CN109071683A - 几丁质低聚物、n-乙酰葡糖胺和1-o-烷基-n-乙酰葡糖胺的制造方法 - Google Patents

几丁质低聚物、n-乙酰葡糖胺和1-o-烷基-n-乙酰葡糖胺的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及：几丁质低聚物的制造方法(方法1)，其特征在于，将含几丁质的生物质在选自磷酸、亚硝酸和有机酸中的酸催化剂与水的共存下，在利用粉碎装置进行粉碎的同时，进行部分水解；N‑乙酰葡糖胺的制造方法(方法2)，其特征在于，在通过方法1得到的几丁质低聚物中加入水并加热，从而进行水解；以及1‑O‑烷基‑N‑乙酰葡糖胺的制造方法(方法3)，其特征在于，在几丁质低聚物中加入醇，从而进行醇解。

Description

几丁质低聚物、N-乙酰葡糖胺和1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的制 造方法
技术领域
本发明涉及通过使用环境负荷和处理上危险度低的催化剂的几丁质的水解反应，由含几丁质的生物质制造几丁质低聚物、N-乙酰葡糖胺(NAG)及1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的方法。
背景技术
几丁质是由NAG经由β-1,4-糖苷键键合而成的含氮多糖高分子，是虾、蟹等甲壳类、昆虫类、蘑菇等真菌所包含的在自然界丰富存在的生物质。
几丁质的水解生成物、醇解生成物等溶剂解生成物中存在具有各种各样的效果功能而能够用作各种功能材料的物质。
例如作为水解生成物的NAG以2～7个左右聚合而成的几丁质低聚物除了是作为用于获得NAG的前体有用的成分，还被报道了抗肿瘤、免疫激活、抗菌的作用(Trend FoodSci.Technol.,1999,10,37-51；非专利文献1)、由双歧杆菌增殖带来的肠内环境调节作用、作为植物生物体防御机制活化作用的诱导子活性，也作为医药用材料、功能性食品、农业材料受到瞩目。特别是近年来的研究对几丁质低聚物确认了作为植物生物体防御机制活化作用的诱导子活性，从而期望作为农业材料被灵活应用。但是，在水解生成物中残留硫酸根等的情况下，为了制成农业材料而需要纯化。因此，要求即使长期散布在耕地中也不会产生不良影响的材料。
此外，作为水解生成物的单体的NAG是确认了通过吸取到体内而促进透明质酸等粘多糖类的生物合成，从而具有改善膝盖/关节痛、美肤/保湿等效果的成分，与显示同样效果的葡糖胺相比没有苦味，利用效率高，因此，近年来期待作为功能性食品、医药相关原料、美容相关原料利用。
并且，作为甲醇解生成物、属于NAG衍生物的1-O-甲基-N-乙酰葡糖胺(以下有时简写成MeNAG)通过阻碍血细胞凝集而具有流感和癌的抑制效果，因此作为药品原料受到瞩目(Arch.Biochem.Biophys.,1987,259,79-88；非专利文献2、J.Biol.Chem.,1989,264,173-177；非专利文献3)，并且，该物质显示了向有机催化剂(J.Org.Chem.,2012,6390-6406；非专利文献4)、配体(J.Org.Chem.,1997,62,6012-6028；非专利文献5)、胶凝剂(Tetrahedron,2010,66,962-5971；非专利文献6)等展开用途的可能性。
作为使用酸、由几丁质开始制造几丁质低聚物、NAG的制造方法，开发出对几丁质使用浓盐酸在40℃左右的加热条件下进行3～4小时的反应进行部分水解而生成低聚物、接着进行后工序的方法(日本特公平5-33037号公报；专利文献1、日本特开2009-167140号公报；专利文献2、日本特许5426099号公报；专利文献3)。专利文献1和2中在后工序引入酶反应，专利文献3中在后工序引入冷却结晶析出而生成NAG。然而，这些方法存在以下问题：作为底物的几丁质中N-乙酰葡糖胺单元(C8H13NO5)的摩尔数相对于酸催化剂的摩尔数之比(以下简写成S/C比)为0.08～0.14，不仅相对于底物使用大量的浓盐酸，而且制造出的低聚物或NAG相对于几丁质的收率低。此外，对于别的酸，也开发出使用硫酸在0～50℃下进行5分钟～2小时的处理的方法(日本特开2002-88093；专利文献4)，但该方法S/C也为0.05～0.5，使用大量的硫酸。
这样现在开发出的使用酸的制造方法均大量使用难以处理的强酸，因此存在环境负荷和花费成本的问题。
另一方面，提出了不使用酸、对几丁质利用具有几丁质分解酶生成能力的微生物的方法(日本特开2004-41035号公报；专利文献5，日本特开2008-253252号公报；专利文献6)。但是，这些方法存在需要4～5天的长时间、几丁质的分解效率也低、生产性低这样的问题。
此外，如专利文献1～3中记载，MeNAG采用在用盐酸将几丁质部分水解而制成的几丁质低聚物中加入甲醇进行加热的甲醇解法来制造，但这种情况也存在使用大量酸的问题。
由于以上情况，希望确立以少的使用量使用易于处理的酸的环境负荷低的几丁质低聚物、N-乙酰葡糖胺和1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的有效的制造方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公平5-33037号公报
专利文献2：日本特开2009-167140号公报
专利文献3：日本特许5426099号公报
专利文献4：日本特开2002-88093公报
专利文献5：日本特开2004-41035号公报
专利文献6：日本特开2008-253252号公报
非专利文献
非专利文献1:Trend Food Sci.Technol.,1999,10,37-51
非专利文献2:Arch.Biochem.Biophys.,1987,259,79-88
非专利文献3:J.Biol.Chem.,1989,264,173-177
非专利文献4:J.Org.Chem.,2012,6390-6406
非专利文献5:J.Org.Chem.,1997,62,6012-6028
非专利文献6:Tetrahedron,2010,66,962-5971
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于，提供通过使用与现有方法相比少量的易于处理的酸催化剂的含几丁质的生物质的水解反应而进行的几丁质低聚物、N-乙酰葡糖胺和1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的制造方法。
用于解决课题的方法
本发明者们发现，通过在使用酸催化剂的含几丁质的生物质的水解反应中，使酸催化剂为处理上的危险度低的酸，并以与现有方法相比少的量使用，在水的存在下将含几丁质的生物质进行物理性粉碎，从而进行部分水解，能够制造几丁质低聚物。此外发现，通过在该几丁质低聚物中加入水并进行加热，从而进行水解，能够制造N-乙酰葡糖胺；并且，通过在几丁质低聚物中加入醇并进行加热，从而进行醇解，能够制造1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺，至此完成本发明。
即，本发明涉及以下[1]～[9]的几丁质低聚物的制造方法、[10]～[11]的N-乙酰葡糖胺的制造方法、以及[12]～[15]的1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的制造方法。
[1]一种几丁质低聚物的制造方法，其特征在于，将含几丁质的生物质在选自磷酸、亚硝酸和有机酸中的酸催化剂与水的共存下，在利用粉碎装置进行粉碎的同时，进行部分水解。
[2]根据前项1所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，所述酸催化剂是磷酸。
[3]根据前项2所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，几丁质中N-乙酰葡糖胺单元即C8H13NO5的摩尔数S相对于所述酸催化剂的摩尔数C之比S/C为0.2～20。
[4]根据前项1～3中任一项所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，将预先浸渗有酸催化剂的含几丁质的生物质在水的存在下进行粉碎。
[5]根据前项4所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，将溶解有酸催化剂的溶剂与含几丁质的生物质混合，其后除去溶剂使酸催化剂浸渗在含几丁质的生物质中，将得到的浸渗有酸催化剂的含几丁质的生物质在水的存在下进行粉碎。
[6]根据前项5所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，所述溶剂是不使含几丁质的生物质变性、不阻碍酸催化剂活性、且能够通过加热或蒸馏而除去的溶剂。
[7]根据前项6所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，所述溶剂选自水、乙醚、己烷和苯。
[8]根据前项1～7中任一项所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，粉碎装置是球磨机。
[9]根据前项8所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，球磨机是行星球磨机或滚动球磨机。
[10]一种N-乙酰葡糖胺的制造方法，其特征在于，在通过前项1～9中任一项所述的方法而得的几丁质低聚物中加入水并进行加热，从而进行水解。
[11]根据权利要求10所述的N-乙酰葡糖胺的制造方法，其中，加热温度为100～260℃。
[12]一种1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的制造方法，其特征在于，在通过前项1～9中任一项所述的方法而得的几丁质低聚物中加入醇，从而进行醇解。
[13]根据前项12所述的1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的制造方法，其中，醇是一元醇。
[14]根据前项12或13所述的1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的制造方法，其中，所述醇是甲醇，所述1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺是1-O-甲基-N-乙酰葡糖胺。
[15]根据前项12～14中任一项所述的1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的制造方法，其中，加热温度为120～280℃。
发明的效果
根据发明，能够由含几丁质的生物质使用环境负荷低的酸催化剂以低成本制造几丁质低聚物、N-乙酰葡糖胺和1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺。
附图说明
图1：是显示通过酸催化剂与物理性力的协同效果仅切断几丁质的糖苷键的图。
图2：表示以190℃的反应温度实施的几丁质低聚物的水解反应(实施例5)的温度图。
图3：表示利用本发明由几丁质合成几丁质低聚物、N-乙酰葡糖胺、及1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的图解。
具体实施方式
下面，对本发明方法的实施方式进行说明。另外，以下说明的实施方式是显示本发明的代表性示例的方式，本发明不限定于此。
含几丁质的生物质(固体底物)：
生物质一般是指“来自可再生生物的有机性资源，化石资源除外”，本发明中使用的“含几丁质的生物质”(以下有时称为固体底物。)是例如虾、蟹等甲壳类、节肢动物、昆虫类、乌贼、贝壳、磷虾等的壳、表皮、蘑菇等菌类的细胞壁等主要包含几丁质的生物质。
含几丁质的生物质既可以使用经纯化处理的，也可以使用没有进行纯化处理的。作为经纯化处理的含几丁质的生物质，可以举出在进行利用碱的蛋白质溶解、利用酸的钙溶解等处理后，进行中和、固液分离、水洗等处理，除去了蛋白质、钙等杂质，并含有几丁质的生物质。并且，也可以是工业制备的几丁质等。
含几丁质的生物质可以含有来自原料的蛋白质、磷酸、铁、铜、锌、钼、硅、铝、钙、镁、钾、钠等作为杂质。
含几丁质的生物质的形态既可以是干体，也可以是湿体，既可以是结晶性也可以是非结晶性。希望将含几丁质的生物质在反应之前进行粗粉碎。通过粗粉碎能增加与催化剂的接触性，从而促进水解反应。因此，优选含几丁质的生物质的形状、大小适于进行粉碎。作为这样的形状、大小，例如可以举出粒径为20～1000μm的粉体状。
粗粉碎处理例如可以使用磨碎机、颚式压碎机、旋转式压碎机、锥形压碎机、锤碎机、辊式破碎机、和辊磨机等粗粉碎机、捣碎机、轮碾机、切割/剪切磨、棒磨机、自生粉碎机和辊磨机等中粉碎机实施。粉碎处理时间只要将处理后原料均匀地微粉化即可，没有特别限定。
酸催化剂：
本发明中使用的酸催化剂只要是能够水解几丁质的催化剂，就没有特别限定，例如优选具有将形成作为主成分的几丁质的主链的β-1,4糖苷键水解的活性的催化剂。
作为酸催化剂，从环境负荷和处理上的安全性的观点考虑，优选使用磷酸和/或有机酸，例如可以使用磷酸、亚硝酸等无机酸、甲酸、乙酸、草酸、丙酸、柠檬酸、琥珀酸等有机酸。此外，也可以将它们联合使用。由于能够进一步提高利用酸催化剂的含几丁质的生物质的水解速度，并能够与分解产物一起作为农业材料使用，因而更优选磷酸、乙酸、柠檬酸、亚硝酸，最优选成为植物营养源的磷酸。
如图3的图解所示，本发明包括将固体底物中的几丁质进行部分水解来制造几丁质低聚物的方法(方法1)、将方法1中制造的几丁质低聚物在水中进行水解来制造N-乙酰葡糖胺方法(方法2)、和将方法1中制造的几丁质低聚物在醇溶剂中进行醇解来制造1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的方法(方法3)。下面，对各方法进行说明。
方法1(部分水解反应)：
固体底物的部分水解通过在底物中浸渗酸催化剂后施以由粉碎产生的机械应力来进行。另外，所谓部分水解，是指几丁质的解聚生成物大部分停留于水溶性的低聚物单元，直到单体单元的解聚少的水解反应。
几丁质具有形成NAG的聚合物主链的β-1,4糖苷键、和在C2位形成侧链的乙酰氨基(-NHCOCH3)的酰胺键两个成为水解对象的键，本发明的目标化合物均具有侧链的乙酰氨基，因此，重要的是将主链的β-1,4糖苷键选择性地进行水解。
对酸催化剂(C)与固体底物(S)的比率没有特别限定，但从反应时的部分水解效率、反应后的底物残渣减低的观点考虑，可以以S/C的摩尔比为0.2～20进行，优选0.5～15，更优选1～10。
酸催化剂在固体底物中的浸渗方法可以将各自直接混合来进行。此外，也可以将溶解有酸催化剂的溶剂与底物混合后，通过蒸馏、加热除去溶剂。使用的溶剂只要不使底物变性、不阻碍酸催化剂活性也不使其失活、不是不挥发性(即可以通过加热、蒸馏除去)的，就没有特别限定。例如水、乙醚、己烷、苯等是适当的。
对于部分水解时的水分，只要在浸渗有酸催化剂的固体底物上物理吸附的水分是1～3质量％左右，就足够供与部分水解，因此，通常即使不添加水也没有问题，但也可以添加水。
通过将浸渗有酸催化剂的固体底物粉碎，能够实现部分水解。在此，作为由通过粉碎将固体底物微粉化带来的效果，认为有：浸渗的酸催化剂更均匀的扩散、随着比表面积增大物理应力的传导效率提高、由几丁质的无定形化带来的固体底物的水解性提高。
作为粉碎处理使用的装置，可以举出罐磨机、管式磨、锥形磨等滚动球磨机、旋流型喷磨机、冲击型喷磨机、流化床型喷磨机、湿式型喷磨机等喷射粉碎机、研磨搅拌机(擂溃机)、微粉碎机(Angmill)等剪切磨、研钵、石磨等胶体磨、锤碎机、笼式磨机、针磨机、破碎机、筛磨机、涡流型磨机、离心分级磨等冲击式粉碎机、以及属于采用自转和公转运动的种类的粉碎机的行星球磨机等。
从本发明的目的、即实现主链的糖苷键的选择性水解的观点考虑，使用的粉碎装置优选对固体底物施加强的压缩力、在主链两方向施加拉伸应力的球磨机，更优选行星球磨机、滚动球磨机，最优选行星球磨机。
粉碎处理的温度只要能够不使侧链的乙酰氨基脱离地将主链的β-1,4糖苷键选择性水解，就没有特别限定，但优选常温～100℃。更优选为45～90℃，进一步优选为60～80℃。
粉碎处理的时间只要是能使固体底物的部分水解进行、变成水溶性，就没有特别限定。为了确定处理终点，优选确认随时间经过获得的样品的水溶性。
通过部分水解(方法1)得到的反应生成物接着能够作为进行后述的水解的方法2、进行醇解的方法3的原料使用，除此之外还能够进行中和、脱盐等纯化处理作为几丁质低聚物使用。
方法2(水解反应)和方法3(醇解反应)：
方法2的水解反应、和方法3的醇解反应中，均能够使用方法1的部分水解而得的反应生成物作为原料。实际上将原料溶解在溶剂(水或醇)中后进行加热，从而进行反应。方法2中，使用水为溶剂由几丁质低聚物制造NAG。方法3中，使用醇为溶剂由几丁质低聚物制造作为NAG衍生物的1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺。
对于方法3中使用的溶剂，优选甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2甲基-1丙醇、2-甲基-2-丙醇等一元醇。从使原料溶解获得反应的效率、均匀性的观点考虑，溶剂更优选为甲醇、乙醇，最优选为甲醇。
反应通常在原料与溶剂的存在下、常压下在密闭的容器中进行。例如溶剂为水的情况下，在形成水蒸气分压为0.1MPa以上的加压状态的温度下进行。对于形成加压状态的加热温度，方法2的水解反应优选为100～260℃，更优选为130～230℃，进一步优选为150～210℃。此外，方法3的醇解反应优选为120～280℃，更优选为150～250℃，进一步优选为170～230℃。另外，加热温度是反应时溶液的温度。通过为该范围，能够提高目标生成物的制造收率。本发明的制造方法中的反应通常在高压釜等密闭容器内实施，因此即使加热开始时是常压，只要以上述温度加热反应体系，也会变成加压状态。
并且，也能够在反应前或反应中对密闭容器内加压进行反应。加压的压力例如为0.1～30MPa，优选为1～20MPa，进一步优选为2～10MPa。
对于反应中的加热，从室温达到反应温度的时间优选为5～60分钟，更优选为5～30分钟，进一步优选为5～20分钟。优选达到反应温度，则同时停止加热进行冷却。通过这样能够提高NAG的制造收率。
分解使用的水的量(相对于1质量份原料的质量比)至少是能够将生物质的几丁质低聚物全部量进行溶剂解的量，但考虑反应混合物的流动性、搅拌性等，优选为1～500质量份，更优选为2～350质量份，进一步优选为2～200质量份。通过为该范围，能够在分解反应中兼顾较高的生成物收率和生成物浓度。
优选反应在对反应混合物搅拌的同时进行。反应形式可以是间歇式或连续式等中的任一种。
实施例
下面，举出实施例和比较例对本发明进一步进行说明，但本发明不受这些记载限定。
使用原料
使用将蟹壳干燥、粉碎，分别在高温的稀氢氧化钠水溶液和室温的稀盐酸水溶液中浸渍数小时，由此除去蛋白质、碳酸钙，从而纯化而得的几丁质。
[几丁质的部分水解反应(方法1)]
比较例1：未处理几丁质
直接使用纯化的几丁质(平均粒径73μm)。该样品为未处理几丁质。
比较例2：磷酸浸渗几丁质1
使未处理几丁质(平均粒径73μm)10g(以NAG单元计为49.2mmol)分散在包含磷酸2.4g(24.6mmol，S/C比2.0)的30mL水中后，减压干燥，获得含水率2.5质量％的粉末。该样品为磷酸浸渗几丁质1。
比较例3：磷酸浸渗几丁质2
使未处理几丁质(平均粒径73μm)10g(以NAG单元计为49.2mmol)分散在包含磷酸的量为4.8g(49.2mmol，S/C比1.0)的30mL水中后，减压干燥，获得含水率4.5质量％的粉末。该样品为磷酸浸渗几丁质2。
比较例4：几丁质粉碎物
将5.0g未处理几丁质(平均粒径73μm)与100g直径5mm的氧化铝球一起放入容量250mL的氧化铝锅中。将该锅安装在行星球磨机(フリッチュ社制造，PULVERI SETTE(注册商标)6)上以500rpm连续处理6小时。其结果获得含有4.2质量％的物理吸附水的粉末。该样品为几丁质粉碎物(平均粒径42μm)。
实施例1：磷酸浸渗几丁质粉碎物1
将5g硫酸浸渗几丁质1与100g直径5mm的氧化铝球一起放入容量250mL的氧化铝锅中。将该锅安装在行星球磨机(フリッチュ社制造，PULVERI SETTE6)上以500rpm连续处理6小时。其结果，获得含有3.1质量％的物理吸附水的粉末。该样品为磷酸浸渗几丁质粉碎物1。
实施例2：磷酸浸渗几丁质粉碎物2
将5g的硫酸浸渗几丁质2与100g直径5mm的氧化铝球一起放入容量250mL的氧化铝锅中。将该锅安装在行星球磨机(フリッチュ，PULVERI SETTE6)上以500rpm连续处理6小时。其结果，获得含有5.3质量％的物理吸附水的粉末。该样品为磷酸浸渗几丁质粉碎物2。
比较例5：硫酸浸渗几丁质粉碎物
使10.0g几丁质(平均粒径73μm)(以NAG单元计为49.2mmol)分散在包含2.4g硫酸(24.6mmol，S/C比2.0)的30mL水中后，将减压干燥获得的粉末分取5g，与直径5mm的氧化铝球100g一起放入容量250mL的氧化铝锅中。将该锅安装在行星球磨机(フリッチュ，PULVERISETTE6)上以500rpm连续处理6小时。其结果获得含有3.1质量％的物理吸附水的粉末。该样品为硫酸浸渗几丁质粉碎物。
[几丁质的部分水解反应样品的溶解度测定]
称量实施例1～2和比较例1～5的各样品100mg，添加在蒸馏水50mL中振荡后，进行10分钟的超声波处理，使可溶部分溶解。一系列的处理在25℃的温度进行，获得的悬浮液用0.1μm的聚四氟乙烯(PTFE)的过滤器过滤，固体残渣进一步用5mL的蒸馏水过滤洗涤，放入110℃的烘箱中干燥一夜后，测定质量，由以下算式计算出溶解度。
溶解度(％)＝{(称量样品的质量-回收固体成分的干燥质量)/称量样品的质量}×100
将溶解度的测定结果示于表1。未处理几丁质(比较例1)以0％完全没有显示溶解性。实施了处理的几丁质也是：仅进行酸添加的磷酸浸渗几丁质1(比较例2)为1.2％，磷酸浸渗几丁质2(比较例3)为4.4％，而仅进行球磨机粉碎的几丁质粉碎物样品(比较例4)为5.2％，均显示大幅低的溶解度。
另一方面，将酸浸渗了的几丁质在酸存在下进行球磨机粉碎而得的磷酸浸渗几丁质粉碎物(实施例1～2)和硫酸浸渗几丁质粉碎物(比较例5)均显示99％的溶解度，基本上溶解。
由这些结果可确认，添加酸催化剂、行星球磨机粉碎的单一处理时，几乎没有将几丁质可溶化的效果，但通过在酸存在下实施赋予机械应力的粉碎处理而获得格外的协同效果，大幅地促进几丁质的可溶化。
并且可确认即使使用危险性比强酸低、环境负荷高的作为弱酸的磷酸来代替作为强酸的硫酸，也会通过行星球磨机使几丁质可溶化。
另外，认为在比较例2和比较例3中可溶化率与生成物的合计收率逆转是因为担载于几丁质上的磷酸没有通过洗涤完全除去，从而表观上的可溶化率降低。
[几丁质的部分水解反应样品的水悬浮液滤液的乙酸测定]
对于实施例1～2和比较例1～5的各样品的水悬浮液滤液，通过高效液相色谱仪(装置：島津製作所制造LC-10ATVP，柱：Phenomenex(注册商标)Synergi 4μm Hydro-RP流动相：40mM磷酸钾缓冲液，pH2.9，0.8mL/分钟，30℃，检测：差示折射率)定量分析乙酸。其结果任何样品均未检测到乙酸。
由此显示，在酸催化剂共存下利用球磨机粉碎的几丁质的部分水解中，保持了位于构成几丁质的NAG单元的C2位的乙酰氨基(-NHCOCH3)的酰胺键，选择性地切断连接NAG单元彼此的糖苷键。推测这是在少量酸催化剂共存而易于水解的体系中，通过由球磨机粉碎带来的机械应力挤压几丁质而在聚合的两个方向上拉伸的作用、即带来拉伸形成主链的糖苷键的作用，从而获得了使仅通过现有的酸添加进行的水解无法得到的糖苷键选择性水解加速的协同效果(参照图1)。
[几丁质的部分水解反应样品的水悬浮液滤液的HPLC分析]
对于实施例1～2和比较例2～5的各样品的水悬浮液滤液利用HPLC(高效液相色谱仪)(装置：島津製作所制造LC-10ATVP，柱：Phenomenex Rezex RPM-Monosaccharide Pb++流动相：水，0.6mL/分钟，70℃，检测：差示折射率)进行分析，通过以下算式计算出NAG和寡糖(聚合度2～8)的收率。
收率(％)＝{(生成物的NAG单元的摩尔数)/(加入原料的NAG单元的摩尔数)}×100
将结果示于表1。仅进行酸添加的磷酸浸渗几丁质1(比较例2)为NAG1.2％，寡糖1.4％，磷酸浸渗几丁质2(比较例3)为NAG 2.6％，寡糖3.9％，仅进行球磨机粉碎的几丁质粉碎物样品(比较例4)为NAG 0.1％，寡糖1.3％，都是仅获得了大幅低的收率。
另一方面，对于在酸存在下进行了球磨机粉碎的样品，磷酸浸渗粉碎几丁质1(实施例1)为NAG 3.3％，寡糖70％，磷酸浸渗几丁质2(实施例2)为NAG 5.1％，寡糖61％，硫酸浸渗粉碎几丁质(比较例5)为NAG 10.0％，寡糖60％，显示出高低聚物收率。由该结果能够确认使用磷酸、硫酸中的任一种，通过将酸浸渗几丁质粉碎，均能够以良好收率获得几丁质低聚物。此外，获得的几丁质低聚物是被报告了植物生物体防御机制活化作用而期待作为农业材料的用途的物质。考虑农业材料的用途的情况下，如果长期散布使用硫酸制造的几丁质低聚物，则由于存在由于硫酸根蓄积而导致酸性土化的风险，因而需要纯化工序。另一方面，对于使用磷酸制造的几丁质低聚物，可以说由于含有的磷酸根作为植物的营养源被灵活使用，因此存在能够不进行纯化而散布在田地(畑)等中的可能性，其经济上的价值也大。
表1
[a]底物/催化剂比即NAG单体单元(C8H13NO5)与催化剂的摩尔数之比
[b]无催化剂
[c]认为可溶化率与生成物的合计收率逆转是因为担载于几丁质上的磷酸没有通过洗涤完全除去，从而表观上的可溶化率降低
[方法2(水解反应)]
实施例3～7和比较例6：
将以几丁质计为406mg份(以NAG单元计为2mmol)的表2中记载的各样品与40mL水加入到高压反应器(内容积100mL，オーエムラボテック(株)制造高压釜，HASTELLOY(注册商标)C22制造)中后，以600rpm搅拌的同时从室温约16分钟加热到表2中记载的反应温度。在达到反应温度的时间点停止加热，对反应器进行风冷却，冷却后，将反应液通过离心分离装置分离成液体与固体进行上清样品的分析。反应温度190℃的情况下温度图如图2所示。
除去了固体成分的液相样品的生成物通过HPLC(装置：島津製作所制造LC-10ATVP，柱：Phenomenex Rezex RPM-Monosaccharide Pb++流动相：水，0.6mL/分钟，70℃，和柱：Shodex(注册商标)SUGAR SH-1011流动相：水，0.5mL/分钟，50℃，检测：差示折射率)对NAG进行定量分析。
以下显示生成物的收率的算式。
NAG收率(％)＝{(NAG的摩尔数)/(加入原料的NAG单元的摩尔数)}×100
将分析结果示于表2。将未处理几丁质在190℃下反应的条件(比较例6)下，几乎没有生成NAG，与此相对，S/C比2.0的磷酸浸渗几丁质粉碎物1的水解反应的NAG收率在170℃(实施例3)下为26％，在180℃(实施例4)下为36％，在190℃(实施例5)下为34％。此外，对于S/C比1.0的磷酸浸渗几丁质粉碎物2，在170℃(实施例6)下为40％，在180℃(实施例7)下为44％。确认了NAG收率是磷酸浸渗几丁质粉碎物2全体高，获得最大的NAG收率的温度都是180℃。
表2
[a]反应条件：几丁质406mg，溶剂40mL，加热到反应温度后立即冷却
[b]基于NAG单体单元(C8H13NO5)的摩尔数
[c]无催化剂
产业可利用性
根据本发明的方法，能够使用易于处理的弱酸催化剂，以与现有的制造方法相比少的酸催化剂的使用量，降低环境负荷、低成本高效率地由几丁质制造几丁质低聚物、N-乙酰葡糖胺和1-O-烷基N-乙酰葡糖胺，能够提供对医药、化妆品、食品、农业、饲料领域有用的高功能材料。

Claims (15)

1.一种几丁质低聚物的制造方法，其特征在于，将含几丁质的生物质在选自磷酸、亚硝酸和有机酸中的酸催化剂与水的共存下，在利用粉碎装置进行粉碎的同时，进行部分水解。
2.根据权利要求1所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，所述酸催化剂是磷酸。
3.根据权利要求2所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，几丁质中N-乙酰葡糖胺单元即C8H13NO5的摩尔数S相对于所述酸催化剂的摩尔数C之比S/C为0.2～20。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，将预先浸渗有酸催化剂的含几丁质的生物质在水的存在下进行粉碎。
5.根据权利要求4所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，将溶解有酸催化剂的溶剂与含几丁质的生物质混合，其后除去溶剂使酸催化剂浸渗在含几丁质的生物质中，将得到的浸渗有酸催化剂的含几丁质的生物质在水的存在下进行粉碎。
6.根据权利要求5所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，所述溶剂是不使含几丁质的生物质变性、不阻碍酸催化剂活性、且能够通过加热或蒸馏而除去的溶剂。
7.根据权利要求6所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，所述溶剂选自水、乙醚、己烷和苯。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，粉碎装置是球磨机。
9.根据权利要求8所述的几丁质低聚物的制造方法，其中，球磨机是行星球磨机或滚动球磨机。
10.一种N-乙酰葡糖胺的制造方法，其特征在于，在通过权利要求1～9中任一项所述的方法而得的几丁质低聚物中加入水并进行加热，从而进行水解。
11.根据权利要求10所述的N-乙酰葡糖胺的制造方法，其中，加热温度为100～260℃。
12.一种1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的制造方法，其特征在于，在通过权利要求1～9中任一项所述的方法而得的几丁质低聚物中加入醇，从而进行醇解。
13.根据权利要求12所述的1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的制造方法，其中，醇是一元醇。
14.根据权利要求12或13所述的1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的制造方法，其中，所述醇是甲醇，所述1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺是1-O-甲基-N-乙酰葡糖胺。
15.根据权利要求12～14中任一项所述的1-O-烷基-N-乙酰葡糖胺的制造方法，其中，加热温度为120～280℃。
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