JP2005068282A - キトサン微粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キトサン微粒子の製造方法であり、膜形成性、糸形成性あるいは固体表面を被覆する能力を有する粒子サイズの小さなキトサン微粒子を容易に製造できる安価で単純な方法を提供する。
【解決手段】キトサンのクエン酸の水溶液に、クエン酸塩を添加してキトサンを析出させ、クエン酸塩を添加して析出させたキトサン懸濁液を加熱してキトサンを溶解させ、次いで、得られた水溶液を冷却してキトサンを析出させることを特徴とする平均粒子径が１μｍ以下のキトサン微粒子の製造方法
【選択図】なし

Description

本発明は微粒子状のキトサンの製造方法とそのキトサンを用いた膜の作成及び固体表面をキトサンで被覆する方法に関する。

キチンを脱アセチル化して得られるキトサンは、そのユニークな性質を利用して種々の分野への応用が試みられている。例えば、医療分野では創傷被覆剤として、化粧品分野では粉体特性の改良剤として、塗料分野では増粘剤、分散剤あるいは被膜形成剤として、又、クロマト担体としての利用等が試みられている。

キトサンは、希酸水溶液に常温で溶解することはよく知られている。また、サリチル酸、リン酸等の水溶液には難溶性であるが、加熱すると溶解するが、冷却してもキトサンは析出せずに安定な水溶液のままで存在することもよく知られている。

また、特開昭５８−５７４０１号公報、特開昭６０−２１５００３号公報、特開昭６１−４０３３７号公報、特開昭６２−６２８２７号公報や特開平１−１４０９６１号公報等にもキトサン微小球の製造方法が開示されているが、これらの方法では高価な試薬を使用するばかりではなく、煩雑な操作が必要であり、これらの方法は安価にキトサン微粒子を製造する方法としては適していない。さらに、特開平７−３３０８０７、特開平７−３３０８０８、特開平９−１４３２０３号公報にはキトサンの酸水溶液からキトサンを微粒子状に析出させる方法が開示されているが、これらの方法では平均粒子径が数μｍ程度のキトサンの微粒子は製造可能であるが、平均粒子径が１μｍ以下のキトサンの微粒子を製造することは出来ない。また、特開平１０−１０８６３２号公報には、キトサンを微小なゲル粒子として分散させた食品について開示されているが、食品中にキトサン溶解及び析出させる際に使用する塩類が多量に含まれる事、又分散しているキトサンの具体的な粒子サイズは記載されておらず、またこの方法ではキトサンのみを利用することが出来ない。いずれにしろ、前述した何れの方法で製造されたキトサン微粒子からはキトサンの皮膜は形成しない。

特開昭５８−５７４０１号公報 特開昭６０−２１５００３号公報 特開昭６１−４０３３７号公報 特開昭６２−６２８２７号公報 特開平１−１４０９６１号公報 特開平７−３３０８０７号公報 特開平７−３３０８０８号公報 特開平９−１４３２０３号公報 特開平１０−１０８６３２号公報

本発明の目的は、上記現状に鑑み、キトサン微粒子の製造方法であり、膜形成性、糸形成性あるいは固体表面を被覆する能力を有する粒子サイズの小さなキトサン微粒子を容易に製造できる安価で単純な方法を提供することにある。

上記の本発明の目的は以下の本発明によって達成される。第１に本発明はキトサンのクエン酸の水溶液に、クエン酸塩を添加してキトサンを析出させ、クエン酸塩を添加して析出させたキトサン懸濁液を加熱して溶解させ、次いで、得られた水溶液を冷却してキトサンを析出させることを特徴とするキトサン微粒子の製造方法を提供する。
第２に上記方法によって得られたキトサン微粒子懸濁液から塩成分を脱塩し、その懸濁液を展開して製膜あるいは製糸することを特徴とするキトサン膜あるいは製糸の形成方法を提供する。

本明細書においてキトサンの微粒子とは平均粒子径が１μｍ以下のキトサンのことである。

本発明の製造方法によりキトサン微粒子を容易にかつ安価に製造できる。また、このように製造したキトサンは容易に膜を形成しあるいは固体表面をキトサンで被覆することができる。また、線状に展開することで容易に糸状にもすることができる。

以下に好ましい実施形態を挙げて本発明を更に詳しく説明する。本発明において使用するキトサンは、カニ、エビ、昆虫等の甲殻あるいはキノコ等に含まれている天然高分子物の一種であるキチンの脱アセチル化物であり、２−アミノ−２−デオキシ−Ｄ−グルコースを１構成単位とする塩基性多糖類である。このような脱アセチル化キチンであるキトサンは、既に工業的に生産されており、種々のグレードのものが入手できるが、脱アセチル化度は、通常約７０％以上である。本発明において脱アセチル化度は特に制限されない。また、キトサンの分子量も特に制限されない。用途に応じてキトサンに要求される特性を満足するように、最適な脱アセチル化度や分子量を有するキトサンを適宜選択すればよい。
このようなキトサンとして、例えばキトサンLL（焼津水産化学工業）、キトサンPSH（焼津水産化学工業）、キトサン１０（和光純薬）、キトサン１００（和光純薬）、キミツキトサンLLWP(君津化学工業)、キミツキトサンF2P(君津化学工業)、キミツキトサンF(君津化学工業)等が挙げられる。これらのキトサンは１種又は２種以上組み合わせて使用することもできる。又、キトサンの濃度も特に限定されないが、通常、０．１〜２重量％が好ましい。２重量％を超える濃度ではキトサンの微粒子は得られない。

本発明においてキトサンを溶解するために使用する酸としては、酢酸、蟻酸、クエン酸、酪酸、乳酸、リンゴ酸、サリチル酸、コハク酸等の水溶性有機酸、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸等の無機酸が挙げられるが、クエン酸が好ましい。これらの酸は１種又は２種以上組み合わせて使用できるが２種以上を使用する場合はクエン酸を主に他の種類の塩を添加することが好ましい。これらの酸は水溶液として、または直接キトサン懸濁液中に加えても使用でき、キトサンを溶解させることができれば濃度は特に限定されないが、通常キトサンに対して1重量部以上である。さらに、本発明においてキトサンを析出させるために使用するクエン酸塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩が挙げられる。これ以外のクエン酸塩では、溶解しているキトサンを析出させることはできるものの、キトサンは微粒子としては得られない。

キトサンを上記の酸水溶液等で十分に攪拌して溶解させる。キトサンを溶解した後、不溶解分を濾過等の任意の手段で除去する。

キトサンを溶解させた場合、キトサンの酸水溶液を冷却してもキトサンは析出しない。キトサンを析出させるために、不溶解分を取り除いたキトサンの酸水溶液にクエン酸塩を添加することが必要である。クエン酸塩をキトサンの酸水溶液に添加する場合には、固体のまま添加して溶解させてもよいし、水溶液として添加してもよい。又、クエン酸塩の水溶液にキトサンのクエン酸水溶液を添加してもよい。又、添加するクエン酸塩の量はキトサンの酸水溶液のｐHが３．８〜４．５になるように添加する。３．８未満のｐＨではキトサンは析出せず、また４．５を超えるｐＨではキトサンは微粒子としては得られない。このようにして析出したキトサンは、このままでは微粒子としては得られない。微粒子として得るためには、析出したキトサンを加温により溶解し、続いて冷却する。この際、加温する温度はキトサンが溶解する温度であれば特に限定はされないが、９０℃以下が好ましい。これ以上の温度ではキトサンが分解して着色する。また、冷却温度や速度も、特に限定はされず、任意の温度や速度を選択することが出来る。例えば、室温で放冷することや氷冷することなどが挙げられる。さらに、冷却過程では一般的に用いられる撹拌機等を用いて任意の手段で攪拌しながら冷却することも出来る。
このようにして、本発明の方法でキトサンは１μｍ以下の微粒子として得られる。
上記キトサン懸濁液からキトサン膜を得るには、キトサン懸濁液から各種塩成分を透析等の手段によって除去した後に懸濁液を乾燥することで得られる。透析は通常行われる方法を用いることができる。例えば、半透膜を用いた方法、電気透析法等が挙げられる。また、乾燥は自然乾燥でもよいし、加熱や減圧乾燥でもよい。

キトサン（キトサン１０、和光純薬）１０ｇを蒸留水５００mlに分散し、続いてクエン酸２０ｇを添加してキトサンを溶解させた。キトサンのクエン酸溶液はろ過により不溶分を除去した。キトサンのクエン酸水溶液５０ｍｌに３０％（Ｗ／Ｖ）クエン酸ナトリウム水溶液を添加してｐＨ３．５から４．５に調整し、蒸留水を加えて全量を１００ｍｌとした。この液を、攪拌下８０℃まで加温した後に放冷により室温まで冷却しキトサンを析出させた。

実施例１で得られたキトサンのクエン酸溶液５０ｍｌに２０％（Ｗ／Ｖ）クエン酸カリウムを添加してｐＨ３．５から４．５に調整し、蒸留水を加えて全量を１００ｍｌとした。この液を、攪拌下８０℃まで加温した後に放冷により室温まで冷却しキトサンを析出させた。

キトサン（キトサンＬＬ、焼津水産工業）２０ｇを蒸留水４００ｍｌに分散し、続いてクエン酸２０ｇを添加してキトサンを溶解させた後蒸留水を加えて全量を５００ｍｌとした。キトサンのクエン酸溶液はろ過により不溶分を除去した。キトサンのクエン酸水溶液５０ｍｌに３０％（Ｗ／Ｖ）クエン酸ナトリウム水溶液を添加してｐＨ３．８から４．３に調整し、蒸留水を加えて全量を１００ｍｌとした。この液を、攪拌下８０℃まで加温した後に放冷により室温まで冷却しキトサンを析出させた。

キトサン（キトサンＬＬ、焼津水産工業）５ｇを蒸留水４００ｍｌに分散し、続いてクエン酸５ｇを添加してキトサンを溶解させた後蒸留水を加えて全量を５００ｍｌとした。キトサンのクエン酸溶液はろ過により不溶分を除去した。キトサンのクエン酸水溶液１０ｍｌに３０％（Ｗ／Ｖ）クエン酸ナトリウム水溶液を添加してｐＨ３．７から４．７に調整し、蒸留水を加えて全量を１００ｍｌとした。この液を、攪拌下８０℃まで加温した後に放冷により室温まで冷却しキトサンを析出させた。

キトサン（キトサンＬＬ、焼津水産工業）１ｇを蒸留水７０ｍｌに分散し、続いてクエン酸１．９２ｇ、任意の量の１Ｎ硫酸を添加してキトサンを溶解させた。続いて、クエン酸ナトリウムを添加してｐＨを４．１に調整し、蒸留水を加えて全量を１００ｍｌとした。この液を攪拌下８０℃まで加温した後に、ろ過により不溶分を除去し、氷冷により室温まで冷却しキトサンを析出させた。
［比較例1］

実施例１で得られたキトサンのクエン酸溶液５０ｍｌに３０％（Ｗ／Ｖ）硫酸ナトリウムを添加してｐＨ２．７から２．８に調整し、蒸留水を加えて全量を１００ｍｌとした。この液を、攪拌下８０℃まで加温した後に放冷により室温まで冷却しキトサンを析出させた。
［比較例2］

実施例１で得られたキトサンのクエン酸溶液５０ｍｌに３０％（Ｗ／Ｖ）クエン酸アンモニウムを添加してｐＨ３．５から４．５に調整し、蒸留水を加えて全量を１００ｍｌとした。この液を、攪拌下８０℃まで加温した後に放冷により室温まで冷却しキトサンを析出させた。
［比較例3］

キトサン（キトサン１０、和光純薬）１ｇを蒸留水８０mlに分散し、１N硫酸８ｍｌを添加した。さらに、蒸留水を加えて全量を１００ｍｌとした。このときキトサンは溶解しなかった。続いて、この液を８０℃まで加温しキトサンを溶解させた後、攪拌下放冷により室温まで冷却し、キトサンを析出させた。
［試験例１］

実施例１から６、比較例１から３で得られたキトサン懸濁液中のキトサンの粒子サイズをキトサン懸濁液を蒸留水で適宜（１００〜２００倍）希釈して、粒度分布測定装置（ＮＩＣＯＭＰ Ｃ３７０、野崎産業（株））を用いて測定した。その結果、硫酸ナトリウムを添加した比較例１やクエン酸のアンモニウム塩を添加した比較例２では平均粒子径１μm以下のキトサンの粒子は得られなかった。また、硫酸を添加した比較例３においても平均粒子径１μm以下のキトサンの粒子は得られなかった。一方、本発明の製造方法で製造した実施例１から５のキトサンは平均粒子径が１μｍ以下の粒子であった（表１、表２）。

［試験例2］

実施例１から２、および比較例１から３と同様の方法で得られたキトサンの懸濁液５０ｍｌを透析用セルロースチューブ（size30/32、三光純薬（株））を用いて２日間透析を行った。続いて、透析後の懸濁液１０ｍｌをシャーレ（内径約６ｃｍ）に移し室温にて自然乾燥し、乾燥後の状態を肉眼にて観察した。その結果、実施例１から２の方法で得られた懸濁液からは透明な皮膜の形成が観察できたが、比較例１から３の方法で得られた懸濁液からは皮膜の形成は観察できなかった。また、得られたキトサン膜は、水に投入しても全く溶解しなかった（表３）。

本発明のキトサン微粒子は膜を形成する性質を有し、また糸状にも製することができるので食品、塗料あるいは種々のコーティング剤として種々の用途を有する。また、キトサンの荷電を利用したクロマト担体等にも適用できる。

Claims (9)

1. 膜形成性を有する平均粒子径が１μｍ以下のキトサン微粒子。
2. キトサン溶解液にクエン酸塩を加え、得られた水溶液を冷却してキトサンを析出させることを特徴とする請求項１記載のキトサン微粒子の製造方法。
3. キトサン溶解液にクエン酸塩を加えキトサン微粒子を析出させ、このキトサン微粒子の懸濁液を加熱してキトサンを溶解させ、次いで、得られた水溶液を冷却してキトサンを析出させることを特徴とする請求項１記載のキトサン微粒子の製造方法。
4. キトサン溶解液がキトサンをクエン酸あるいは、クエン酸及びその他の酸の混液で溶解したものである請求項２記載の方法。
5. クエン酸塩がクエン酸ナトリウム又はクエン酸カリウムである請求項２記載の方法。
6. キトサン微粒子の析出が室温による冷却で行われる請求項２記載の方法。
7. キトサン微粒子の懸濁液のｐＨが３．８〜４．７である請求項３記載の方法。
8. クエン酸をキトサンに対して１重量部以上添加する請求項４記載の方法。
9. 請求項２から８のいずれかに記載の方法により得られた平均粒子径が１μｍ以下のキトサン微粒子、の懸濁液を脱塩した後に、膜状または糸状に展開し製膜または製糸することを特徴とするキトサン膜または糸の形成方法。