(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマス由来の３−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩から選ばれる化合物のうち少なくとも一種以上の化合物を含む原料組成物からアクリル酸を製造する方法であって、
（ａ）前記原料組成物に含まれるアミノ酸類、ビタミン類、アンモニウム塩、ペプチド類、タンパク質、核酸、リン脂質のいずれかである窒素含有化合物中の窒素の総量が、３−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩の総量に対して０．１質量％以下である原料組成物を、生物由来資源でかつ微生物が資化可能な炭素源を利用した発酵による調製及び不純物を除去するための精製を行って準備する工程、および、
（ｂ）前記工程（ａ）で得られた原料組成物を加熱してアクリル酸を得る工程、
を有することを特徴とするアクリル酸の製造方法。
【請求項２】
工程（ｂ）において、触媒を用いることを特徴とする請求項１記載のアクリル酸の製造方法。
【請求項３】
工程（ｂ）において、ガスを導入しながら行うことを特徴とする請求項１または２に記載のアクリル酸の製造方法。
【請求項４】
導入するガスが非凝縮性ガスの場合、２０〜３５０℃のガスを導入し、導入するガスが凝縮性ガスの場合、反応圧力における沸点〜３５０℃のガスを導入することを特徴とする請求項３に記載のアクリル酸の製造方法。
【請求項５】
導入するガスの流量が、原料組成物の流量に対して、０．１〜１００重量倍であることを特徴とする請求項３又は４に記載のアクリル酸の製造方法。
【請求項６】
ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩を加水分解して３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩に転化する工程を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアクリル酸の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の加水分解を触媒の存在下で行うことを特徴とするアクリル酸の製造方法。
【請求項８】
工程（ｂ）の後にさらに晶析によりアクリル酸を精製する工程を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアクリル酸の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のアクリル酸の製造方法によりアクリル酸を製造する第１工程と、
第１工程により製造されたアクリル酸を含む単量体成分を重合する第２工程とを含むことを特徴とする親水性樹脂の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の親水性樹脂が吸水性樹脂である吸水性樹脂の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはそれらの塩からアクリル酸を調製する方法、吸水性樹脂の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクリル酸は吸水性樹脂などの原料として工業的に広く利用されており、通常、アクリル酸の製法としては、固定床多管式反応器を用い酸化物触媒の存在下、プロピレンの接触気相酸化によりアクロレインとし、得られたアクロレインの接触気相酸化によりアクリル酸を製造する二段酸化方法が一般的である。プロピレンは石油など化石燃料から容易に入手できるが、石油不足の高まりによりその価格は上昇している。プロピレンは再生不能資源であるため、環境負荷低減するという観点から再生可能資源を原料として製造することが望まれている。
【０００３】
再生可能な資源であるバイオマスなどを利用して、アクリル酸を商業的規模で経済的に製造する試みが行われている。バイオマスからのアクリル酸の生成方法としては、天然物であり容易に入手可能な乳酸（α−ヒドロキシプロピオン酸とも記載する場合がある）やセルロース等を分解して得られる糖類をさらに発酵により調製される３−ヒドロキシプロピオン酸（β−ヒドロキシプロピオン酸、β−ＨＰ又は３ＨＰとも記載する場合がある）等のヒドロキシプロピオン酸（ＨＰとも記載する場合がある）を脱水することにより、またはその重合体（以下、３−ＨＰの重合体をポリ３−ヒドロキシプロピオン酸又はポリ３ＨＰ、ポリヒドロキシプロピオン酸又はポリＨＰとも記載する場合がある）を分解することにより、アクリル酸を調製できる。
【０００４】
特許文献１は、発酵などにより得られたβ−ヒドロキシカルボン酸又はその塩を含む水溶液または溶液を準備し、その溶液を脱水触媒の存在または非存在の下で加熱することにより脱水を施し不飽和カルボン酸又はその塩を製造する方法を開示している。ここで用いるβ−ＨＰ又はその塩を発酵ブイヨンから分離する方法としては、例えば国際公開第０２／０９０３１２号に開示の技術が利用でき、「アンモニア及びアミンを使用することにより、酸を中和し、これにより酸のアンモニウム塩を形成することができる。次いで、有機抽出剤を添加して混合物を加熱することによってアンモニウム塩を分解し、そして酸を有機溶剤中に分配し、これによりカルボン酸を発酵ブイヨンから分離することができる。従って、結果として得られる有機組成物は特に、有機抽出剤を有する酸を含む。酸と有機抽出剤との組み合わせを、残留する水性発酵ブイヨンから分離して逆抽出することにより、酸から抽出剤を分離し、これにより純粋（すなわち遊離）酸を生成する」ことが開示されている。これらの方法ではアンモニアやアミンを用いるため、分離したβ−ＨＰ又はその塩の水溶液中にアンモニア、アミンまたはそれらの塩が混入する。
【０００５】
特許文献２は、α−または、β−ヒドロキシカルボン酸を含む水溶液を不活性なセラミック等や酸又は塩基の固体触媒を保持したところへ導入して加熱することによりα，β−不飽和カルボン酸を調製する方法を開示している。しかしながら、α−または、β−ヒドロキシカルボン酸は発酵プロセスで生成されたものでも良いとの記載はあるが、実際に発酵により得られた溶液からα−または、β−ヒドロキシカルボン酸の分離を実施すること、および、不純物に関する開示もない。
【０００６】
アクリル酸は吸水性樹脂の原料として用いられており、また吸水性樹脂が紙おむつや生理用品に使用されることから、吸水性樹脂はもとより原料であるアクリル酸にも刺激性や毒性のある不純物または残存モノマーの含有量を低減することが性能面及び安全面から望まれている（特許文献３、特許文献４）。
本発明者らは、従来技術を検討したところ、発酵により得られたＨＰを含む水溶液またはスラリーから、ＨＰの十分な精製をせずに前記方法を用いて脱水した場合、ＨＰの水溶液中には、アミノ酸やビタミン類、ペプチド類等を含有する培地成分、微生物の窒素源として培地に添加している塩化アンモニウムや硫酸アンモニウム等のアンモニウム塩、バイオマス残渣、発酵副生成物、菌体由来のタンパク質や核酸等の不純物が含まれるため、脱水して得られたアクリル酸中にその不純物由来の化合物が含まれ、そのためアクリル酸の誘導体である吸水性樹脂などの親水性樹脂に不純物由来の化合物により着色や臭気などが生じる問題があることがわかった。
【０００７】
吸水性樹脂の調製に用いるアクリル酸原料は、吸水性樹脂中に混入すると有害物質となる不純物が少ないことが強く求められるが、前記発酵により得られた３−ＨＰ、ポリ３−ＨＰ、ＨＰおよびポリＨＰを原料として脱水反応を施してアクリル酸を製造する方法では、得られたアクリル酸中に窒素含有化合物の含有量が多いことから、不純物を除去するためのアクリル酸精製が非常に煩雑となるため、吸水性樹脂の原料となるアクリル酸を得る方法としては不十分な技術であり、工夫の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００５−５２１７１８号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／０９５３２０号
【特許文献３】特開平６−１２２７０７号公報
【特許文献４】特表２００８−５３４６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
脱水して得られたアクリル酸中の不純物を分析したところ、窒素含有化合物が多く含まれていた。前記アミン類の他にアクリルアミドやＮ−メチルアクリルアミド等のアミド類が含まれることが判明した。これらアミン類やアミド類は毒性や刺激性があるためアクリル酸中に混入させないことが重要である。
【００１０】
そこで本発明の課題は、バイオマス由来の３−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩から選ばれる化合物のうち少なくとも一種以上の化合物を含む組成物を脱水して得られるアクリル酸が、実質的に窒素含有化合物を含まないアクリル酸及びその製造方法を提供することにある。また、実質的に窒素含有化合物を含まないアクリル酸を原料として性能および安全面に優れる吸水性樹脂を含む親水性樹脂及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、種々検討の結果、バイオマス由来の３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはそれらの塩を含む組成物からアクリル酸を製造するにあたり、前記組成物に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量が、３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびそれらの塩の総量に対して０．２質量％以下であれば、前記組成物を加熱して、３−ヒドロキシプロピオン酸またはポリ３−ヒドロキシプロピオン酸をアクリル酸に転化した際に窒素含有化合物の発生量を減らしつつ、長期間にわたり安定して、実質的に窒素含有化合物を含まないアクリル酸を製造することができることを見出して本発明を完成した。
【００１２】
すなわち、本発明は以下を包含する。
（１）バイオマス由来の３−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩から選ばれる化合物のうち少なくとも一種以上の化合物を含む組成物からアクリル酸を製造する方法であって、
（ａ）前記組成物に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量が、３−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩の総量に対して０．２質量％以下である組成物を準備する工程、および、
（ｂ）前記工程（ａ）で得られた組成物を加熱してアクリル酸を得る工程、
を有することを特徴とするアクリル酸の製造方法。
（２）工程（ｂ）において、触媒を用いることを特徴とする請求項１記載のアクリル酸の製造方法。
（３）工程（ｂ）において、ガスを導入しながら行うことを特徴とする（１）または（２）に記載のアクリル酸の製造方法。
（４）ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩を加水分解して３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩に転化する工程を有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のアクリル酸の製造方法。
（５）前記記載の加水分解を触媒の存在下で行うことを特徴とするアクリル酸の製造方法。
（６）工程（ｂ）の後にさらに晶析によりアクリル酸を精製する工程を含むことを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のアクリル酸の製造方法。
（７）バイオマス由来の３−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩から選ばれる化合物のうち少なくとも一種以上の化合物を含む組成物から製造されたバイオマス由来のアクリル酸であって、アクリル酸中に窒素含有化合物を含み、窒素含有化合物中の窒素の総量として８０ｐｐｍ以下であることを特徴とするアクリル酸。
（８）（１）〜（６）のいずれかに記載の製造方法により得られる、（７）に記載のアクリル酸。
（９）（７）または（８）のいずれかに記載のアクリル酸を含む単量体成分を重合することを特徴とする親水性樹脂の製造方法。
（１０）（９）に記載の方法により得られる親水性樹脂。
（１１）前記（１０）に記載の親水性樹脂が吸水性樹脂である吸水性樹脂の製造方法。
（１２）（１１）に記載の製造方法により得られる吸水性樹脂。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはそれらの塩を効率良く転化することができ、実質的に窒素含有化合物を含まないアクリル酸を長期間にわたり安定して製造することができるアクリル酸の製造方法を提供することができる。この製造方法を使用すればアクリル酸を高収率で安定的かつ連続的に製造することができる。また、本製法で得られたアクリル酸を使用して吸水性樹脂の製造をすることにより、吸水性樹脂中の残存モノマー含有量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】３ＨＰを含む原料組成物からアクリル酸を合成する代表的な反応装置図を示す
【図２】ポリ３ＨＰを含む原料組成物からアクリル酸を合成する代表的な反応装置図を示す
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１６】
本発明は、バイオマス由来の３−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩から選ばれる化合物のうち少なくとも一種以上の化合物を含む組成物からアクリル酸を製造する方法であって、（ａ）前記組成物に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量が、３−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩の総量に対して０．２質量％以下である組成物を準備する工程、および、（ｂ）前記工程（ａ）で得られた組成物を加熱してアクリル酸を得る工程、を有する。
【００１７】
本発明において「バイオマス由来の」とは、「再生可能な、生物由来の有機性資源で化石資源を除いたもの由来の」と定義することができる。
【００１８】
本発明におけるポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩とは、上記３−ヒドロキシプロピオン酸から形成されるポリマー、オリゴマー、エステルダイマーおよびエーテルダイマーおよびそれらの塩をいう。上記ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩を構成する３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩は、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびその塩を構成する成分の８０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましい。その他含まれても良い構成成分としては２−ヒドロキシプロピオン酸、グリコール酸、ヒドロキシメチルプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸等のヒドロキシカルボン酸が挙げられる。
【００１９】
前記３−ヒドロキシプロピオン酸の塩またはポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩などの塩を用いることができ、好ましくはナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩又はそれらの混合物である。
【００２０】
尚、本発明における製造方法は、他のヒドロキシカルボン酸及びその塩または他のポリヒドロキシカルボン酸及びその塩にも用いることができ、後述する温度で加熱することにより、反応を起こして不飽和カルボン酸を生成し、その不飽和カルボン酸が引き続いて蒸発しうる化合物であれば、不飽和カルボン酸を得ることができる。ヒドロキシカルボン酸の例としては２−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシ２−メチルプロピオン酸、２−ヒドロキシ２−メチルプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸等の酸またはその塩、ポリヒドロキシカルボン酸の例としては、ポリ３−ヒドロキシ２−メチルプロピオン酸、ポリ２−ヒドロキシ２−メチルプロピオン酸、ポリヒドロキシ酪酸、ポリヒドロキシ吉草酸等の酸またはその塩が挙げられる。例えば、３−ヒドロキシ２−メチルプロピオン酸を用いて脱水反応を施す、またはポリ３−ヒドロキシ２−メチルプロピオン酸を加熱するかまたは加水分解の後、脱水反応を施すとメタクリル酸を得ることができる。上記ヒドロキシカルボン酸は本発明のバイオマス由来の組成物に含まれていても良いが、製造するアクリル酸の収率や純度が低下するため、２０質量％未満が好ましく、１０質量％未満がより好ましい。
【００２１】
本発明でいう組成物は、３−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩から選ばれる化合物のうち少なくとも一種以上の化合物を含んでいれば良く、該化合物や組成物の形態は液体でも固体でも良く、溶媒を含んでいてもよい。好ましくは溶媒を含んでいる形態であり、溶媒としては３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸またはそれらの塩を溶解すればよく、特に限定されないが、水、アルコール、炭化水素、エーテル、ケトン、エステル、アミン、アミドまたはこれらを組合せた溶媒を用いることができる。好適には水である。
【００２２】
本発明において溶媒を含む組成物を用いる場合、３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩の濃度は、少なくとも５質量％、好ましくは５質量％から９９質量％、更に好ましくは７質量％から９５質量％、最も好ましくは１０質量％から９０質量％である。該組成物中の３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩の濃度が小さすぎると、反応生成物および溶媒の蒸発にかかる熱量が大きくなり、コストアップの要因となる。またあまり高すぎると、濃度を上げるためのコストやロスが大きくなる可能性がある。
【００２３】
また、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩を含む組成物において、前記溶媒が含まれている場合には完全に溶解していても、一部不溶のスラリー状態であっても良い。組成物中のポリ３−ヒドロキシプロピオン酸、そのポリマーの塩またはその混合物の含有量としては、特に限定されないが、１０質量％以上であれば良く、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上である。１０質量％以下であると溶媒が多いことになり、反応生成物および溶媒の蒸発にかかる熱量が大きくなり、コストアップの要因になったり、装置が大きくなったり、加水分解工程、脱水反応工程での用役費が過大になる恐れがある。
【００２４】
３−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩から選ばれる化合物のうち少なくとも一種以上の化合物を含む組成物は、発酵により合成する際の副生物を含み、例えば、プロピオン酸、ギ酸、酢酸、酪酸、ピルビン酸、エタノール、アミノ酸類等が例示できる。
【００２５】
本発明において、３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはそれらの塩を回収する際に混入する可能性のある化合物としては、アミノ酸類、ビタミン類、金属塩、アンモニウム塩、ペプチド類などの微生物の栄養源として培地成分に利用している化合物、およびタンパク質、核酸、リン脂質、脂肪酸類等が例示できる。この内、窒素含有化合物であるアミノ酸類、ビタミン類、アンモニウム塩、ペプチド類、タンパク質核酸、リン脂質の量が組成物中に少ない場合に本願発明の効果が得られる。
【００２６】
本発明において、バイオマス由来の３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはそれらの塩とは、種々の源から得ることができ、好適には地球温暖化及び環境保護の観点から、炭素源としてリサイクル可能な生物由来資源、例えば糖、糖アルコール、アルコール、脂肪酸、カルボン酸等の生物由来資源でかつ微生物が資化可能な炭素源を利用して発酵により調製することができる。糖としては、特に制限されず、培養に使用される一般的な糖が使用でき、その生物種によって適宜選択することができる。例えば、グルコース、ラクトース、ガラクトース、フルクトース等の六炭糖類、キシロース等の五炭糖類、デンプンの加水分解等により得られた糖類、セルロース系バイオマスを糖化処理することにより得られる糖類などが使用できる。また、糖アルコールとしては、特に制限されず、培養に使用される一般的な糖アルコールが使用でき、その生物種によって適宜選択される。例えば、グリセリン、エリスリトール、Ｄ，Ｌ−トレイトール、Ｄ，Ｌ−アラビニトール、キシリトール、リビトール（アドニトール）、Ｄ−イジトール、ガラクチトール（ダルシトール）、Ｄ−グルシトール（ソルビトール）、マンニトール、ボレミトール、ペルセイトール、Ｄ−エリトロ−Ｄ−ガラクト−オクチトールなどが挙げられる。アルコールとしては、特に制限されず、培養に使用される一般的なアルコールが使用でき、その生物種によって適宜選択される。例えば、メタノール、エタノール、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。脂肪酸としては、特に制限されず、培養に使用される一般的な脂肪酸が使用でき、その生物種によって適宜選択される。例えば、オクタン酸、ドデカン酸、酪酸、カプロン酸、デカン酸、などが挙げられる。カルボン酸としては、特に制限されず、培養に使用される一般的なカルボン酸が使用でき、その生物種によって適宜選択される。例えば、乳酸、酢酸、グルコン酸、プロピオン酸、蟻酸などが挙げられる。
【００２７】
３−ヒドロキシプロピオン酸水溶液は、公知の方法で入手可能であり、例えば国際公開第２００８／０２７７４２号に記載されている、Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ  ｇｒｉｓｅｕｓ  ＡＴＣＣ２１８９７由来ｂｅｔａ−ａｌａｎｉｎｅ  ａｍｉｎｏｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ遺伝子導入大腸菌を用いた、グルコースを炭素源とした発酵により得ることができる。また、国際公開第２００１／０１６３４６号に記載されている、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ由来グリセリン脱水酵素および大腸菌由来アルデヒド酸化酵素導入大腸菌を用いた、グリセリンを炭素源とした発酵によっても得ることができる。３−ヒドロキシプロピオン酸水溶液の入手方法の例として上記公知文献を記載したが、本発明では、発酵に用いる微生物または組換え微生物は特に限定されず、３−ヒドロキシプロピオン酸生成能を有する生物を用いた発酵により入手した３−ヒドロキシプロピオン酸水溶液であれば利用可能である。また、発酵以外にも原料とする糖類と生物とを接触させることで生成した３−ヒドロキシプロピオン酸水溶液も本発明で利用することができる。糖類と生物を接触させるとは、原料として利用する糖類の存在下で微生物又はその処理物を用いて反応を行うことをも包含する。該処理物としては、アセトン、トルエン等で処理した菌体、菌死体、凍結乾燥菌体、菌体破砕物、菌体を破砕した無細胞抽出物、これらから酵素を抽出した粗酵素液、精製酵素等が挙げられる。また、常法により担体に固定化した菌体、該処理物、酵素等を用いて反応を行うことにより入手した３−ヒドロキシプロピオン酸水溶液も用いることができる。
【００２８】
本発明では、生物由来資源を用いて発酵により３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはそれらの塩を得る具体的実施形態に係る方法において、該組成物を加熱した際に窒素含有化合物生成の原因となる物質を取り除くことが好ましく、特に発酵の後に得られる３−ヒドロキシプロピオン酸及び微生物等を含む水性組成物から微生物や生物的材料等を分離するのが良い。前記分離方法は、固体を液状組成物から分離するための、当業者に公知の全ての方法により実施することができるが、好ましくは沈殿法、遠心分離法又は濾過法、最も好ましくは濾過法により分離するのがよい。
【００２９】
発酵により得られた３−ヒドロキシプロピオン酸及び微生物等を含む水性組成物から微生物等を分離する処理においては、そこに含まれる微生物に処理を施すことなく行っても良いが、加熱処理して、そこに含まれる微生物を殺菌する処理工程を含んでも良い。前記水性組成物から微生物等を殺菌する処理は、微生物を分離する前、その間若しくは後に行うことができる。上記加熱処理の方法としては、３−ヒドロキシプロピオン酸及び微生物等を含む水性組成物を少なくとも６０秒、好ましくは少なくとも１０分、更に好ましくは少なくとも３０分間にわたり、少なくとも１００℃、特に好ましくは少なくとも１１０℃、更に好ましくは少なくとも１２０℃の温度で加熱することによって実施するのが好ましく、当該加熱処理は、当業者に公知の装置（例えばオートクレーブ）において実施するのが好ましい。高エネルギー照射（例えば紫外線照射）により微生物を殺菌してもよい。
【００３０】
本発明に用いる３−ＨＰは、より不純物が少ない３−ＨＰを用いることが好ましく、不純物が少ない３−ＨＰを得る方法としては、公知の方法が利用可能である。ここで不純物とは、アミノ酸やビタミン類、ペプチド類等を含有する培地成分、微生物の窒素源として培地に添加している塩化アンモニウムや硫酸アンモニウム等のアンモニウム塩、バイオマス残渣、発酵副生成物、菌体由来のタンパク質や核酸等の培養液や発酵による不純物をいう。３−ＨＰを得る具体的方法としては、発酵により得られた粗製３−ＨＰを、カルシウム塩を用いて沈殿させて３−ＨＰのカルシウム塩として回収し、その後、硫酸等の酸と反応させて３−ＨＰを精製する方法、または発酵により得たアンモニウム型の３−ＨＰを電気透析または陽イオン交換法によって３−ＨＰに化学変換させて精製する方法、発酵液中からアミン系溶媒を用いて３−ＨＰを抽出した後に熱水を用いた逆抽出により３−ＨＰ得る方法、エタノールやメタノール等のアルコールを３−ＨＰを含む溶液に添加、加熱処理することで３−ＨＰエステルを生成させ、その後、蒸留により３−ＨＰエステルを回収し、加水分解により３−ＨＰを得る方法等が利用できる。
上記のような公知の方法を用いることで３−ＨＰを得ることができるが、本特許記載の実施形態においてより好ましくは、上記記載の公知の３−ＨＰの回収方法を繰り返して行ったり、公知の３−ＨＰの回収方法を別々に組み合わせて実施することである。このような方法を行うことで、窒素含有化合物の混入を減らすことが可能となる。具体的には、発酵液中からのアミン系溶媒を用いた３−ＨＰの抽出および熱水を用いた逆抽出により３−ＨＰ得た後に、再度、アミン系溶媒を用いて３−ＨＰを抽出、熱水を用いた逆抽出により３−ＨＰを得る方法や、発酵液中からアミン系溶媒を用いて３−ＨＰを抽出し、さらに熱水を用いた逆抽出により３−ＨＰを得た後に電気透析によって３−ＨＰに化学変換させて精製する方法等が例示できる。
また上記の方法に加えて、蒸留、蒸発、晶析、抽出、膜分離といった方法を組み合わせても良い。このように、公知の方法を繰り返したり、異なる公知の方法を組み合わせて使用することで、窒素含有化合物の混入を減らすことが可能であるが、窒素含有化合物の混入を減らすことが可能であれば、公知の方法の繰り返しの回数や組み合わせの方法／種類については制限されない。
【００３１】
本発明に用いられるポリ３−ヒドロキシプロピオン酸は、特に限定されるものではないが公知の方法により入手可能であり、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸は、例えばＡｐｐｌｉｅｄ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ、７６巻、６２２−６２６頁、２０１０年に記載の遺伝子組換え大腸菌を用いた発酵および菌体内からポリ３−ヒドロキシプロピオン酸を回収することにより得ることができる。
【００３２】
発酵によりポリ３−ヒドロキシプロピオン酸を得る方法は、発酵中の中和が必要なくアルカリ溶液の使用量を低減できること、および、３−ヒドロキシプロピオン酸または３−ヒドロキシプロピオン酸の塩による発酵阻害を回避できる、などの点において３−ヒドロキシプロピオン酸の発酵よりも好ましい。
【００３３】
発酵によりポリ３−ヒドロキシプロピオン酸等を得る場合、発酵に使用する微生物または組換え微生物は特に限定されず、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の生成能を有する生物を用いて発酵により得られたポリ３−ヒドロキシプロピオン酸を菌体内から回収・精製等して得ることができる。
【００３４】
本発明においては、遺伝子組換え植物を利用して合成したポリ３−ヒドロキシプロピオン酸であっても本発明の方法に利用可能である。
【００３５】
本発明はまた、発酵以外にも原料とする糖類と生物とを接触させることで生成したポリ３−ヒドロキシプロピオン酸でも本発明の方法によりアクリル酸へ変換することができる。糖類と生物を接触させるとは、原料として利用する糖類の存在下で微生物又はその処理物を用いて反応を行うことをも包含する。該処理物としては、アセトン、トルエン等で処理した菌体、菌死体、凍結乾燥菌体、菌体破砕物、菌体を破砕した無細胞抽出物、これらから酵素を抽出した粗酵素液、精製酵素等が挙げられる。また、常法により担体に固定化した菌体、該処理物、酵素等を用いて反応を行うことで合成したポリ３−ヒドロキシプロピオン酸も用いることができる。
【００３６】
発酵によりポリ３−ヒドロキシプロピオン酸を生産した場合、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸は菌体内に蓄積されるため、菌体内からポリ３−ヒドロキシプロピオン酸を回収する必要がある。菌体内からのポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の回収は、公知の方法を用いることができる。
本発明において、発酵により得られるポリ３−ヒドロキシプロピオン酸を分離する実施形態は好ましい形態である。ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸は培養菌体内に蓄積されるため菌体を培地より分離回収することで、発酵液中に含まれる培地成分や乳酸、酢酸、プロピオン酸、ギ酸、酪酸、エタノール、アミノ酸類等の他の発酵産物とポリー３ＨＰまたは３ＨＰとの分離が容易となり、３ＨＰ溶液に含まれる窒素化合物の混入を低減することが可能である。特に、培地成分として多量に発酵液中に存在する分子中に窒素を含む含有化合物、例えばペプチド類、アンモニウム塩、アミノ酸類等、の除去効率が上がる点で好ましい。
【００３７】
本発明において、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸を菌体内から回収する方法は特に限定されないが、例えば以下の方法を選択することができる。
菌体内からポリ３−ヒドロキシプロピオン酸を回収、精製し、窒素含有化合物の混入が少ないポリ３−ヒドロキシカルボン酸を得る方法としては、（１）溶媒抽出または菌体破砕により菌体内から粗ポリ３−ヒドロキシカルボン酸を取り出す工程（工程（１））、（２）粗ポリ３−ヒドロキシカルボン酸を精製する工程（工程（２））、の２つの工程を含む方法を挙げることができる。
【００３８】
工程（１）の溶媒抽出方法としては、培養終了後、培養液から遠心分離等により菌体を分離し、その菌体を蒸留水およびメタノール等により洗浄し、乾燥させ、次いでこの乾燥菌体から、クロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン等の塩化炭化水素溶媒、プロピレンやエチレンカーボネートのような環状炭酸エステル類、クロロホルム／メタノール、ジクロロメタン／メタノール等の混合液のような溶媒を使用して抽出する方法等がある。また菌体破砕方法としては、ビーズや高圧ホモジナイザーを用いて菌体を破壊する方法、超臨界流体を使用して菌体を破壊する方法等がある。
【００３９】
工程（２）の精製方法としては沈殿回収して精製する方法がある。また、ドデシル硫酸ナトリウムを添加、混合した後に加熱処理する方法、オゾンや過酸化水素で処理する方法、次亜塩素酸ナトリウムを用いる方法、次亜塩素酸ナトリウムとクロロホルムを併用する方法、次亜塩素酸ナトリウムと界面活性剤を併用する方法がある。ポリ３−ヒドロキシカルボン酸を沈殿回収する具体的な方法としては、工程（１）により得た溶媒抽出溶液から濾過等によって菌体成分など固形物を分離、除去し、その濾液にメタノールやヘキサン等の貧溶媒を加えて、ポリ３−ヒドロキシカルボン酸を沈殿させる。さらに濾過や遠心分離によってポリ３−ヒドロキシカルボン酸の沈殿物と溶媒を分離し、その沈殿物を乾燥させることでより窒素含有化合物の少ないポリ３−ヒドロキシカルボン酸を得ることができる。
【００４０】
また工程（１）の前に前処理を行うことで、ポリ３−ヒドロキシカルボン酸回収効率を向上させ、かつ不純物混入の少ないポリ３−ヒドロキシカルボン酸を得ることも可能である。前処理としては、熱処理を行う方法や菌体を凍結処理する方法、水酸化ナトリウム等のアルカリ溶液で処理する方法等、公知の方法を利用することができる。
上記のように菌体内からのポリ３−ヒドロキシプロピオン酸類を回収／精製する公知の方法を記載したが、菌体内からポリ３−ヒドロキシプロピオン酸を回収可能な方法であれば、上記記載以外の公知の回収方法で取得したポリ３−ヒドロキシカルボン酸であっても本特許では利用可能である。本特許では特に、工程（２）のポリ３−ヒドロキシカルボン酸を精製する工程や、工程（１）の前に前処理を行うことで得たポリ３−ヒドロキシカルボン酸を用いることが好ましい。ポリ３−ヒドロキシカルボン酸を精製する工程や工程（１）の前に前処理を行うことで、窒素含有化合物であるタンパク質、核酸、アミノ酸類の含量が少ないポリ３−ヒドロキシカルボン酸を得ることが可能となる。また、上記のような公知のポリ３−ヒドロキシカルボン酸の回収／精製方法を繰り返し実施したり、別々の精製方法を組み合わせて行うことにより、窒素含有化合物がより少ないポリ３−ヒドロキシカルボン酸を得ることが可能であり、このような方法で得たポリ３−ヒドロキシカルボン酸がより好ましい。
【００４１】
本発明で用いられる３−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩から選ばれる化合物のうち少なくとも一種以上の化合物を含む組成物は上記の方法により得られ、その組成物中の３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびそれらの塩の総量に対して窒素含有化合物中の窒素の総量が０．２質量％以下に調整された組成物（以下、原料組成物ともいう）である。好ましくは０．１質量％以下である。この範囲にすることにより、前記組成物を加熱して得られるアクリル酸は窒素含有化合物を実質的に含まない。ここで「窒素含有化合物を実質的に含まない」とは「アクリル酸中の窒素含有化合物中の窒素の総量として８０ｐｐｍ以下であり、かつアクリルアミドが１ｐｐｍ以下であること」を意味する。
【００４２】
原料組成物を加熱してアクリル酸を製造する際に、原料組成物に含まれる窒素含有化合物、原料組成物に含まれる窒素含有化合物の加熱により生成する新たな窒素含有化合物、前記窒素含有化合物と３ＨＰやアクリル酸との反応により生成する窒素含有化合物等が、アクリル酸の混入する場合がある。それら窒素含有化合物としては、アクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド等のアクリルアミド類、ピリジン環やピロール環を持つ環状窒素化合物、ピロリドン等のラクタム類、アミン類等が例示できる。
【００４３】
アクリル酸の質量に対して窒素含有化合物中の窒素の総量として８０ｐｐｍ以下であることにより刺激臭の発生を抑制でき、かつアクリルアミドが１ｐｐｍ以下になることにより毒性や刺激性のないアクリル酸となる。また、「窒素の総量」とは窒素含有化合物を構成する元素に含まれる窒素の総量である。尚、組成物中の窒素含有化合物中の窒素の総量は、日本工業規格Ｋ０１０２やＫ２６０９に準拠して分析することができる。また、アクリルアミドはガスクロマトグラフィーや液体クロマトグラフィーにより分析することができる。
【００４４】
本発明において、原料組成物からアクリル酸を得る工程は特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。触媒の存在下あるいは非存在下、原料組成物を加熱して脱水あるいは分解反応を起こし、アクリル酸を得る工程を含む。アクリル酸を得る工程は特に限定されず、液相または気相での反応が可能である。また反応形式は回分式、半回分式、連続式のいずれも好適に使用できる。反応器としては、固定床反応器、流動床反応器、撹拌槽型反応器、膜反応器、押出流れ反応器、トリクルベッド反応器、反応蒸留塔等が例示できる。
【００４５】
本発明の原料組成物を加熱してアクリル酸を得る工程を気相で実施する例として、原料組成物を、蒸発させ気体の状態で、不反応器中の触媒と接触させることにより行うことができる。触媒としては、例えばゼオライト等の結晶性メタロシリケート；カオリナイト、ベントナイト、モンモリロナイトなどの天然または合成粘土化合物；硫酸、ヘテロポリ酸、リン酸またはリン酸塩（リン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、リン酸マンガン、リン酸ジルコニウム等）をアルミナやシリカ等の担体に担持させた触媒；活性アルミナ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２、ＳｉＯ２−ＺｒＯ２、ＴｉＯ２−ＷＯ３、ＴｉＯ２−ＺｒＯ２などの無機酸化物または無機複合酸化物；ＭｇＳＯ４、Ａｌ２（ＳＯ４）３、Ｋ２ＳＯ４、ＡｌＰＯ４、Ｚｒ（ＳＯ４）２等の金属の硫酸塩、リン酸塩などの固体酸性物質；を挙げることができる。また酸化カルシウム、酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト等の固体塩基性物質も挙げられる。
【００４６】
気相で原料組成物を反応させる温度としては、触媒を保持した反応器を１５０℃〜５００℃に保持することが好ましい。好ましくは２００℃〜４５０℃である。温度が１５０℃より低いと反応速度が遅くアクリル酸収率が低下する恐れがあり、５００℃より高いと、副反応の進行によりアクリル酸の収率が低下したり、コーキングにより触媒性能が低下することがあり好ましくない。
【００４７】
本発明において、原料組成物に高分子量のポリ３−ヒドロキシプロピオン酸や、ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩が含まれる場合、これらは反応器内で気化しない場合があるが、これらが液体あるいは固体の状態で触媒と接触し、生成したアクリル酸や水が蒸気となり系外へ除去されて反応が進行するため、気相反応の実施の範囲内である。
【００４８】
反応工程においては、３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸またはそれらの塩以外のガス成分の共存下で反応を行うことが好ましい。ガス成分としては、原料組成物に含まれる水等の溶媒が蒸発したガスや、原料組成物とは別に、窒素、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素、水蒸気等のガスを供給しても良い。それらのガスの存在によって、３−ヒドロキシプロピオン酸の蒸発が容易になり反応を安定に実施することができたり、副反応の抑制によるアクリル酸収率の向上が期待できる。ガスの体積流量は、３−ヒドロキシプロピオン酸の体積流量に対して、０．１倍〜１００倍が好ましく、０．２倍〜５０倍が好ましい。
【００４９】
また、原料の３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸またはそれらの塩を含む組成物を反応器に供給するに際し、触媒層より前に設けられた蒸発層にて、原料を蒸発させて、原料をガス状で触媒と接触させ、反応することが好ましい。反応器の前に予熱槽を設けて、原料を蒸発させ、その蒸気を反応器に導入しても良いし、触媒層の上流に予熱層を積層させて、予熱層に原料を供給し、発生した蒸気を触媒層へ引き続き導入しても良い。
【００５０】
気相反応の場合、原料組成物の気化のしやすさから、３−ヒドロキシプロピオン酸が多く含まれていることが好ましい。原料組成物中の３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸またはそれらの塩に占める、３−ヒドロキシプロピオン酸の割合が、５０質量％以上が好ましく、より好ましくは６０質量％以上である。
【００５１】
液相で原料組成物を加熱する場合、原料組成物を、反応器に保持されていて加熱された状態の溶媒および／または触媒からなる液相に導入して加熱することにより行うことができる。溶媒の種類は、特に限定されないが、本反応において不活性であれば良く、例えば水、アルコール、炭化水素、エーテル、ケトン、エステル、アミン、アミド等を用いることができる。好ましくは、水、エーテル、ケトン類である。
【００５２】
液相反応では、液相中に触媒が存在する形態または触媒単独で液相である形態が好ましい形態である。触媒としては、溶媒に溶解するものでも、分散している状態のものでもよく、液相反応において効果を示すものであれば良い。酸触媒や塩基触媒を用いることができ、特に限定されないが、例えば、リン酸、リン酸の縮合物、硫酸、ヘテロポリ酸、塩酸、アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア等を用いることができる。好適には酸触媒であり、最も好ましいものとしては、反応を施す際の温度において、溶媒を含まないで液状で存在するものが良く、リン酸、リン酸の縮合物、硫酸、ヘテロポリ酸が挙げられる。従来の固体触媒を用いて反応を行う方法では、ヒドロキシプロピオン酸の塩を原料とした場合に、反応で生成したアクリル酸塩が固体触媒上に付着し触媒活性の低下や閉塞の原因となっていた。しかし、液相で酸触媒を用いることにより、反応で生成したアクリル酸塩はアクリル酸となって気化し、系外へ留去されるため選択率の向上が図られ、一方、ヒドロキシプロピオン酸塩中のカチオンは触媒の酸と塩を形成することになるため、塩が液相触媒中に存在するものの閉塞の恐れが小さくなり、長期にわたって安定な反応が可能となる。
上記液相と原料組成物を接触させることで、効率よくアクリル酸を製造することができる。液相中に導入された３−ヒドロキシプロピオン酸の濃度は低下するので、３−ヒドロキシプロピオン酸のオリゴマー化等の副反応を抑制でき、アクリル酸収率を向上させることができる。また、液相からの速やかな熱の供給により、生成したアクリル酸や水が速やかに気化、液相より除去されることにより、平衡が移動し、３−ヒドロキシプロピオン酸、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸またはそれらの塩の転化率を高めることもできる。
【００５３】
液相温度は反応速度が十分速く、また反応生成物が反応生成後にすみやかに蒸発できる温度であればよく、好適には１５０℃〜４００℃である。温度が低いと反応速度が遅く、反応生成物の蒸発も遅くなり液相中に滞留して重質化が進むため、収率の低下、触媒活性低下の原因となる。温度が高いと副反応の増加による選択率の低下や、溶媒の使用時には溶媒の流出が多くなり、後で反応生成物と溶媒を分離する工程でのエネルギーコストが増大する。より好ましい温度範囲は１７０℃〜３８０℃である。反応圧力は、前記温度範囲で反応生成物が蒸発する圧力であれば良く、減圧、常圧、加圧であってよく、特に限定されない。
【００５４】
原料組成物を反応器へ導入する速度は、触媒や反応温度により異なるが、液相中のアクリル酸濃度として１質量％以下になるように調整することが好ましい。より好ましくは０．５質量％以下である。前記液相中のアクリル酸濃度が１質量％を越えると、平衡反応であるヒドロキシプロピオン酸の見かけの反応速度が遅くなり、３−ヒドロキシプロピオン酸の転化率が低下したり、生成したアクリル酸が副反応により消費され、アクリル酸の収率が低下する恐れがあり好ましくない。
【００５５】
液相反応において好ましい形態の一つは、反応を施し反応生成物を気化させる際に、ガスを導入する形態である。ガスの種類としては、特に限定されないが、窒素、炭酸ガスや空気等の非凝縮性のガス、水蒸気、過熱水蒸気等の凝縮性のガスを用いることができる。好適には、窒素、水蒸気、過熱水蒸気である。導入するガスの温度は、非凝縮性のガスの場合、２０℃〜３５０℃であり、反応温度の維持および生成ガスの凝縮の観点より好ましくは５０℃〜３３０℃、より好ましくは１００℃〜３００℃である。凝縮性のガスの場合、反応圧力における沸点〜３５０℃であり、反応温度の維持および生成ガスの凝縮の観点より好ましくは反応圧力における沸点＋２０℃〜３３０℃である。導入するガスの流量は、原料組成物の流量に対して、０．１〜１００重量倍の範囲であれば良い。少なすぎると反応生成物の気化による除去効率が低下し、反応収率が低下する可能性があり、多すぎると反応器から流出するガスの冷却に多大なエネルギーがかかるため良くない。好適には０．５〜５０重量倍の範囲である。
【００５６】
反応器は、生成物の水やアクリル酸を速やかに気化して除去することができるように液相に効率的に熱を与える設備が好ましい。反応器の壁面からの加熱だけでなく、外部熱交換器に液相を循環させても良い。例えば液膜式の熱交換器が使用できる。具体的には上昇液膜型、流下液膜型、撹拌液膜型等の公知の装置が使用できる。また熱交換器そのものを反応器と使用しても良い。また、ガスを供給する場合には、加熱したガスにより熱を供給しても良い。
【００５７】
本発明において、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩に加水分解を施しヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩に転化する工程を加える形態は好ましい形態の一つである。加水分解反応は特に限定されないが、例えばポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩を水の共存下で加熱することで実施できる。ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩を加水分解して、３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩を製造するために必要な水の量は、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩を完全に加水分解するのに必要な量の１〜５００倍、好ましくは１．５倍〜３００倍、より好ましくは２倍〜１００倍である。水が少なすぎると、完全に加水分解せず、ポリマーやオリゴマーが残存してしまう場合がある。また水が多すぎると、装置が大きくなったり、用役費が過大になる恐れがある。
加水分解においては、触媒は用いても良いし、用いなくても良い。ＨＰ自身が酸触媒作用を示すため、別途触媒を添加しなくても反応は進行する。しかし、反応速度を速くしたいときには、触媒の使用は好適である。本発明の好ましい実施形態は、加水分解反応において触媒を用いる形態である。触媒はエステル結合を加水分解するものであれば特に限定はされず、塩酸、リン酸、硫酸、硝酸等の鉱酸類、ｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等のスルホン酸類、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の有機酸類、ゼオライト、イオン交換樹脂等の固体酸類、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化カルシウム等の金属酸化物、スズ、チタン、鉛等の遷移金属を含む化合物、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物等が挙げられる。
【００５８】
また、加水分解は水以外の溶媒の存在下に実施しても良い。ポリヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩の分子量が大きい場合、水に溶解しない場合があるため、溶媒を用いることでポリヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩を溶解させて反応することができる。溶媒としてはアルコール、炭化水素、エーテル、ケトン、エステル、アミン、アミド、ハロゲン化炭化水素またはこれらを組合せた溶媒が例示できる。溶媒の量は特に限定されないが、例えばポリヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩の０．５質量倍〜１００質量倍が使用でき、より好ましくは１質量倍〜５０質量倍である。０．５質量倍以下の場合、溶解効果が小さく、１００質量倍以上では、装置費や用役費が高くなる。
【００５９】
加水分解の反応温度は、５０〜３００℃が好ましく、８０〜２５０℃が好ましい。反応温度が５０℃より低いと加水分解の反応速度が遅くなり生産性低下の原因となり、３００℃を超える温度では副反応によって３−ヒドロキシプロピオン酸の収率低下を引き起こす恐れがある。
【００６０】
反応圧力は、特に限定されないが、反応温度によって設定すれば良く、通常１３ｋＰａから１０ＭＰａの範囲で実施される。反応は、回分式、半回分式、連続式のいずれも好適に実施できる。反応形式も、使用する触媒や、反応条件に応じて選択でき、例えば撹拌槽型反応器、固定床反応器、流動床反応器、連続撹拌槽型反応器、オートクレーブ等が挙げられる。
【００６１】
加水分解によって得られた３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩は、脱水反応に用いることで、さらにアクリル酸に変換することができる。加水分解反応にて得られた３−ヒドロキシプロピオン酸および／またはその塩はそのまま脱水反応に使用しても良いし、精製や濃縮等の工程を経た後、脱水反応に供しても良い。精製や濃縮は公知の方法を使用することができ、例えば蒸発、蒸留、抽出、晶析、濾過、膜分離等が例示できる。
【００６２】
本発明において、３ＨＰ脱水反応器から得られる反応生成物を冷却してアクリル酸を含む組成物を得る方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、反応生成ガスを熱交換器に導入し反応生成ガスの露点以下の温度で凝縮して得る方法や、または反応生成ガスを溶剤等の捕集剤に接触させて吸収する方法等により冷却して、アクリル酸を含む組成物を得ることができる。該組成物中のアクリル酸濃度は５質量％〜８０質量％である。
【００６３】
このようにして得られた反応生成物の組成物中には主な反応生成物である水、アクリル酸が含まれており、その他には液原料中の溶媒や副生物が含まれる場合がある。溶媒が水の場合は、アクリル酸の水溶液の状態で重合物製造の原料とすることができる。また精製工程を加えることにより高純度のアクリル酸にすることができる。
このように、本発明で得られたアクリル酸の組成物を精製することにより高純度のアクリル酸を得ることができる。したがって、本発明の方法は高純度のアクリル酸の製造方法をも提供する。
【００６４】
上記のガス状の反応生成物を冷却凝縮や溶剤捕集などにより液化し、必要に応じて、この液化物に含まれる水や捕集溶剤を従来公知の方法（例えば、蒸留）により除去したものを、晶析方法によって高純度のアクリル酸を得る方法を以下に示す。ここで、粗アクリル酸とは、冷却工程で得られたアクリル酸を含む組成物を指し、特にアクリル酸の水溶液が好適に用いられる。
【００６５】
晶析工程は、粗アクリル酸からプロピオン酸を分離することができる従来公知の方法、例えば、特開平９−２２７４４５号公報や特表２００２−５１９４０２号公報に記載された方法を用いて行うことができる。
晶析工程は、粗アクリル酸を晶析装置に供給して結晶化させることにより、精製アクリル酸を得る工程である。なお、結晶化の方法としては、従来公知の結晶化方法を採用すればよく、特に限定されるものではないが、結晶化は、例えば、連続式または回分式の晶析装置を用いて、１段または２段以上で実施することができる。得られたアクリル酸の結晶は、必要に応じて、さらに洗浄や発汗などの精製を行うことにより、さらに純度の高い精製アクリル酸を得ることができる。
【００６６】
連続式の晶析装置としては、例えば、結晶化部、固液分離部および結晶精製部が一体になった晶析装置（例えば、新日鐵化学社製のＢＭＣ（Ｂａｃｋｍｉｘｉｎｇ  Ｃｏｌｕｍｎ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｒ）装置、月島機械社製の連続溶融精製システム）や、結晶化部（例えば、ＧＭＦ  ＧＯＵＤＡ社製のＣＤＣ（Ｃｏｏｌｉｎｇ  Ｄｉｓｋ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｒ）装置）、固液分離部（例えば、遠心分離器、ベルトフィルター）および結晶精製部（例えば、呉羽テクノエンジ社製のＫＣＰ（Ｋｕｒｅｈａ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｕｒｉｆｉｅｒ）精製装置）を組合せた晶析装置などを使用することができる。
【００６７】
回分式の晶析装置としては、例えば、Ｓｕｌｚｅｒ  Ｃｈｅｍｔｅｃｈ社製の層結晶化装置（動的結晶化装置）、ＢＥＦＳ  ＰＲＯＫＥＭ社製の静的結晶化装置などを使用することができる。
【００６８】
動的結晶化とは、例えば、結晶化、発汗、融解を行うための温度制御機構を備えた管状の結晶器と、発汗後の母液を回収するタンクと、結晶器に粗アクリル酸を供給する循環ポンプとを備え、結晶器の下部に設けた貯蔵器から循環ポンプにより粗アクリル酸を結晶器の管内上部に移送できる動的結晶化装置を使用して晶析を行う方法である。また、静的結晶化とは、例えば、結晶化、発汗、融解を行うための温度制御機構を備えた管状の結晶器であり、下部に抜き出し弁を有する結晶器と、発汗後の母液を回収するタンクとを備えた静的結晶化装置を使用して晶析を行う方法である。
具体的には、粗アクリル酸を液相として結晶器に導入し、液相中のアクリル酸を冷却面（管壁面）に凝固・生成させる。冷却面に生成した固相の質量が、結晶器に導入した粗アクリル酸に対して、好ましくは１０〜９０質量％、より好ましくは２０〜８０質量％になったら、直ちに、液相を結晶器から排出し、固相と液相とを分離する。液相の排出は、ポンプで汲み出す方式（動的結晶化）、結晶器から流出させる方式（静的結晶化）のいずれであってもよい。他方、固相は、結晶器から取り出した後、さらに純度を向上させるために、洗浄や発汗などの精製を行ってもよい。
【００６９】
動的結晶化や静的結晶化を多段で行う場合、向流の原理を採用すれば、有利に実施することができる。このとき、各段階で結晶化されたアクリル酸は、残留母液から分離され、より高い純度を有するアクリル酸が生成する段階に供給される。他方、残留母液は、より低い純度を有するアクリル酸が生成する段階に供給される。
【００７０】
なお、動的結晶化では、アクリル酸の純度が低くなると、結晶化が困難になるが、静的結晶化では、動的結晶化に比べて、残留母液が冷却面に接触する時間が長く、また、温度の影響が伝わり易いので、アクリル酸の純度が低下しても、結晶化が容易である。それゆえ、アクリル酸の回収率を向上させるために、動的結晶化における最終的な残留母液を静的結晶化に付して、さらに結晶化を行ってもよい。
必要となる結晶化段数は、どの程度の純度が要求されるかに依存するが、高純度のアクリル酸を得るために必要な段数は、精製段階（動的結晶化）が通常１〜６回、好ましくは２〜５回、より好ましくは２〜４回であり、ストリッピング段階（動的結晶化および／または静的結晶化）が通常０〜５回、好ましくは０〜３回である。通常、供給される粗アクリル酸より高い純度を有するアクリル酸が得られる段階は、すべて精製段階であり、それ以外の段階は、すべてストリッピング段階である。ストリッピング段階は、精製段階から残留母液に含まれるアクリル酸を回収するために実施される。なお、ストリッピング段階は、必ずしも設ける必要はなく、例えば、蒸留塔を用いて、晶析装置の残留母液から低沸点成分を分離する場合には、ストリッピング段階は省略してもよい。
【００７１】
動的結晶化および静的結晶化のいずれを採用する場合であっても、晶析工程で得られるアクリル酸の結晶は、そのまま製品としてもよいし、必要に応じて、さらに洗浄や発汗などの精製を行ってから製品としてもよい。他方、晶析工程で排出される残留母液は、系外に取り出してもよい。
【００７２】
以上の方法により、アクリル酸を製造することができる。かくして製造されたアクリル酸は高純度で実質的に窒素含有化合物を含まない。「実質的に含まない」とは、アクリル酸の量に対する窒素含有化合物中の窒素の総量として８０ｐｐｍ以下であり、かつアクリルアミドが１ｐｐｍ以下であることをいう。
【００７３】
したがって、本発明は、バイオマス由来の３−ヒドロキシプロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸の塩、ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸およびポリ３−ヒドロキシプロピオン酸の塩から選ばれる化合物のうち少なくとも一種以上の化合物を含む組成物から製造されたアクリル酸であって、窒素含有化合物を含み、その量はアクリル酸の質量に対して窒素の総量として８０ｐｐｍ以下であり、かつアクリルアミドが１ｐｐｍ以下のアクリル酸でもある。好ましくは７０ｐｐｍ以下、より好ましくは５０ｐｐｍ以下である。窒素の総量が８０ｐｐｍを越えるとアクリル酸に臭気や着色が発生する。また、アクリル酸誘導体に用いた際にも刺激性や毒性を有する不純物（アクリルアミド等）として混入することがある。窒素の総量およびアクリルアミド等の不純物の量は前記の方法により測定することができる。
【００７４】
本発明のアクリル酸は、すでに公知となっているように、アクリル酸エステルなどのアクリル酸誘導体；ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウムなどの親水性樹脂；などの合成原料として有用である。従って、本発明によるアクリル酸の製造方法は、アクリル酸誘導体や親水性樹脂の製造方法に取り入れることが当然可能である。
【００７５】
≪親水性樹脂の製造方法≫
本発明による親水性樹脂の製造方法は、上記のようなアクリル酸の製造方法により得られるアクリル酸を含む単量体成分を重合することを特徴とする。すなわち、本発明の製造方法により得られたアクリル酸は、吸水性樹脂または水溶性樹脂などの親水性樹脂の原料として用いることができる。
【００７６】
本発明の製造方法により得られたアクリル酸を、吸水性樹脂または水溶性樹脂などの親水性樹脂を製造するための原料として用いた場合、重合反応を制御しやすく、得られた親水性樹脂の品質が安定し、吸水性能、無機材料の分散性能などの各種性能が改善される。
【００７７】
吸水性樹脂を製造する場合には、例えば、本発明の製造方法により得られたアクリル酸および／またはその塩を単量体成分の主成分（好ましくは７０モル％以上、より好ましくは９０モル％以上）とし、さらに０．００１〜５モル％（アクリル酸に対する値）程度の架橋剤、０．００１〜２モル％（単量体成分に対する値）程度のラジカル重合開始剤を用いて、架橋重合させた後、乾燥・粉砕することにより、吸水性樹脂が得られる。
【００７８】
ここで、吸水性樹脂とは、架橋構造を有する水膨潤性水不溶性のポリアクリル酸であって、自重の３倍以上、好ましくは１０〜１，０００倍の純水または生理食塩水を吸水することにより、水溶性成分（水可溶分）が好ましくは２５質量％以下、より好ましくは１０質量％以下である水不溶性ヒドロゲルを生成するポリアクリル酸を意味する。このような吸水性樹脂の具体例や物性測定法は、例えば、米国特許第６，１０７，３５８号明細書、米国特許第６，１７４，９７８号明細書、米国特許第６，２４１，９２８号明細書などに記載されている。また、生産性向上の観点から好ましい製造方法は、例えば、米国特許第６，８６７，２６９号明細書、米国特許第６，９０６，１５９号明細書、米国特許第７，０９１，２５３号明細書、国際公開第０１／０３８４０２号、国際公開第２００６／０３４８０６号などに記載されている。
【００７９】
アクリル酸を出発原料として、中和、重合、乾燥などにより、吸水性樹脂を製造する一連の工程は、例えば、以下の通りである。
本発明の製造方法により得られるアクリル酸の一部は、ラインを介して、吸水性樹脂の製造プロセスに供給される。吸収性樹脂の製造プロセスにおいては、アクリル酸を中和工程，重合工程，乾燥工程に導入して、所望の処理を施すことにより、吸水性樹脂を製造する。各種物性の改善を目的として所望の処理を施してもよく、例えば、重合中または重合後に架橋工程を介在させてもよい。
【００８０】
中和工程は、任意の工程であり、例えば、所定量の塩基性物質の粉末または水溶液と、アクリル酸やポリアクリル酸（塩）とを混合する方法が例示されるが、従来公知の方法を採用すればよく、特に限定されるものではない。なお、中和工程は、重合前または重合後のいずれで行なってもよく、また、重合前後の両方で行なってもよい。アクリル酸やポリアクリル酸（塩）の中和に用いられる塩基性物質としては、例えば、炭酸（水素）塩、アルカリ金属の水酸化物、アンモニア、有機アミンなど、従来公知の塩基性物質を適宜用いればよい。また、ポリアクリル酸の中和率は、特に限定されるものではなく、任意の中和率（例えば、３０〜１００モル％の範囲内における任意の値）となるように調整すればよい。
【００８１】
重合工程における重合方法は、特に限定されるものではなく、ラジカル重合開始剤による重合、放射線重合、電子線や活性エネルギー線の照射による重合、光増感剤による紫外線重合など、従来公知の重合方法を用いればよい。また、重合開始剤、重合条件など各種条件については、任意に選択することができる。もちろん、必要に応じて、架橋剤や他の単量体、さらには水溶性連鎖移動剤や親水性高分子など、従来公知の添加剤を添加してもよい。
【００８２】
重合後のアクリル酸塩系ポリマー（すなわち、吸水性樹脂）は、乾燥工程に付される。乾燥方法としては、特に限定されるものではなく、熱風乾燥機，流動層乾燥機，ナウター式乾燥機など、従来公知の乾燥手段を用いて、所望の乾燥温度、好ましくは７０〜２３０℃で、適宜乾燥させればよい。
乾燥工程を経て得られた吸水性樹脂は、そのまま用いてもよく、さらに所望の形状に造粒・粉砕、表面架橋をしてから用いてもよく、還元剤、香料、バインダーなど、従来公知の添加剤を添加するなど、用途に応じた後処理を施してから用いてもよい。
【００８３】
以上の方法により、バイオマス由来の原料から製造されたアクリル酸を単量体成分として含む親水性樹脂を製造することができる。かくして製造された親水性樹脂は、石油由来の原料から従来公知の方法によりアクリル酸を製造し、そのアクリル酸を単量体成分として含む親水性樹脂と比較して、同等の特性を有する。したがって、本発明の親水性樹脂は吸水性樹脂としても用いることができる。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記の実施例により制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお、本発明において、ことわりのない場合、「％」、「ｐｐｍ」はそれぞれ「質量％」、「質量ｐｐｍ」を示すものとする。
【００８５】
（実施例１）
（３−ヒドロキシプロピオン酸（３ＨＰ）を含む組成物の取得）
Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ  ＡＴＣＣ２５９５５株  のゲノムＤＮＡをテンプテレ−トとしてジオールデヒドラターゼ遺伝子（ＤＤ遺伝子）およびジオールデヒドラターゼ再活性化因子（ＤＤＲ遺伝子）を含む領域を、下記の２つのプライマーを用いてＰＣＲで増幅し、増幅断片の末端を制限酵素ＮｄｅＩ、ＢｇｌＩＩで切断し、電気泳動によって切断断片を回収した。なお、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅのＤＤ遺伝子およびＤＤＲ遺伝子はＧｅｎＢａｎｋ ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ：ＣＰ０００６４７に記載されているＤＮＡ配列を参考としてプライマーを設計している。
フォワードプライマー：
５’−ＧＣＧＣＧＣＣＡＴＡＴＧＴＴＡＡＴＴＣＧＣＣＴＧＡＣＣＧＧＣＣ−３’
リバースプライマー：
５’−ＧＣＧＣＧＣＡＧＡＴＣＴＴＣＡＧＴＴＴＣＴＣＴＣＡＣＴＴＡＡＣＧ−３’
ｐＡＣＹＣＤｕｅｔ−１プラスミド（タカラバイオ社）をテンプレートにして下記の２つのプライマーでベクター配列を増幅し、ｐＡＣＹＣＤｕｅｔ−１プラスミドのＴ７プロモーターの後ろにＮｄｅＩサイトおよびＢｇｌＩＩサイトを持ったＤＮＡ断片を増幅した。
フォワードプライマー：
５’−ＧＡＡＧＧＡＧＡＴＡＴＡＣＡＴＡＴＧＧＣＧＣＧＣ−３’
リバースプライマー：
５’−ＣＣＧＡＴＡＴＣＣＡＡＴＴＧＡＧＡＴＣＴＧＣＧＣＧＣ−３’
増幅断片を制限酵素ＢｇｌＩＩとＮｄｅＩで切断し、電気泳動によって切断断片を分離して回収した。この２つのＤＮＡ断片をライゲーションし、大腸菌ＴＯＰ１０コンピテントセルに導入し、クロラムフェニコール含有プレートに広げて培養した。得られた形質転換体からプラスミドを抽出し、制限酵素ＮｄｅＩで切断し、電気泳動によって切断断片のサイズを確認したところライゲーションに使用した元の２本のＤＮＡ断片のサイズの合計と同じサイズであることがわかった。構築した組換えプラスミドをＤＤ−ＤＤＲ／ｐＡＣＹＣＤｕｅｔ−１と命名し、以降の実験に用いた。
【００８６】
大腸菌Ｋ−１２  Ｗ３１１０株のゲノムＤＮＡをテンプテレ−トとしてａｌｄＡ遺伝子を下記の２つのプライマーを用いてＰＣＲで増幅し、増幅断片の末端を制限酵素ＮｄｅＩ、ＢｇｌＩＩで切断し、電気泳動によって切断断片を回収した。なお、大腸菌のａｌｄＡ遺伝子はＧｅｎＢａｎｋ ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ：ＡＰ０１２３０６に記載されているＤＮＡ配列を参考としてプライマーを設計している。フォワードプライマー：
５’−ＧＧＧＧＧＧＣＣＡＴＡＴＧＴＣＡＧＴＡＣＣＣＧＴＴＣＡＡＣＡＴＣＣＴＡＴＧ−３’
リバースプライマー：
５’−ＣＣＣＣＡＧＡＴＣＴＴＴＡＡＧＡＣＴＧＴＡＡＡＴＡＡＡＣＣＡＣＣＴＧＧＧＴＣ−３’
ｐＵＣ１８プラスミドをテンプレートにして下記の２つのプライマーでベクター配列を増幅し、ｐＵＣ１８プラスミドのｌａｃプロモーターの後ろにＮｄｅＩサイトを持ち、ｌａｃＺ遺伝子の終始コドンの位置にＢａｍＨＩサイトを持ったＤＮＡ断片を増幅した。
フォワードプライマー：
５’−ＣＣＣＣＣＣＣＡＴＡＴＧＴＧＴＴＴＣＣＴＧＴＧＴＧＡＡＡＴＴＧＴＴＡＴＣＣＧＣＴＣＡＣＡＡＴＴＣＣＡＣＡＣＡＡＴＡＴＡＣＧＡＧＣＣ−３’
リバースプライマー：
５’−ＣＣＣＣＧＧＡＴＣＣＴＴＡＧＴＴＡＡＧＣＣＡＧＣＣＣＣＧＡＣＡＣＣＣＧＣＣＡＡＣＡＣＣ−３’
増幅断片を制限酵素ＢａｍＨＩとＮｄｅＩで切断し、電気泳動によって切断断片を分離して回収した。この２つのＤＮＡ断片をライゲーションし、大腸菌ＴＯＰ１０コンピテントセルに導入し、アンピシリン含有プレートに広げて培養した。得られた形質転換体からプラスミドを抽出し、制限酵素ＮｄｅＩで切断し、電気泳動によって切断断片のサイズを確認したところライゲーションに使用した元の２本のＤＮＡ断片（の合計）と同じサイズの１本のバンドを確認することができた。構築した組換えプラスミドをａｌｄＡ／ｐＵＣ１８と命名し、以降の実験で使用した。
【００８７】
構築したＤＤ−ＤＤＲ／ｐＡＣＹＣＤｕｅｔ−１およびａｌｄＡ／ｐＵＣ１８をＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ＢＬ２１（ＤＥ３）ｃｏｍｐｅｔｅｎｔ  ｃｅｌｌ（Ｍｅｒｃｋ社）のプロトコールに従って、ヒートショック法により導入し、Ｅ．ｃｏｌｉ（ＤＤ−ＤＤＲ／ｐＡＣＹＣＤｕｅｔ−１、ａｌｄＡ／ｐＵＣ１８）を作出した。
Ｅ．ｃｏｌｉ（ＤＤ−ＤＤＲ／ｐＡＣＹＣＤｕｅｔ−１、ａｌｄＡ／ｐＵＣ１８）を、アンピシリン１００ｐｐｍ、クロラムフェニコール５０ｐｐｍ添加ＬＢ液体培地５ｍＬ（ＬＢ培地１Ｌあたりの組成：トリプトン１０ｇ、酵母エキス５ｇ、ＮａＣｌ１０ｇ）で３７℃、１６時間、振盪培養し、前培養液を得た。次に前培養液５ｍＬを、アンピシリン１００ｐｐｍ、クロラムフェニコール５０ｐｐｍ添加ＹＭ液体培地１Ｌ（ＹＭ培地１Ｌあたりの組成：酵母エキス３ｇ、麦芽エキス３ｇ、Ｂａｃｔｏ−Ｐｅｐｔｏｎｅ  ５ｇ、グリセリン２０ｇ）またはＹＰＤ液体培地１Ｌ（Ｂａｃｔｏ−ｔｒｙｐｔｏｎｅ  ２０ｇ、酵母エキス１０ｇ、グリセリン１５０ｇ）に植菌し、３７℃、攪拌速度７２５ｒｐｍ、通気量１Ｌ／ｍｉｎ、で通気攪拌培養を行った。なお培養には、バイオット製ジャーファーメンター：ＢＭＪ−０２ＮＰ２を使用し、培養中はアンモニア水を用いて培養液中のｐＨを７にコントロールした。培養８時間後に１Ｍ  ＩＰＴＧ溶液を１ｍＬ、８ｍＭアデノシルコバラミン溶液を１ｍＬ添加してさらに６４時間培養を行った。得られた培養液を遠心分離にかけ、培養液上清を回収した。下記記載の分析方法で培養液上清中の生成物の確認を行ったところ、生成物である３−ヒドロキシプロピオン酸のピークを７．９分の位置に確認することができ、培養液中の３−ヒドロキシプロピオン酸の濃度は２質量％であった。なお、得られた培養液上清中に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量は、発酵にＹＭ培地を用いた場合は３−ヒドロキシプロピオン酸の質量に対して０．６４質量％、発酵にＹＰＤ培地を用いた場合は３−ヒドロキシプロピオン酸の質量に対して２．５７質量％であった。
【００８８】
（高速液体クロマトグラフィーによる３ＨＰの分析）
使用カラム：ＹＭＣ−ｐＡＣＫ  ＦＡ
流量：１  ｍＬ／ｍｉｎ
インジェクション量：１０  ｍＬ
溶離液：メタノール／アセトニトリル／Ｈ２Ｏ＝４０／５／５５（Ｖ／Ｖ／Ｖ）
内部標準：２−Ｈｙｄｒｏｘｙ−２−ｍｅｔｈｙｌ−ｎ−ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ
検出：ＵＶ  ４００ｎｍ
培養上清１００μＬに内部標準液２００μＬを加えた。ヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬（ＹＭＣ社）の試薬Ａ液２００μＬ、試薬Ｂ液２００μＬを加え、よく混合した後、６０℃、２０分間処理した。ヒドロキシカルボン酸ラベル化試薬（ＹＭＣ社）の試薬Ｃ液２００μＬを添加し、よく混合した。６０℃、１５分間処理後、室温まで冷えたら０．４５ｍｍフィルターに通し、ＬＣ分析サンプルとして供した。
【００８９】
（ガスクロマトグラフィーによるアクリルアミド分析）
カラム：ＵＬＢＯＮ  ＨＲ−２０Ｍ（信和化工社製）
検出器：ＦＩＤ
打ち込み量：０．２μＬ
オーブン温度：５０℃（５分保持）→昇温（１０℃／分）→２３０℃（７分保持）
【００９０】
（原料組成物の粗精製）
上記で得られた菌体を除去した２質量％３−ヒドロキシプロピオン酸含有培養液３０ｇ、トリデシルアミン１８０ｇ、ドデカノール２０ｇを５００ｍＬ三つ口フラスコに加え、これを油浴に沈め、真空ポンプに接続した。溶液を攪拌しながらフラスコを加熱した。溶液の温度が８５℃に達した段階で真空ポンプのスイッチを入れた。反応の間、３−ヒドロキシプロピオン酸アンモニウムの分解によりアンモニアと水が放出され、これらは減圧下に低温トラップへと除去された。これと同時に３−ヒドロキシプロピオン酸アンモニウムの分解により生成した３−ヒドロキシプロピオン酸は、トリデシルアミンとドデカノールから形成された有機相中に抽出された。３−ヒドロキシプロピオン酸を含むトリデシルアミンとドデカノールから形成された有機相に、１／５容量の水を加えて混合、１４０℃まで加熱することで、３−ヒドロキシプロピオン酸を含む水溶液（３ＨＰ粗精製液）を得た。なお、得られた３ＨＰ粗精製液に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量は、発酵にＹＭ培地を用いた場合は３−ヒドロキシプロピオン酸の質量に対して０．２１質量％、発酵にＹＰＤ培地を用いた場合は３−ヒドロキシプロピオン酸の質量に対して０．２７質量％であった。
【００９１】
（原料組成物の精製）
上記で得られた３ＨＰ粗精製液を卓上電気透析装置ＥＸ３Ｂ（（株）アストム）およびバイポーラ膜ＢＰ−１Ｅ（（株）アストム）を用いた電解型電気透析に供し、３ＨＰ精製液を得た。なお、得られた３ＨＰ精製液の窒素含有化合物の総量は、発酵にＹＭ培地を用いた場合は３−ヒドロキシプロピオン酸の質量に対して１６７ｐｐｍ、発酵にＹＰＤ培地を用いた場合は３−ヒドロキシプロピオン酸の質量に対して７８５ｐｐｍであった。
【００９２】
（３ＨＰの脱水）
原料組成物として、上記で得た３−ヒドロキシプロピオン酸（３ＨＰ）精製液をロータリーエバポレーターで濃縮し、１２質量％水溶液に調整した。
内径１０ｍｍのステンレス管に、蒸発層としてステンレス製の１．５ｍｍディクソンパッキンを充填し、電気炉内に設置し蒸発器とした。また内径１０ｍｍのステンレス管に、触媒としてゼオライト（ＺＳＭ−５型）を充填し、電気炉内に設置し反応器とした。蒸発器の出口と反応器の入口をステンレス管で連結し、周囲を電気ヒーターで加熱できるようにした。
蒸発器内の温度を２７５℃、反応器内の温度を３００℃とし、原料組成物を毎時１６．７ｇの速度で蒸発器の上部に供給した。同時に、毎時３Ｌの速度で窒素ガスを流した。４時間継続して反応を実施した。反応器の出口ガスを冷却捕集し、得られた反応液を分析した結果を表１に示す。
【００９３】
【表１】
0005878368.tif 000002
【００９４】
（比較例１）
実施例１で得られた３−ヒドロキシプロピオン酸を含む培養液（菌体を除去したもの）をロータリーエバポレーターで濃縮し、３ＨＰ濃度１２質量％になるように原料組成物を調整した。この原料組成物を用いて実施例１と同じ条件で反応を実施した。得られた反応液を分析した結果を表１に示す。
【００９５】
（比較例２）
実施例１で得られた３ＨＰ粗精製液をロータリーエバポレーターで濃縮し、３ＨＰ濃度１２質量％になるように原料組成物を調整した。この原料組成物を用いて実施例１と同じ条件で反応を実施した。得られた反応液を分析した結果を表１に示す。
【００９６】
（実施例２）
（ポリ３−ヒドロキシプロピオン酸（ポリ３ＨＰ）を含む組成物の取得）
Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ  ｅｎｔｅｒｉｃａ  ｓｕｂｓｐ．  ｅｎｔｅｒｉｃａ  ｓｅｒｏｖａｒ  Ｔｙｐｈｉｍｕｒｉｕｍ株のゲノムＤＮＡをテンプレートとし、以下に示したｐｄｕＰ＿Ｆ及びｐｄｕＰ＿Ｒプライマーを用いて、Ｐｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡ  Ｈｉｇｈ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ  ＤＮＡ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅｓ（Ｆｉｎｎｚｙｍｅ社）によるＰＣＲ増幅を行い、ｐｒｏｐｉｏｎａｌｄｅｈｙｄｅ  ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ（ｐｄｕＰ）遺伝子断片を得た。また、ｐＥＴＤｕｅｔ−１ベクター（Ｍｅｒｃｋ社）をテンプレートとし、以下に示したｐＥＴ＿Ｆ及びｐＥＴ＿Ｒプライマーを用いて、Ｐｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡ  Ｈｉｇｈ−Ｆｉｄｅｌｉｔｙ  ＤＮＡ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅｓ（Ｆｉｎｎｚｙｍｅ社）によるＰＣＲ増幅を行い、ｐＥＴベクター断片を得た。ＰＣＲ増幅により得たｐｄｕＰ遺伝子断片及びｐＥＴベクター断片を用いて、Ｉｎ−Ｆｕｓｉｏｎ  Ａｄｖａｎｔａｇｅ  ＰＣＲ  Ｃｌｏｎｉｎｇ  Ｋｉｔ（Ｔａｋａｒａ社）によるクローニングを実施し、ｐｄｕＰ／ｐＥＴを構築した。なお、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ  ｅｎｔｅｒｉｃａ  ｓｕｂｓｐ．  ｅｎｔｅｒｉｃａ  ｓｅｒｏｖａｒ  ＴｙｐｈｉｍｕｒｉｕｍのｐｄｕＰ遺伝子はＧｅｎＢａｎｋ ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ：ＡＦ０２６２７０に記載されているＤＮＡ配列を参考としてプライマーを設計している。
・ｐｄｕＰ＿Ｆ：ＡＧＡＡＧＧＡＧＡＴＡＴＡＣＣＡＴＧＡＡＴＡＣＴＴＣＴＧＡＡＣＴＣＧＡ
・ｐｄｕＰ＿Ｒ：ＡＧＣＡＧＣＣＴＡＧＧＴＴＡＡＴＴＡＧＣＧＡＡＴＡＧＡＡＡＡＧＣＣＧＴ
・ｐＥＴ＿Ｆ：ＴＴＡＡＣＣＴＡＧＧＣＴＧＣＴＧＣＣＡ
・ｐＥＴ＿Ｒ：ＧＧＴＡＴＡＴＣＴＣＣＴＴＣＴＴＡＡＡＧ
Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｂｕｔｙｒｉｃｕｍ  ＤＳＭ２４７８株のゲノムＤＮＡをテンプレートとし、以下に示したｄｈａＢ１Ｂ２＿Ｆ及びｄｈａＢ１Ｂ２＿Ｒプライマーを用いて、Ｐｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡ  Ｈｉｇｈ−Ｆｉｄｅｌｉｔｙ  ＤＮＡ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅｓ（Ｆｉｎｎｚｙｍｅ社）によるＰＣＲ増幅を行い、Ｇｌｙｃｅｒｏｌ  ｄｅｈｙｄｒａｔａｓｅ（ｄｈａＢ１Ｂ２）遺伝子断片を得た。次にｐＣＤＦＤｕｅｔ−１ベクター（Ｍｅｒｃｋ社）をテンプレートとし、以下に示したｐＣＤＦ＿Ｆ及びｐＣＤＦ＿Ｒプライマーを用いて、Ｐｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡ  Ｈｉｇｈ−Ｆｉｄｅｌｉｔｙ  ＤＮＡ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅｓ（Ｆｉｎｎｚｙｍｅ社）によるＰＣＲ増幅を行い、ｐＣＤＦベクター断片を得た。ＰＣＲ増幅により得たｄｈａＢ１Ｂ２遺伝子断片及びｐＣＤＦベクター断片を用いて、Ｉｎ−Ｆｕｓｉｏｎ  Ａｄｖａｎｔａｇｅ  ＰＣＲ  Ｃｌｏｎｉｎｇ  Ｋｉｔ（Ｔａｋａｒａ社）によるクローニングを実施し、ｄｈａＢ１Ｂ２／ｐＣＤＦを構築した。なお、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｂｕｔｙｒｉｃｕｍのｄｈａＢ１Ｂ２遺伝子はＧｅｎＢａｎｋ ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ：ＤＱ９０１４０７に記載されているＤＮＡ配列を参考としてプライマーを設計している。
・ｄｈａＢ１Ｂ２＿Ｆ：ＡＴＡＡＧＧＡＧＡＴＡＴＡＣＣＡＴＧＧＡＧＴＡＡＡＡＡＴＧＡＴＡＡＧ
・ｄｈａＢ１Ｂ２＿Ｒ：ＡＧＣＡＧＣＣＴＡＧＧＴＴＡＡＴＴＡＣＴＣＡＧＣＴＣＣＡＡＴＴＧＴＧ
・ｐＣＤＦ＿Ｆ：ＴＴＡＡＣＣＴＡＧＧＣＴＧＣＴＧＣＣＡＣ
・ｐＣＥＦ＿Ｒ：ＧＧＴＡＴＡＴＣＴＣＣＴＴＡＴＴＡＡＡＧ
Ｒａｌｓｔｏｎｉａ  ｅｕｔｒｏｐｈａ  Ｈ１６株のゲノムＤＮＡをテンプレートとし、以下に示したｐｈａＣ１＿Ｆ及びｐｈａＣ１＿Ｒプライマーを用いて、Ｐｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡ  Ｈｉｇｈ−Ｆｉｄｅｌｉｔｙ  ＤＮＡ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅｓ（Ｆｉｎｎｚｙｍｅ社）によるＰＣＲ増幅を行い、ＰＨＡ  ｓｙｎｔｈａｓｅ  （ｐｈａＣ１）遺伝子断片を得た。次に、ｐＣＯＬＡＤｕｅｔ−１ベクター（Ｍｅｒｃｋ社）をテンプレートとし、以下に示したｐＣＯＬＡ＿Ｆ及びｐＣＯＬＡ＿Ｒプライマーを用いて、Ｐｈｕｓｉｏｎ  ＤＮＡ  Ｈｉｇｈ−Ｆｉｄｅｌｉｔｙ  ＤＮＡ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅｓ（Ｆｉｎｎｚｙｍｅ社）によるＰＣＲ増幅を行い、ｐＣＯＬＡベクター断片を得た。ＰＣＲ増幅により得たｐｈａＣ１遺伝子断片及びｐＣＯＬＡベクター断片を用いて、Ｉｎ−Ｆｕｓｉｏｎ  Ａｄｖａｎｔａｇｅ  ＰＣＲ  Ｃｌｏｎｉｎｇ  Ｋｉｔ（Ｔａｋａｒａ社）によるクローニングを実施し、ｐｈａＣ１／ｐＣＯＬＡを構築した。なお、Ｒａｌｓｔｏｎｉａ  ｅｕｔｒｏｐｈａのｐｈａＣ１遺伝子はＧｅｎＢａｎｋ ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ：ＡＭ２６０４７９に記載されているＤＮＡ配列を参考としてプライマーを設計している。
・ｐｈａＣ１＿Ｆ：ＡＴＡＡＧＧＡＧＡＴＡＴＡＣＣＡＴＧＧＣＧＡＣＣＧＧＣＡＡＡＧＧ
・ｐｈａＣ１＿Ｒ：ＡＧＣＡＧＣＣＴＡＧＧＴＴＡＡＴＣＡＴＧＣＣＴＴＧＧＣＴＴＴＧＡＣＧＴＡＴＣ
・ｐＣＯＬＡ＿Ｆ：ＴＴＡＡＣＣＴＡＧＧＣＴＧＣＴＧＣＣＡＣ
・ｐＣＯＬＡ＿Ｒ：ＧＧＴＡＴＡＴＣＴＣＣＴＴＡＴＴＡＡＡＧ
構築したｐｄｕＰ／ｐＥＴ、ｄｈａＢ１Ｂ２／ｐＣＤＦ及びｐｈａＣ１／ｐＣＯＬＡを、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ＢＬ２１（ＤＥ３）  ｃｏｍｐｅｔｅｎｔ  ｃｅｌｌ（Ｍｅｒｃｋ社）のプロトコールに従って、ヒートショック法により導入し、Ｅ．ｃｏｌｉ（ｐｄｕＰ／ｐＥＴ、ｄｈａＢ１Ｂ２／ｐＣＤＦ、ｐｈａＣ１／ｐＣＯＬＡ）を作出した。
Ｅ．ｃｏｌｉ（ｐｄｕＰ／ｐＥＴ、ｄｈａＢ１Ｂ２／ｐＣＤＦ、ｐｈａＣ１／ｐＣＯＬＡ）をアンピシリン終濃度１００ｐｐｍ、ストレプトマイシン終濃度５０ｐｐｍ、カナマイシン終濃度３０ｐｐｍとなるように各抗生物質を添加したＬＢ培地に植菌し、３７℃で振盪培養し、前培養液とした。
【００９７】
次に、アンピシリン終濃度１００ｐｐｍ、ストレプトマイシン終濃度５０ｐｐｍ、カナマイシン終濃度３０ｐｐｍとなるように各抗生物質を添加した０．３Ｍグリセリン含有Ｒｉｅｓｅｎｂｅｒｇ−ｍｅｄｉｍ（Ｒｂ）培地１Ｌ（Ｒｂ培地の１Ｌあたりの組成：ＫＨ２ＰＯ４＝１３．３ｇ，（ＮＨ４）２ＨＰＯ４＝４ｇ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ＝１．２ｇ、クエン酸＝１．７ｇ、ＥＤＴＡ＝８．４ｍｇ、ＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏ＝２．５ｍｇ、ＭｎＣｌ２・４Ｈ２Ｏ＝１５ｍｇ、ＣｕＣｌ２・２Ｈ２Ｏ＝１．５ｍｇ、Ｈ３ＢＯ３＝３ｍｇ、Ｎａ２ＭｏＯ４・２Ｈ２Ｏ＝２．５ｍｇ、Ｚｎ（ＣＨ３ＣＯＯ）２・２Ｈ２Ｏ＝１３ｍｇ、クエン酸鉄（ＩＩＩ）＝０．１ｇ、チアミン塩酸塩＝４．５ｍｇ）に前培養液２０ｍＬを植菌し、攪拌速度：４００ｒｐｍ、培養温度：３７℃、通気量：２．５ｍＬ／ｈ、で通気攪拌培養を開始した。なお培養には、バイオット製ジャーファーメンター：ＢＭＪ−０２ＮＰ２を使用し、培養中はアンモニア水を用いて培養液中のｐＨを６．７にコントロールした。培養１５時間後、遺伝子組換え大腸菌の生育が定常期に達した段階で、２Ｍグリセリン添加流加Ｒｂ培地（流加Ｒｂ培地の１Ｌあたりの組成：ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ＝２０ｇ、ＥＤＴＡ＝１３ｍｇ、ＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏ＝４ｍｇ、ＭｎＣｌ２・４Ｈ２Ｏ＝２３．５ｍｇ、ＣｕＣｌ２・２Ｈ２Ｏ＝２．５ｍｇ、Ｈ３ＢＯ３＝５ｍｇ、Ｎａ２ＭｏＯ４・２Ｈ２Ｏ＝４ｍｇ、Ｚｎ（ＣＨ３ＣＯＯ）２・２Ｈ２Ｏ＝１６ｍｇ、クエン酸鉄（ＩＩＩ）＝４０ｍｇ）を２０ｍＬ／ｈの流速で流加を開始した。流加開始後は、流加液と同じ速度で培養液を抜き出した。培養開始から４５時間後、空気の通気を止め、窒素を流し、嫌気培養を開始した。嫌気培養中は、フマル酸ジナトリウム終濃度０．５Ｍ、酒石酸カリウムナトリウム終濃度０．５Ｍ、ＩＰＴＧ終濃度１ｍＭ添加Ｒｂ培地を２０ｍＬ／ｈで流加した。培養９０時間で培養を停止し、ジャーファーメンターから培養液を回収、遠心分離後、上清を廃棄し３−ヒドロキシプロピオン酸ポリマーを内在した菌体ペレットを得た。
菌体ペレットを凍結乾燥処理した後に、クロロホルムを用いた溶媒抽出を行った。抽出液を遠心分離に供し、上澄み溶液を回収することで、不溶成分を除去した。遠心分離後の上澄み液をエバポレーターを用いて濃縮し、１０倍容量の冷エタノール溶液を添加してポリ３−ヒドロキシプロピオン酸を析出させた。析出したポリ３−ヒドロキシプロピオン酸を濾過により回収し、乾燥させてポリ３−ヒドロキシプロピオン酸粉体を得た。
【００９８】
（ポリ３ＨＰの加水分解）
内容積５００ｍＬのオートクレーブに、上記で得られたポリ３−ヒドロキシプロピオン酸１０ｇ、水２００ｇ、加水分解触媒として濃硫酸２．０ｇを仕込み、気相部を窒素で置換後、１５０℃まで昇温した。そのまま２４時間保持し、加水分解反応を行った。冷却後、反応液を抜き出し、液体クロマトグラフィーで分析したところ、３−ヒドロキシプロピオン酸の収率は７５％であった。抜き出した反応液を、薄膜蒸発器を用いて濃縮および重質分カットを行い、脱水反応原料を調製した。得られた原料に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量は３−ヒドロキシプロピオン酸の質量に対して３２５ｐｐｍであった。
【００９９】
（３ＨＰの脱水）
原料組成物として、上記で得た３−ヒドロキシプロピオン酸（３ＨＰ）を１２質量％水溶液に調整した。内径１０ｍｍのステンレス製反応管に、高さ５ｃｍで固体触媒としてγ−アルミナを充填し、その上にステンレス製の１．５ｍｍのディクソンパッキンを蒸発層として積層した。反応管を電気炉にて３００℃に加熱し、上記原料を毎時８．３ｇの速度で反応管の上部に供給した。同時に、毎時１．５Ｌの速度で窒素ガスを流した。４時間継続して反応を実施した。反応管の下部から抜き出した反応ガスを、冷却捕集し反応液を得た。得られた反応液を液体クロマトグラフィーで分析したところ、３ＨＰの転化率は９９％、アクリル酸の収率は９８モル％であった。反応液に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量はアクリル酸の質量に対して３５ｐｐｍであった。反応液中にアクリルアミドは検出されなかった。
【０１００】
（比較例３）
実施例２のポリ３ＨＰの取得において、クロロホルムを用いた溶媒抽出で得られた上澄み溶液から、エバポレーターでクロロホルムを留去し、ポリ３ＨＰを得た。このポリ３ＨＰの加水分解を、実施例２と同様に行い、得られた反応液を薄膜蒸発器を用いて濃縮のみを実施して３−ヒドロキシプロピオン酸溶液を得た。この溶液に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量は３−ヒドロキシプロピオン酸の質量に対して０．３６質量％であった。この３ＨＰを１２質量％の水溶液に調整し、原料組成物とした。この水溶液を実施例２と同じように脱水反応を実施した。得られた反応液を分析したところ、３ＨＰの転化率は９３％、アクリル酸の収率は８９モル％であった。反応液に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量としてアクリル酸の質量に対して１５２ｐｐｍが含まれていた。アクリル酸中のアクリルアミドは７３ｐｐｍであった。
【０１０１】
（実施例３）
原料として、実施例２で得た３−ヒドロキシプロピオン酸（３ＨＰ）を１６質量％水溶液に調整し、メトキノンを１００質量ｐｐｍになるように添加した。温度計を備えた１Ｌのフラスコに、８５％リン酸４４０ｇを仕込み、２５０℃まで昇温した。水を毎分５ｇの速度で、電気ヒーターを巻いた蒸発管に供給し、水を蒸発させ、蒸気を２５０℃まで昇温した後、フラスコ内のリン酸相（液相）に吹き込み、系が安定になるまで保持した。その後、上記原料を６０℃に加熱し、毎分０．７５ｇの速度で液相に滴下した。生成物は過熱水蒸気と共に、フラスコから気体で抜き出し、冷却器にて凝縮させた。３ＨＰ水溶液を８５分間、連続的に供給した。得られた凝縮液とフラスコ内の液相を液体クロマトグラフィーで分析したところ、３ＨＰの転化率は９７％、アクリル酸の収率は９３モル％であった。アクリル酸に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量はアクリル酸の質量に対して２５ｐｐｍ含まれていた。アクリル酸中のアクリルアミドは検出されなかった。
【０１０２】
（実施例４）
温度計および攪拌翼を備えた１Ｌのフラスコに、８５％リン酸４４０ｇを仕込み、２５０℃まで昇温した。メトキノン１００質量ｐｐｍを添加した、実施例２で得た３−ヒドロキシプロピオン酸（３ＨＰ）１２質量％水溶液を６０℃に加熱し、毎分０．８４ｇの速度で液相に滴下した。生成物は、フラスコから気体で抜き出し、冷却器にて凝縮させた。３ＨＰ水溶液を６時間、連続的に供給した。得られた凝縮液とフラスコ内の液相を液体クロマトグラフィーで分析したところ、３ＨＰの転化率は９９％、アクリル酸の収率は９８モル％であった。アクリル酸を分析した結果、アクリル酸に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量はアクリル酸の質量に対して３２ｐｐｍが含まれていた。アクリル酸中のアクリルアミドは検出されなかった。
【０１０３】
（実施例５）
（ポリ３ＨＰの加水分解）
内容積５００ｍＬのオートクレーブに、実施例２で得られたポリ３−ヒドロキシプロピオン酸５ｇとクロロホルム１００ｇを入れ撹拌して均一とした。さらに水１００ｇ、加水分解触媒として強酸性イオン交換樹脂１０ｇを仕込み、気相部を窒素で置換後、１５０℃まで昇温した。そのまま２４時間保持し、加水分解反応を行った。冷却後、反応液を抜き出し、液体クロマトグラフィーで分析したところ、３−ヒドロキシプロピオン酸の収率は８２％であった。抜き出した反応液を油水分離し、水相を薄膜蒸発器を用いて濃縮および重質分カットを行い、脱水反応原料を調製した。この原料に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量は３−ヒドロキシプロピオン酸の質量に対して２７３ｐｐｍであった。
【０１０４】
（３ＨＰの脱水）
温度計および攪拌翼を備えた１Ｌのフラスコに、テトラエチレングリコールジメチルエーテル３２０ｇを仕込み、２５０℃まで昇温した。そこにメトキノン１００質量ｐｐｍを添加した、上記で得た３−ヒドロキシプロピオン酸（３ＨＰ）１２質量％水溶液を６０℃に加熱し、毎分０．９９ｇの速度で液相に滴下した。生成物は、フラスコから気体で抜き出し、冷却器にて凝縮させた。３ＨＰ水溶液を７時間、連続的に供給した。得られた凝縮液とフラスコ内の液相を液体クロマトグラフィーで分析したところ、３ＨＰの転化率は５５％、アクリル酸の収率は５１モル％であった。アクリル酸に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量はアクリル酸の質量に対して７６ｐｐｍが含まれていた。アクリル酸中のアクリルアミドは検出されなかった。
【０１０５】
（実施例６）
（アクリル酸の晶析精製）
実施例１で得られたアクリル酸の水溶液を蒸留し、塔底より、アクリル酸８６．５質量％を含む粗製アクリル酸を得た。この粗製アクリル酸を、母液として、室温（約１５℃）〜−５．８℃の温度範囲まで冷却して結晶を析出させ、同温度で保持した後、吸引濾過により結晶を液体から分離する晶析操作を行った。分離した結晶を融解させてから、一部をサンプリングして分析し、残りを母液として室温（約１５℃）〜４．８℃の温度範囲まで冷却して結晶を析出させ、同温度で保持した後、吸引濾過により結晶を液体から分離する晶析操作を行った。合計２回の晶析操作により、精製アクリル酸を得た。アクリル酸純度は９９．９質量％以上であった。アクリル酸に含まれる窒素含有化合物中の窒素の総量はアクリル酸の質量に対して１ｐｐｍであった。アクリル酸中のアクリルアミドは検出されなかった。
【０１０６】
（実施例７）
（吸水性樹脂の製造）
実施例６で得られた精製アクリル酸に重合禁止剤を６０質量ｐｐｍ添加した。別途、鉄を０．２質量ｐｐｍ含有する苛性ソーダから得られたＮａＯＨ水溶液に対して、上記の重合禁止剤添加アクリル酸を冷却下（液温３５℃）で添加することにより、７５モル％中和を行った。得られた、中和率７５モル％、濃度３５質量％のアクリル酸ナトリウム水溶液に、内部架橋剤としてポリエチレングリコールジアクリレート０．０５モル％（アクリル酸ナトリウム水溶液に対する値）を溶解させることにより、単量体成分を得た。この単量体成分３５０ｇを容積１Ｌの円筒容器に入れ、２Ｌ／ｍｉｎの割合で窒素を吹き込んで、２０分間脱気した。次いで、過硫酸ナトリウム０．１２ｇ／モル（単量体成分に対する値）およびＬ−アスコルビン酸０．００５ｇ／モル（単量体成分に対する値）の水溶液をスターラー攪拌下で添加して、重合を開始させた。重合開始後に攪拌を停止し、静置水溶液重合を行った。単量体成分の温度が約１５分（重合ピーク時間）後にピーク重合温度１０８℃を示した後、３０分間重合を進行させた。その後、重合物を円筒容器から取り出し、含水ゲル状架橋重合体を得た。得られた含水ゲル状架橋重合体は、４５℃でミートチョッパー（孔径：８ｍｍ）により細分化した後、１７０℃の熱風乾燥機で、２０分間加熱乾燥させた。さらに、乾燥重合体（固形分：約９５％）をロールミルで粉砕し、ＪＩＳ標準篩で粒径６００〜３００μｍに分級することにより、ポリアクリル酸系吸水性樹脂（中和率：７５％）を得た。
本発明によるアクリル酸の製造方法により得られたアクリル酸の重合性は、プロピレンを原料とするアクリル酸の製造方法により得られたアクリル酸の重合性と同等であり、得られた吸水性樹脂は、臭気がなく、物性も同等であった。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、リサイクル可能な生物由来資源（例えばバイオマス）から入手または調製されたヒドロキシプロピオン酸、ポリヒドロキシプロピオン酸および／またはそれらの塩を原料として高品質のアクリル酸を高収率で安定的かつ連続的に製造することを可能にするので、地球温暖化対策に多大の貢献をなすものである。
【符号の説明】
【０１０８】
１１  培養槽
１２  遠心分離器
１３  溶媒タンク
１４  塩分解槽
１５  油水分離装置
１６  水タンク
１７  逆抽出槽
１８  電解型電気透析器
１９  脱水反応器
２０  凝縮器
２１  粗アクリル酸タンク
３１  培養槽
３２  遠心分離器
３３  凍結乾燥機
３４  抽出溶媒タンク
３５  抽出槽
３６  濾過器
３７  エバポレーター
３８  貧溶媒タンク
３９  晶析槽
４０  濾過器
４１  水タンク
４２  触媒タンク
４３  加水分解槽
４４  薄膜蒸発器
４５  脱水反応器
４６  凝縮器
４７  粗アクリル酸タンク
【図１】
0005878368.tif 000003
【図２】
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