選択的生成物分離法を組合せた酵素反応による生理活性ペプチドの合成プロセスの開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06555239
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 平田 彰 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00063610)
• 研究分担者: 小山 清孝 東ソー(株), ファインケミカル事業部, 副理事(研究職)
• キーワード: 生理活性ペプチド / 酵素反応 / 抽出 / 晶析 / 遊離酵素 / 連続合成 / 生成物分離 / アスパルテ-ム前駆体

研究概要

本研究は、研究代表者らが既に提出している手法、即ち、酵素反応と同時に生成物を反応系外に抽出分離する手法を用いた、遊離酵素を連続利用する新しい生理活性ペプチド連続合成プロセスの開発を目的としている。本年度は人工甘味料アスパルテ-ム前駆体(Z-APM、F-APM)連続合成を主に取り上げ以下の研究を行った。
A)アスパルテ-ム前駆体(Z-APM)連続合成に関し、
本酵素反応の最適pHは6.5であり、低pHにおいて酵素活性が著しく低下する。しかし低pHにおける本合成手法ではZ-APMの分配比向上による反応収率の向上、基質_L-PheOMeのアルカリ加水分解の抑制、水相内における基質Z-_L-Asp濃度の低下による安定操作の実現等の利点を持つことを数値シミュレーションによって示した。更に低pHにおいてZ-APM連続合成実験を実際に行ったところ、原料基質Z-_L-Asp基準で95%以上という極めて高い転化率を維持して安定にZ-APMを合成することが出来た。更に基質濃度を高めた実験を行い、低pHにおいて高生産性が実現可能なことを明らかにした。
B)安価な基質F-_L-Aspを用いた新規ペプチドであるアスパルテ-ム前駆体(F-APM)連続合成に関し、
1.最適有機溶媒の探索:種々の有機溶媒あるいは抽出試薬を用いた水/有機溶媒二相系において、基質F-_L-Asp及び生成物F-APMの分配比を測定した。その結果トリブチルリン酸(TBP)が本手法によるF-APM連続結合に最適であることを明らかにした。
2.連続合成プロセスの確立:一般的操作法である水一相系ではF-APM合成反応収率は1%未満であるが、本合成法を適用することにより原料基質F-_L-Asp基準で95%以上の収率を得た。又アンモニウム塩等の抽出試薬や、塩を添加することによって収率が著しく向上することを見出した。現在、原料基質濃度を高めた実験を継続中である。

研究成果

• [文献書誌] Hirata,A.,M.Hirata and Y.Murakami: "New process for enzymatic synthesis of peptide with extractive reaction" Proc.5th World Congr. Chem.Eng.2. 615-620 (1996)
• [文献書誌] Murakami,Y.,M.Hirata and A.Hirata: "Mathematical approach to thermolysin-catalyzed synthesis of aspartame precursor" J.Ferment.Bioeng.82. 246-252 (1996)
• [文献書誌] Murakami,Y.and A.Hirata: "New method for analysis of enzymatic reactions:thermolysin-catalyzed synthesis of aspartame precursor" J.Ferment.Bioeng.83. 38-42 (1997)
• [文献書誌] Murakami,Y.,M.Hirata and A.Hirata: "Model analysis of enzymatic synthesis of N-benzyloxycarbonyl-L-asparty-L-phenylalanine methyl ester" 化学工学シンポジウムシリーズ. 57. 1-5 (1997)
• [文献書誌] Murakami,Y.and A.Hirata: "Determination of kinetic parameters of enzymatic reactions:Thermolysin-catalyzed synthesis of aspartame precursor" 化学工学シンポジウムシリーズ. 57. 6-10 (1997)
• [文献書誌] Murakami,Y.,S.Kurihara,T.Oda and A.Hirata: "Continuous synthesis of aspartame precursor in aqueous/organic system" 化学工学シンポジウムシリーズ. (印刷中). (1997)
• [文献書誌] Murakami,Y.,T.Yoshida and A.Hirata: "Continuous synthesis of N-formyl-L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester in aqueous/organic biphase system" Proc.2nd Joint China/US Chem.Eng.Conf.(印刷中). (1997)
• [文献書誌] Hirata,M.,T.Ishimine and A.Hirata: "New development of highly efficient enzymatic synthesis of peptide by extractive reaction" J.Chem.Eng.Jpn.(印刷中). (1997)