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JP2010193833A - Method for separating and recovering whey protein with porous membrane having functional groups interacting with protein - Google Patents

Method for separating and recovering whey protein with porous membrane having functional groups interacting with protein Download PDF

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JP2010193833A
JP2010193833A JP2009044646A JP2009044646A JP2010193833A JP 2010193833 A JP2010193833 A JP 2010193833A JP 2009044646 A JP2009044646 A JP 2009044646A JP 2009044646 A JP2009044646 A JP 2009044646A JP 2010193833 A JP2010193833 A JP 2010193833A
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porous membrane
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whey protein
protein
recovering
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JP2009044646A
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Inventor
Hironobu Shirataki
浩伸 白瀧
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Asahi Kasei Chemicals Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Chemicals Corp
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Abstract

【課題】α−ラクトアルブミン、β−ラクトグロブリン及びラクトフェリン等の乳清たんぱくを、乳清から、熱処理を施すことなく、有効にかつ迅速に分離回収する、工業的に有用な方法を提供することを目的とする。
【解決手段】たんぱく質と相互作用する官能基を有する多孔膜を用いた乳清たんぱくの分離回収方法を提供する。
【選択図】なし
The present invention provides an industrially useful method for effectively and rapidly separating and recovering whey proteins such as α-lactalbumin, β-lactoglobulin, and lactoferrin from whey without heat treatment. With the goal.
A method for separating and recovering whey protein using a porous membrane having a functional group that interacts with protein is provided.
[Selection figure] None

Description

本発明は、たんぱく質と相互作用する官能基を有する多孔膜を用いて、乳清(ホエー)から乳清たんぱくを分離回収する方法に関する。   The present invention relates to a method for separating and recovering whey protein from whey using a porous membrane having a functional group that interacts with protein.

牛乳には多くの有用なたんぱく質が含有されているが、これらの中でもカゼインを凝固することにより得られるチーズの生産過程で副生する、乳清(ホエー)に含まれる乳清たんぱくは、さまざまな免疫機能を発現することがあることから注目されている。しかしながら、乳清はチーズ生産過程での副生成物であり、かつそこに含まれる各種の乳清たんぱく質を有効に分離することが工業的に容易ではないことから、多くの場合は活用されることなく廃棄されている。   Milk contains many useful proteins. Among these, whey protein in whey, which is a by-product of the production of cheese obtained by coagulating casein, is a variety of proteins. It has been attracting attention because it may develop immune functions. However, since whey is a by-product in the cheese production process and it is not industrially easy to effectively separate the various whey proteins contained in it, it is often used. It is not discarded.

乳清たんぱくの中で主要な成分は、α−ラクトアルブミン、β−ラクトグロブリン及びラクトフェリンの3種類であり、これら以外にも血清アルブミン並びに免疫グロブリンであるIgG、IgA、IgMなどが含まれる。α−ラクトアルブミンは腫瘍細胞を致死させる作用があり、気道上部の細菌を殺菌したり、消化管粘膜を保護することに有効である。β−ラクトグロブリンは抗原性が高く、アレルゲンとして作用するため、アレルギー発症防止のために牛乳から除去することが求められることがあるが、一方ではレチナール(ビタミンA)を結合し、腸管からレチナールの取り込みを促進する作用があり、また長鎖脂肪酸への結合性が高いため、単離して機能性たんぱく質としての活用が期待される。ラクトフェリンは腸管から鉄の吸収を収集し、種々の細菌の増殖を抑制する効果があり、好中球などが破壊した菌体から放出された遊離鉄と結合し、組織などの酸化を防止し、免疫担当細胞の免疫応答を調節する作用がある。
そのため、牛乳あるいはチーズ生産の副生物である乳清から乳清たんぱくを工業的に回収、分離することが求められており、多くの試みがなされている。
There are three main components in whey protein, α-lactalbumin, β-lactoglobulin, and lactoferrin. Besides these, serum albumin and immunoglobulins such as IgG, IgA, and IgM are included. α-Lactalbumin has an effect of killing tumor cells, and is effective in killing bacteria in the upper respiratory tract and protecting the gastrointestinal mucosa. Since β-lactoglobulin is highly antigenic and acts as an allergen, it may be required to be removed from milk to prevent the development of allergies. On the other hand, it binds retinal (vitamin A), and retinal from the intestine. Since it has an action of promoting uptake and has high binding properties to long-chain fatty acids, it is expected to be isolated and used as a functional protein. Lactoferrin collects iron absorption from the intestinal tract and has the effect of inhibiting the growth of various bacteria. It binds to free iron released from cells that have been destroyed by neutrophils, preventing oxidation of tissues, It acts to regulate the immune response of immunocompetent cells.
Therefore, it is required to industrially collect and separate whey protein from whey, which is a by-product of milk or cheese production, and many attempts have been made.

乳清からα−ラクトアルブミンを回収する方法として、特許文献1には乳清のpHを4.0〜7.5に調整した後、85℃以上で熱処理を施し、β−ラクトグロブリンを会合凝集させてから限外濾過膜または精密ろ過膜により、α−ラクトアルブミンを分離回収する方法が記載されている。この方法により凝集したβ−ラクトグロブリンとα−ラクトアルブミンを分離し、α−ラクトアルブミンの含有量が高い溶液を回収する方法が開示されている。
特許文献2には乳清たんぱくを脱塩し、pHと温度を調整することで乳清からα−ラクトアルブミンを凝集回収し、β−ラクトグロブリンを上清液として回収する方法が開示されている。
特許文献3では、乳清をpH4〜6に調整した後に、アニオン交換樹脂に接触させることにより、β−ラクトグロブリンを乳清から除去する方法が開示されている。
As a method for recovering α-lactalbumin from whey, Patent Document 1 adjusts the pH of whey to 4.0 to 7.5, and then heat-treats at 85 ° C. or higher to associate and aggregate β-lactoglobulin. A method for separating and recovering α-lactalbumin using an ultrafiltration membrane or a microfiltration membrane is described. A method of separating β-lactoglobulin and α-lactalbumin aggregated by this method and recovering a solution having a high α-lactalbumin content is disclosed.
Patent Document 2 discloses a method in which whey protein is desalted, α-lactalbumin is aggregated and recovered from whey by adjusting pH and temperature, and β-lactoglobulin is recovered as a supernatant. .
Patent Document 3 discloses a method of removing β-lactoglobulin from whey by adjusting the whey to pH 4 to 6 and then bringing it into contact with an anion exchange resin.

特開平5−236883号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-236883 特開平7−123927号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-123927 特許第2652260号公報Japanese Patent No. 2652260

上記特許文献1に開示された方法では、熱処理を用いるためにたんぱく質の変性が生じる可能性があり、またβ−ラクトグロブリンの少量の混入を防ぐことは困難である。また、回収された溶液中のα−ラクトアルブミンの濃度は原液の乳清と同程度の0.1%程度であり、高濃度での回収はできない。上記特許文献2に開示された方法では、高温での熱処理を伴わないためたんぱく質の変性の可能性はないが、工程が多段に渡る事、および遠心分離工程が必要とされることから迅速かつ効率的な処理が困難であり、工業的な乳清たんぱくの分離回収用途としては応用が難しい。上記特許文献3に開示された方法では、β−ラクトグロブリンはアニオン交換樹脂に吸着されるため、高度に除去された乳清を得ることが出来るが、β−ラクトグロブリンとともに、α−ラクトアルブミンも同時に除去され、これらを分離するためには別の分離方法が必要となる。
かかる状況から本発明は、α−ラクトアルブミン、β−ラクトグロブリン及びラクトフェリン等の乳清たんぱくを、乳清から、熱処理を施すことなく、有効にかつ迅速に分離回収する、工業的に有用な方法を提供することを目的とするものである。
In the method disclosed in Patent Document 1, protein denaturation may occur due to the use of heat treatment, and it is difficult to prevent a small amount of β-lactoglobulin from being mixed. In addition, the concentration of α-lactalbumin in the recovered solution is about 0.1%, which is the same as the whey of the stock solution, and cannot be recovered at a high concentration. In the method disclosed in Patent Document 2, there is no possibility of denaturation of protein because it does not involve heat treatment at high temperature, but it is quick and efficient because it requires multiple steps and a centrifugation step. Processing is difficult, and it is difficult to apply as an industrial whey protein separation and recovery application. In the method disclosed in Patent Document 3 above, β-lactoglobulin is adsorbed to the anion exchange resin, so that highly removed whey can be obtained. In order to separate them at the same time, another separation method is required.
Under such circumstances, the present invention is an industrially useful method for effectively and rapidly separating and recovering whey proteins such as α-lactalbumin, β-lactoglobulin, and lactoferrin from whey without heat treatment. Is intended to provide.

本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、たんぱく質と相互作用する官能基を有する多孔膜を用いることにより、従来チーズ生産などの副産物として生成し、有用な成分を含有しながら、廃棄物として処理されることが多かった乳清(ホエー)から、免疫機能を有するα−ラクトアルブミン、β−ラクトグロブリン及びラクトフェリン等の乳清たんぱくを熱処理することなく工業レベルで、効率的かつ迅速に分離回収できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
1.たんぱく質と相互作用する官能基を有する多孔膜を用いた乳清たんぱくの分離回収方法、
2.以下の工程を含む1.に記載の乳清たんぱくの分離回収方法、
(A)乳清を、アニオン交換基又はカチオン交換基を有する多孔膜に透過させることにより、乳清たんぱくの一部を該多孔膜に吸着させ、透過液を回収する工程、
(B)前記多孔膜に吸着した乳清たんぱくを、塩を含む水溶液を通液して溶出回収する工程、
(C)前記工程(A)でカチオン交換基を有する多孔膜を透過した溶液又は、前記工程(B)でアニオン交換基を有する多孔膜から溶出回収した溶液を、疎水性基を有する多孔膜に透過することにより、該溶液中の乳清たんぱくの一部を該疎水性基を有する多孔膜に吸着させ、透過液を回収する工程、
(D)前記疎水性基を有する多孔膜に吸着した乳清たんぱくを、溶出回収する工程。
As a result of intensive investigations to solve the above problems, the present inventor has conventionally produced a by-product such as cheese production by using a porous film having a functional group that interacts with a protein, and contains useful components. However, from whey that was often processed as waste, it was efficient at an industrial level without heat treatment of whey proteins such as α-lactalbumin, β-lactoglobulin and lactoferrin having immune function. And it discovered that it could isolate | separate and collect rapidly, and came to complete this invention.
That is, the present invention is as follows.
1. A method for separating and recovering whey protein using a porous membrane having a functional group that interacts with the protein;
2. Including the following steps: 1. A method for separating and recovering whey protein according to 1.
(A) a step of allowing whey to permeate through a porous membrane having an anion exchange group or a cation exchange group to adsorb a part of the whey protein to the porous membrane and recovering the permeate;
(B) a step of eluting and recovering whey protein adsorbed on the porous membrane by passing an aqueous solution containing salt;
(C) The solution permeated through the porous membrane having a cation exchange group in the step (A) or the solution eluted and recovered from the porous membrane having an anion exchange group in the step (B) is converted into a porous membrane having a hydrophobic group. A step of allowing a portion of whey protein in the solution to adsorb to the porous membrane having the hydrophobic group by permeating and recovering the permeate;
(D) A step of eluting and recovering whey protein adsorbed on the porous membrane having a hydrophobic group.

3.前記(A)工程におけるアニオン交換基を有する多孔膜で吸着される乳清たんぱくが、α−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンであり、
前記(C)工程における疎水性基を有する多孔膜に吸着される乳清たんぱくがβ−ラクトグロブリンである、1.又は2.に記載の乳清たんぱくの分離回収方法。
4.前記(A)工程におけるカチオン交換基を有する多孔膜で吸着される乳清たんぱくがラクトフェリンであり、
前記(C)工程における疎水性基を有する多孔膜に吸着する乳清たんぱくがβ−ラクトグロブリンである、1.又は2.に記載の乳清たんぱくの分離回収方法。
5.アニオン交換基がグラフト鎖を介して表面に固定されている多孔膜を用いた、1.〜3.のいずれかに記載の乳清たんぱくの分離回収方法。
6.カチオン交換基がグラフト鎖を介して表面に固定されている多孔膜を用いた、1.、2.、4.のいずれかに記載の乳清たんぱくの分離回収方法。
7.疎水性基がグラフト鎖を介して表面に固定されている多孔膜を用いた、1.〜4.のいずれかに記載の乳清たんぱくの分離回収方法。
3. The whey protein adsorbed by the porous membrane having an anion exchange group in the step (A) is α-lactalbumin and β-lactoglobulin,
The whey protein adsorbed on the porous membrane having a hydrophobic group in the step (C) is β-lactoglobulin. Or 2. A method for separating and recovering whey protein according to 1.
4). The whey protein adsorbed by the porous membrane having a cation exchange group in the step (A) is lactoferrin,
The whey protein adsorbed on the porous membrane having a hydrophobic group in the step (C) is β-lactoglobulin. Or 2. A method for separating and recovering whey protein according to 1.
5). 1. Using a porous membrane in which an anion exchange group is fixed to the surface via a graft chain ~ 3. The method for separating and recovering whey protein according to any one of the above.
6). 1. Using a porous membrane in which a cation exchange group is fixed on the surface via a graft chain 2. 4. The method for separating and recovering whey protein according to any one of the above.
7). 1. Using a porous membrane in which a hydrophobic group is fixed to the surface via a graft chain ~ 4. The method for separating and recovering whey protein according to any one of the above.

本発明の乳清たんぱくの分離回収方法を用いることにより、乳清(ホエー)から、α−ラクトアルブミン、β−ラクトグロブリン及びラクトフェリン等の乳清たんぱくを、熱処理を施すことなく工業レベルで、効率的かつ迅速に分離回収することができる。   By using the method for separating and recovering whey protein of the present invention, whey proteins such as α-lactalbumin, β-lactoglobulin, and lactoferrin are efficiently processed from whey (whey) at an industrial level without heat treatment. Can be separated and recovered efficiently and quickly.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施の形態」という。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本実施の形態は、たんぱく質と相互作用する官能基を有する多孔膜を用いた乳清たんぱくの分離回収方法である。たんぱく質と相互作用する官能基を有する多孔膜はpHおよび塩濃度を制御することにより、たんぱく質の種類によって、選択的な吸着および非吸着の性質を有し、この特性を利用することにより、特定のたんぱく質のみを非吸着な透過成分として回収する、あるいは、特定のたんぱく質のみを吸着し、その後溶出画分として回収することにより、乳清たんぱくを分離回収することができる。
Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiment, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist.
The present embodiment is a method for separating and recovering whey protein using a porous membrane having a functional group that interacts with protein. Porous membranes with functional groups that interact with proteins have selective adsorption and non-adsorption properties, depending on the type of protein, by controlling the pH and salt concentration. Whey protein can be separated and recovered by recovering only the protein as a non-adsorbing permeation component, or by adsorbing only a specific protein and then recovering it as an elution fraction.

本実施の形態における「乳清」とはホエーとも呼ばれ、主に牛乳からカゼインを凝固してチーズを生産した際に、上澄み液として得られる副生物であるが、ヨーグルト生産時あるいはヨーグルトを静置した際に生成する上澄み液も同様に乳清であり、これらに限定されない。
本実施の形態における「乳清たんぱく」とは、乳清中に含まれるα−ラクトアルブミン、β−ラクトグロブリン、ラクトフェリン、血清アルブミン、免疫グロブリンG(IgG)、免疫グロブリンA(IgA)、免疫グロブリンM(IgM)、ラクトペルオキシターゼ、リゾチーム等であり、これらの中でも特に、免疫機能を有するα−ラクトアルブミン、β−ラクトグロブリン及びラクトフェリンを分離回収の目的たんぱくとすることが好ましい、これらに限定されない。
The “whey” in this embodiment is also called whey, and is a byproduct obtained as a supernatant when coagulating casein from milk to produce cheese. Similarly, the supernatant produced when placed is whey and is not limited thereto.
“Whey protein” in the present embodiment means α-lactalbumin, β-lactoglobulin, lactoferrin, serum albumin, immunoglobulin G (IgG), immunoglobulin A (IgA), immunoglobulin contained in whey. M (IgM), lactoperoxidase, lysozyme, and the like. Among these, α-lactalbumin, β-lactoglobulin and lactoferrin having immune function are preferably used as proteins for separation and recovery, but are not limited thereto.

本実施の形態において用いられる「たんぱく質と相互作用する官能基を有する多孔膜」とは、基材となる多孔質体及びその細孔の表面に、官能基である、アニオン交換基、カチオン交換基、疎水性基が固定されている、多孔膜である。
pH及び塩濃度などの条件を制御することにより、たんぱく質の選択的な吸着あるいは非吸着の性質を発現するものであれば、同一の多孔膜に複数の官能基が固定されていても構わない。
多孔膜の基材は、特に限定はされないが、機械的性質の保持という観点から、ポリオレフィン系重合体から構成されていることが好ましい。ポリオレフィン系重合体の例としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレンおよびフッ化ビニリデンなどのオレフィンの単独重合体、前記オレフィンの2種以上の共重合体、または1種もしくは2種以上の前記オレフィンとパーハロゲン化オレフィンとの共重合体などが挙げられる。これらの重合体の2種以上の混合物であってもよい。パーハロゲン化オレフィンの例としては、テトラフルオロエチレンおよびクロロトリフルオロエチレンなどが挙げられる。
これらの中でも、機械的強度に特に優れ、かつ高い吸着容量が得られる素材であるという観点から、多孔膜の基材として、ポリエチレンまたはポリフッ化ビニリデンが好ましく、ポリエチレンがより好ましい。
The term “porous membrane having a functional group that interacts with a protein” used in the present embodiment refers to an anion exchange group, a cation exchange group, which are functional groups, on the surface of a porous body serving as a base material and its pores. , A porous membrane having a hydrophobic group immobilized thereon.
A plurality of functional groups may be immobilized on the same porous membrane as long as the protein exhibits selective adsorption or non-adsorption properties by controlling conditions such as pH and salt concentration.
The substrate of the porous film is not particularly limited, but is preferably composed of a polyolefin polymer from the viewpoint of maintaining mechanical properties. Examples of polyolefin polymers include, for example, homopolymers of olefins such as ethylene, propylene, butylene and vinylidene fluoride, two or more types of copolymers of the olefins, or one or more types of the olefins. Examples thereof include copolymers with perhalogenated olefins. A mixture of two or more of these polymers may be used. Examples of perhalogenated olefins include tetrafluoroethylene and chlorotrifluoroethylene.
Among these, polyethylene or polyvinylidene fluoride is preferable as the base material of the porous film, and polyethylene is more preferable from the viewpoint that the material is particularly excellent in mechanical strength and can obtain a high adsorption capacity.

多孔膜の形態は、溶液を通液することが可能な形態であれば特に限定されず、例えば、平膜、不織布、中空糸膜、モノリス、キャピラリー、円板または円筒状などの形態が挙げられる。これらの形態の中でも、製造のし易さ、スケールアップ性、モジュール成型した際の膜のパッキング性などの観点からは、中空糸膜が好ましい。
本実施の形態において、中空糸多孔膜とは、中空部分を有する円筒状または繊維状の多孔膜であり、中空糸の内層と外層が貫通孔である細孔によって連続しており、その細孔によって内層から外層、あるいは外層から内層に、液体または気体が透過する性質を有する多孔体を意味する。中空糸の外径および内径は、物理的に多孔膜が形状を保持することができ、かつモジュール成型可能であれば、特に限定されない。
また、基材となる多孔質体及びその細孔の表面に、グラフト鎖が固定され、さらにグラフト鎖にたんぱく質と相互作用する官能基が固定されている多孔膜を用いると、多孔膜に吸着するたんぱく質の量が増加するため、より好ましい。
The form of the porous membrane is not particularly limited as long as the solution can be passed therethrough, and examples thereof include a flat membrane, a nonwoven fabric, a hollow fiber membrane, a monolith, a capillary, a disc, and a cylindrical shape. . Among these forms, a hollow fiber membrane is preferable from the viewpoints of ease of production, scale-up property, and packing property of the membrane when it is molded into a module.
In the present embodiment, the hollow fiber porous membrane is a cylindrical or fibrous porous membrane having a hollow portion, and the inner layer and the outer layer of the hollow fiber are continuous by pores that are through-holes. Means a porous body having a property of allowing liquid or gas to permeate from the inner layer to the outer layer or from the outer layer to the inner layer. The outer diameter and inner diameter of the hollow fiber are not particularly limited as long as the porous membrane can physically hold the shape and can be molded into a module.
In addition, when a porous membrane in which a graft chain is fixed to the surface of the porous body as a base material and its pores and a functional group that interacts with the protein is fixed to the graft chain is used, the porous membrane is adsorbed. This is more preferable because the amount of protein increases.

アニオン交換基の多孔膜への固定の方法は、特に制限されないが、一般に、エポキシまたはアミンのような反応性の高い官能基を多孔膜の基材表面に導入し、その後、該官能基にアニオン交換基を有する化合物を結合させる方法によって行うことができる。
また、上記のアニオン交換基が表面に固定された多孔膜として、例えばセルロースを基材としたSartorius社製のSartobindQ及びSartobindD、ポリエーテルスルホンを基材としたPall社製のMusrangQなど、市販の多孔膜も用いることができる。
カチオン交換基の多孔膜への固定の方法は、特に制限されないが、エポキシまたはアミンのような反応性の高い官能基を多孔膜の基材表面に導入し、その後該官能基にカチオン交換基を有する化合物を結合させる方法によって行うことができる。
また、上記カチオン交換基を有する多孔膜としては、Sartorius社製のSartobindS、またはPall社製のMustangSなど、市販の多孔膜を用いることができる。
疎水性基の多孔膜への固定の方法は、特に制限されないが、エポキシまたはアミンのような反応性の高い官能基を多孔膜の基材表面に導入し、その後、該官能基に疎水性基を有する化合物を結合させる方法によって行うことができる。
また、上記疎水性基を有する多孔膜としては、Sartorius社製のSartobind Phenylなど、市販の多孔膜も用いることができる。
The method for immobilizing the anion exchange group on the porous membrane is not particularly limited, but generally, a highly reactive functional group such as epoxy or amine is introduced on the substrate surface of the porous membrane, and then the anion is added to the functional group. It can be performed by a method of bonding a compound having an exchange group.
Further, as the porous membrane having the anion exchange group fixed on the surface thereof, for example, commercially available porous membranes such as SartobindQ and SartobindD made of cellulose based on cellulose and Pall's MuslangQ made of polyethersulfone as a base. A membrane can also be used.
The method for fixing the cation exchange group to the porous membrane is not particularly limited, but a highly reactive functional group such as epoxy or amine is introduced onto the substrate surface of the porous membrane, and then the cation exchange group is added to the functional group. It can be carried out by a method of binding a compound having it.
As the porous membrane having a cation exchange group, a commercially available porous membrane such as Sartobind S manufactured by Sartorius or Mustang S manufactured by Pall can be used.
The method for fixing the hydrophobic group to the porous membrane is not particularly limited, but a highly reactive functional group such as epoxy or amine is introduced on the substrate surface of the porous membrane, and then the hydrophobic group is added to the functional group. It can carry out by the method of combining the compound which has this.
Moreover, as the porous film having the hydrophobic group, a commercially available porous film such as Sartobind Phenyl manufactured by Sartorius can also be used.

官能基がグラフト鎖を介して固定されている多孔膜の製法とその性質は、特許文献及び非特許文献に多数報告されている。例えば特開平2−132132号公報及びJournal of Chromatography A, 689(1995) 211−218に記載されているアニオン交換基がグラフト鎖を介して固定されている多孔膜は、多孔質体およびその細孔の表面にグラフト鎖が固定され、さらに該グラフト鎖にアニオン交換基が固定されていることを特徴とする。このような多孔膜は、アニオン交換基がグラフト鎖を介して、多孔膜表面に固定されていることで、α−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンの吸着量が著しく増加するため、本実施の形態における乳清たんぱくの分離回収方法に特に好ましく用いることができることを本発明者は見出した。   A large number of methods for producing porous membranes having functional groups immobilized via graft chains and their properties have been reported in patent literature and non-patent literature. For example, a porous membrane in which an anion exchange group described in JP-A-2-132132 and Journal of Chromatography A, 689 (1995) 211-218 is fixed via a graft chain is a porous body and its pores. A graft chain is fixed to the surface of the resin, and an anion exchange group is fixed to the graft chain. In such a porous membrane, since the anion exchange group is immobilized on the surface of the porous membrane via a graft chain, the amount of adsorption of α-lactalbumin and β-lactoglobulin is remarkably increased. The present inventor has found that the method can be particularly preferably used in the method for separating and recovering whey protein.

また、特開平2−160845号公報及びBiotechnol. Prog.1994, 10, 76−81に記載されているカチオン交換基がグラフト鎖を介して固定されている多孔膜は、カチオン交換基がグラフト鎖を介して固定されている多孔膜は、多孔質体およびその細孔の表面にグラフト鎖が固定され、さらに該グラフト鎖にカチオン交換基が固定されていることを特徴とする。このような多孔膜は、カチオン交換基がグラフト鎖を介して、多孔膜表面に固定されていることで、ラクトフェリンの吸着量が著しく増加するため、本実施の形態における乳清たんぱくの分離回収方法に特に好ましく用いることができる。
加えてBiotechnol. Prog. 1994, 13, 89−95に記載されている疎水性基がグラフト鎖を介して固定されている多孔膜は、多孔質体およびその細孔の表面にグラフト鎖が固定され、さらに該グラフト鎖に疎水性基が固定されていることを特徴とする。このような多孔膜は、疎水性基がグラフト鎖を介して、多孔膜表面に固定されていることで、β−ラクトグロブリンの吸着量が著しく増加するため、本実施の形態における乳清たんぱくの分離回収方法に特に好ましく用いることができる。
Further, a porous membrane in which a cation exchange group described in JP-A-2-160845 and Biotechnol. Prog. 1994, 10, 76-81 is fixed via a graft chain has a cation exchange group having a graft chain. The porous membrane fixed through the membrane is characterized in that a graft chain is fixed to the surface of the porous body and its pores, and a cation exchange group is fixed to the graft chain. In such a porous membrane, since the amount of lactoferrin adsorbed significantly increases because the cation exchange group is immobilized on the surface of the porous membrane via the graft chain, the method for separating and recovering whey protein in the present embodiment It can be particularly preferably used.
In addition, the porous membrane in which the hydrophobic group described in Biotechnol. Prog. 1994, 13, 89-95 is immobilized via a graft chain has a graft chain immobilized on the surface of the porous body and its pores. Further, a hydrophobic group is fixed to the graft chain. In such a porous membrane, the amount of β-lactoglobulin adsorbed remarkably increases because the hydrophobic group is immobilized on the surface of the porous membrane via a graft chain. It can be particularly preferably used in the separation and recovery method.

アニオン交換基はpH6.0〜8.0において、α−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンを吸着する性質があれば特に制限されないが、例えば、ジエチルアミノ基(DEA、EtN−)、四級アンモニウム基(Q、R−)、四級アミノエチル基(QAE、R−(CH−)、ジエチルアミノエチル基(DEAE、EtN−(CH−)、ジエチルアミノプロピル基(DEAP、EtN−(CH−)などが挙げられる。ここで、Rは、特に限定されず、同一のNに結合するRが同一または異なっていてもよく、好適には、アルキル基、フェニル基、アラルキル基などの炭化水素基を表す。四級アンモニウム基としては、例えば、トリメチルアミノ基(トリメチルアンモニウム基、Me−)などが挙げられる。多孔膜への化学的な固定が容易であり、高い吸着容量が得られるという観点からは、DEAおよびQが好ましく、DEAがより好ましい。 The anion exchange group is not particularly limited as long as it has a property of adsorbing α-lactalbumin and β-lactoglobulin at pH 6.0 to 8.0. For example, diethylamino group (DEA, Et 2 N—), quaternary ammonium Group (Q, R 3 N + -), quaternary aminoethyl group (QAE, R 3 N + -(CH 2 ) 2- ), diethylaminoethyl group (DEAE, Et 2 N- (CH 2 ) 2- ), diethylaminopropyl group (DEAP, Et 2 N- (CH 2) 3 -) , and the like. Here, R is not particularly limited, and R bonded to the same N may be the same or different, and preferably represents a hydrocarbon group such as an alkyl group, a phenyl group, or an aralkyl group. Examples of the quaternary ammonium group include a trimethylamino group (trimethylammonium group, Me 3 N + -). DEA and Q are preferable and DEA is more preferable from the viewpoint of easy chemical fixation to the porous membrane and high adsorption capacity.

カチオン交換基はpH4.0〜8.0において、ラクトフェリンを吸着する性質があれば特に制限されないが、例えば、スルフォプロピル基(SP、SO−(CH−)、スルホン基(−SOH)、カルボキシル基(COOH−)などが挙げられる。
疎水性基としては0.5M〜1.0Mの塩を含む水溶液中のβ−ラクトグロブリンを吸着する性質があれば特に制限されないが、例えば、フェニル基、オクチル基、ブチル基などが挙げられる。
In the cation exchange group PH4.0~8.0, is not particularly limited if any property of adsorbing lactoferrin, for example, sulfopropyl group (SP, SO 2 - (CH 2) 3 -), sulfone group (- SO 3 H), carboxyl group (COOH—) and the like.
The hydrophobic group is not particularly limited as long as it has a property of adsorbing β-lactoglobulin in an aqueous solution containing a salt of 0.5 M to 1.0 M, and examples thereof include a phenyl group, an octyl group, and a butyl group.

本実施の形態は、上記のたんぱく質と相互作用する官能基を有する多孔膜に有用な乳清たんぱくを含む乳清を通液することで、α−ラクトアルブミン、β−ラクトグロブリン及びラクトフェリン等の乳清たんぱくを分離回収する。この際、多孔膜の官能基とたんぱく質との電荷相互作用並びに疎水性相互作用を利用して、上記たんぱく質を選択的に吸着あるいは非吸着することにより、分離回収を行うことが好ましい。このようなたんぱく質と相互作用する官能基を有する多孔体としては、多孔膜以外にカラムクロマトグラフィーで用いるビーズも使用可能であるが、通液速度が速く、迅速に処理ができることから、多孔膜を用いることが望ましい。   In this embodiment, milk such as α-lactalbumin, β-lactoglobulin, and lactoferrin is passed by passing whey containing a whey protein useful for the porous membrane having a functional group that interacts with the above protein. Separate and recover the purified protein. At this time, it is preferable to separate and collect the protein by selectively adsorbing or non-adsorbing the protein using the charge interaction and hydrophobic interaction between the functional group of the porous membrane and the protein. As a porous body having a functional group that interacts with such a protein, beads used in column chromatography can be used in addition to the porous film. It is desirable to use it.

電荷相互作用によりたんぱく質の選択的な吸着及び非吸着を制御する場合、そのたんぱく質の等電点(pI)により、分離回収の条件を検討する。例えばα−ラクトアルブミン、β−ラクトグロブリン及びラクトフェリン等の乳清たんぱくの場合、それぞれのpIは、α−ラクトアルブミンはpI=4.9、β−ラクトグロブリンはpI=5.1、及びラクトフェリンはpI=8.2〜8.9であり、これより、pH5.0〜8.0のpH範囲においては、α−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンはアニオン交換膜に選択的に吸着され、一方、ラクトフェリンはカチオン交換膜に選択的に吸着される。また同時に、ラクトフェリンはアニオン交換膜に選択的に非吸着で透過し、α−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンはカチオン交換膜に選択的に非吸着で透過する。このような電荷相互作用による選択的な吸着、非吸着の性質を利用して、ラクトフェリンのみを、α−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンから分離することが可能となる。
牛乳のpHはほぼ中性であるが、一般にカゼインを凝固しチーズを生産するには、弱酸性のpH領域において行うため、チーズ生産後に副生する乳清のpHもこのpH範囲にあり、従って電荷相互作用により乳清たんぱくを分離するためには、乳清をpH5.0〜8.0の範囲に調整することが好ましい。この際、pHの調整に用いるアルカリ成分は特に限定しないが、水酸化ナトリウム水溶液により調整するのが容易である。
When selective adsorption and non-adsorption of a protein are controlled by charge interaction, the conditions for separation and recovery are examined based on the isoelectric point (pI) of the protein. For example, in the case of whey proteins such as α-lactalbumin, β-lactoglobulin and lactoferrin, the respective pI is pI = 4.9 for α-lactalbumin, pI = 5.1 for β-lactoglobulin, and lactoferrin is pI = 8.2 to 8.9, from which α-lactalbumin and β-lactoglobulin are selectively adsorbed on the anion exchange membrane in the pH range of 5.0 to 8.0, Lactoferrin is selectively adsorbed on the cation exchange membrane. At the same time, lactoferrin selectively permeates through the anion exchange membrane without adsorption, and α-lactalbumin and β-lactoglobulin selectively permeate through the cation exchange membrane without adsorption. It is possible to separate only lactoferrin from α-lactalbumin and β-lactoglobulin using such selective adsorption and non-adsorption properties by charge interaction.
Although the pH of milk is almost neutral, generally, in order to solidify casein and produce cheese, the pH of whey produced as a by-product after cheese production is also in this pH range because it is performed in a weakly acidic pH range. In order to separate whey protein by charge interaction, it is preferable to adjust the whey to a pH in the range of 5.0 to 8.0. At this time, the alkali component used for adjusting the pH is not particularly limited, but it is easy to adjust with an aqueous sodium hydroxide solution.

pIの値に差が小さい、α−ラクトアルブミンとβ−ラクトグロブリンを分離するためには、電荷相互作用では達成できないため、疎水性相互作用の差を用いることが好ましい。一般に、グロブリンたんぱく質はアルブミンたんぱく質より疎水性が強く、その傾向はpI近傍でより顕著となる。即ち、pHが4.0〜6.0の範囲にある水溶液中に存在するβ−ラクトグロブリンはα−ラクトアルブミンより、強い疎水性を有することになり、この際水溶液の塩濃度が高いと、β−ラクトグロブリンは疎水性基に吸着することで、よりエントロピー的に自由エネルギーの低い状態になるが、α−ラクトアルブミンは水溶液中に留まることによりエンタルピー的に自由エネルギーの低い状態になることで、それぞれ安定化する。このような疎水性相互作用による選択的な吸着、非吸着の性質を利用して、α−ラクトアルブミンとβ−ラクトグロブリンとを分離することが可能となる。
上記の性質は、官能基が細孔の表面に固定されている多孔膜よりも、官能基がグラフト鎖に固定され、そのグラフト鎖が細孔の表面に固定されている多孔膜の場合により顕著となり、選択的な吸着、非吸着が実現しやすい傾向がある。これは官能基が表面に固定されている前者の場合より、官能基がグラフト鎖を介して多孔膜に固定されている後者の場合の方が、たんぱく質と官能基との吸着点の数が多くなることが理由と考えられる。
In order to separate α-lactalbumin and β-lactoglobulin with a small difference in pI values, it is preferable to use the difference in hydrophobic interaction because it cannot be achieved by charge interaction. In general, globulin proteins are more hydrophobic than albumin proteins, and the tendency is more prominent near pI. That is, β-lactoglobulin present in an aqueous solution having a pH in the range of 4.0 to 6.0 has a stronger hydrophobicity than α-lactalbumin. In this case, when the salt concentration of the aqueous solution is high, β-Lactoglobulin adsorbs to a hydrophobic group, resulting in a state of lower free energy entropy, while α-lactalbumin becomes enthalpy of lower free energy by remaining in an aqueous solution. , Each stabilized. It is possible to separate α-lactalbumin and β-lactoglobulin by utilizing such selective adsorption and non-adsorption properties due to hydrophobic interaction.
The above properties are more pronounced in the case of a porous membrane in which the functional group is fixed to the graft chain and the graft chain is fixed to the surface of the pore than the porous membrane in which the functional group is fixed to the surface of the pore. Therefore, selective adsorption and non-adsorption tend to be easily realized. This is because the number of adsorption points between the protein and the functional group is larger in the latter case where the functional group is immobilized on the porous membrane via the graft chain than in the former case where the functional group is immobilized on the surface. The reason is considered to be.

本実施の形態において、たんぱく質と相互作用する官能基を有する多孔膜に通液する乳清の液量は、液中に含有される乳清たんぱく質の濃度と、使用する多孔膜の各乳清たんぱくに対する吸着量から適切に決定することができる。   In the present embodiment, the amount of whey that passes through the porous membrane having a functional group that interacts with the protein is determined by the concentration of the whey protein contained in the solution and each whey protein of the porous membrane to be used. It can be appropriately determined from the amount adsorbed on.

本実施の形態において、アニオン交換基又はカチオン交換基を有する多孔膜と疎水性基を有する多孔膜を用いて、乳清たんぱくを分離回収する場合、
(A)乳清を、アニオン交換基又はカチオン交換基を有する多孔膜に透過させることにより、乳清たんぱくの一部を該多孔膜に吸着させ、透過液を回収する工程、
(B)前記多孔膜に吸着した前記乳清たんぱくを、塩を含む水溶液を通液して溶出回収する工程、
(C)前記工程(A)でカチオン交換基を有する多孔膜を透過した溶液又は、前記工程(B)でアニオン交換基を有する多孔膜から溶出回収した溶液を、疎水性基を有する多孔膜に透過することにより、該溶液中の乳清たんぱくの一部を該疎水性基を有する多孔膜に吸着させ、透過液を回収する工程、
(D)前記疎水性基を有する多孔膜に吸着した乳清たんぱくを、溶出回収する工程、
を含む工程を含むことが好ましい。
前記(A)工程においてアニオン交換基を有する多孔膜を用いる場合、当該多孔膜に吸着される乳清たんぱくはα−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンであり、
前記(C)工程において疎水性基を有する多孔膜を用いる場合、当該多孔膜に吸着される乳清たんぱくはβ−ラクトグロブリンである。
In this embodiment, when separating and recovering whey protein using a porous membrane having an anion exchange group or a cation exchange group and a porous membrane having a hydrophobic group,
(A) a step of allowing whey to permeate through a porous membrane having an anion exchange group or a cation exchange group to adsorb a part of the whey protein to the porous membrane and recovering the permeate;
(B) A step of eluting and collecting the whey protein adsorbed on the porous membrane by passing an aqueous solution containing a salt;
(C) The solution permeated through the porous membrane having a cation exchange group in the step (A) or the solution eluted and recovered from the porous membrane having an anion exchange group in the step (B) is converted into a porous membrane having a hydrophobic group. A step of allowing a portion of whey protein in the solution to adsorb to the porous membrane having the hydrophobic group by permeating and recovering the permeate;
(D) a step of eluting and recovering whey protein adsorbed on the porous membrane having the hydrophobic group,
It is preferable to include the process of containing.
When using a porous membrane having an anion exchange group in the step (A), whey proteins adsorbed on the porous membrane are α-lactalbumin and β-lactoglobulin,
When a porous membrane having a hydrophobic group is used in the step (C), the whey protein adsorbed on the porous membrane is β-lactoglobulin.

本実施の形態において、より具体的にアニオン交換基を有する多孔膜と疎水性基を有する多孔膜を用いて、乳清たんぱくを分離回収する場合、まず(a)乳清をアニオン交換基を有する多孔膜に通液し、α−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンを該多孔膜に吸着させ、ラクトフェリンが高含有量で含まれる透過液を回収する。このとき乳清は好ましくはpH5.0〜8.0、より好ましくはpH6.0〜8.0、さらに好ましくはpH6.0〜7.0に調整する。この工程(a)により、乳清からα−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンが吸着除去され、ラクトフェリンのみが高含有量で含まれる溶液を透過液として回収することが出来る。   In this embodiment, more specifically, when separating and recovering whey protein using a porous membrane having an anion exchange group and a porous membrane having a hydrophobic group, first, (a) whey has an anion exchange group The solution is passed through the porous membrane, α-lactalbumin and β-lactoglobulin are adsorbed on the porous membrane, and a permeate containing a high content of lactoferrin is recovered. At this time, the whey is preferably adjusted to pH 5.0 to 8.0, more preferably pH 6.0 to 8.0, and still more preferably pH 6.0 to 7.0. By this step (a), α-lactalbumin and β-lactoglobulin are adsorbed and removed from the whey, and a solution containing only lactoferrin in a high content can be recovered as a permeate.

続いて(b)アニオン交換基に吸着したα−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンを溶出するために、高濃度の塩を含む溶液を該多孔膜に通液し、α−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンの混合液を溶出液として回収する。溶出に用いる塩は特に限定しないが、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、硫酸アンモニウムから選ばれるいずれかの塩を用いるのが好ましく、塩化ナトリウムあるいは硫酸アンモニウムがより好ましい。また塩濃度は0.5M〜1.0Mが好ましく、より好ましくは0.7M〜1.0Mである。溶出の際の溶液のpHは特に限定しないが、たんぱく質の変性が生じないpH4.0〜8.5が好ましく、より好ましくはpH6.0〜8.0である。
α−ラクトアルブミンとβ−ラクトグロブリンとを分離するために続く工程(c)において、(b)で得られた混合溶液を、疎水性基を有する多孔膜に通液する。このとき混合溶液は、β−ラクトグロブリンの疎水性を高めるために、pH4.0〜6.0に調整する。塩濃度は工程(b)の塩濃度のままで通液する。この工程(c)において、β−ラクトグロブリンは多孔膜の疎水性基に吸着し、α−ラクトアルブミンが高含有量で含まれる透過液が回収される。
Subsequently, (b) in order to elute α-lactalbumin and β-lactoglobulin adsorbed on the anion exchange group, a solution containing a high concentration salt was passed through the porous membrane, and α-lactalbumin and β-lacto Collect the globulin mixture as the eluate. The salt used for elution is not particularly limited, but any salt selected from sodium chloride, sodium sulfate, sodium phosphate, sodium citrate, and ammonium sulfate is preferable, and sodium chloride or ammonium sulfate is more preferable. The salt concentration is preferably 0.5M to 1.0M, more preferably 0.7M to 1.0M. The pH of the solution at the time of elution is not particularly limited, but pH 4.0 to 8.5 at which protein denaturation does not occur is preferable, and pH 6.0 to 8.0 is more preferable.
In the subsequent step (c) for separating α-lactalbumin and β-lactoglobulin, the mixed solution obtained in (b) is passed through a porous membrane having a hydrophobic group. At this time, the mixed solution is adjusted to pH 4.0 to 6.0 in order to increase the hydrophobicity of β-lactoglobulin. The salt concentration is passed while maintaining the salt concentration of step (b). In this step (c), β-lactoglobulin is adsorbed to the hydrophobic group of the porous membrane, and a permeate containing a high content of α-lactalbumin is recovered.

続いて、工程(d)においてβ−ラクトグロブリンが吸着した疎水性基を有する多孔膜に、pH6.0〜8.5、低い塩濃度である0M〜0.3Mの塩を含む水溶液を通液して、β−ラクトグロブリンが高含有量で含まれる溶出画分を回収する。ここで、塩の種類は特に限定しない。
以上(a)から(d)の工程により、アニオン交換基を有する多孔膜及び疎水性基を有する多孔膜を用いて、乳清から有用な乳清たんぱくである、α−ラクトアルブミン、β−ラクトグロブリン及びラクトフェリンを、分離回収することが出来る。
Subsequently, in the step (d), an aqueous solution containing a salt having a pH of 6.0 to 8.5 and a low salt concentration of 0 to 0.3 M is passed through the porous membrane having a hydrophobic group to which β-lactoglobulin is adsorbed. Then, an elution fraction containing a high content of β-lactoglobulin is recovered. Here, the kind of salt is not specifically limited.
Α-lactalbumin, β-lacto which is a whey protein useful from whey using the porous membrane having an anion exchange group and the porous membrane having a hydrophobic group by the steps (a) to (d) above Globulin and lactoferrin can be separated and recovered.

一方、本実施の形態において、カチオン交換基を有する多孔膜と疎水性基を有する多孔膜を用いて、乳清たんぱくを分離回収する場合、まず(a’)乳清をカチオン交換基を有する多孔膜に通液し、ラクトフェリンを該多孔膜に吸着させ、α−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンが高含有量で含まれる透過液を回収する。このとき乳清は好ましくはpH5.0〜8.0、より好ましくはpH6.0〜8.0、さらに好ましくはpH6.0〜7.0に調整する。   On the other hand, in the present embodiment, when separating and recovering whey protein using a porous membrane having a cation exchange group and a porous membrane having a hydrophobic group, first, (a ′) the whey is porous with a cation exchange group. The solution is passed through the membrane, lactoferrin is adsorbed on the porous membrane, and a permeate containing a high content of α-lactalbumin and β-lactoglobulin is recovered. At this time, the whey is preferably adjusted to pH 5.0 to 8.0, more preferably pH 6.0 to 8.0, and still more preferably pH 6.0 to 7.0.

続いて(b’)カチオン交換基に吸着したラクトフェリンを溶出するために、高濃度の塩を含む溶液を該多孔膜に通液し、これらのたんぱくの混合液を溶出液として回収する。溶出に用いる塩は特に限定しないが、塩化ナトリウムを用いるのが好ましい。また塩濃度は0.3M〜1.0Mが好ましく、より好ましくは0.5M〜1.0Mである。溶出の際の溶液のpHは特に限定しないが、たんぱく質の変性が生じないpH4.0〜8.5が好ましく、より好ましくはpH6.0〜8.0である。
α−ラクトアルブミンとβ−ラクトグロブリンとを分離するために続く工程(c’)において、(a’)で得られた混合溶液を、疎水性基を有する多孔膜に通液する。このとき混合溶液は、β−ラクトグロブリンの疎水性を高めるために、pH4.0〜6.0、0.5M〜1.0Mの塩を含む水溶液に調整する。用いる塩は塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、硫酸アンモニウムから選ばれるいずれかの塩を用いるのが好ましく、硫酸ナトリウムあるいは硫酸アンモニウムがより好ましい。(c’)において、β−ラクトグロブリンは多孔膜の疎水性基に吸着し、α−ラクトアルブミンが高含有量で含まれる透過液が回収される。
Subsequently, (b ′) in order to elute the lactoferrin adsorbed on the cation exchange group, a solution containing a high-concentration salt is passed through the porous membrane, and a mixture of these proteins is recovered as an eluent. The salt used for elution is not particularly limited, but sodium chloride is preferably used. The salt concentration is preferably 0.3M to 1.0M, more preferably 0.5M to 1.0M. The pH of the solution at the time of elution is not particularly limited, but pH 4.0 to 8.5 at which protein denaturation does not occur is preferable, and pH 6.0 to 8.0 is more preferable.
In the subsequent step (c ′) for separating α-lactalbumin and β-lactoglobulin, the mixed solution obtained in (a ′) is passed through a porous membrane having a hydrophobic group. At this time, in order to increase the hydrophobicity of β-lactoglobulin, the mixed solution is adjusted to an aqueous solution containing a salt of pH 4.0 to 6.0 and 0.5 M to 1.0 M. The salt to be used is preferably any salt selected from sodium chloride, sodium sulfate, sodium phosphate, sodium citrate and ammonium sulfate, more preferably sodium sulfate or ammonium sulfate. In (c ′), β-lactoglobulin is adsorbed on the hydrophobic group of the porous membrane, and a permeate containing a high content of α-lactalbumin is recovered.

続いて、工程(d’)においてβ−ラクトグロブリンが吸着した疎水性基を有する多孔膜に、pH6.0〜8.5、低い塩濃度である0M〜0.3Mの塩を含む水溶液を通液して、β−ラクトグロブリンが高含有量で含まれる溶出画分を回収する。ここで、塩の種類は特に限定しない。
以上(a’)から(d’)の工程により、カチオン交換基を有する多孔膜及び疎水性基を有する多孔膜を用いて、乳清から有用な乳清たんぱくである、α−ラクトアルブミン、β−ラクトグロブリン及びラクトフェリンを、分離回収することが出来る。
また、分離回収して得られた乳清たんぱくは、一般にクロマトグラフィーの原理を用いて、必要に応じてさらに高純度に精製することが出来る。例えば工程(a)により得られたラクトフェリンの回収液中には微量のリゾチームが含まれる場合があり、その除去のために、トランスフェリン回収液をpH9に調整して、カチオン交換基への吸着が発現しないような条件にした上で、カチオン交換基を有する多孔膜あるいはカチオン交換クロマトグラフィーカラムに通液してリゾチームのみを吸着除去し、透過液を回収することにより、より高度に精製されたラクトフェリンを得ることが出来る。
Subsequently, an aqueous solution containing a salt having a pH of 6.0 to 8.5 and a low salt concentration of 0 M to 0.3 M is passed through the porous membrane having a hydrophobic group to which β-lactoglobulin is adsorbed in the step (d ′). And elution fractions containing a high content of β-lactoglobulin are collected. Here, the kind of salt is not specifically limited.
Α-lactalbumin, β-lactalbumin, which is a whey protein useful from whey, using the porous membrane having a cation exchange group and the porous membrane having a hydrophobic group by the steps (a ′) to (d ′). -Lactoglobulin and lactoferrin can be separated and recovered.
In addition, the whey protein obtained by separation and recovery can be purified to a higher purity as required, generally using the principle of chromatography. For example, the lactoferrin recovery solution obtained in step (a) may contain a small amount of lysozyme. To remove the lysozyme, the transferrin recovery solution is adjusted to pH 9 to express adsorption to the cation exchange group. In such a condition, the solution is passed through a porous membrane having a cation exchange group or a cation exchange chromatography column to adsorb and remove only lysozyme, and the permeate is recovered to obtain more highly purified lactoferrin. Can be obtained.

以下、参考例、実施例に基づいて本実施の形態をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は以下の実施例のみに限定されない。   Hereinafter, the present embodiment will be described more specifically based on reference examples and examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.

[参考例1] たんぱく質と相互作用する官能基がグラフト鎖を介して表面に固定された多孔膜モジュールの作成
(i)中空糸多孔膜へのグラフト鎖の導入
外径3.0mm、内径2.0mm、下記(viii)に記載のバブルポイント法で測定した最大細孔径が0.3μmのポリエチレン製中空糸多孔膜を密閉容器に入れて、容器内の空気を窒素で置換した。その後、容器の外側からドライアイスで冷却しながら、γ線200kGyを照射し、ラジカルを発生させた。得られたラジカルを有するポリエチレン製中空糸多孔膜をガラス反応管に入れて、200Pa以下に減圧することにより、反応管内の酸素を除いた。ここに40℃に調整したグリシジルメタクリレート(GMA)3体積部、メタノール97体積部よりなる反応液を、中空糸多孔膜の20質量部に注入した後、12分間密閉状態で静置してグラフト重合反応を施し、中空糸多孔膜にグラフト鎖を導入した。なお、GMAおよびメタノールよりなる反応液は予め窒素でバブリングして、反応液内の酸素を窒素置換した。
[Reference Example 1] Preparation of a porous membrane module in which a functional group that interacts with a protein is fixed to the surface via a graft chain (i) Introduction of graft chain into hollow fiber porous membrane A polyethylene hollow fiber porous membrane having a maximum pore size of 0.3 μm as measured by the bubble point method described in (viii) below at 0 mm was placed in a sealed container, and the air in the container was replaced with nitrogen. Thereafter, while cooling with dry ice from the outside of the container, γ rays 200 kGy were irradiated to generate radicals. The obtained polyethylene hollow fiber porous membrane having radicals was put in a glass reaction tube and the pressure in the reaction tube was reduced to 200 Pa or less to remove oxygen in the reaction tube. A reaction solution consisting of 3 parts by volume of glycidyl methacrylate (GMA) adjusted to 40 ° C. and 97 parts by volume of methanol was injected into 20 parts by mass of the hollow fiber porous membrane, and then left to stand for 12 minutes in a sealed state to perform graft polymerization. The reaction was performed to introduce graft chains into the hollow fiber porous membrane. The reaction solution composed of GMA and methanol was previously bubbled with nitrogen to replace oxygen in the reaction solution with nitrogen.

グラフト重合反応後、反応管内の反応液を捨てた。次いで、反応管内にジメチルスルホキシドを入れて中空糸多孔膜を洗浄することにより、残存したグリシジルメタクリレート、そのオリゴマーおよび中空糸多孔膜に固定されなかったグラフト鎖を除去した。洗浄液を捨てた後、さらにジメチルスルホキシドを入れて2回洗浄を行った。次いでメタノールを用いて同様にして洗浄を3回行った。洗浄後の中空糸多孔膜を乾燥し、重量を測定したところ、中空糸多孔膜の重量はグラフト鎖導入前の138%であり、基材重量に対するグラフト鎖の重量の比として定義されるグラフト率は38%であった。   After the graft polymerization reaction, the reaction solution in the reaction tube was discarded. Next, dimethyl sulfoxide was placed in the reaction tube to wash the hollow fiber porous membrane, thereby removing the remaining glycidyl methacrylate, its oligomer, and the graft chain not fixed to the hollow fiber porous membrane. After discarding the washing liquid, dimethyl sulfoxide was further added and washing was performed twice. Subsequently, washing was performed three times in the same manner using methanol. The hollow fiber porous membrane after washing was dried and weighed. The weight of the hollow fiber porous membrane was 138% before graft chain introduction, and the graft ratio defined as the ratio of the weight of the graft chain to the weight of the base material Was 38%.

(ii)アニオン交換基(3級アミノ基)のグラフト鎖への固定
乾燥したグラフト鎖を導入した中空糸多孔膜をメタノールに10分以上浸漬して膨潤させた後、純水に浸漬して水置換した。ジエチルアミン50体積部、純水50体積部の混合溶液よりなる反応液を、ガラス反応管にグラフト反応後の中空糸多孔膜に対して20質量部を入れ、30℃に調整した。ここにグラフト鎖を導入した中空糸多孔膜を挿入し、210分間静置して、グラフト鎖のエポキシ基をジエチルアミノ基に置換することにより、アニオン交換基としてジエチルアミノ基を有する中空糸多孔膜を得た。得られた中空糸多孔膜は外径3.3mm、内径2.1mmであり、中空糸多孔膜においてグラフト鎖の有するエポキシ基の80%がジエチルアミノ基によって置換されていた。
置換率Tはエポキシ基のモル数Nのうち、ジエチルアミノ基に置換されたモル数Nとして下記式(I)を用いて算出した。
(Ii) Fixation of anion exchange group (tertiary amino group) to graft chain After swelled by immersing a hollow fiber porous membrane into which a dried graft chain has been introduced for 10 minutes or more, it is immersed in pure water to obtain water. Replaced. 20 parts by mass of a reaction solution composed of a mixed solution of 50 parts by volume of diethylamine and 50 parts by volume of pure water was placed in a glass reaction tube with respect to the hollow fiber porous membrane after the graft reaction, and adjusted to 30 ° C. A hollow fiber porous membrane with a graft chain introduced therein was inserted and allowed to stand for 210 minutes to replace the epoxy group of the graft chain with a diethylamino group, thereby obtaining a hollow fiber porous membrane having a diethylamino group as an anion exchange group. It was. The obtained hollow fiber porous membrane had an outer diameter of 3.3 mm and an inner diameter of 2.1 mm. In the hollow fiber porous membrane, 80% of the epoxy groups of the graft chain were substituted with diethylamino groups.
The substitution rate T was calculated using the following formula (I) as the number of moles N 1 substituted with a diethylamino group out of the number of moles N 0 of the epoxy group.

T=100×N/N
=100×{(w−w)/M}/{w(dg/(dg+100))/M
・・・(I)
T = 100 × N 1 / N 0
= 100 × {(w 1 −w 0 ) / M 1 } / {w 0 (dg / (dg + 100)) / M 0 }
... (I)

式(I)中、Mはジエチルアンモニウムの分子量(73.14)、wはグラフト重合反応後の中空糸多孔膜の重量、wはジエチルアミノ基置換反応後の中空糸多孔膜の重量、dgはグラフト率、MはGMAの分子量(142)である。 In formula (I), M 1 is the molecular weight of diethylammonium (73.14), w 0 is the weight of the hollow fiber porous membrane after the graft polymerization reaction, w 1 is the weight of the hollow fiber porous membrane after the diethylamino group substitution reaction, dg is the graft ratio, and M 0 is the molecular weight of GMA (142).

(iii)カチオン交換基(スルホン基)のグラフト鎖への固定
乾燥したグラフト鎖を導入した中空糸多孔膜をメタノールに10分以上浸漬して膨潤させた後、純水に浸漬して水置換した。亜硫酸ナトリウム10質量部、2−プロパノール15質量部、純水75質量部の混合溶液よりなる反応液を、ガラス反応管にグラフト反応後の中空糸多孔膜に対して20質量部を入れ、80℃に調整した。ここにグラフト鎖を導入した中空糸多孔膜を挿入し、10分間静置して、グラフト鎖のエポキシ基をスルホン基に置換することにより、カチオン交換基としてスルホン基を有する中空糸多孔膜を得た。得られた中空糸多孔膜は外径3.3mm、内径2.1mmであり、中空糸多孔膜においてグラフト鎖の有するエポキシ基の3%がスルホン基によって置換されていた。
置換率Tはエポキシ基のモル数Nのうち、スルホン基に置換されたモル数Nとして下記式(II)を用いて算出した。
(Iii) Fixation of cation exchange group (sulfone group) to graft chain The hollow fiber porous membrane into which the dried graft chain was introduced was immersed in methanol for 10 minutes or more to swell, and then immersed in pure water to replace with water. . 20 parts by mass of a reaction solution comprising a mixed solution of 10 parts by mass of sodium sulfite, 15 parts by mass of 2-propanol, and 75 parts by mass of pure water is put into a glass reaction tube with respect to the hollow fiber porous membrane after the graft reaction. Adjusted. A hollow fiber porous membrane having graft chains introduced therein is inserted and allowed to stand for 10 minutes to replace the epoxy group of the graft chain with a sulfone group, thereby obtaining a hollow fiber porous membrane having a sulfone group as a cation exchange group. It was. The obtained hollow fiber porous membrane had an outer diameter of 3.3 mm and an inner diameter of 2.1 mm. In the hollow fiber porous membrane, 3% of the epoxy groups of the graft chain were substituted with sulfone groups.
The substitution rate T was calculated using the following formula (II) as the number of moles N 2 substituted with the sulfone group out of the number of moles N 0 of the epoxy group.

T=100×N/N
=100×{(w−w)/M}/{w(dg/(dg+100))/M
・・・(II)
T = 100 × N 2 / N 0
= 100 × {(w 2 −w 0 ) / M 2 } / {w 0 (dg / (dg + 100)) / M 0 }
... (II)

式(II)中、Mは亜硫酸ナトリウムの分子量(103.05)、wはグラフト重合反応後の中空糸多孔膜の重量、wはスルホン基置換反応後の中空糸多孔膜の重量、dgはグラフト率、MはGMAの分子量(142)である。 In formula (II), M 2 is the molecular weight of sodium sulfite (103.05), w 0 is the weight of the hollow fiber porous membrane after the graft polymerization reaction, w 2 is the weight of the hollow fiber porous membrane after the sulfone group substitution reaction, dg is the graft ratio, and M 0 is the molecular weight of GMA (142).

(iv)疎水性基(フェニル基)のグラフト鎖への固定
乾燥したグラフト鎖を導入した中空糸多孔膜をメタノールに10分以上浸漬して膨潤させた後、純水に浸漬して水置換した。アニリン3質量部、水酸化ナトリウム0.4質量部、純水97質量部の混合溶液よりなる反応液を、ガラス反応管にグラフト反応後の中空糸多孔膜に対して20質量部を入れ、30℃に調整した。ここにグラフト鎖を導入した中空糸多孔膜を挿入し、20時間静置して、グラフト鎖のエポキシ基をフェニル基に置換することにより、疎水性基としてフェニル基を有する中空糸多孔膜を得た。得られた中空糸多孔膜は外径3.3mm、内径2.1mmであり、中空糸多孔膜においてグラフト鎖の有するエポキシ基の78%がフェニル基によって置換されていた。
置換率Tはエポキシ基のモル数Nのうち、フェニル基に置換されたモル数Nとして下記式(III)を用いて算出した。
(Iv) Fixation of hydrophobic group (phenyl group) to graft chain The hollow fiber porous membrane into which the dried graft chain was introduced was immersed in methanol for 10 minutes or more to swell, and then immersed in pure water to replace with water. . 20 parts by mass of a reaction solution composed of 3 parts by mass of aniline, 0.4 parts by mass of sodium hydroxide, and 97 parts by mass of pure water is placed in a glass reaction tube with respect to the hollow fiber porous membrane after the graft reaction. Adjusted to ° C. A hollow fiber porous membrane having a phenyl group as a hydrophobic group is obtained by inserting a hollow fiber porous membrane into which a graft chain is introduced and allowing to stand for 20 hours to replace the epoxy group of the graft chain with a phenyl group. It was. The obtained hollow fiber porous membrane had an outer diameter of 3.3 mm and an inner diameter of 2.1 mm. In the hollow fiber porous membrane, 78% of the epoxy groups of the graft chain were substituted with phenyl groups.
The substitution rate T was calculated using the following formula (III) as the number of moles N 3 substituted with a phenyl group out of the number of moles N 0 of the epoxy group.

T=100×N/N
=100×{(w−w)/M}/{w(dg/(dg+100))/M
・・・(III)
T = 100 × N 3 / N 0
= 100 × {(w 3 −w 0 ) / M 3 } / {w 0 (dg / (dg + 100)) / M 0 }
... (III)

式(III)中、Mはアニリンの分子量(93.13)、wはグラフト重合反応後の中空糸多孔膜の重量、wはフェニル基置換反応後の中空糸多孔膜の重量、dgはグラフト率、MはGMAの分子量(142)である。 In formula (III), M 3 is the molecular weight of aniline (93.13), w 0 is the weight of the hollow fiber porous membrane after the graft polymerization reaction, w 3 is the weight of the hollow fiber porous membrane after the phenyl group substitution reaction, dg Is the graft ratio, and M 0 is the molecular weight of GMA (142).

(v)たんぱく質と相互作用する官能基がグラフト鎖を介して固定された中空糸多孔膜モジュールの作製
(ii)〜(iv)で得られた、アニオン交換基、カチオン交換基及び疎水性基をグラフト鎖を介して固定した、それぞれの中空糸多孔膜3本ずつを束ね、中空糸多孔膜の中空部を閉塞しないようにエポキシ系ポッティング剤で両末端をポリスルホン酸製モジュールケースに固定して、それぞれの官能基がグラフト鎖を介して固定された、3種類の中空糸多孔膜モジュールを作製した。得られたモジュールの内径は0.9cm、長さは約3.3cm、モジュールの内容積は約2mL、モジュール内に占める中空糸多孔膜の有効体積は0.85mL、中空部分を除いた中空糸多孔膜のみの体積は0.53mLであった。これらの得られたモジュールを純水200mLを通液して洗浄し、それぞれアニオン交換膜モジュール、カチオン交換膜モジュール及び疎水性膜モジュールとして、以下の実施例等において、評価モジュールとして用いた。
(V) Production of a hollow fiber porous membrane module in which a functional group that interacts with a protein is fixed via a graft chain. Anion exchange groups, cation exchange groups, and hydrophobic groups obtained in (ii) to (iv) Bundled three hollow fiber porous membranes fixed through a graft chain, and fixed both ends to a polysulfonic acid module case with an epoxy potting agent so as not to block the hollow portion of the hollow fiber porous membrane, Three types of hollow fiber porous membrane modules were prepared in which each functional group was fixed via a graft chain. The obtained module has an inner diameter of 0.9 cm, a length of about 3.3 cm, an inner volume of the module of about 2 mL, an effective volume of the hollow fiber porous membrane in the module of 0.85 mL, and a hollow fiber excluding the hollow portion. The volume of the porous membrane alone was 0.53 mL. These obtained modules were washed by passing 200 mL of pure water, and used as an evaluation module in the following examples as anion exchange membrane module, cation exchange membrane module and hydrophobic membrane module, respectively.

(vi)乳清(ホエー)の作成
市販の未加工牛乳1Lを65℃にて30分間静置し殺菌した後、室温にまで冷却し、そこに攪拌しながら乳酸を加えてpH5.0に調整し、攪拌を停止してそのまま60分間静置した。牛乳中のカゼインが凝固したチーズ成分を濾紙(ワットマン製、40)で濾すことによって取り出し、濾紙を通過した乳清をさらに0.45μmの精密ろ過膜(ザルトリウス製、ミニザルトプラスSW17829K)によって濾過することにより、清澄な乳清を得た。
(vii)ゲルろ過クロマトグラフィーによる乳清たんぱくの同定と定量
GEヘルスケアバイオサインス社製、AKTAexplorer100にゲルろ過カラムとして、GEヘルスケアバイオサイエンス社製、Hiprep 16/60 Sephacryl S−200HRを取り付け、サンプル添加量1mL、バッファーとして50mMリン酸ナトリウムpH7.0を用いて、流速0.5mL/minで通液することにより分子量分画した。
(Vi) Preparation of whey (whey) 1L of commercially available raw milk was sterilized by standing at 65 ° C for 30 minutes, then cooled to room temperature, and added to lactic acid while stirring to adjust to pH 5.0 The stirring was stopped and the mixture was allowed to stand for 60 minutes. The cheese component in which milk casein coagulates is removed by filtering with a filter paper (Whatman, 40), and the whey that has passed through the filter paper is further filtered through a 0.45 μm microfiltration membrane (Sartorius, Mini Sarto Plus SW17829K). As a result, a clear whey was obtained.
(Vii) Identification and quantification of whey protein by gel filtration chromatography GE Healthcare Biosigns, AKTAexplorer100, GE Healthcare Bioscience, Hipprep 16/60 Sephacryl S-200HR as a gel filtration column, Molecular weight fractionation was carried out by passing 1 mL of sample at a flow rate of 0.5 mL / min using 50 mM sodium phosphate pH 7.0 as a buffer.

(viii)バブルポイント法 基材としての中空糸多孔膜の最大細孔径を、バブルポイント法を用いて測定した。長さ8cmの中空糸多孔膜の一方の末端を閉塞し、他方の末端に圧力計を介して窒素ガス供給ラインを接続した。この状態で窒素ガスを供給してライン内部を窒素に置換した後、中空糸多孔膜をエタノールに浸漬した。この時、エタノールがライン内に逆流しないように極僅かに窒素で圧力をかけた状態で、中空糸多孔膜を浸漬した。中空糸多孔膜を浸漬した状態で、窒素ガスの圧力をゆっくりと増加させ、中空糸多孔膜から窒素ガスの泡が安定して出始めた圧力Pを記録した。これより、最大細孔径をd、表面張力をγとして、下記式(V)に従って、中空糸多孔膜の最大細孔径を算出した。 (Viii) Bubble Point Method The maximum pore diameter of the hollow fiber porous membrane as a substrate was measured using a bubble point method. One end of a hollow fiber porous membrane having a length of 8 cm was closed, and a nitrogen gas supply line was connected to the other end via a pressure gauge. In this state, nitrogen gas was supplied to replace the inside of the line with nitrogen, and then the hollow fiber porous membrane was immersed in ethanol. At this time, the hollow fiber porous membrane was immersed in a state where a slight pressure of nitrogen was applied so that ethanol did not flow back into the line. With the hollow fiber porous membrane immersed, the pressure of nitrogen gas was slowly increased, and the pressure P at which nitrogen gas bubbles started to stably emerge from the hollow fiber porous membrane was recorded. From this, the maximum pore diameter of the hollow fiber porous membrane was calculated according to the following formula (V), where d is the maximum pore diameter and γ is the surface tension.

d=Cγ/P・・・(IV) d = C 1 γ / P (IV)

式(IV)中、Cは定数である。エタノールを浸漬液としたときのCγ=0.632(kg/cm)であり、上式にP(kg/cm)を代入することにより、最大細孔径d(μm)を求めた。 In formula (IV), C 1 is a constant. C 1 γ = 0.632 (kg / cm) when ethanol was used as the immersion liquid, and the maximum pore diameter d (μm) was determined by substituting P (kg / cm 2 ) into the above equation.

[実施例1]
(vi)で得られた乳清200mLをpH7.5に調整した後、(v)で作成したアニオン交換膜モジュールに通液し、透過液を回収した(工程(a))。得られた回収液を(vii)に従いゲルろ過クロマトグラフィーにより分析したところ、ラクトフェリンに相当する分子量83000の位置に最も強いピークが現れ、ピーク面積から透過液中の全たんぱく質の93%がラクトフェリンでることが確認された。
続いてアニオン交換膜モジュールに0.7Mの塩化ナトリウムを含む50mMリン酸ナトリウムバッファー、pH5.0を20mL通液し、アニオン交換膜モジュールに吸着したたんぱく質を溶出回収した(工程(b))。得られた溶出液を疎水性膜モジュールに通液して透過液を回収し(工程(c))、これを(vii)に従ってゲルろ過クロマトグラフィーによる分析を行ったところ、α−ラクトアルブミンに相当する分子量14200の位置に最も強いピークが現れ、ピーク面積から透過液中の全たんぱく質の95%がα−ラクトアルブミンであることが確認された。
[Example 1]
After adjusting 200 mL of the whey obtained in (vi) to pH 7.5, the solution was passed through the anion exchange membrane module prepared in (v), and the permeate was collected (step (a)). When the recovered liquid obtained was analyzed by gel filtration chromatography according to (vii), the strongest peak appeared at the position of molecular weight 83000 corresponding to lactoferrin, and 93% of the total protein in the permeate was lactoferrin from the peak area. Was confirmed.
Subsequently, 20 mL of 50 mM sodium phosphate buffer, pH 5.0 containing 0.7 M sodium chloride was passed through the anion exchange membrane module, and the protein adsorbed on the anion exchange membrane module was eluted and collected (step (b)). The obtained eluate was passed through a hydrophobic membrane module, and the permeate was collected (step (c)). When this was analyzed by gel filtration chromatography according to (vii), it was equivalent to α-lactalbumin. The strongest peak appeared at the position of molecular weight 14200, and it was confirmed from the peak area that 95% of the total protein in the permeate was α-lactalbumin.

次に疎水性膜モジュールに50mMリン酸ナトリウムバッファー、pH7.0を20mL通液し、吸着したたんぱく質を溶出した(工程(d))。これを(vii)に従ってゲルろ過クロマトグラフィーによる分析を行ったところ、β−ラクトグロブリンに相当する分子量18300の位置に最も強いピークが現れ、ピーク面積から全たんぱく質の89%がβ−ラクトグロブリンであることが確認された。   Next, 20 mL of 50 mM sodium phosphate buffer, pH 7.0 was passed through the hydrophobic membrane module to elute the adsorbed protein (step (d)). When this was analyzed by gel filtration chromatography according to (vii), the strongest peak appeared at the position of molecular weight 18300 corresponding to β-lactoglobulin, and 89% of the total protein was β-lactoglobulin from the peak area. It was confirmed.

[実施例2]
(vi)で得られた乳清200mLをpH7.0に調整した後、(v)で作成したカチオン交換膜モジュールに通液し、透過液を回収した(工程(a’))。続いて、0.7Mの塩化ナトリウムを含む20mM Trisバッファー、pH8.0を20mL通液し、カチオン交換膜モジュールに吸着したたんぱく質を溶出回収した(工程(b’))。得られた回収液を(vii)に従いゲルろ過クロマトグラフィーにより分析したところ、ラクトフェリンに相当する分子量83000の位置に最も強いピークが現れ、ピーク面積から透過液中の全たんぱく質の95%がラクトフェリンでることが確認された。
[Example 2]
200 mL of whey obtained in (vi) was adjusted to pH 7.0, and then passed through the cation exchange membrane module prepared in (v) to collect the permeate (step (a ′)). Subsequently, 20 mL of 20 mM Tris buffer containing 0.7 M sodium chloride, pH 8.0 was passed through to elute and recover the protein adsorbed on the cation exchange membrane module (step (b ′)). When the collected liquid was analyzed by gel filtration chromatography according to (vii), the strongest peak appeared at the position of molecular weight 83000 corresponding to lactoferrin, and 95% of the total protein in the permeate was lactoferrin from the peak area. Was confirmed.

次に工程(a’)において得られたカチオン交換膜モジュールの透過回収液に硫酸アンモニウムを濃度が0.7Mとなるように添加し、pH5.0に調整した。これを疎水性膜モジュールに通液し、透過液を回収した(工程(c’))。得られた回収液を(vii)に従ってゲルろ過クロマトグラフィーによる分析を行ったところ、α−ラクトアルブミンに相当する分子量14200の位置に最も強いピークが現れ、ピーク面積から透過液中の全たんぱく質の91%がα−ラクトアルブミンであることが確認された。
次に疎水性膜モジュールに50mMリン酸ナトリウムバッファー、pH7.0を20mL通液し、吸着したたんぱく質を溶出した(工程(d’))。これを(vii)に従ってゲルろ過クロマトグラフィーによる分析を行ったところ、β−ラクトグロブリンに相当する分子量18300の位置に最も強いピークが現れ、ピーク面積から全たんぱく質の87%がβ−ラクトグロブリンであることが確認された。
Next, ammonium sulfate was added to the permeation recovery solution of the cation exchange membrane module obtained in the step (a ′) so as to have a concentration of 0.7 M, and the pH was adjusted to 5.0. This was passed through the hydrophobic membrane module, and the permeate was collected (step (c ′)). When the recovered liquid thus obtained was analyzed by gel filtration chromatography according to (vii), the strongest peak appeared at the position of molecular weight 14200 corresponding to α-lactalbumin, and 91% of the total protein in the permeate was observed from the peak area. % Was confirmed to be α-lactalbumin.
Next, 20 mL of 50 mM sodium phosphate buffer, pH 7.0 was passed through the hydrophobic membrane module to elute the adsorbed protein (step (d ′)). When this was analyzed by gel filtration chromatography according to (vii), the strongest peak appeared at a molecular weight of 18300 corresponding to β-lactoglobulin, and 87% of the total protein was β-lactoglobulin from the peak area. It was confirmed.

本発明のたんぱく質と相互作用する官能基を有する多孔膜による、乳清たんぱくの分離回収方法によって、通常は廃棄されるチーズ生産後の乳清などから、有用な乳清たんぱくを効率的に、高い精度で分離回収されるという産業上の利用可能性を有する。   By the method for separating and recovering whey protein by the porous membrane having a functional group that interacts with the protein of the present invention, the useful whey protein is efficiently and efficiently recovered from the whey after production of cheese that is usually discarded. It has industrial applicability that it is separated and recovered with accuracy.

Claims (7)

たんぱく質と相互作用する官能基を有する多孔膜を用いた乳清たんぱくの分離回収方法。   A method for separating and recovering whey protein using a porous membrane having a functional group that interacts with protein. 以下の工程を含む請求項1に記載の乳清たんぱくの分離回収方法、
(A)乳清を、アニオン交換基又はカチオン交換基を有する多孔膜に透過させることにより、乳清たんぱくの一部を該多孔膜に吸着させ、透過液を回収する工程、
(B)前記多孔膜に吸着した乳清たんぱくを、塩を含む水溶液を通液して溶出回収する工程、
(C)前記工程(A)でカチオン交換基を有する多孔膜を透過した溶液又は、前記工程(B)でアニオン交換基を有する多孔膜から溶出回収した溶液を、疎水性基を有する多孔膜に透過することにより、該溶液中の乳清たんぱくの一部を該疎水性基を有する多孔膜に吸着させ、透過液を回収する工程、
(D)前記疎水性基を有する多孔膜に吸着した乳清たんぱくを、溶出回収する工程。
The method for separating and recovering whey protein according to claim 1, comprising the following steps:
(A) a step of allowing whey to permeate through a porous membrane having an anion exchange group or a cation exchange group to adsorb a part of the whey protein to the porous membrane and recovering the permeate;
(B) a step of eluting and recovering whey protein adsorbed on the porous membrane by passing an aqueous solution containing salt;
(C) The solution permeated through the porous membrane having a cation exchange group in the step (A) or the solution eluted and recovered from the porous membrane having an anion exchange group in the step (B) is converted into a porous membrane having a hydrophobic group. A step of allowing a portion of whey protein in the solution to adsorb to the porous membrane having the hydrophobic group by permeating and recovering the permeate;
(D) A step of eluting and recovering whey protein adsorbed on the porous membrane having a hydrophobic group.
前記(A)工程におけるアニオン交換基を有する多孔膜で吸着される乳清たんぱくが、α−ラクトアルブミン及びβ−ラクトグロブリンであり、
前記(C)工程における疎水性基を有する多孔膜に吸着される乳清たんぱくがβ−ラクトグロブリンである、請求項1又は2に記載の乳清たんぱくの分離回収方法。
The whey protein adsorbed by the porous membrane having an anion exchange group in the step (A) is α-lactalbumin and β-lactoglobulin,
The method for separating and recovering whey protein according to claim 1 or 2, wherein the whey protein adsorbed on the porous membrane having a hydrophobic group in the step (C) is β-lactoglobulin.
前記(A)工程におけるカチオン交換基を有する多孔膜で吸着される乳清たんぱくがラクトフェリンであり、
前記(C)工程における疎水性基を有する多孔膜に吸着する乳清たんぱくがβ−ラクトグロブリンである、請求項1又は2に記載の乳清たんぱくの分離回収方法。
The whey protein adsorbed by the porous membrane having a cation exchange group in the step (A) is lactoferrin,
The method for separating and recovering whey protein according to claim 1 or 2, wherein the whey protein adsorbed on the porous membrane having a hydrophobic group in the step (C) is β-lactoglobulin.
アニオン交換基がグラフト鎖を介して表面に固定されている多孔膜を用いた、請求項1〜3のいずれかに記載の乳清たんぱくの分離回収方法。   The method for separating and recovering whey protein according to any one of claims 1 to 3, wherein a porous membrane having an anion exchange group fixed to the surface via a graft chain is used. カチオン交換基がグラフト鎖を介して表面に固定されている多孔膜を用いた、請求項1、2、4のいずれかに記載の乳清たんぱくの分離回収方法。   The method for separating and recovering whey protein according to any one of claims 1, 2, and 4, wherein a porous membrane having a cation exchange group immobilized on the surface via a graft chain is used. 疎水性基がグラフト鎖を介して表面に固定されている多孔膜を用いた、請求項1〜4のいずれかに記載の乳清たんぱくの分離回収方法。   The method for separating and recovering whey protein according to any one of claims 1 to 4, wherein a porous membrane having a hydrophobic group fixed to the surface via a graft chain is used.
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