(57)【要約】【課題】  液体及び固体の有機化合物が原料に含まれず、気体には分子量が５０程度以下の低分子ガスを用い、エネルギー投入条件が極めて安定しており、製造したアミノ酸が分解または変質しない低温プロセスで、アミノ酸の製造を可能とする方法を提供する。【解決手段】  無機粒子を過飽和状態で混入した無機酸性溶液中に低分子ガスをバブリングさせてアミノ酸を製造させる。低分子ガスとしては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、アンモニアから選択された少なくとも１種のガスを使用することができ、反応系には波長８０〜６００ｎｍの紫外線等のエネルギー線を照射することが好ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機粒子を過飽和状態で混入した無機酸性溶液中に低分子ガスをバブリングさせてアミノ酸を製造させることを特徴とするアミノ酸の製造方法。
【請求項２】
エネルギー線を照射しながら低分子ガスをバブリングさせることを特徴とする請求項１に記載のアミノ酸の製造方法。
【請求項３】
照射するエネルギー線が波長８０〜６００ｎｍの紫外線であることを特徴とする請求項２に記載のアミノ酸の製造方法。
【請求項４】
低分子ガスをバブリングさせた後に、無機粒子に吸着したアミノ酸を溶媒により抽出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアミノ酸の製造方法。
【請求項５】
無機酸性溶液が、硝酸、硫酸、塩酸から選択された少なくとも１種の無機酸を含有するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアミノ酸の製造方法。
【請求項６】
無機酸の濃度が０．０５〜１規定であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアミノ酸の製造方法。
【請求項７】
平均粒径が０．１〜２０μｍの燐酸カルシウム、アルミノケイ酸塩、シリカ類から選択された少なくとも１種の無機粒子を、飽和濃度の１．０〜２．０倍の濃度で含有する無機酸性溶液を使用することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のアミノ酸の製造方法。
【請求項８】
低分子ガスとして、メタン、エタン、プロパン、ブタン、アンモニアから選択された少なくとも１種のガスを使用することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のアミノ酸の製造方法。
【請求項９】
製造するアミノ酸がトレオニン、セリン、グリシン、アスパラギン酸、バリン、イソロイシン、ロイシン、グルタミン酸、リジン、ヒスチジン、アラニン、アルギニンから選択されたものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアミノ酸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、健康補助食品や医農薬品、免疫治療などで広く用いられ、これらの開発には欠かすことのできないアミノ酸を、無機化合物系から構成される環境下で低コストで製造する方法に関する。本発明は、また、生物が発生した過程を検証するための知見を得る手段としても有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
細胞や微生物の力を借りてアミノ酸やたんぱく質を製造する技術や、有機物を含む原料や酵素を利用したアミノ酸の製造技術は種々知られている。例えば、塩基性アミノ酸を生産する能力を有する微生物を液体培地中で好気培養し、塩基性アミノ酸を製造、蓄積させる方法は公知である（特許文献１参照）。また、酵素法によるアミノ酸の製造において、反応液に塩酸ヒドロキシルアミン等を添加し、効率よくアミノ酸を得る技術も公知である（特許文献２参照）。しかしながら、いずれの技術も、無機化合物系から構成される環境下からの有機合成やアミノ酸製造に関する技術ではない。
【０００３】
一方、無機化合物のみから有機物を製造する技術としては、電磁波や放電のエネルギーを利用した方法があり、鉄または鉄イオンの存在下に、二酸化炭素および窒素を含有するガスと水を接触させ、ガンマ線等の電磁波を照射させることによって、アミノ酸（グリシン）を製造する方法や（特許文献３参照）、メタン、アンモニア、水素及び水を含む還流気液混合体中で放電を起こさせ、アミノ酸を得る技術が公知である（非特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開2002- 65287
【特許文献２】特開昭62- 158488
【特許文献３】特開平05-229996
【非特許文献１】S. L. Miller、 A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions、 Science Vol.117 (1953) 528-529.
【０００５】
上記特許文献１，２に記載された、有機物を出発原料に含むアミノ酸の製造技術では、無機化合物系から構成される環境下から有機物が製造されるメカニズムが不明であり、生命維持や免疫メカニズムやこれらに有効なアミノ酸やたんぱく質の解明はできない。また、製造過程に微生物や酵素を用いる手法では、その微生物や酵素がどのようにして製造されたかは不明であり、基本的アミノ酸やたんぱく質の製造やその製造過程が明確にできない。
【０００６】
一方、特許文献３に記載された、無機溶液と低分子ガス中での電磁波によるエネルギー投与によるアミノ酸合成方法では、電磁波による高いエネルギーによる局所的加熱やそれに伴う有機物の変質、照射エネルギー維持にかかわる不安定性（大気中における雷放電など）があり、安定した（継続的）アミノ酸の製造には不向きである。また、非特許文献１に記載された、放電による方法においても電磁波と同様の問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明はこれら従来技術の問題点を解消して、液体及び固体の有機化合物が原料に含まれず、気体には分子量が５０程度以下の低分子ガスを用い、エネルギー投入条件が極めて安定しており、製造したアミノ酸が分解または変質しない低温プロセスで、アミノ酸の製造を可能と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】
【０００８】
本発明では、上記課題を解決するために、次の１〜９の構成を採用するものである。
１．無機粒子を過飽和状態で混入した無機酸性溶液中に低分子ガスをバブリングさせてアミノ酸を製造させることを特徴とするアミノ酸の製造方法。
２．エネルギー線を照射しながら低分子ガスをバブリングさせることを特徴とする１に記載のアミノ酸の製造方法。
３．照射するエネルギー線が波長８０〜６００ｎｍの紫外線であることを特徴とする２に記載のアミノ酸の製造方法。
４．低分子ガスをバブリングさせた後に、無機粒子に吸着したアミノ酸を溶媒により抽出することを特徴とする１〜３のいずれかに記載のアミノ酸の製造方法。
５．無機酸性溶液が、硝酸、硫酸、塩酸から選択された少なくとも１種の無機酸を含有するものであることを特徴とする１〜４のいずれかに記載のアミノ酸の製造方法。
６．無機酸の濃度が０．０５〜１規定であることを特徴とする１〜５のいずれかに記載のアミノ酸の製造方法。
７．平均粒径が０．１〜２０μｍの燐酸カルシウム、アルミノケイ酸塩、シリカ類から選択された少なくとも１種の無機粒子を、飽和濃度の１．０〜２．０倍の濃度で含有する無機酸性溶液を使用することを特徴とする１〜６のいずれかに記載のアミノ酸の製造方法。
８．低分子ガスとして、メタン、エタン、プロパン、ブタン、アンモニアから選択された少なくとも１種のガスを使用することを特徴とする１〜７のいずれかに記載のアミノ酸の製造方法。
９．製造するアミノ酸がトレオニン、セリン、グリシン、アスパラギン酸、バリン、イソロイシン、ロイシン、グルタミン酸、リジン、ヒスチジン、アラニン、アルギニンから選択されたものであることを特徴とする１〜８のいずれかに記載のアミノ酸の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成を採用することによって、本発明は次のような効果を奏する。
（１）無機溶液、無機粒子、低分子ガスからアミノ酸やたんぱく質を製造することが可能となり、液体や固体の有機物の存在しない環境下で有機物を作り出すことができる。
（２）アミノ酸製造の多くは、有機物の関与が多く生物にとって基本となるアミノ酸の特定や生命誕生にかかわる初期の構成アミノ酸の特定や、生命誕生の過程が不明である。このため、これまでに公知となっている方法では、基本アミノ酸を軸とした医薬等の創製や免疫治療にとって鍵となるアミノ酸を特定することは不可能であった。本発明の方法をアミノ酸製造に適用することによって、必須アミノ酸を含む生物にとっての基本アミノ酸を明らかにすることが可能となり、これを利用した健康保持食品や医薬品創製への応用や、免疫治療への応用が可能となる。
（３）必要に応じてレーザなどの光投入パワー密度を広範囲で使用することにより、従来からある他の処理との併用も適応可能であり、極めて汎用性の高い技術である。
（４）一般に、アミノ酸を製造する方法は、たんぱく質やアルデヒドなどの有機物を製造過程で用い、場合によっては酵素や微生物を利用するが、本方法によるアミノ酸の製造では、有機系の固体や液体を用いることなくアミノ酸の製造が可能である。また、光、特に紫外光を用いたエネルギー照射は有機物の分解や変質を伴いやすいが、本発明では無機粒子を用いることによって、アミノ酸を製造後、分解や変質を生じずに、溶媒を使用して簡単に分離抽出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について，具体的に説明する。
本発明では、無機粒子を過飽和状態で混入した無機酸性溶液中に低分子ガスをバブリングさせてアミノ酸を製造させる。本発明の製造方法に使用する反応容器としては、例えばガラス製の反応容器や、ガラス製のパイプ、シリコン系チューブ等を使用することができる。これらの容器は、あらかじめ酸性溶液やアルカリ性溶液により洗浄した後に、使用することが好ましい。
【００１１】
アミノ酸の製造手順としては、反応容器中に所定の濃度に調整した無機酸性溶液を投入し、例えばマグネットスターラー及びテフロン（登録商標）製撹拌子を用いて撹拌する。この溶液中に無機粒子を過飽和状態になる量投入した後に、低分子ガスを導入する。そして、必要に応じて、反応容器に紫外線等のエネルギー線を照射する。十分な時間の経過後に、スポイト等で溶液を回収し、遠心分離後上澄みを廃棄し、製造したアミノ酸が吸着した無機粒子を回収する。この無機粒子から、溶媒を使用する公知のアミノ酸抽出法によりアミノ酸を回収する。
【００１２】
本発明で使用する無機酸性溶液としては、硝酸、硫酸、塩酸のうち少なくとも１種を含有する水溶液を使用することが好ましい。この溶液中には、必要に応じてアンモニア等のアルカリ性溶液を加えることができる。溶液中の酸の濃度は、１規定程度以下とすることが好ましく、通常は０．０５〜０．５規定程度の濃度とすることが有効である。
【００１３】
無機粒子としては、例えばハイドロキシアパタイトのような燐酸カルシウム、ゼオライト類のようなアルミノケイ酸塩、シリカ類等を使用することができる。無機粒子の粒径としては、平均粒径が０．０５〜１００μｍ、特に０．１〜２０μｍ程度のものを使用することが好ましい。このような無機粒子は、焼結後粉砕したものを使用することが好ましく、市販のもの或いはこれらを定法により適宜粉砕したものを使用してもよい。無機粒子は、通常１種類のものを使用するが、２種類以上を組合わせて使用することもできる。
【００１４】
無機粒子は、無機酸性溶液中に過飽和状態で存在する濃度、すなわち溶液に溶けきらずに残渣が生じる濃度で導入され、例えば飽和濃度の１．０〜２．０倍程度、特に１．１〜１．３倍程度の濃度とすることが好ましい。  
【００１５】
無機粒子を混入した無機酸性溶液に導入する低分子ガスとしては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、アンモニア等の分子量が５０程度以下のガスを使用することができる。これらのガスは、１種類或いは２種類以上を適宜組合わせて使用することができる。
無機酸性溶液に低分子ガスを導入する際には、反応容器の底部から泡状にバブリングさせることが好ましい。
【００１６】
本発明ではアミノ酸の製造効率を高めるために、無機酸性溶液に光等のエネルギー線を照射することが好ましい。好ましい光としては紫外線が挙げられるが、この紫外線としては波長３００ｎｍを中心とした可視光域（６００ｎｍ程度）から真空紫外域（８０ｎｍ程度）までを含む波長域の光を使用することができる。照射する光は、反応により生成するアミノ酸が分解或いは変質しない程度のエネルギー、例えば０．１〜１ｋＷ／ｃｍ２程度、であることが好ましい。
【００１７】
照射する光は、連続光であることが好ましいが、パルス光や光学フィルターを使用することもできる。パルス光を使用する場合には、例えば０．１ナノ秒以上１０秒以下のパルス光で、繰返し数．１Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下であるものが好ましい。また、プリズム等を使用して光の波長を制限したり、レーザを用いて特定波長の光を照射するようにしてもよい。
【００１８】
反応により生成するアミノ酸が溶液中に単離した状態で存在する場合には、光により分解或いは変質する可能性が高くなるが、本発明では生成するアミノ酸は主として無機粒子に吸着した状態で存在しているので、分解や変質を抑えることができる。得られたアミノ酸は、反応後無機粒子を含む溶液を遠心分離等公知の手段により分離し、アミノ酸の吸着した無機粒子を乾燥後、メタノール、エタノール等の有機溶媒を使用し、公知の抽出方法によって回収することができる。回収したアミノ酸（通常は、複数のアミノ酸の混合物）からは、クロマトグラフィー等を使用し、定法により個々のアミノ酸を単離することができる。
【００１９】
本発明によれば、液体及び固体の有機化合物を原料として使用せずに、トレオニン、セリン、グリシン、アスパラギン酸、バリン、イソロイシン、ロイシン、グルタミン酸、リジン、ヒスチジン、アラニン、アルギニン等のアミノ酸を無機環境下で製造することができる。
【００２０】
図１は、本発明のアミノ酸の製造方法に使用する装置の構成の１例を示す模式図である。この装置１は、ガラス製等の反応容器２、紫外線発生装置３、低分子ガス供給源４、低分子ガス導入管５、マグネットスターラー６を具備する。反応容器２内には、所定の濃度に調整した無機酸性溶液９を収容した後に、過飽和状態となる量の無機粒子１０を投入し、ついで低分子ガス供給源４から低分子ガス導入管５を経由して低分子ガスを導入する。
【００２１】
この反応溶液は、マグネットスターラー６により回転する撹拌子７により撹拌され、反応容器２の前面には紫外線発生装置３から紫外線８を照射する。低分子ガス導入管５及び反応後の反応液を回収するパイプ（図示せず）は、例えばテフロン（登録商標）により構成することができるが、アルミ箔等で保護することが望ましい。光照射中の反応容器２内の混合液の温度は６０℃を超えないように、光の強度や照射距離を制御することが望ましい。
【００２２】
製造したアミノ酸は、回収した反応混合体から無機粒子１０を分離後、これにメタノール等を加えてアミノ酸を抽出し、これをさらに無機粒子１０と分離して回収する。このアミノ酸の生成は、質量分析器やクロマトグラフィーなどを用いて確認可能である。これらの分析機器を用いた測定方法では、定量分析が可能であり、製造量の時間変化を求めることも可能である。
得られたアミノ酸の混合物から個々のアミノ酸を単離するには、通常のカラムクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー等を使用し、定法により行うことができる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
図１の装置を使用し、無機酸性溶液９として硝酸水溶液を用い、その濃度を０．２規定に調整し総量を1リットルとし、ガラス製3つ口フラスコからなる反応容器２に投入した。これにテフロン（登録商標）コートマグネット撹拌子７と、ハイドロキシアパタイト焼結粉末１０を上記濃度と量の硝酸水溶液に対して飽和溶解量の１．２倍の量入れ、マグネットスターラー６により攪拌した。
この反応溶液に、低分子ガスとしてメタンガスを、ガスボンベ４から先端にガラス管を設けた導入管５を通じて、１０ｍｌ／秒の流量でフラスコ２の底面付近からバブリングした。また、紫外線発生装置３として長さ３００ｍｍ、出力４００Ｗの紫外線ランプ（東芝製：H-400P）を使用し、反応容器２とランプ３の距離を６００ｍｍとして、紫外線８を照射した。この紫外線には、５００ｎｍ以下２００ｎｍ以上の波長の光が含まれている。
【００２４】
この状態で１ヶ月経過の後、反応容器２から固液混合体をサンプリングし、遠心分離後アパタイト焼結粉末１０を冷暗室で自然乾燥した。これにメタノール300mLを加え、ハイドロキシアパタイト焼結粉末１０に吸着しているアミノ酸を抽出し、遠心分離後ハイドロキシアパタイト焼結粉末１０を0.22mｍのフィルターで除去した。上澄み液を減圧乾燥後精製水150 mLに溶解し、10000カットのフィルターでろ過し、50 mLを分析に用いた。
【００２５】
アミノ酸の分析に先立ちニンヒドリン発色を確認し、その後アミノ酸分析計（クロマトグラフィー法：日立製L-8500形アミノ酸分析計）によって分析した。このアミノ酸分析結果を示すクロマトグラフ図を図２に示す。また、標準アミノ酸試料の分析結果と比較して解析し、定量した結果を表１に示す。
このアミノ酸分析の結果、このプロセスによってアスパラギン酸（ピーク４）、トレオニン（ピーク５）、セリン（ピーク６）、グルタミン酸（ピーク７）、グリシン（ピーク８）、アラニン（ピーク９）、バリン（ピーク１０）、イソロイシン（ピーク１１）、ロイシン（ピーク１２）、リジン（ピーク１３）、ヒスチジン（ピーク１４）、アルギニン（ピーク１６）が製造されていることが判明した。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
（比較例１）
上記実施例１において、反応容器２をアルミ箔で覆い外界の関与を絶つとともに、メタンガスの導入をしなかった以外は、実施例１と同様にして反応させた後に、同様に処理してアミノ酸分析を行った結果を図３、及び表２に示す。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
この例の反応容器２から回収した試料の分析結果を見ると、トレオニン（ピーク３）、セリン（ピーク４）、グリシン（ピーク５）、アラニン（ピーク６）、バリン（ピーク７）、イソロイシン（ピーク８）、ロイシン（ピーク９）がわずかに製造されていることが判明した。
【００３０】
上記実施例１及び比較例１の製造条件の違いから、製造されるアミノ酸の違いがわかる。すなわち、ガス導入及び光照射を実施しなかった比較例１の試料の分析結果から、この系ではほとんどアミノ酸が製造されないことがわかる。
これに対して、カーボン源をとなるメタンガス及び光エネルギーを加えた実施例１では、ハイドロキシアパタイト固有の触媒能及び吸着能、並びに光エネルギーと光励起によるハイドロキシアパタイトに発生する触媒能によって、種々のアミノ酸が製造されていると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
上記の構成を有する本発明は、化学分野、バイオ分野、特に健康補助食品製造分野、創薬分野、免疫治療分野、さらにはこれらの製造分野等において、無機粒子・光ハイブリッド触媒化学という新しいプロセス技術を提供するものであり、生物や固体・液体有機化合物を用いることなく工業的にアミノ酸を製造する方法を提供する。特に、生体にとって基本となるアミノ酸を特定することにより、これを健康補助食品製造や創薬に役立たせることが可能であり、さらには免疫治療への応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のアミノ酸の製造方法に使用する装置の１例を示す図である。
【図２】実施例１で得られた試料の、アミノ酸分析結果を示すクロマトグラフ図である。
【図３】比較例１で得られた試料の、アミノ酸分析結果を示すクロマトグラフ図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    アミノ酸製造装置  
２    反応容器
３    紫外線発生装置
４    低分子ガス供給源
５    低分子ガス導入管
６    マグネットスターラー
７    撹拌子
８    紫外線
９    無機酸性溶液
１０  無機粒子
【図１】
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【図２】
2006306728.tif 000006
【図３】
2006306728.tif 000007