synthetic method of food e-N-acetyl-L-lysine Kaoru
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(2) 食 品添 加 剤. ε‑N‑Acetyl‑L‑1ysineの. 稲 New. 新 合 成 法. 神. 馨. synthetic method of food e-N-acetyl-L-lysine Kaoru. additive. Inagami. 栄 養価 を高 め るた め リジ ンを 食 品 に 添 加す る こ とが 実. 試 み られ て い るが,食 品 巾 の糖 な ど と反 応 して 褐 変 化 を お こ し,時 に は 苦 味 さえ生 ず る こ とが あ り,こ れ が. 1.Sanger法7)の. リジ ン強 化 食 品 の 製造 を困 難 に して い る.リ ジ ンは 反. Sangerが. 応 性 に富 むε‑アミノ基 を 持 つ た め 他 の ア ミノ酸 よ り褐 変化 が お こ り易 い と され て い る.3,5,G,8)そこでε‑ア ミ. 験. 結. 果. 検討. 報 告 した ア セ チ ル リジ ンの合 成 法 は次 の. よ うで,こ れ に従 つ て 収 量 を調 べ た. L一リジ ン塩酸 塩18・39(0.1M)に. 炭 酸 銅269(0.12. ノ基 を封 じた リジ ン誘 導 体 を リジ ンの代 わ りに 食 品添. M),水500ccを. 加 に使 うこ とを考 え た.ε‑N‑acetyl‑L‑‑1ysine(以下. 炭 酸 銅 を濾 別 す る.残 渣 を再 度 熱 水 で洗 つて 前 の 液 に. ア セ チ ル リジ ンと す る)は 既 に 多 くの研 究 者2・4の によ. 加 え る.室 温(15〜20。)に 冷 え て か ら2NNaQH液60. り栄 養 的 に リジ ン に 代 わ り得 る こ とが 証 明 され て お. cc(0.12M)と. り,ま たパ ン,粉 乳 な ど に加 え て 褐 変化 の試 験 を行 つ. 五 に 擁 拝 しなが ら加 え る.あ と同 じ温度 の も とで2時. た と ころ 若色 が 少 な く優れ た成 績 を 示 した.3)こ の食. 問攪拌 して,の ち2NHCIで. 品添 加'試験 に ア セ チ ル リジ ン を 多 量 に必 要 と した の. 通 じて 銅 を除 き,活 性 炭 で脱 色 す る.反 応 液 をpH4.5. で,従 来 良 く知 られ て い るSangerの. 方 法7)に よつ て. 加 え て80℃ 位 まで加 温 して,過 剰 の. 無 水 酢酸129(0.12M)の. 各等 量 を 交. 微酸 性 に して 硫 化 水 素 を. に調 整 してか らDowex‑50NH4+型. カ ラ ム に通 し,水. 合成 したが,収 量 が悪 く経 済 的 に み て リジ ンの 代 わ り. 洗 の の ち0.5Nア. に使 うこ とが 困 難 な ことを 知 つ た.. す る.溶 出液 を 少 量 の液 にな るま で減 圧 濃 縮 して,こ れ. そ こで この合 成 法 に検 討 を 加 え,銅 塩 と してα‑ア ミ ノ基 を封 じ る方 法 で は収 量 が 良 くな く,ま た 除銅 に 罫 数 を要 す る の で,リ. ジ ンの カルバ ミノ 酸 塩 を造 つ て. ンモ ニ ア液 で ア セ チ ル リジ ンを溶 出. に エ チル ア ル コー ルを+1rr溶. 液 にな るま で加 えて 一・. 夜 冷 蔵 す る と粗結 晶が 得 られ る.再 結 晶 は前 と同 様 に エ チ ル ア ル コー ル水 溶 液 か ら行 な う.な おSangerは. αイ ミノ基 を 封 じて か らe一ア ミノ基 を ア セ チ ル化 す. 濃 縮 液 にア ル コー ルを 加 え て直 ち に結 晶 化 す る方 法 を. る方 法 を 用 い た.こ の方 法 に よ ると収 量 も前者 よ りよ. 取 つ て い るが未 反 応 の リジ ンの混 入 は さ け られ ない.. く,ま た経 済 的 に 合成 で き るの で,以 下 これ につ い て. 樹 脂 を用 い ると リジ ンを 全 く含 まな い ア セ チ ル リジ ン. 報 告 す る.. が 得 られ る. a)ア 実. 験. 方. 法. セチ ル化 の条 件 とア セ チ ル化 率. こ の方 法 で は ア セチ ル 化 の収 率 が 悪 い ことが わ か つ. ア セ チ ル リジ ン の定 量. た.水 酸 化 リチsム,水. リジ ンお よ び ア セ チ ル リジ ンの 定 量 は 日本電 子KK. 酸 化 カ リ,炭酸 ナ トリウ ムを. 用 い て み た が収 量 の 向上 は み られ な か つ た.水 酸 化 ナ. 製汎 用 自動 記 録式 クロ マ トグ ラフ装 置 に よ つ た.カ ラ. トリウム0・12Mと. ム に はDowex‑50を. クエ. と時 間 で収 量 が どの 様 に 変 わ るか を ア セ チ ル リジ ンの. 吸着. 定 量 か ら求 め た もの がTable1で. 用 い,溶 出 にはpH5.28の. ン酸 緩 衝 液 を用 い た.α,e‑diacetyl‑‑L‑lysineは. 無 水 酢 酸 を 加 え る場 合 の反 応 温 度. あ る.反 応 液 を脱. され ず に 出て,次 に ア セチ ル リジ ン,リ ジ ンが 溶 出 さ. 銅 して か らpH4.5に. れ る.以 下 の実 験 値 は反 応 液 をpH4.5に. マ トグ ラフ装 置 に か け て,ア セ チ ル リジ ン量 を求 め た. の ま ま カ ラム にか けて 得 た もので あ る.. 調 整 して そ. 調 整 して,前 記汎 用 自動 式 クロ. もの で あ る. 高 温 で 反 応 時 間が 長 くな るとmア. ミノ基 の ア セチ.
(3) Carbaminate. Table. 1.. Acetylating. Sanger. rate. of. lysine. Method. 全 に分 解 す る.更 に稀 硫 酸 でPH2Lド. by. method.. まで 酸 性 に し. てバ リウ ムま た は カ ル シ ウム塩 を除 き,濾 液 を再 びpH 4・5に庚 してDowex‑50NH4型. 樹 脂21に 流 入 す る.樹. 脂 を水11で 洗 つ た の ち,0.5Nア. ンモ ニ ア液4〜5'で 溶. 出 す る.未 反 応 リジ ンは1Nア. ンモ ニ ア 液 で な い と溶. 出 しない の で よ く両 者 は分 離 す る. 溶1壬 腋 を 滅圧 濃 縮 して 前 述 した アル コ'一ル を用 い る ル 化 が み ら れ 収 量 は 低 下 し た.い. ず れ に して もア セ チ. 方 法 で結晶 化 させ る. b)ア. ル 化 率 は 良 く な い. b)結. セチ ル 化 の条 件 吟 味. カル バ ミノ酸 法 で の ア セ チ ル化 の 条 件 を調 べ た.そ. 晶収量. の 結 果 はTable2の. 数 回 の 実 験 で 最 も 良 い 時 で42〜45io位 おBenoiton1)はSanger法. で あ つ た.な. に よ る と20〜35%の. と お りで,ア セ チ ル化 率 は 前 と 同. 様 に して求 めた.. 収量. 反 応 温 度 が 高 くな る と カル バ ミノ酸 塩 が分 解 して α. し か 得 られ な か つ た と 報 告 し て い る. 2.カ. 位 の ア セチ ル 化 が お こ るた めか,ε‑N一 ア セチ ル リジ ン. ル バ ミノ酸 法. は減少 して い る.20"位. 1965年BenoitonはSanger法 こ れ を 改 良 し て,銅 でmア. Table. ミノ基 を 封 じる の は前 と同. の 方 法 はSanger法. 収 量 は 良 い が(Senoitonに P‑nitrophenylacetateは. 2.. Acetylating. rate. carbaminate. じ で あ る が,ア セ チ ル 化 をP‑nitrophenylacetateで 行 な う方 法 を 提 出 し た.こ. で3時 間 位 反 応 させ るの が良. で は収 量 が 悪 いた め of. lysine. by. method.. よ り. よ る と65〜75,00収. 量),. 無 水 酢 酸 よ り高 価 で あ り,. ま た前 と同 様 に硫 化 水 素 を 脱 銅 に用 い る ので 経 済 的方 法 と は い え な い. そ こ で 銅 を 使 わ な い で し か も 完 全 にα‑ア 封 じ る 方 法 を 考 究 して,次. ミ ノ基 を. い よ うで あ る,. の よ う な カ ル バ ミノ 酸 法 が. c)カ. 良 い こ と を 知 つ た, a)操. カルバ ミノ酸 塩 の分 解 は 発 生 す る炭 酸 ガ スの状 態 お よ び前 記 定 量 法 に よつ て 調 べ た と ころで は,pH4.5で. 作. L一 リ ジ ン 塩 酸 塩18.39(0.1M)ま を16.39(0.22M),水500ccを. た はCa(OH)2 加 え て,70° 位 ま で 加. 温 し て の ち20。 位 に 冷 して か ら,同 ら2時. 温 度 で攪拌. ち,2N水. 無 水 酢 酸129(0.12M)の 20℃ 前 後 で2〜4時. 酸 化 ナ ト リ ウ ム 液60ccと 各 等 量 を 交 互 に 加 え て,. 間 麗 梓 し て の ち 稀 硫 酸 でpH4.5位. ま で 中 和 して,100。 で20分. 100°,20分 間 加熱 す る と完 全 な こと がわ か つ た.60。位 か ら分 解 が お こ るよ うで あ る. d)陽. しな が. 間炭 酸 ガ スを 吹 きこん で リジ ンの カ ルバ ミノ酸. 塩 を つ く る.の. ル バ ミノ酸塩 の分 解. 間熱 しカ ルバ ミノ酸塩 を完. イ オ ン交 換 性樹 脂 に よ る ア セチ ル リジ ンの 単. 離 本 法 に よ る と きは 多 くの塩 類 が 生 成 し,な お 少 量 の 未 反 応 リジ ン,ジ ア セ チ ル リジ ンが 混在 す るの で純 化 は 陽 イ オ ン交換 性樹 脂 に よつ た.こ の さ いH+型 加 水 分解 を受 け るの でNH4+型. では. を用 い た.沈 澱 性 の塩.
(4) Fig.. 1. on. Separation. of. Dowex-50. NH4+. Resin. : 2l,. Butanol. Table. を 濾 別 した あ と濾 液 をpH4.5位 入 し,よ. Paper. e-N-acetyl-L-lysine. and. 2:. Economical. L-lysine. Water. : Toyo 1,. comparison. に して樹 脂 カ ラ ムに流. く水 洗 の あ と ア ン モニ ヤ水 で 溶 出 した.そ の. 結 果 はFig。1の と お りで ア セ チ ル リジ ンはo・5Nア. ン. モ ニ ア溶 出 部 に含 まれ て お り,リ ジ ン はそ の あ とに 出. No.. Treated. of. ア ン モ ニヤ 水 で は溶 出 され な い. ル シウ ム,バ. 50. with. three. paper,. Solvent. synthetic. 脂 の 吸 着 容 量 を も 低 下 させ る の で な るべ. リ ウ ム 法 で は 硫 酸 で バ リウ ム が 十 分 に 除 去 さ れ 結 晶 化. 収量. 9)分. 析値. ja]n18‑}‑20.6(1in5NHCI) 元 素 分 析CHN 実 測 値50.5°08.4%14.6%. シ ウム が ア セチ ル リジ ン のダ イマ ー を造 るた め結晶 化. 計 算 値51.0&514.9. が 阻 害 され る もの と考 え た.あ とで,反 応 液 を 硫 酸 で. 3.3つ. 中和 す る とき微 酸 性 まで で な く,pH2.0以. Sanger法,Benoiton法. して 除 くと この 障害. の カ ル シ ウム を含 む と,樹 脂 に対 しオー バ ー チ ャー ジ とな りア セチ ル リジ ン部 に カル シ ウ ムが 混 入 す るば か. ら13.29〜14.09(72〜75%). m.g.246253°C. 石 灰 が結 晶化 を 阻 害 し て い る こ とが わか つ た,カ ル. は生 じな い ことが わ か つ た.除 塩 され た液 に なお 多 量. おバ. 阻 害 は み られ な か つ た結晶. ム法 で は水 飴 状 とな り,種 々結晶 化 を試 み た が成 功 し. 下 まで硫. 1:. く カ ル シ ウ ム を 除 い て お く こ と が 大 切 で あ る.な. バ リウ ム法 だ と結 晶化 が 容 易 で あつ た が,カ ル シ ウ. な かつ た。 そ こで試 料 の分 析 を行 なつ た と ころ 微 量 の. : Benzen. methods.. リジ ン 塩 酸 塩18.39か. リウム に よ る結 晶 化 の 阻害. 酸 を 加 え て カ ル シ ウ ムをCaSO4と. mixture. Ninhydrin.. り で な く,樹. て両 者 は 良 く分 離 して い た.普 通,カ ル シ ウ ムは0.5N. e)カ. from. column.. chromatography. 1 : Metanol. 3.. form. の方 法 の 比較 お よ び 本 法 の3法. を経 済 的. に ア セ チ ル リ ジ ン を 造 る と い う 観 点 か ら簡 単 に 比 較 す る とTable3の 第3表. よ う に な る.. か ら本 法 は 従 来 の 方 法 よ り経 済 的 に 優 れ て い. る こ と が わ か る.し. か し収 量 の 点 で は 未 だ 問 題 を 残 し.
(5) て い るが,大 量 に造 ると きは未 反応 の リジ ンを再 び原. 冷 蔵 して 結晶 を 得 る.収量72〜75%,m.p.246。. 料 に 戻 して使 え るの で,未 反 応 物 が 全て 損 失 とは な ら な い.. 〜253℃.. 木 研 究 を行 な うに 当 り種 々御 指 導 い ただ い た和 田正 太教授 な らび に実 験 に協 力 され た古 賀 民 穂 氏 に対 し深 く感 謝 い た します.. 要. 約 文. 食 品に リジ ン の 代 わ りに 着 色 を 少 な くす る 目的 で e‑N‑acetyl‑L‑lysineを. 1). Benoiton, L. and Leclerc, J. (1965), Canadian J. Chem., 43, 991. 2) Block, K. and Rittenberg, D. (1947) J. Biol. Chem. 169, 467.. 加 え る こと を考 えて,こ れ の. 経 済 的 合成 法 を検 討 した.そ して 従 来 の銅 塩 法 よ り収 量,資 材 お よび 操 作 の点 で優 れ て い るカ ルバ ミノ酸 法 を 知 つ た. リジ ン に水 酸 化 バ リウ ム また は水酸 化 カ ル シ ウ ムを. 3)稲. 神 馨,古. 4)小. 林 忠 之,渡 辺. 5). ミノ甚 を 封 じてか らa一ア ミノ基 を 無 水酢 酸. 厚,荒. 大 農 学 芸 誌,印. 刷中. 時 義 和,古 野 厚 次,(1958),. Mitchell, H. H., and Block, B. J. (1946) Biol. Chem.. 163. 598_ ヤ. 6)永. と水酸 化 ナ トリウム で ア セチ ル 化 す る.反 応 後 に微 酸. ロ ゲ. ン. 山 文 男,(1960)日. J.. ヤ. 木 水 産 学 会 誌,26,1107.. 7). Neuberger, A. and Sanger, F. (1943) J. Biol. Chem., 37, 515. 8) Willits, C. 0., Underwood, J. C., Lento, H. G. and Ricciuti, C. (1958) Food Research, 23, 61.. 性 で加 熱 して カル バ ミノ酸 塩 を 分解 して 生 成 した塩 類 を除 き,陽 イ オ ン交 換 性樹 脂 に か けて 未 反応 の リジ ン と分 離 す.る。 溶 出液 を濃 縮 しエ チ ルア ル コー ル を加 え. 賀 民 穂,(1966),九. 栄 養iと食)段,14,167.. 加 え て か ら炭 酸 ガス を吹 込 み,カ ルバ ミノ酸 塩 を生 成 させmア. 献. Summary The use of e-N-acetyl-L-lysine instead of L-lysine as food additive has been recommended previously in order to minimize the browning of foods, that encounters when lysine is enriched to the foods. Sanger synthesized e-N-acetyl-L-lysine by acetylation of the lysine-Cu complex with acetic anhydride. An improved method for synthesizing this lysine derivative was presented by Benoiton, in which lysine-Cu complex was acetylated with p-nitrophenyl acetate. These methods, however, did not satisfactory with respects to the yield or economical standpoints . A new and more economical method for synthesizing e-N-acetyl-L-lysine has been presented. The method consisted of two steps, ie., conversion of lysine to its carbaminate and consequent acetylation of the carbaminate was made by adding 69. 5g Ba(OH)2. 9H2O (or 16. 3 g Ca(OH)2) to 500 ml of 3.66 % lysine-HC1 solution and bubbling carbon dioxide gas. The carbaminate thus formed was acetylated by alternate dropwise addition of 60 ml of 2N-NaOH and 12 g of acetic anhydride with stiring. After completion of acetylation, the acetyl-lysine-carbaminate was decomposed to acetyl-lysine by boiling of the mixture. The filtrate was loaded on a Dowex-50 NH4+ column and acetyl-lysine was eluted with 0.5N NH4OH solution. This fraction was evaporated to dryness in vacuo, then e-N-acetyl-L-lysine was crysterized in 80 96 ethanol. Yield, 72-75 96. M.P., 246-253°C. Laboratory of Nutrtion, Faculty of Agriculture Kyushu University, Fukuoka, Japan.
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