリ乳酸ブロック共重合体や、乳酸以外の他のモノマーとの共重合体を含む。共重合体である場合、乳酸以外の他のモノマー単位としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘプタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ビスフェノールＡ、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラメチレングリコールなどのグリコール化合物、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、マロン酸、グルタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビス（ｐ−カルボキシフェニル）メタン、アントラセンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ナトリウムスルホイソフタル酸、テトラブチルホスホニウムイソフタル酸などのジカルボン酸、グリコール酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉相酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸、カプロラクトン、バレロラクトン、プロピオラクトン、ウンデカラクトン、１，５−オキセパン−２−オンなどのラクトン類を挙げることができる。上記他の共重合成分の共重合量は、全単量体成分に対し、０〜３０モル％であることが好ましく、０〜１０モル％であることがより好ましい。
【０１２７】
前記ポリ乳酸の製造方法は特に限定されず、一般のポリ乳酸の製造方法を利用することができる。具体的には、乳酸を原料として、一旦、環状２量体であるラクチドを生成せしめ、その後、開環重合を行う２段階のラクチド法と、当該原料を溶媒中で直接脱水重縮合を行う一段階の直接重合法などが知られており、いずれの製法を利用してもよい。
【０１２８】
ラクチド法および直接重合法においては、重合反応に触媒を用いることにより、重合時間を短縮することができる。触媒としては、例えば、錫、亜鉛、鉛、チタン、ビスマス、ジルコニウム、ゲルマニウム、アンチモン、アルミニウムなどの金属及びその誘導体が挙げられる。誘導体としては、金属アルコキシド、カルボン酸塩、炭酸塩、酸化物、ハロゲン化物が好ましい。具体的には、塩化錫、オクチル酸錫、塩化亜鉛、酸化鉛、炭酸鉛、塩化チタン、アルコキシチタン、酸化ゲルマニウム、酸化ジルコニウムなどが挙げられ、これらの中でも錫化合物が好ましく、酢酸錫またはオクチル酸錫がより好ましい。
【０１２９】
重合反応は、上記触媒の存在下、触媒種によっても異なるが通常１００〜２００℃の温度で行うことができる。また、重合反応に伴って生成する水を除くために、重合反応は減圧条件下で行われることが望ましく、好ましくは７ｋＰａ以下、より好ましくは１．５ｋＰａ以下である。
【０１３０】
また、重合反応時には水酸基またはアミノ基を分子内に２個以上含有する化合物を重合開始剤として用いてもよい。ここで、重合開始剤として用いる水酸基またはアミノ基を分子内に２個以上含有する化合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ソルビトール、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（ヒドロキシプロピルメタクリレート）などの多価アルコール、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、ジエチレントリアミン、メラミンなどの多価アミンなどが挙げられ、なかでも、多価アルコールがより好ましい。
【０１３１】
前記重合開始剤の添加量は、特に限定されるものではないが、使用する原料（Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸、Ｌ，Ｌ−ラクチドまたはＤ，Ｄ−ラクチド）１００重量部に対して０．００１〜５重量部が好ましく、０．０１〜３重量部がより好ましい。
【０１３２】
直接重合法によりポリ乳酸を製造する場合、原料の乳酸が高純度であることが必要とされるが、本発明の乳酸であれば、直接重合法に十分適用可能である。また、直接重合法を行う溶媒としては、重合に影響を及ぼさなければ特に制限は無く、水や有機溶媒を用いることができる。有機溶媒の場合、例えば、芳香族炭化水素類が挙げられる。芳香族炭化水素類としては、例えば、トルエン、キシレン、ナフタレン、クロロベンゼン、ジフェニルエーテルなどが挙げられる。また、直接重合法によりポリ乳酸を製造する場合、縮合反応で生成する水を系外に排出することにより、重合を促進することができる。系外に排出する方法としては、減圧条件下で重合を行うことが好ましく、具体的には、７ｋＰａ以下、より好ましくは１．５ｋＰａ以下である。
【０１３３】
本発明のポリ乳酸は、重量平均分子量が１２００００以上、かつ、窒素雰囲気下、２００℃一定、加熱時間２０分での熱重量減少率において、６．５％未満、かつ、ＡＰＨＡ単位色数が１５以下であることを特徴としている。ポリ乳酸の重量平均分子量が１２００００以上、好ましくは１４００００以上であれば機械的強度が優れ、熱重量減少率が６．５％未満、好ましくは６．０％以下であれば熱安定性に優れ、ＡＰＨＡ１５以下、好ましくは１０以下であれば色相に優れるため、これらの物性を満足する本発明のポリ乳酸は繊維、フィルム、成型品などの多岐用途に適する。
【実施例】
【０１３４】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【０１３５】
本実施例では、Ｌ−乳酸発酵能力を有する微生物として、配列番号１に示す塩基配列を有するアフリカツメガエル由来のＬ−乳酸脱水素酵素遺伝子（Ｌ−ＬＤＨ遺伝子）が染色体に導入されたサッカロマイセス・セレビセ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）を用いた。【０１３６】
（参考例１）Ｌ−乳酸発酵能力を有する酵母株の作製
特開２００８−０２９３２９号公報に記載されているＢ３株を基に育種した株をＬ−乳酸発酵能力を有する酵母株として用いた。下記に育種方法を示す。【０１３７】
まずＢ３株に、配列番号１に記載のＬ−ＬＤＨ遺伝子をＳＥＤ１遺伝子座に導入した。ＳＥＤ１遺伝子座への導入は、特開２００８−０２９３２９号公報に記載されているｐＴＲＳ１０２を増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド（配列番号２，３）をプライマーセットとしたＰＣＲにより、アフリカツメガエル由来のＬ−ＬＤＨ遺伝子及びＴＤＨ３ターミネーター配列を含む１．３ｋｂのＰＣＲ断片を増幅した。ここで配列番号２は、ＳＥＤ１遺伝子の開始コドンから上流６０ｂｐに相当する配列が付加されるようデザインした。【０１３８】
次に、プラスミドｐＲＳ４２３を増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド（配列番号４，５）をプライマーセットとしたＰＣＲにより、酵母選択マーカーであるＨＩＳ３遺伝子を含む約１．３ｋｂのＰＣＲ断片を増幅した。ここで、配列番号５は、ＳＥＤ１遺伝子の終始コドンから下流６０ｂｐに相当する配列が付加されるようデザインした。【０１３９】
それぞれのＤＮＡ断片を１％アガロースゲル電気泳動により分離、常法に従い精製した。ここで得られた二種類の約１．３ｋｂ断片を混合したものを増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド（配列番号２，５）をプライマーセットとしたＰＣＲ法によって、５末端・３末端にそれぞれＳＥＤ１遺伝子の上流・下流６０ｂｐに相当する配列が付加された、アフリカツメガエル由来のＬ−ＬＤＨ遺伝子、ＴＤＨ３ターミネーター及びＨＩＳ３遺伝子が連結された約２．６ｋｂのＰＣＲ断片を増幅した。【０１４０】
上記のＰＣＲ断片を１％アガロースゲル電気泳動により分離、常法に従い精製後、Ｂ３株に形質転換し、ヒスチジン非添加培地で培養することにより、アフリカツメガエル由来のＬ−ＬＤＨ遺伝子が染色体上のＳＥＤ１遺伝子プロモーターの下流に導入されている形質転換株を選択した。【０１４１】
上記のようにして得られた形質転換株が、アフリカツメガエル由来のＬ−ＬＤＨ遺伝子が染色体上のＳＥＤ１遺伝子プロモーターの下流に導入されている酵母であることの確認は下記のように行った。まず、形質転換株のゲノムＤＮＡをゲノムＤＮＡ抽出キットＧｅｎとるくん（タカラバイオ社製）により調製し、これを増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド（配列番号６，７）をプライマーセットとしたＰＣＲにより、約２．９ｋｂの増幅ＤＮＡ断片が得られることで確認した。なお、非形質転換株では、上記ＰＣＲによって約１．４ｋｂの増幅ＤＮＡ断片が得られる。以下、上記アフリカツメガエル由来のＬ−ＬＤＨ遺伝子が染色体上のＳＥＤ１遺伝子プロモーターの下流に導入された形質転換株を、Ｂ４株とする。【０１４２】
次に、特開２００８−４８７２６号公報に記載されている、ｐｄｃ５遺伝子に温度感受性変異を有する酵母ＳＷ０１５株と上記得られたＢ４株とを接合させ２倍体細胞を得た。該２倍体細胞を子嚢形成培地で子嚢形成させた。マイクロマニピュレーターで子嚢を解剖し、それぞれの一倍体細胞を取得し、それぞれ一倍体細胞の栄養要求性を調べた。取得した一倍体細胞の中から、ＰＤＣ１遺伝子、ＳＥＤ１遺伝子、ＴＤＨ３遺伝子座にアフリカツメガエル由来のＬ−ＬＤＨ遺伝子が挿入され、かつ、ＰＤＣ５遺伝子に温度感受性変異を有する（３４℃で生育不能）株をＭＡＴａ、およびＭＡＴαのそれぞれの接合型を選択した。得られた酵母株のうちＭＡＴａの接合型を有する株をＳＵ０１４―８Ａ株、ＭＡＴαの接合型を有する株をＳＵ０１４―３Ｂ株とした。【０１４３】
次にＳＵ０１４−８Ａ株のリジン要求性を復帰させた。フナコシ社製のＢＹ４７４１のゲノムＤＮＡを鋳型とし、オリゴヌクレオチド（配列番号８，９）をプライマーセットとしたＰＣＲにより、ＬＹＳ２遺伝子の前半約２ｋｂのＰＣＲ断片を増幅させた。上記のＰＣＲ断片を１％アガロースゲル電気泳動により分離、常法に従い精製後、ＳＵ０１４―８Ａ株に形質転換し、ＬＹＳ２遺伝子のアンバー変異を解除した。リジン非添加培地で培養することにより、リジン合成能が復帰した形質転換株を選択した。【０１４４】
上記のようにして得られた形質転換株が、ＬＹＳ２遺伝子のアンバー変異を解除された酵母であることの確認は下記のように行った。まず、得られた形質転換体と野生型のＬＹＳ２遺伝子を持つ２０ＧＹ７７株とを接合させ２倍体細胞を得た。該２倍体細胞を子嚢形成培地で子嚢形成させた。マイクロマニピュレーターで子嚢を解剖し、それぞれの一倍体細胞を取得し、それぞれ一倍体細胞の栄養要求性を調べた。取得した一倍体細胞のすべてがリジン合成能を持っていることを確認した。なお、ＬＹＳ２の変異が解除されずにリジン合成能が復帰した場合には、上記で得られる１倍体細胞のうち、リジン合成能を持たない細胞が得られる。以下ＳＵ０１４−８Ａ株のリジン合成能が復帰した株をＨＩ００１とした。【０１４５】
次にＳＵ０１４−３Ｂ株のロイシン要求性を復帰させた。ｐＲＳ４２５ を鋳型とし、オリゴヌクレオチド（配列番号１０，１１）をプライマーセットとしたＰＣＲにより、ＬＥＵ２遺伝子のＰＣＲ断片約２ｋｂを増幅させた。上記のＰＣＲ断片を１％アガロースゲル電気泳動により分離、常法に従い精製後、ＳＵ０１４―３Ｂ株に形質転換し、ＬＥＵ２遺伝子の変異を解除した。ロイシン非添加培地で培養することにより、ロイシン合成能が復帰した形質転換株を選択した。【０１４６】
上記のようにして得られた形質転換株が、ＬＥＵ２遺伝子の変異を解除された酵母であることの確認は下記のように行った。まず、得られた形質転換体と野生型のＬＥＵ２遺伝子を持つ２０ＧＹ７株とを接合させ２倍体細胞を得た。該２倍体細胞を子嚢形成培地で子嚢形成させた。マイクロマニピュレーターで子嚢を解剖し、それぞれの一倍体細胞を取得し、それぞれ一倍体細胞の栄養要求性を調べた。取得した一倍体細胞のすべてがロイシン合成能を持っていることを確認した。なお、ＬＥＵ２遺伝子の変異が解除されずにロイシン合成能が復帰した場合には、上記で得られる１倍体細胞のうち、ロイシン合成能を持たない細胞が得られる。以下ＳＵ０１４−３Ｂ株のロイシン合成能が復帰した株をＨＩ００２とした。【０１４７】
続いて上記のようにして得られたＨＩ００１株とＨＩ００２株とを接合させ、栄養要求性のない２倍体原栄養株を得た。得られた株を以下ＨＩ００３株とした。【０１４８】
乳酸は、培養液の遠心上清について、以下の条件でＨＰＬＣ法により乳酸量を測定することで確認した。【０１４９】
カラム：Ｓｈｉｍ−Ｐａｃｋ  ＳＰＲ−Ｈ（株式会社島津製作所製）
移動相：５ｍＭ ｐ−トルエンスルホン酸（流速０．８ｍＬ／ｍｉｎ）
反応液：５ｍＭ ｐ−トルエンスルホン酸、２０ｍＭ ビストリス、０．１ｍＭ ＥＤＴＡ２Ｎａ（流速０．８ｍＬ／ｍｉｎ）
検出方法：電気伝導度
温度：４５℃。【０１５０】
また、Ｌ−乳酸またはＤ−乳酸の光学純度測定は以下の条件でＨＰＬＣ法により測定した。【０１５１】
カラム：ＴＳＫ−ｇｅｌ  Ｅｎａｎｔｉｏ  Ｌ１（東ソー株式会社製）
移動相 ：１ｍＭ 硫酸銅水溶液
流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ
検出方法 ：ＵＶ２５４ｎｍ
温度 ：３０℃。【０１５２】
また、乳酸の光学純度は次式で計算した。【０１５３】
光学純度（%）＝１００×（Ｌ−Ｄ）または（Ｄ−Ｌ）／（Ｌ＋Ｄ）
ここで、ＬはＬ−乳酸の濃度、ＤはＤ−乳酸の濃度を表す。【０１５４】
（参考例２）バッチ発酵によるＬ−乳酸の製造
参考例１で作製したＨＩ００３株を用いて、原料糖培地（７０ｇ／Ｌ  優糖精（ムソー株式会社製）、１．５ｇ／Ｌ  硫酸アンモニウム）を用い、バッチ発酵試験を行った。該培地は高圧蒸気滅菌（１２１℃、１５分）して用いた。生産物である乳酸の濃度の評価には、参考例１に示したＨＰＬＣを用いて評価し、グルコース濃度の測定にはグルコーステストワコーＣ（和光純薬工業株式会社製）を用いた。参考例２のバッチ発酵装置の運転条件を以下に示す。【０１５５】
反応槽容量（乳酸発酵培地量）：２（Ｌ）、  温度調整：３２（℃）、反応槽通気量：０．１（Ｌ／ｍｉｎ）、反応槽攪拌速度：２００（ｒｐｍ）、ｐＨ調整：１Ｎ  水酸化カルシウムによりｐＨ５に調整。【０１５６】
まず、ＨＩ００３株を試験管で５ｍｌの原料糖培地で一晩振とう培養した（前々培養）。前々培養液を新鮮な原料糖培地１００ｍｌに植菌し５００ｍｌ容坂口フラスコで２４時間振とう培養した（前培養）。温度調整、ｐＨ調整を行い、発酵培養を行った。バッチ発酵の結果、５０時間で乳酸蓄積濃度は４５〜４９ｇ/Ｌであり、光学純度はＬ−乳酸が９９．９％以上であった。【０１５７】
（参考例３）連続発酵工程
参考例１で作製したＨＩ００３株を用いて、図１に示す培養装置により乳酸の連続発酵を行った。膜分離槽からの透過液の抜き出しはマスターフレックスポンプを使用した。培地には原料糖培地（７０ｇ／Ｌ  優糖精（ムソー株式会社製）、１．５ｇ／Ｌ  硫酸アンモニウム）を用いた。この原料糖培地を１２１℃の温度で１５分間、高圧（２気圧）蒸気滅菌処理して用いた。多孔性膜エレメント部材としては、ステンレス、及びポリサルホン樹脂の成型品を用い、多孔性膜としてはＷＯ２００７／０９７２６０の参考例１３に記載の方法で作製した中空糸膜を用いた。また、運転条件は、下記のとおりとした。【０１５８】
培養反応槽の容量：２０（Ｌ）
培養反応槽内の培養液容量：１５（Ｌ）
使用多孔性膜：ＰＶＤＦ濾過膜
膜分離エレメント有効濾過面積：２８００平方ｃｍ
温度調整：３２（℃）
培養反応槽の通気量：空気１（Ｌ／ｍｉｎ）
培養反応槽の攪拌速度：８００（ｒｐｍ）
ｐＨ調整：５Ｎ  水酸化カルシウムによりｐＨ５に調整
滅菌：多孔性膜エレメントを含む培養反応槽、および使用培地は総て１２１℃、０．２ＭＰａ、２０ｍｉｎの加圧蒸気滅菌
培養液抜き速度：０．１６ｍ３／ｍ２／ｄ。【０１５９】
培養開始５０時間からペリスタポンプによる培養液抜き出しを開始し、５００時間まで培養を行い、生産物質である乳酸濃度および乳酸生産速度を測定した結果を図２に示す。なお、乳酸濃度は参考例１に示す方法で測定し、乳酸生産速度は以下の式７を用いて算出した。【０１６０】
乳酸生産速度（ｇ／Ｌ／ｈｒ）  
＝抜き取り液中の乳酸蓄積濃度（ｇ／Ｌ）×発酵液抜き取り速度（Ｌ／ｈｒ）
÷装置の運転液量（Ｌ）・・・（式７）。【０１６１】
その結果、膜間差圧は１ｋＰａ以下で推移し膜の目詰まり無く安定に運転可能であり、５０時間から５００時間までの平均乳酸生産速度は６ｇ/Ｌ/ｈであった。このうち、４００〜５００時間の多孔性膜透過液から得られる乳酸を続く実施例に使用した（乳酸濃度：５２ｇ/Ｌ、Ｌ−乳酸光学純度：９９．９％）。【０１６２】
（参考例４）ナノ濾過膜の硫酸マグネシウム透過性評価
超純水１０Ｌに硫酸マグネシウム（和光純薬工業株式会社製）１０ｇ添加して２５℃で１時間攪拌し、１０００ｐｐｍ硫酸マグネシウム水溶液を調整した。次いで、図３に示す、膜濾過装置の原水層１に上記で調整した硫酸マグネシウム水溶液１０Ｌを注入した。図４の符号１９に示される９０φナノ濾過膜として、架橋ピペラジンポリアミド系ナノ濾過膜“ＵＴＣ６０”（ナノ濾過膜１；東レ株式会社製）、架橋ピペラジンポリアミド系ナノ濾過膜“ＮＦ−４００”（ナノ濾過膜２；フィルムテック製）、ポリアミド系ナノ濾過膜“ＮＦ９９”（ナノ濾過膜３；アルファラバル製）、酢酸セルロース系ナノ濾過膜“ＧＥｓｅｐａ”（ナノ濾過膜４；ＧＥ  Ｏｓｍｏｎｉｃｓ製）をそれぞれステンレス（ＳＵＳ３１６製）製のセルにセットし、原水温度を２５℃、高圧ポンプ３の圧力を０．５ＭＰａに調整し、透過液４を回収した。原水槽１、透過液４に含まれる、硫酸マグネシウムの濃度をイオンクロマトグラフィー（ＤＩＯＮＥＸ製）により以下の条件で分析し、硫酸マグネシウムの透過率を計算した。【０１６３】
陰イオン；カラム（ＡＳ４Ａ−ＳＣ（ＤＩＯＮＥＸ製））、溶離液（１．８ｍＭ 炭酸ナトリウム／１．７ｍＭ 炭酸水素ナトリウム）、温度（３５℃）。【０１６４】
陽イオン；カラム（ＣＳ１２Ａ（ＤＩＯＮＥＸ製））、溶離液（２０ｍＭ メタンスルホン酸）、温度（３５℃）。【０１６５】
結果を表１に示す。【０１６６】
【表１】
2010074222.tif 000005
【０１６７】
（参考例５）ナノ濾過膜のクエン酸透過性評価
超純水１０Ｌにクエン酸（和光純薬工業株式会社製）１０ｇ添加して２５℃１時間攪拌し、１０００ｐｐｍクエン酸水溶液を調整した。次いで、参考例３と同じ条件でナノ濾過膜１〜４の透過液を回収した。原水槽１、透過液４に含まれる、クエン酸濃度を、高速液体クロマトグラフィー（株式会社島津製作所製）により以下の条件で分析し、クエン酸の透過率およびクエン酸透過率／硫酸マグネシウム透過率を計算した。【０１６８】
カラム：Ｓｈｉｍ−Ｐａｃｋ  ＳＰＲ−Ｈ（株式会社島津製作所製）、移動相：５ｍＭ ｐ−トルエンスルホン酸（流速０．８ｍＬ／ｍｉｎ）、反応液：５ｍＭ ｐ−トルエンスルホン酸、２０ｍＭ ビストリス、０．１ｍＭ ＥＤＴＡ・２Ｎａ（流速０．８ｍＬ／ｍｉｎ）、検出方法：電気伝導度、温度：４５℃。【０１６９】
結果を表２に示す。【０１７０】
【表２】
2010074222.tif 000006
【０１７１】
（参考例６〜１２）乳酸発酵培養液のナノ濾過膜透過試験
参考例２のようにして得られた培養液（２Ｌ）から遠心操作により菌体を除去し、その後ｐＨが１．９（参考例６）２．０（参考例７）、２．２（参考例８）、２．６（参考例９〜１１）、４．０（参考例１２）になるまで濃硫酸（和光純薬工業株式会社製）を滴下後、1時間２５℃で撹拌し、培養液中の乳酸カルシウムを乳酸と硫酸カルシウムに変換した。次いで、沈殿した硫酸カルシウムを定性濾紙Ｎｏ２（アドバンテック株式会社製）を用いて吸引濾過により沈殿物を濾別し、濾液２Ｌを回収した。【０１７２】
次いで、図３に示す、膜濾過装置の原水槽１に上記で得られた濾液２Ｌをそれぞれ注入した。図４の符号１９の９０φナノ濾過膜として、前記ナノ濾過膜１〜４をステンレス（ＳＵＳ３１６製）製のセルにそれぞれセットし、高圧ポンプ３の圧力をそれぞれ４ＭＰａに調整し透過液４を回収した。原水槽１、透過液４に含まれる、硫酸イオン、カルシウムイオンの濃度を、参考例４と同様の条件でイオンクロマトグラフィー（ＤＩＯＮＥＸ製）、乳酸濃度を、参考例１と同様の条件で高速液体クロマトグラフィー（株式会社島津製作所製）により分析した。結果を表３に示す。【０１７３】
【表３】
2010074222.tif 000007
【０１７４】
表３に示すように、すべてのｐＨにおいて、硫酸カルシウムが高効率で除去されたことがわかった。また、乳酸の透過率および膜透過流束はナノ濾過膜１が最も高いことがわかった。【０１７５】
（実施例１〜５）乳酸の製造例
参考例３で得られた多孔性膜透過液２００Ｌを用い、ｐＨを１．９（実施例１）、２．０（実施例２）、２．２（実施例３）、２．６（実施例４）、４．０（実施例５）になるまでそれぞれ濃硫酸（和光純薬工業株式会社製）を滴下後、1時間２５℃で撹拌し、培養液中の乳酸カルシウムを乳酸と硫酸カルシウムに変換した。次いで、沈殿した硫酸カルシウムを定性濾紙を用いた吸引濾過により沈殿物を濾別し、濾液２００Ｌをそれぞれ回収した。【０１７６】
次いで、図３に示す、膜濾過装置の原水槽１に上記実施例で得られた濾液２００Ｌを注入した。参考例６〜１２で最も乳酸透過率の高かったナノ濾過膜１の４インチナノフィルターモジュール２（東レ株式会社製“ＳＵ−６１０”）を専用ベッセルにセットし、高圧ポンプ３の圧力２を４ＭＰａに調整して運転し、それぞれのｐＨにおける透過液を回収した。原水槽１、透過液４に含まれる、硫酸イオン、カルシウムイオンの濃度を、参考例４と同様の条件でイオンクロマトグラフィー（ＤＩＯＮＥＸ製）、乳酸濃度を、参考例１と同様の条件で高速液体クロマトグラフィー（株式会社島津製作所製）により分析した。その結果、参考例６〜１２と同様にすべてのｐＨにおいて、硫酸カルシウムが高効率で除去されたことがわかった。【０１７７】
次に上記ナノ濾過膜透過液各１００Ｌをフラッシュエバポレーター（東京理化器械株式会社製）を用いて、減圧下（５０ｈＰａ）で水を蒸発させて濃縮した。この時、硫酸カルシウムの析出は見られなかった。【０１７８】
次いで、１３３Ｐａ、１３０℃で減圧蒸留を行った。蒸留した乳酸のラセミ化を確認するために、蒸留の前後で光学純度を高速液体クロマトグラフィーにより測定を行った。その結果を表４に示す。【０１７９】
得られた精製乳酸を実施例６の直接重合試験および実施例７のラクチド合成試験に用い、蒸留前の乳酸を比較例２の直接重合試験および比較例３のラクチド合成試験に用いた。【０１８０】
（比較例１）乳酸の製造例
参考例３のようにして得られた膜透過液２００Ｌを用い、ｐＨを２．０になるまで濃硫酸（和光純薬工業株式会社製）を滴下後、1時間２５℃で撹拌し、培養液中の乳酸カルシウムを乳酸と硫酸カルシウムに変換した。次いで、沈殿した硫酸カルシウムを定性濾紙を用いて吸引濾過により、沈殿物を濾別し、濾液２００Ｌを回収した。濾液中に含まれる、硫酸カルシウムの濃度をイオンクロマトグラフィーにより分析を行ったところ、カルシウムイオン濃度は５４９ｍｇ／Ｌであった。このことから、硫酸カルシウムが十分に除去されていないことがわかった。【０１８１】
続いて、濾液１００Ｌをフラッシュエバポレーターを用いて、減圧下（５０ｈＰａ）で水を蒸発させて濃縮したところ、上記定性濾紙により除去されなかった硫酸カルシウムが析出した。次いで、１３３Ｐａ、１３０℃で減圧蒸留を行った。蒸留した乳酸のラセミ化を確認するために、蒸留の前後で乳酸の光学純度を参考例１と同様の条件で高速液体クロマトグラフィーにより測定を行ったところ、光学純度の低下が見られた。また、蒸留残渣には、一部オリゴマー化した乳酸が確認され、蒸留収率が３０％まで低下した。ナノ濾過膜精製の結果とあわせて表４に示す。【０１８２】
【表４】
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【０１８３】
（実施例６）乳酸の直接重合試験
実施例２で得られた乳酸１５０ｇを、撹拌装置のついた反応容器中で、８００Ｐａ、１６０℃、３．５時間加熱し、オリゴマーを得た。次いで、酢酸錫（II）（関東化学株式会社製）０．１２ｇ、メタンスルホン酸（和光純薬工業株式会社製）０．３３ｇをオリゴマーに添加し、５００Ｐａ、１８０℃、７時間加熱し、プレポリマーを得た。次いで、プレポリマーをオーブンで１２０℃、２時間加熱して結晶化した。得られたプレポリマーを、ハンマー粉砕機を用いて粉砕し、ふるいにかけて平均粒子径０．１ｍｍの大きさの粉体を得た。固相重合工程では、１５０ｇのプレポリマーを取り、油回転ポンプを接続したオーブンに導入して、加熱減圧処理を行った。圧力は５０Ｐａ、加熱温度は１４０℃：１０時間、１５０℃：１０時間、１６０℃：２０時間とした。得られたポリ乳酸は以下の条件でＧＰＣ（東ソー株式会社製）による重量平均分子量分析、ＤＳＣ（エスアイアイ・テクノロジー製）による融点分析、ＴＧ（エスアイアイ・テクノロジー製）による熱重量減少率分析を行った。【０１８４】
（ポリ乳酸の重量平均分子量分析）
重合したポリ乳酸の重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定した標準ポリメチルメタクリレート換算の重量平均分子量の値である。ＧＰＣ測定は、ＧＰＣシステムとしてＨＬＣ８３２０ＧＰＣ（東ソー株式会社製）を用い、カラムにＴＳＫ−ＧＥＬ ＳｕｐｅｒＨＭ−Ｍ（東ソー株式会社製）を直列に２本接続したものを使用し、示差屈折計によって検出した。測定条件は、流速０．３５ｍＬ／分とし、溶媒にヘキサフルオロイソプロパノールを用い、試料濃度１ｍｇ／ｍＬの溶液０．０２ｍＬ注入した。【０１８５】
（ポリ乳酸の融点分析）
重合したポリ乳酸の融点は、示差走査型熱量計ＤＳＣ７０２０（エスアイアイ・ナノテクノロジー製）により測定した値であり、測定条件は、試料１０ｍｇ、窒素雰囲気下、昇温速度２０℃／分で行った。【０１８６】
（ポリ乳酸の熱重量減少率分析）
重合したポリ乳酸の熱重量減少率は、示差熱熱重量同時測定装置ＴＧ／ＤＴＡ７２００（エスアイアイ・ナノテクノロジー製）を用いて測定した。測定条件は、試料１０ｍｇ、窒素雰囲気下、２００℃一定、加熱時間２０分とした。【０１８７】
（ポリ乳酸の着色度分析）
重合したポリ乳酸０．５ｇを、クロロホルム９．５ｇに完全に溶解させ、着色度を比色計（日本電色工業株式会社製）によりＡＰＨＡ単位色数として分析した。【０１８８】
乳酸の直接重合により得られたポリ乳酸は、重量平均分子量１５５０００、融点１６５℃、熱重量減少率５％、着色度ＡＰＨＡ１０であった。【０１８９】
（比較例２）乳酸の直接重合試験
実施例２の蒸留前の乳酸をロータリーエバポレーターで９０ｗｔ％になるまで濃縮し、１５０ｇを得た。実施例６と同等の条件で直接重合した。直重法により得られたポリ乳酸は重量平均分子量８５０００、融点１６０℃、熱重量減少率１５％、着色度ＡＰＨＡ５０であり、実施例６により得られたポリ乳酸よりも全ての評価項目において品質の劣るものであった。【０１９０】
（実施例７）ラクチドの合成試験
実施例２で得られた乳酸１５０ｇを、攪拌装置のついた反応容器中で、常圧、１３５℃で３０分間加熱濃縮した。次いで、減圧下（４５００〜６５００Ｐａ）、液温度を１３５℃（２０分）、１５０℃（２０分）、１６０℃（２０分）と段階的に上昇し、オリゴマーを得た。次いで、オクチル酸錫（II）（ナカライテスク）０．７５ｇをオリゴマーに添加し、減圧下（１０００〜２０００Ｐａ）、２００℃にて２時間単蒸留を行い、ラクチドを留出させた。配管の詰まりを防止するため、コンデンサーの温度を１１０℃とした。ラクチド留分として９２．３ｇを得た。出発のＬ−乳酸を基準とした場合のラクチドの収率は８５．４％であった。【０１９１】
（ラクチドの化学純度分析）
合成したラクチドの化学純度（回収ラクチド中のＬＬ−ラクチドの比率）をガスクロマトグラフィーＧＣ２０１０（株式会社島津製作所製）により分析した。カラムとしてキャピラリーカラムＲＴ ＢＤＥＸＭ（ＲＥＳＴＥＫ製）を使用し、測定条件は、キャリアガス（Ｈｅ）流量６９．２ｍＬ／分、気化室温度２３０℃、カラム温度１５０℃、検出器（ＦＩＤ）温度２３０℃、スプリット比５０とした。ＬＬ−ラクチド、ＤＤ−ラクチド、ＤＬ−ラクチドのピーク面積比より、ＬＬ−ラクチドの化学純度を算出した。【０１９２】
（ラクチドの着色度分析）
合成したラクチド６ｇをアセトン２０ｇに完全に溶解させ、着色度を比色計（日本電色工業株式会社製）によりＡＰＨＡ単位色数として分析した。【０１９３】
以上の結果、得られたラクチドは、化学純度９６．２％、着色度ＡＰＨＡ２であった。【０１９４】
（比較例３）ラクチドの合成試験
実施例２の蒸留前の乳酸をロータリーエバポレーターで９０ｗｔ％になるまで濃縮し、１５０ｇを得た。実施例７と同等の条件でラクチドを合成した。得られたラクチドは、収量７９．１ｇ、収率７３．２％、化学純度９３．１％、着色度ＡＰＨＡ１２であり、実施例７により得られたラクチドよりも収率、品質ともに劣るものであった。【０１９５】
（実施例８）ラクチドを原料としたポリ乳酸の重合、物性評価
実施例７で得られたラクチド５０ｇ、ステアリルアルコール０．０５ｇを攪拌装置のついた反応容器に加え、系内を窒素置換した後、１９０℃で加熱してラクチドを溶解させた。続いて、触媒としてオクチル酸錫（II）０．０２５ｇ添加し、１９０℃で２時間重合した。得られたポリ乳酸の重量平均分子量、融点、熱重量減少率、着色度については実施例６に記載した方法で分析した。重量平均分子量１３５０００、融点１６５℃、重量減少率５．１％、着色度ＡＰＨＡ５であった。【０１９６】
（比較例４）ラクチドを原料としたポリ乳酸の重合、物性評価
比較例３で得られたラクチド５０ｇを用いた他は、実施例８と同様の手順でラクチドからポリ乳酸を重合した。得られたポリ乳酸は、重量平均分子量１０９０００、融点１６２℃、重量減少率６．３％、着色度ＡＰＨＡ１１であり、実施例８により得られたポリ乳酸よりも全ての評価項目において品質の劣るものであった。【０１９７】
（実施例９）乳酸の不純物分析
実施例３と同様の方法で得られた濾液３Ｌをナノ濾過膜モジュールＳＵ−６１０（東レ株式会社製）を用いて、操作圧力２．０ＭＰａで濾過し、不純物を除去した。ナノ濾過膜モジュールを透過した乳酸水溶液を、逆浸透膜モジュールＳＵ−８１０（東レ株式会社製）を用いて濃縮し、さらに、ロータリーエバポレーター（東京理化器械株式会社製）を用いて、減圧下（５０ｈＰａ）で水を蒸発させて濃縮し、８０％乳酸水溶液を得た。次いで、１３３Ｐａ、１３０℃で減圧蒸留を行い、乳酸５００ｇを得た。【０１９８】
（乳酸中の不純物分析）
上記で得られた乳酸に純水を添加して９０％乳酸水溶液とし、含まれる不純物をＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）またはＧＣ（ガスクロマトグラフィー）により下記の条件で分析した。分析結果を表５に示す。【０１９９】
（ＨＰＬＣ法による、酢酸、ピルビン酸、２−ヒドロキシ酪酸の分析）
カラム：Ｓｈｉｍ−Ｐａｃｋ  ＳＰＲ−Ｈ（島津製作所製）、移動相：５ｍＭｐ−トルエンスルホン酸（流速０．８ｍＬ／ｍｉｎ）、反応液：５ｍＭｐ−トルエンスルホン酸、２０ｍＭビストリス、０．１ｍＭ  ＥＤＴＡ・２Ｎａ（流速０．８ｍＬ／ｍｉｎ）、検出方法：電気伝導度、温度：４５℃。【０２００】
（ＨＰＬＣ法による、フルフラール、ＨＭＦの分析）
カラム：Ｓｙｎｅｒｇｉｅ  ＨｙｄｒｏＲＰ（Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ製）、移動相：５％アセトニトリル水溶液（流速１．０ｍＬ／ｍｉｎ）、検出方法：ＵＶ（２８３ｎｍ）、温度：４０℃
（ＧＣ法による、メタノール、乳酸メチルの分析）
カラム：ＤＢ−５（０．２５ｍｍ×３０ｍ、Ｊ＆Ｗ製）、カラム温度：５０℃から２５０℃（８℃／分）、注入口温度：２５０℃、キャリアガス：ヘリウム、キャリア圧：６５ｋＰａ。【０２０１】
表５に示すように、酢酸、ピルビン酸以外は全て０ｐｐｍ（検出限界以下）であった。【０２０２】
【表５】
2010074222.tif 000009
【０２０３】
（実施例１０）乳酸の直接重合試験、ポリ乳酸の物性評価
続いて、実施例９の９０％乳酸水溶液１５０ｇを、撹拌装置のついた反応容器中で、８００Ｐａ、１６０℃、３．５時間加熱し、オリゴマーを得た。次いで、酢酸錫（II）（関東化学製）０．１２ｇ、メタンスルホン酸（和光純薬工業株式会社製）０．３３ｇをオリゴマーに添加し、５００Ｐａ、１８０℃、７時間加熱し、プレポリマーを得た。次いで、プレポリマーをオーブンで１２０℃、２時間加熱して結晶化した。得られたプレポリマーを、ハンマー粉砕機を用いて粉砕し、ふるいにかけて平均粒子径０．１ｍｍの大きさの粉体を得た。固相重合工程では、１５０ｇのプレポリマーを取り、油回転ポンプを接続したオーブンに導入して、加熱減圧処理を行った。圧力は５０Ｐａ、加熱温度は１４０℃：１０時間、１５０℃：１０時間、１６０℃：２０時間とした。得られたポリ乳酸の重量平均分子量、融点、熱重量減少率および着色度については実施例６に記載した方法で分析した。【０２０４】
（実施例１１）乳酸の不純物分析、乳酸の直接重合試験、ポリ乳酸の物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール３０ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、ピルビン酸２００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１００ｐｐｍ、フルフラール３ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール２ｐｐｍ、乳酸メチル１００ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１０と同様にポリ乳酸を重合、分析した。【０２０５】
（実施例１２）乳酸の不純物分析、乳酸の直接重合試験、ポリ乳酸の物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール６５ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、酢酸３００ｐｐｍ、ピルビン酸３００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１５０ｐｐｍ、フルフラール５ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール５ｐｐｍ、乳酸メチル３５０ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１０と同様にポリ乳酸を重合、分析した。【０２０６】
（比較例５）乳酸の不純物分析、ポリ乳酸の物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール１００ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、酢酸３００ｐｐｍ、ピルビン酸３００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１５０ｐｐｍ、フルフラール５ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール５ｐｐｍ、乳酸メチル３５０ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１０と同様にポリ乳酸を重合、分析した。【０２０７】
（比較例６）乳酸の不純物分析、乳酸の直接重合試験、ポリ乳酸の物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール６５ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、酢酸３００ｐｐｍ、ピルビン酸６００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１５０ｐｐｍ、フルフラール５ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール５ｐｐｍ、乳酸メチル３５０ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１０と同様にポリ乳酸を重合、分析した。【０２０８】
（比較例７）乳酸の不純物分析、乳酸の直接重合試験、ポリ乳酸の物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール６５ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、酢酸３００ｐｐｍ、ピルビン酸３００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１５０ｐｐｍ、フルフラール５ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール２５ｐｐｍ、乳酸メチル３５０ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１０と同様にポリ乳酸を重合、分析した。【０２０９】
（比較例８）乳酸の不純物分析、乳酸の直接重合試験、ポリ乳酸の物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール６５ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、酢酸３００ｐｐｍ、ピルビン酸３００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１５０ｐｐｍ、フルフラール２５ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール５ｐｐｍ、乳酸メチル３５０ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１０と同様にポリ乳酸を重合、分析した。【０２１０】
（比較例９）乳酸の不純物分析、乳酸の直接重合試験、ポリ乳酸の物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール６５ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、酢酸３００ｐｐｍ、ピルビン酸３００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１５０ｐｐｍ、フルフラール５ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール５ｐｐｍ、乳酸メチル６５０ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１０と同様にポリ乳酸を重合、分析した。【０２１１】
（比較例１０）乳酸の不純物分析、乳酸の直接重合試験、ポリ乳酸の物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール７０ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸７５０ｐｐｍ、乳酸メチル５００ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１０と同様にポリ乳酸を重合、分析した。【０２１２】
（比較例１１）乳酸の不純物分析、乳酸の直接重合試験、ポリ乳酸の物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうちに、酢酸６００ｐｐｍ、ピルビン酸３００ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１０と同様にポリ乳酸を重合、分析した。【０２１３】
実施例１０〜１２、比較例５〜１１で得られたポリ乳酸の重量平均分子量、融点、熱重量減少率、着色度ＡＰＨＡを表６に示す。実施例１０〜１２においては、重量平均分子量、熱重量減少率、着色度の項目について高度な物性を持つポリ乳酸が得られた。しかしながら、比較例５では重量平均分子量が小さいため機械的強度が低く、さらに熱重量減少率が高いことから熱安定性が低く、比較例６〜９では熱重量減少率が高く、着色度が高く、比較例１０〜１１では熱重量減少率が高かった。以上の結果から、乳酸中の不純物として規定量以下であれば、優れた熱安定性、機械的強度、色相を持つポリ乳酸が得られることが明らかとなった。【０２１４】
（実施例１３）乳酸の不純物分析、ラクチドの物性評価
実施例９で得られた乳酸１５０ｇを、攪拌装置のついた反応容器中で、常圧、１３５℃で３０分間加熱濃縮した。次いで、減圧下（４５００〜６５００Ｐａ）、液温度を１３５℃（２０分）、１５０℃（２０分）、１６０℃（２０分）と段階的に上昇し、オリゴマーを得た。次いで、オクチル酸錫（II）（ナカライテスク）０．７５ｇをオリゴマーに添加し、減圧下（１０００〜２０００Ｐａ）、２００℃にて２時間単蒸留を行い、ラクチドを留出させた。配管の詰まりを防止するため、コンデンサーの温度を１１０℃とした。ラクチド留分として９３．３ｇを得た。出発のＬ−乳酸を基準とした場合のラクチド収率は８７．２％であった。【０２１５】
（実施例１４）乳酸の不純物分析、ラクチドの物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール３０ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、ピルビン酸２００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１００ｐｐｍ、フルフラール３ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール２ｐｐｍ、乳酸メチル１００ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１３と同様にラクチドを合成した。【０２１６】
（実施例１５）乳酸の不純物分析、ラクチドの物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール６５ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、酢酸３００ｐｐｍ、ピルビン酸３００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１５０ｐｐｍ、フルフラール５ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール５ｐｐｍ、乳酸メチル３５０ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１３と同様にラクチドを合成した。【０２１７】
（比較例１２）乳酸の不純物分析、ラクチドの物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール１００ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、酢酸３００ｐｐｍ、ピルビン酸３００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１５０ｐｐｍ、フルフラール５ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール５ｐｐｍ、乳酸メチル３５０ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１３と同様にラクチドを合成した。【０２１８】
（比較例１３）乳酸の不純物分析、ラクチドの物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール６５ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、酢酸３００ｐｐｍ、ピルビン酸６００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１５０ｐｐｍ、フルフラール５ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール５ｐｐｍ、乳酸メチル３５０ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１３と同様にラクチドを合成した。【０２１９】
（比較例１４）乳酸の不純物分析、ラクチドの物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール６５ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、酢酸３００ｐｐｍ、ピルビン酸３００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１５０ｐｐｍ、フルフラール５ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール２５ｐｐｍ、乳酸メチル３５０ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１３と同様にラクチドを合成した。【０２２０】
（比較例１５）乳酸の不純物分析、ラクチドの物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール６５ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、酢酸３００ｐｐｍ、ピルビン酸３００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１５０ｐｐｍ、フルフラール２５ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール５ｐｐｍ、乳酸メチル３５０ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１３と同様にラクチドを合成した。【０２２１】
（比較例１６）乳酸の不純物分析、ラクチドの物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール６５ｐｐｍ、ギ酸１００ｐｐｍ、酢酸３００ｐｐｍ、ピルビン酸３００ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸１５０ｐｐｍ、フルフラール５ｐｐｍ、５−ヒドロキシメチルフルフラール５ｐｐｍ、乳酸メチル６５０ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１３と同様にラクチドを合成した。【０２２２】
（比較例１７）乳酸の不純物分析、ラクチドの物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうち、メタノール７０ｐｐｍ、２−ヒドロキシ酪酸７５０ｐｐｍ、乳酸メチル５００ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１３と同様にラクチドを合成した。【０２２３】
（比較例１８）乳酸の不純物分析、ラクチドの物性評価
実施例９で得られた乳酸の９０％水溶液中の不純物のうちに、酢酸６００ｐｐｍ、ピルビン酸３００ｐｐｍになるように各成分を実施例９で得られた乳酸に添加・調整した乳酸水溶液１５０ｇを用いた他は、実施例１３と同様にラクチドを重合した。【０２２４】
実施例１３〜１５、比較例１２〜１８で得られたラクチドの収率および着色度ＡＰＨＡを表７に示す。実施例１３〜１５においては、ラクチド収率、着色度の項目について良好な結果が得られた。しかしながら、比較例１２〜１８では収率が８０％を下回り、さらに、ピルビン酸やフルフラールなどが多い比較例１３〜１５は着色度が高かった。以上の結果から、乳酸中の不純物として規定量以下であれば、収率が高い、また着色度の低いラクチドが得られることが明らかとなった。【０２２５】
（実施例１６）ラクチドを原料としたポリ乳酸の重合、ポリ乳酸の物性評価
実施例１３で得られたラクチド５０ｇ、ステアリルアルコール０．０５ｇを攪拌装置のついた反応容器に加え、系内を窒素置換した後、１９０℃で加熱してラクチドを溶解させた。続いて、触媒としてオクチル酸錫（II）０．０２５ｇ添加し、１９０℃で２時間重合した。得られたポリ乳酸の重量平均分子量、融点、熱重量減少率、着色度については実施例６に記載した方法で分析した。【０２２６】
（実施例１７）ラクチドを原料としたポリ乳酸の重合、ポリ乳酸の物性評価
実施例１４で得られたラクチド５０ｇを用いた他は、実施例１６と同様の手順でラクチドからポリ乳酸を重合、分析した。【０２２７】
（実施例１８）ラクチドを原料としたポリ乳酸の重合、ポリ乳酸の物性評価
実施例１５で得られたラクチド５０ｇを用いた他は、実施例１６と同様の手順でラクチドからポリ乳酸を重合、分析した。【０２２８】
（比較例１９）ラクチドを原料としたポリ乳酸の重合、ポリ乳酸の物性評価
比較例１２で得られたラクチド５０ｇを用いた他は、実施例１６と同様の手順でラクチドからポリ乳酸を重合、分析した。【０２２９】
（比較例２０）ラクチドを原料としたポリ乳酸の重合、ポリ乳酸の物性評価
比較例１３で得られたラクチド５０ｇを用いた他は、実施例１６と同様の手順でラクチドからポリ乳酸を重合、分析した。【０２３０】
（比較例２１）ラクチドを原料としたポリ乳酸の重合、ポリ乳酸の物性評価
比較例１４で得られたラクチド５０ｇを用いた他は、実施例１６と同様の手順でラクチドからポリ乳酸を重合、分析した。【０２３１】
（比較例２２）ラクチドを原料としたポリ乳酸の重合、ポリ乳酸の物性評価
比較例１５で得られたラクチド５０ｇを用いた他は、実施例１６と同様の手順でラクチドからポリ乳酸を重合、分析した。【０２３２】
（比較例２３）ラクチドを原料としたポリ乳酸の重合、ポリ乳酸の物性評価
比較例１６で得られたラクチド５０ｇを用いた他は、実施例１６と同様の手順でラクチドからポリ乳酸を重合、分析した。【０２３３】
（比較例２４）ラクチドを原料としたポリ乳酸の重合、ポリ乳酸の物性評価
比較例１７で得られたラクチド５０ｇを用いた他は、実施例１６と同様の手順でラクチドからポリ乳酸を重合、分析した。【０２３４】
（比較例２５）ラクチドを原料としたポリ乳酸の重合、ポリ乳酸の物性評価
比較例１８で得られたラクチド５０ｇを用いた他は、実施例１６と同様の手順でラクチドからポリ乳酸を重合、分析した。【０２３５】
実施例１６〜１８、比較例１９〜２５で得られたポリ乳酸の重量平均分子量、融点、熱重量減少率、着色度ＡＰＨＡを表６に示す。実施例１６〜１８においては、重量平均分子量、熱重量減少率、着色度の項目について高度な物性を持つポリ乳酸が得られた。しかしながら、比較例１９、２０では重量平均分子量が小さかった。また、比較例２０〜２２では重量減少率が高く、さらに、着色度が高く、比較例２３〜２５では、重量減少率が高かった。【０２３６】
【表６】
2010074222.tif 000010
【産業上の利用可能性】
【０２３７】
本発明の乳酸の製造方法により得られる乳酸は、食品、医薬品のほか、生分解性の汎用プラスチックであるポリ乳酸のモノマー原料として好適に用いることができ、また、該乳酸を原料として得られるポリ乳酸は熱安定性、機械的強度、色相に優れるため、繊維、フィルム、成型品などの多岐用途に適する。
【符号の説明】
【０２３８】
１  発酵反応槽
２  膜分離槽
３  分離膜エレメント
４  気体供給装置
５  攪拌機
６  水頭差制御装置
７  培地供給ポンプ
８  ｐＨ調整溶液供給ポンプ
９  ｐＨセンサ・制御装置
１０  発酵液循環ポンプ
１１  レベルセンサ
１２  温度調節器
１３  原水槽
１４  ナノ濾過膜または逆浸透膜が装着されたセル
１５  高圧ポンプ
１６  膜透過液の流れ
１７  膜濃縮液の流れ
１８  高圧ポンプにより送液された培養液の流れ
１９  ナノ濾過膜
２０  支持板
【図１】
2010074222.tif 000012
【図２】
2010074222.tif 000013
【図３】
2010074222.tif 000014
【図４】
2010074222.tif 000015
【配列表】
2010074222000001.app
【国際調査報告】
2010074222.tif 000016
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2010074222.tif 000018
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