JP2009209362A - METHOD FOR PRODUCING POLY-gamma-GLUTAMIC ACID CROSSLINKED PRODUCT AND MOLDED ARTICLE COMPOSED OF POLY-gamma-GLUTAMIC ACID CROSSLINKED PRODUCT - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリ−γ−グルタミン酸の架橋体を製造するための方法、および当該方法により製造されるポリ−γ−グルタミン酸架橋体からなる成形体に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a crosslinked product of poly-γ-glutamic acid, and a molded article comprising the crosslinked poly-γ-glutamic acid produced by the method.
合成高分子は、衣服などに用いられる化学繊維から航空機部材など工業製品の素材として、いまや人間の生活に欠かすことはできないものとなっている。しかし、その効率的なリサイクル技術は未だ確立していないことから、使用後においてはその大部分を焼却するか廃棄しなければならない。焼却すれば大気中の二酸化炭素濃度を増加させ地球温暖化の一因となり、廃棄するには廃棄場所が問題となる。また、合成高分子の原料は石油であり、その資源は有限である。よって、石油由来の合成高分子に代わる素材が求められている。 Synthetic polymers are now indispensable for human life as chemical materials used in clothes and other industrial products such as aircraft parts. However, since the efficient recycling technology has not yet been established, most of it must be incinerated or discarded after use. Incineration increases the concentration of carbon dioxide in the atmosphere and contributes to global warming, and the disposal location becomes a problem for disposal. The raw material for synthetic polymers is petroleum, and its resources are limited. Therefore, there is a need for a material that can replace petroleum-derived synthetic polymers.
近年、石油由来の合成高分子に代わり得る素材としてポリ乳酸が注目されている。ポリ乳酸の原料である乳酸は石油から得る必要はなく、発酵法により容易に製造できる。その上、ポリ乳酸は自然界、特に細菌により分解可能であることから、使用後に焼却や廃棄することなく処理し得るものと期待されている。また、剛性や引張強度が高いという特長もある。その一方で、ポリ乳酸は耐熱性や耐衝撃性に劣るという欠点がある。また、高い剛性故に硬くて脆いという面もある。これらの欠点はフィラーなどの添加により補うという技術も検討されているが、さらなる生分解性プラスチックの開発も試みられている。 In recent years, polylactic acid has attracted attention as a material that can replace petroleum-derived synthetic polymers. Lactic acid, which is a raw material for polylactic acid, does not need to be obtained from petroleum, and can be easily produced by fermentation. In addition, since polylactic acid can be decomposed by nature, particularly bacteria, it is expected that it can be processed after use without incineration or disposal. In addition, it has the feature of high rigidity and tensile strength. On the other hand, polylactic acid has the disadvantage of being inferior in heat resistance and impact resistance. In addition, it is hard and brittle because of its high rigidity. Although the technology to compensate for these drawbacks by adding fillers or the like has been studied, further development of biodegradable plastics has been attempted.
ポリ−γ−グルタミン酸は、天然アミノ酸であるグルタミン酸のγ−カルボキシ基とα−アミノ基とのアミド結合により重合した高分子であり、いわゆる「納豆の糸」の主成分であることから、極めて安全性に優れている。また、その側鎖にはα−カルボキシ基が残留していることから、当該側鎖を利用して架橋することにより素材としての利用が期待できる。しかし、その親水性があまりにも高いことから十分に架橋することはかえって難しく、素材としての利用は進んでいなかった。 Poly-γ-glutamic acid is a polymer polymerized by the amide bond between the γ-carboxy group and α-amino group of glutamic acid, which is a natural amino acid. Excellent in properties. Moreover, since the α-carboxy group remains in the side chain, utilization as a material can be expected by crosslinking using the side chain. However, its hydrophilicity is so high that it is difficult to sufficiently crosslink, and its use as a raw material has not progressed.
例えば特許文献１には、ポリ−γ−グルタミン酸に電子線を照射して架橋する技術が開示されている。しかし電子線を照射すると分子鎖の切断が生じることから、化学的に架橋する技術も開発されている。例えば特許文献２には、ポリ−γ−グルタミン酸架橋体、水、および樹脂を含む組成物が開示されており、このポリ−γ−グルタミン酸架橋体は、脱水縮合剤の存在下、ｐＨ９でポリ−γ−グルタミン酸をＬ−リジン塩酸塩で架橋することにより製造されている。また、特許文献３には、ポリ−γ−グルタミン酸等とポリ−ε−リジン等とをｐＨ６．５〜１１．０で水溶性カルボジイミドにより反応させることにより得られるハイドロゲルが開示されている。さらに特許文献４には、ポリ−γ−グルタミン酸と多価エポキシ化合物とを含むｐＨ４．５の水溶液を不織布に含浸させ、加熱することによりポリ−γ−グルタミン酸の一部を架橋して製造する化粧・美容用乾燥シートが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique of crosslinking poly-γ-glutamic acid by irradiation with an electron beam. However, since the molecular chain is broken when irradiated with an electron beam, a technique for chemically crosslinking has also been developed. For example, Patent Document 2 discloses a composition containing a poly-γ-glutamic acid cross-linked product, water, and a resin, and this poly-γ-glutamic acid cross-linked product is poly- at pH 9 in the presence of a dehydration condensing agent. It is produced by crosslinking γ-glutamic acid with L-lysine hydrochloride. Patent Document 3 discloses a hydrogel obtained by reacting poly-γ-glutamic acid or the like with poly-ε-lysine or the like with water-soluble carbodiimide at pH 6.5 to 11.0. Furthermore, Patent Document 4 discloses a cosmetic produced by impregnating a non-woven fabric with an aqueous solution of pH 4.5 containing poly-γ-glutamic acid and a polyvalent epoxy compound and heating it to crosslink a part of poly-γ-glutamic acid. -A cosmetic dry sheet is disclosed.
しかしこれら先行技術は、いずれもポリ−γ−グルタミン酸架橋体を吸水成分として利用するための技術であり、素材自体として利用するためのものではない。より詳しくは、特許文献２と特許文献４のとおり、これら架橋体は十分に架橋されたものではないために、吸水性成分として他の樹脂中に配合したり、シートに担持せざるを得ない。即ち、特許文献３のとおり、これら架橋体はいわゆるハイドロゲルと呼ばれるものであって、水の存在により過度に膨潤するために独立した素材として使用することはできない。 However, any of these prior arts is a technique for using a crosslinked poly-γ-glutamic acid as a water-absorbing component, and is not for using as a raw material itself. More specifically, as described in Patent Document 2 and Patent Document 4, since these crosslinked products are not sufficiently crosslinked, they must be blended in other resins as a water-absorbing component or carried on a sheet. . That is, as described in Patent Document 3, these crosslinked products are so-called hydrogels, and cannot be used as independent materials because they swell excessively due to the presence of water.
上述した様に、ポリ−γ−グルタミン酸を架橋するための技術は開発されてはいた。しかし、ポリ−γ−グルタミン酸の水溶性が極めて高いことから十分な架橋化は難しいといった事情や、そもそもその目的はハイドロゲルを得ることにあったために、繊維などの素材として利用できるような不溶性物質を上記先行技術により得ることはできなかった。 As described above, a technique for crosslinking poly-γ-glutamic acid has been developed. However, since the water solubility of poly-γ-glutamic acid is extremely high, it is difficult to achieve sufficient crosslinking, and in the first place, the purpose was to obtain a hydrogel. Could not be obtained by the above prior art.
そこで、本発明が解決すべき課題は、ポリ−γ−グルタミン酸を簡便かつ効率的に架橋するための方法と、当該方法により製造されるポリ−γ−グルタミン酸架橋体からなる成形体を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for easily and efficiently cross-linking poly-γ-glutamic acid and a molded article comprising a cross-linked poly-γ-glutamic acid produced by the method. It is in.
本発明者らは、上記課題を解決すべく、効率的な架橋条件の検討を行った。その結果、従来、カルボジイミド化合物などを脱水縮合剤として使用する場合には反応液を塩基性にするのが一般的であるところ、逆に強酸性にすることによりポリ−γ−グルタミン酸をジアミン化合物で高度に架橋でき、ひいては不溶性の生分解性架橋ポリマーが得られることを見出して、本発明を完成した。 In order to solve the above problems, the present inventors have studied efficient crosslinking conditions. As a result, conventionally, when a carbodiimide compound or the like is used as a dehydrating condensing agent, the reaction solution is generally made basic. On the contrary, by making it strongly acidic, poly-γ-glutamic acid is replaced with a diamine compound. The present invention has been completed by finding that highly crosslinkable and thus insoluble biodegradable crosslinked polymers can be obtained.
本発明に係るポリ−γ−グルタミン酸架橋体の製造方法は、ポリ−γ−グルタミン酸またはその塩、ジアミノ化合物、脱水縮合剤および水を含む反応液のｐＨを３．５以下に調節することを特徴とする。グルタミン酸の等電点は３．２２であるところ、弱酸性から塩基性の条件ではポリ−γ−グルタミン酸は水中で高分散するので、架橋反応を行っても網目状の架橋体、即ちハイドロゲルしか得られない。一方、反応液のｐＨを３．５以下という強酸性にすることによりポリ−γ−グルタミン酸の分散性が低下するので分子同士を高度に架橋できることから、水不溶性の架橋体が得られる。 The method for producing a crosslinked poly-γ-glutamic acid according to the present invention comprises adjusting the pH of a reaction solution containing poly-γ-glutamic acid or a salt thereof, a diamino compound, a dehydrating condensing agent and water to 3.5 or less. And Since the isoelectric point of glutamic acid is 3.22, poly-γ-glutamic acid is highly dispersed in water under mildly acidic to basic conditions. I can't get it. On the other hand, since the dispersibility of poly-γ-glutamic acid is reduced by making the pH of the reaction solution 3.5 or less, the molecules can be highly crosslinked, so that a water-insoluble crosslinked product is obtained.
上記方法においては、架橋剤であるジアミノ化合物を、ポリ−γ−グルタミン酸またはその塩を構成するグルタミン酸に対して０．５モル倍以上用いることが好ましい。ポリ−γ−グルタミン酸の側鎖カルボキシ基に対して必要量以上のジアミノ化合物を作用させることにより、架橋反応を促進することができる。 In the said method, it is preferable to use the diamino compound which is a crosslinking agent 0.5 mol times or more with respect to the glutamic acid which comprises poly-gamma-glutamic acid or its salt. The crosslinking reaction can be promoted by allowing more than the required amount of the diamino compound to act on the side chain carboxy group of poly-γ-glutamic acid.
反応液におけるポリ−γ−グルタミン酸またはその塩の濃度としては、０．２５％（ｗ／ｖ）以上が好適である。ポリ−γ−グルタミン酸の濃度が低過ぎると、架橋反応が効率的に進行しないおそれがある。 The concentration of poly-γ-glutamic acid or a salt thereof in the reaction solution is preferably 0.25% (w / v) or more. If the concentration of poly-γ-glutamic acid is too low, the crosslinking reaction may not proceed efficiently.
ジアミノ化合物としては、塩基性アミノ酸、脂肪族ジアミンまたは芳香族ジアミンが好適である。塩基性アミノ酸を架橋剤として用いた場合には、一分子当り一つのカルボキシ基が残留し、これが保水性や吸熱性に寄与し得る。脂肪族ジアミンを用いた場合、架橋体は高性能な生分解性プラスチックとなり得る。芳香族ジアミンを用いた場合、架橋体の強度は極めて高くなり、生分解性のエンジニアリングプラスチックやスーパー繊維としての利用が期待できる。 As the diamino compound, basic amino acids, aliphatic diamines or aromatic diamines are suitable. When a basic amino acid is used as a crosslinking agent, one carboxy group remains per molecule, which can contribute to water retention and heat absorption. When an aliphatic diamine is used, the crosslinked product can be a high-performance biodegradable plastic. When aromatic diamine is used, the strength of the crosslinked product is extremely high, and it can be expected to be used as a biodegradable engineering plastic or super fiber.
本発明の成形体は、上記方法により製造されるポリ−γ−グルタミン酸架橋体からなることを特徴とする。 The molded product of the present invention is characterized by comprising a poly-γ-glutamic acid crosslinked product produced by the above method.
ポリ−γ−グルタミン酸の水溶性は非常に高く、また、従来技術では十分に架橋できなかったことから、従来のポリ-γ-グルタミン酸架橋体の親水性は過剰に高く、ハイドロゲルといわれるものであり、成形体の素材として利用できるものではなかった。それに対して、本発明方法により製造されるポリ-γ-グルタミン酸架橋体は、十分に架橋されていることから、保水性を有しながらもその親水性は適度に抑制されており、ハイドロゲルの状態にはならない。その上、通常、架橋高分子は硬質で且つ高強度である一方で熱可塑性を有さないといわれているが、本発明に係るポリ−γ−グルタミン酸架橋体は融点と熱分解開始点が十分に離れていることから熱可塑性を有し、加熱成形が可能である。従って、本発明に係るポリ-γ-グルタミン酸架橋体からなる成形体は、生物由来プラスチック成形体としての利用が期待される。 The water-solubility of poly-γ-glutamic acid is very high, and the conventional poly-γ-glutamic acid cross-linked product has an excessively high hydrophilicity because it cannot be sufficiently cross-linked by the prior art. Yes, it could not be used as a material for the molded body. On the other hand, since the poly-γ-glutamic acid crosslinked product produced by the method of the present invention is sufficiently crosslinked, its hydrophilicity is moderately suppressed while having water retention. It will not be in a state. In addition, it is generally said that the crosslinked polymer is hard and has high strength but has no thermoplasticity. However, the crosslinked poly-γ-glutamic acid according to the present invention has a sufficient melting point and thermal decomposition starting point. Therefore, it has thermoplasticity and can be heat-molded. Therefore, the molded product comprising the poly-γ-glutamic acid crosslinked product according to the present invention is expected to be used as a biological plastic molded product.
本発明に係るポリ−γ−グルタミン酸架橋体の製造方法によれば、高度に架橋されたポリ−γ−グルタミン酸を加熱せずとも短時間で効率的に得ることができる。また、本発明で得られるポリ−γ−グルタミン酸架橋体は、生分解性である上に、高い保水性や吸水性、強度のみならず熱可塑性も享有し得ることから、従来における石油由来の合成プラスチックに代わる可能性があるものとして、産業上極めて有用である。 According to the method for producing a crosslinked poly-γ-glutamic acid according to the present invention, highly crosslinked poly-γ-glutamic acid can be efficiently obtained in a short time without heating. In addition, the poly-γ-glutamic acid cross-linked product obtained in the present invention is biodegradable and can have not only high water retention, water absorption and strength, but also thermoplasticity. It is very useful industrially as a possible alternative to plastic.
本発明に係るポリ−γ−グルタミン酸架橋体の製造方法は、ポリ−γ−グルタミン酸またはその塩、ジアミノ化合物、脱水縮合剤および水を含む反応液のｐＨを３．５以下に調節することを特徴とする。 The method for producing a crosslinked poly-γ-glutamic acid according to the present invention comprises adjusting the pH of a reaction solution containing poly-γ-glutamic acid or a salt thereof, a diamino compound, a dehydrating condensing agent and water to 3.5 or less. And
ポリ−γ−グルタミン酸の種類は、特に制限されない。例えば、ポリ−γ−グルタミン酸としてはＬ−グルタミン酸のみからなるもの、Ｄ−グルタミン酸のみからなるもの、両方を含むものがあるが、何れも用いることができる。但し、一方の割合がより多い方が立体規則性に優れ強度なども高くなり、また、Ｌ−グルタミン酸からなるものの方が生分解性に優れるので、好適にはＬ−グルタミン酸の含有割合が９０％以上のものを用いる。 The type of poly-γ-glutamic acid is not particularly limited. For example, as poly-γ-glutamic acid, there are those consisting only of L-glutamic acid, those consisting only of D-glutamic acid, and those containing both, and any of them can be used. However, the higher the proportion of one, the better the stereoregularity, the higher the strength and the like, and the higher the proportion of L-glutamic acid is, the better the biodegradability. Therefore, the content of L-glutamic acid is preferably 90%. Use the above.
使用するポリ−γ−グルタミン酸の分子サイズも特に制限されないが、平均分子質量で１０ｋＤａ以上のものが好適である。一般的に、分子サイズが大きいほど強度などの性能が高くなる。一方、分子サイズが過剰に大きなポリ−γ−グルタミン酸は製造コストが大きく、また、製造が技術的に難しい場合もあるので、通常は１，０００ｋＤａ以下とする。 The molecular size of the poly-γ-glutamic acid to be used is not particularly limited, but those having an average molecular mass of 10 kDa or more are suitable. In general, the larger the molecular size, the higher the performance such as strength. On the other hand, poly-γ-glutamic acid having an excessively large molecular size is expensive to produce and may be technically difficult to produce, so it is usually set to 1,000 kDa or less.
ポリ−γ−グルタミン酸の塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩などのアルカリ金属塩；カルシウム塩やマグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩などを挙げることができる。また、塩を用いる場合であっても全てのカルボキシ基が塩となっている必要はなく、その一部のみが塩となっていてもよい。 Examples of the salt of poly-γ-glutamic acid include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt; alkaline earth metal salts such as calcium salt and magnesium salt. Further, even when a salt is used, it is not necessary that all carboxy groups are salts, and only a part thereof may be a salt.
ポリ−γ−グルタミン酸は、市販されているものがあればそれを用いてもよいし、別途製造してもよい。但し、通常の条件でグルタミン酸を重合するとポリ−α−グルタミン酸が得られるので、細菌を使って生合成させることが好ましい。分子サイズの大きいポリ−γ−グルタミン酸を製造できる細菌としては、超好塩古細菌であるＮａｔｒｉａｌｂａ ａｅｇｙｐｔｉａｃａがある。 If there is a commercially available poly-γ-glutamic acid, it may be used, or may be produced separately. However, since poly-α-glutamic acid is obtained by polymerizing glutamic acid under normal conditions, it is preferable to biosynthesize using bacteria. As a bacterium capable of producing poly-γ-glutamic acid having a large molecular size, there is Natalba aegyptica which is a hyperhalophilic archaea.
反応液におけるポリ−γ−グルタミン酸またはその塩の濃度としては、０．２５％（ｗ／ｖ）以上が好適である。本発明者らの知見によれば、ポリ−γ−グルタミン酸の濃度が０．２５％（ｗ／ｖ）未満である場合には、不溶性の架橋体が十分に得られないおそれがある。一方、当該濃度の上限は特に制限されないが、細菌を用いてポリ−γ−グルタミン酸を製造せしめた場合におけるポリ−γ−グルタミン酸濃度は１％（ｗ／ｖ）程度であり、それよりも高い濃度の反応液を調製するには濃縮操作が必要となるため、好ましい上限は１％（ｗ／ｖ）とする。但し、もちろん１％（ｗ／ｖ）を超える濃度の溶液を用いてもよい。 The concentration of poly-γ-glutamic acid or a salt thereof in the reaction solution is preferably 0.25% (w / v) or more. According to the knowledge of the present inventors, when the concentration of poly-γ-glutamic acid is less than 0.25% (w / v), an insoluble crosslinked product may not be sufficiently obtained. On the other hand, the upper limit of the concentration is not particularly limited, but when poly-γ-glutamic acid is produced using bacteria, the concentration of poly-γ-glutamic acid is about 1% (w / v), and is higher than that. Since a concentration operation is required to prepare the reaction solution, a preferable upper limit is 1% (w / v). However, of course, a solution having a concentration exceeding 1% (w / v) may be used.
本発明で用いるジアミノ化合物は、その構造中に少なくとも二つのアミノ基（−ＮＨ2基）および／またはモノアルキルアミノ基（−ＮＨＲ基）を有し、二分子のポリ−γ−グルタミン酸を架橋できる化合物をいう。 The diamino compound used in the present invention has at least two amino groups (—NH 2 group) and / or monoalkylamino group (—NHR group) in its structure, and can crosslink two molecules of poly-γ-glutamic acid. Refers to a compound.
本発明で用いるジアミノ化合物としては、リジン、アルギニン、ヒスチジンといった塩基性アミノ酸；テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミン；パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ビス（４−アミノフェニル）メタン、ビス（４−アミノフェニル）カルボニル、ビス（４−アミノフェニル）スルホン、ビス（４−アミノフェニル）エーテルなどの芳香族ジアミンを挙げることができる。好ましくは、水溶性のものを用いる。反応後に不溶性の架橋体から過剰なジアミノ酸を容易に分離できるからである。また、ジアミノ化合物としては、その塩を用いてもよい。塩としては、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩などの無機酸塩を用いることができる。一方、カルボン酸塩などの有機酸塩は、反応を阻害するおそれがあるので好ましくない。 Examples of the diamino compound used in the present invention include basic amino acids such as lysine, arginine and histidine; aliphatic diamines such as tetramethylenediamine, hexamethylenediamine and octamethylenediamine; paraphenylenediamine, metaphenylenediamine and bis (4-aminophenyl). And aromatic diamines such as methane, bis (4-aminophenyl) carbonyl, bis (4-aminophenyl) sulfone, and bis (4-aminophenyl) ether. Preferably, a water-soluble one is used. This is because excess diamino acid can be easily separated from the insoluble crosslinked product after the reaction. Moreover, you may use the salt as a diamino compound. As the salt, inorganic acid salts such as hydrochloride, sulfate and nitrate can be used. On the other hand, an organic acid salt such as a carboxylate is not preferable because it may hinder the reaction.
ジアミノ化合物は、二つのカルボキシ基を架橋するものであり、本発明ではポリ−γ−グルタミン酸を高度に架橋することにより不溶性架橋体を得ることを目的とする。よって、ジアミノ化合物の使用量は、ポリ−γ−グルタミン酸またはその塩を構成するグルタミン酸に対して０．５モル倍以上とすることが好ましい。一方、ジアミノ化合物はポリ−γ−グルタミン酸に比べれば安価であり、過剰に使用することで反応を促進することもでき、しかも反応後においては不溶性架橋体から容易に分離できることから、上限は特に制限されない。しかし、使用量が多過ぎると反応促進効果も飽和し、かえって反応速度が低下することも考えられるので、好適にはポリ−γ−グルタミン酸またはその塩を構成するグルタミン酸に対して５モル倍以下とする。 A diamino compound crosslinks two carboxy groups, and an object of the present invention is to obtain an insoluble cross-linked product by highly cross-linking poly-γ-glutamic acid. Therefore, the amount of the diamino compound used is preferably 0.5 mol times or more with respect to glutamic acid constituting poly-γ-glutamic acid or a salt thereof. On the other hand, diamino compounds are less expensive than poly-γ-glutamic acid, and the reaction can be promoted by excessive use, and after the reaction can be easily separated from the insoluble crosslinked product, the upper limit is particularly limited. Not. However, if the amount used is too large, the reaction promoting effect is saturated and the reaction rate may be lowered. Therefore, it is preferably 5 mol times or less with respect to glutamic acid constituting poly-γ-glutamic acid or a salt thereof. To do.
本発明で用いる脱水縮合剤は、ポリ−γ−グルタミン酸の側鎖カルボキシ基とジアミノ化合物のアミノ基との間におけるアミド結合の形成を促進し、ポリ−γ−グルタミン酸の架橋反応を触媒する化合物をいう。例えば、ＤＣＣ、ＤＩＣ、ＤＩＰＣＩ、ＤＩＡＤ、ＴＭＡＤ、ＥＤＡＣ（1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride）などのカルボジイミド；３−ピリジンカルボン酸無水物；ＤＭＴ−ＭＭ（4-(4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)-4-methylmorpholinium chloride）；ＥＤＣ（1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride）などを挙げることができる。本発明は溶媒として水を用いるので、ＥＤＡＣなどの水溶性縮合剤を用いることが好ましい。いわゆるＷＳＣ（water-soluble carbodiimide）を好適に用いることができる。 The dehydrating condensing agent used in the present invention is a compound that promotes the formation of an amide bond between the side chain carboxy group of poly-γ-glutamic acid and the amino group of diamino compound, and catalyzes the crosslinking reaction of poly-γ-glutamic acid. Say. For example, carbodiimide such as DCC, DIC, DIPCI, DIAD, TMAD, EDAC (1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride); 3-pyridinecarboxylic acid anhydride; DMT-MM (4- (4,6 -dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride); EDC (1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride). Since water is used as the solvent in the present invention, it is preferable to use a water-soluble condensing agent such as EDAC. So-called WSC (water-soluble carbodiimide) can be preferably used.
脱水縮合剤の量は適宜調整すればよく、特に制限されない。例えば、脱水縮合剤の量を調整することにより架橋体の架橋度も調整することができる。但し、本発明では高い架橋度の架橋体を製造することが目的であり、また、脱水縮合剤の量が多いほど反応も迅速に進行するので、十分量用いるのが好ましい。例えば、脱水縮合剤は、ポリ−γ−グルタミン酸またはその塩を構成するグルタミン酸に対して１モル倍以上、５モル倍以下用いることが好ましい。 The amount of the dehydrating condensing agent may be appropriately adjusted and is not particularly limited. For example, the degree of crosslinking of the crosslinked product can be adjusted by adjusting the amount of the dehydrating condensing agent. However, the purpose of the present invention is to produce a cross-linked product having a high degree of cross-linking, and since the reaction proceeds more rapidly as the amount of the dehydrating condensing agent increases, it is preferable to use a sufficient amount. For example, the dehydrating condensing agent is preferably used in an amount of 1 mol times or more and 5 mol times or less with respect to glutamic acid constituting poly-γ-glutamic acid or a salt thereof.
本発明では、反応溶媒として水を用いる。主原料であるポリ−γ−グルタミン酸を良好に溶解できるからであり、また、目的化合物である高度に架橋されたポリ−γ−グルタミン酸架橋体は水に対して不溶性であることから、反応後における目的物の単離精製に便利だからである。但し、使用するジアミノ化合物や脱水縮合剤によっては、反応液に対するそれらの溶解性を高めるために、メタノールやエタノールなどのアルコール；ＴＨＦなどのエーテル；ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミドなどのアミドなどの水溶性有機溶媒を反応液に添加してもよい。 In the present invention, water is used as the reaction solvent. This is because the main raw material poly-γ-glutamic acid can be dissolved satisfactorily, and the highly crosslinked poly-γ-glutamic acid crosslinked product, which is the target compound, is insoluble in water. This is because it is convenient for isolation and purification of the target product. However, depending on the diamino compound and dehydrating condensing agent used, water-soluble organic compounds such as alcohols such as methanol and ethanol; ethers such as THF; amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide can be used to increase their solubility in the reaction solution. A solvent may be added to the reaction solution.
本発明の製造方法においては、反応液のｐＨを３．５以下に調節する。従来、脱水縮合剤を用いてアミド化合物を製造する場合においては、反応液のｐＨは塩基性としていた。しかし、ポリ−γ−グルタミン酸の架橋反応においては、グルタミン酸の等電点は３．２２であり、ポリ−γ−グルタミン酸は、その高い親水性により弱酸性から塩基性の水溶液中では高分散するので、ジアミノ化合物を十分量存在せしめても、弱酸性から塩基性の条件下では反応は十分に進行しない。その結果、得られるものは網目構造状のハイドロゲルにとどまり、不溶性架橋体は得られないため、それのみで繊維やフィルムなどの成形体とすることは困難である。しかしｐＨ３．５以下という強酸性で反応を行うことによって、ポリ−γ−グルタミン酸の分散性が低下するので分子間の架橋反応が進行し易くなり、不溶性の架橋体が生成する。 In the production method of the present invention, the pH of the reaction solution is adjusted to 3.5 or less. Conventionally, when an amide compound is produced using a dehydrating condensing agent, the pH of the reaction solution has been basic. However, in the crosslinking reaction of poly-γ-glutamic acid, the isoelectric point of glutamic acid is 3.22, and poly-γ-glutamic acid is highly dispersed in weakly acidic to basic aqueous solutions due to its high hydrophilicity. Even if a sufficient amount of the diamino compound is present, the reaction does not proceed sufficiently under mildly acidic to basic conditions. As a result, what is obtained is only a network-structured hydrogel, and an insoluble crosslinked product cannot be obtained. Therefore, it is difficult to obtain a molded product such as a fiber or a film by itself. However, when the reaction is carried out with a strongly acidic pH of 3.5 or less, the dispersibility of poly-γ-glutamic acid is lowered, so that the intermolecular cross-linking reaction easily proceeds and an insoluble cross-linked product is formed.
かかるｐＨの調節は、上記全ての原料化合物等を反応液に添加した後に行ってもよいし、一部の化合物を添加する前にｐＨを調節し、ｐＨ調節後に残りの化合物を添加してもよい。例えば、フリーのジアミノ化合物は塩基性物質であることから、反応液のｐＨを変化させる。よって、フリーのジアミノ化合物を用いる場合には、反応液にジアミノ化合物を添加した後にｐＨを調節する。一方、脱水縮合剤は中性のものが多いので、例えば水にポリ−γ−グルタミン酸とジアミノ化合物を溶解してからｐＨを調節した後に脱水縮合剤を添加してもよい。 Such pH adjustment may be performed after all the raw material compounds are added to the reaction solution, or the pH may be adjusted before adding some compounds, and the remaining compounds may be added after pH adjustment. Good. For example, since the free diamino compound is a basic substance, the pH of the reaction solution is changed. Therefore, when using a free diamino compound, pH is adjusted after adding a diamino compound to a reaction liquid. On the other hand, since many dehydrating condensing agents are neutral, for example, the dehydrating condensing agent may be added after adjusting pH after dissolving poly-γ-glutamic acid and diamino compound in water.
本発明の架橋反応は常温でも行うことができる。つまり、本発明方法を工業的に大規模で実施する場合であっても、加熱手段を設ける必要はない。しかし、反応をより一層促進するために、全体的な効率を貶めない程度で、例えば６０℃程度まで加熱してもよい。 The crosslinking reaction of the present invention can be carried out even at room temperature. That is, even when the method of the present invention is carried out industrially on a large scale, it is not necessary to provide a heating means. However, in order to further accelerate the reaction, it may be heated to, for example, about 60 ° C. without giving up the overall efficiency.
反応時間は特に制限されないが、本発明に係る架橋反応は短時間で完了するという特長を有する。よって、実際の反応時間は原料化合物の消失の確認や予備実験により決定すればよいが、通常は５分〜５時間程度とすることができる。 The reaction time is not particularly limited, but the crosslinking reaction according to the present invention has a feature that it is completed in a short time. Therefore, the actual reaction time may be determined by confirming disappearance of the raw material compound or preliminary experiments, but can usually be about 5 minutes to 5 hours.
反応終了後は、水に対して不溶性の架橋体が溶媒である水から分離してくる。かかる不溶性架橋体を単離し、常法により、繊維やフィルムなど所望の成形体に成形することができる。 After completion of the reaction, a cross-linked product that is insoluble in water is separated from water as a solvent. Such an insoluble crosslinked product can be isolated and molded into a desired molded product such as a fiber or a film by a conventional method.
本発明で得られるポリ−γ−グルタミン酸架橋体は、生分解性である上に、高い保水性や吸水性、強度なども享有し得る一方で、いわゆるハイドロゲルではない。その上、融点を有し、その融点は熱分解開始点と十分に離れていることから、熱可塑性を示す。よって、例えば、本発明のポリ−γ−グルタミン酸架橋体からなる繊維を用いて、保水性や吸熱性に優れる衣服を製造できる可能性がある。しかもその使用後は、細菌などによる分解処理も可能であり得る。 The cross-linked poly-γ-glutamic acid obtained in the present invention is biodegradable and can also have high water retention, water absorption, strength and the like, but is not a so-called hydrogel. In addition, it has a melting point, and the melting point is sufficiently distant from the thermal decomposition starting point, and thus exhibits thermoplasticity. Therefore, for example, there is a possibility that a garment having excellent water retention and heat absorption can be manufactured using the fiber made of the crosslinked poly-γ-glutamic acid of the present invention. Moreover, after the use, it may be possible to perform a decomposition treatment with bacteria or the like.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例により制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. It is also possible to implement, and they are all included in the technical scope of the present invention.
実施例１ ＰＧＡ架橋化におけるｐＨによる影響の検討
（１） Ｌ−リジンによる架橋
ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム塩を精製水に溶解し、１％（ｗ／ｖ）の溶液とした。当該溶液に、１．７％（ｗ／ｖ）の濃度となるようにＬ−リジン塩酸塩を溶解した。当該溶液において、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム塩由来のカルボキシ基のモル濃度は７７．５ｍＭ、Ｌ−リジン塩酸塩由来のアミノ基のモル濃度は１５５ｍＭである。また、当該溶液のｐＨをｐＨ試験紙で測定したところ、３付近であった。
Example 1 Examination of influence by pH in PGA crosslinking (1) Crosslinking with L-lysine Poly-γ-L-glutamic acid sodium salt was dissolved in purified water to obtain a 1% (w / v) solution. L-lysine hydrochloride was dissolved in the solution to a concentration of 1.7% (w / v). In the solution, the molar concentration of the carboxy group derived from poly-γ-L-glutamic acid sodium salt is 77.5 mM, and the molar concentration of the amino group derived from L-lysine hydrochloride is 155 mM. Moreover, when the pH of the solution was measured with a pH test paper, it was around 3.
当該溶液へ、ポリ−γ−グルタミン酸ナトリウムを構成するグルタミン酸に対して１モル倍のＷＳＣを添加して溶解し、室温で１０分間静置したところ、図１に示すとおり水不溶性の繊維状物質の形成が認められた。 To this solution, 1 mol-fold WSC was added and dissolved with respect to glutamic acid constituting poly-γ-glutamic acid sodium salt, and allowed to stand at room temperature for 10 minutes. As shown in FIG. Formation was observed.
また、ＷＳＣを添加する前における溶液のｐＨを、１２Ｎ塩酸または６Ｎ水酸化ナトリウムにより４．５、８または１０に調整して同様の操作を行い、水不溶性繊維状物質の生成の有無を観察した。結果を表１に示す。 Further, the pH of the solution before adding WSC was adjusted to 4.5, 8 or 10 with 12N hydrochloric acid or 6N sodium hydroxide, and the same operation was performed, and the presence or absence of formation of a water-insoluble fibrous material was observed. . The results are shown in Table 1.
（２） ヘキサメチレンジアミンによる架橋
上記（１）において、Ｌ−リジン塩酸塩の代わりにヘキサメチレンジアミンを０．９２％（ｗ／ｖ）の濃度で加えて同様に実験を行ったが、水不溶性繊維状物質の生成は全く見られなかった。なお、反応溶液におけるヘキサメチレンジアミン由来のアミノ基のモル濃度は、Ｌ−リジン塩酸塩を用いた場合と同様に１５５ｍＭであった。反応溶液のｐＨを測定したところ、１０付近であった。
(2) Crosslinking with hexamethylenediamine In the above (1), hexamethylenediamine was added at a concentration of 0.92% (w / v) instead of L-lysine hydrochloride, and the experiment was conducted in the same manner. There was no formation of fibrous material. The molar concentration of the amino group derived from hexamethylenediamine in the reaction solution was 155 mM as in the case of using L-lysine hydrochloride. When the pH of the reaction solution was measured, it was around 10.
また、ＷＳＣを添加する前における反応溶液のｐＨを、上記（１）と同様に３、４．５または８に調整して水不溶性繊維状物質の生成の有無を観察した。結果を表１に示す。 Further, the pH of the reaction solution before adding WSC was adjusted to 3, 4.5 or 8 in the same manner as in (1) above, and the presence or absence of formation of a water-insoluble fibrous material was observed. The results are shown in Table 1.
（３） パラフェニレンジアミンによる架橋
上記（１）において、Ｌ−リジン塩酸塩の代わりにパラフェニレンジアミンを０．８４％（ｗ／ｖ）の濃度で加えて同様に実験を行ったが、水不溶性繊維状物質の生成は全く見られなかった。なお、反応溶液におけるパラフェニレンジアミン由来のアミノ基のモル濃度は、Ｌ−リジン塩酸塩を用いた場合と同様に１５５ｍＭであった。反応溶液のｐＨを測定したところ、７．５であった。
(3) Crosslinking with paraphenylenediamine In the above (1), paraphenylenediamine was added at a concentration of 0.84% (w / v) instead of L-lysine hydrochloride, and the experiment was conducted in the same manner. There was no formation of fibrous material. In addition, the molar concentration of the amino group derived from paraphenylenediamine in the reaction solution was 155 mM as in the case of using L-lysine hydrochloride. The pH of the reaction solution was measured and found to be 7.5.
また、ＷＳＣを添加する前における反応溶液のｐＨを、上記（１）と同様に３、４．５、８および１０に調整して水不溶性繊維状物質の生成の有無を観察した。結果を表１に示す。表中、水不溶性繊維状物質の生成が肉眼で確認できた場合を「＋」、確認できなかった場合を「−」、水不溶性繊維状物質の生成は確認できなかったが反応液が白濁した場合を「±」で示す。 Further, the pH of the reaction solution before adding WSC was adjusted to 3, 4.5, 8 and 10 in the same manner as in (1) above, and the presence or absence of formation of a water-insoluble fibrous material was observed. The results are shown in Table 1. In the table, “+” indicates that the formation of water-insoluble fibrous material was confirmed with the naked eye, “−” indicates that the formation of water-insoluble fibrous material was not confirmed, and the formation of water-insoluble fibrous material was not confirmed, but the reaction solution became cloudy. Cases are indicated by “±”.
通常、脱水縮合剤を用いる場合には塩基性条件で反応を進める。しかし表１のとおり、ポリ−γ−グルタミン酸の架橋の場合には、塩基性条件では水不溶性繊維状物質の生成はみられなかった。これは、おそらく塩基性条件でも架橋反応は進行していると考えられるが、ポリ−γ−グルタミン酸の水溶液中における分散性があまりに高いために分子間の架橋反応が十分に進行せず、水溶性のゲル状物質にとどまっていることによると考えられる。また、ジアミノ化合物として芳香族ジアミンであるパラフェニレンジアミンを用いた場合には、おそらく当該ジアミノ化合物の疎水性が比較的高いために、部分的な架橋によってもポリ−γ−グルタミン酸の溶解度が低下し、反応液が白濁したと考えられる。但しこの場合でも、繊維状物質の生成は認められなかった。 Usually, when a dehydrating condensing agent is used, the reaction proceeds under basic conditions. However, as shown in Table 1, in the case of cross-linking poly-γ-glutamic acid, no water-insoluble fibrous material was produced under basic conditions. This is probably because the cross-linking reaction proceeds even under basic conditions, but the dispersibility of poly-γ-glutamic acid in an aqueous solution is so high that the intermolecular cross-linking reaction does not proceed sufficiently, resulting in water solubility. This is thought to be due to staying in the gel-like substance. In addition, when paraphenylenediamine, which is an aromatic diamine, is used as the diamino compound, the solubility of poly-γ-glutamic acid is reduced even by partial crosslinking because the diamino compound is probably relatively hydrophobic. The reaction solution is considered cloudy. However, even in this case, the formation of fibrous material was not recognized.
一方、アミド縮合剤を用いて強酸性条件でジアミン化合物による架橋反応を行った場合には、室温でも十分に反応が進行し、わずか１０分間で水不溶性繊維状物質の生成が観察できた。 On the other hand, when a crosslinking reaction with a diamine compound was performed using an amide condensing agent under strongly acidic conditions, the reaction proceeded sufficiently even at room temperature, and formation of a water-insoluble fibrous material could be observed in only 10 minutes.
実施例２ 架橋反応におけるポリ−γ−グルタミン酸濃度の影響
上記実施例１（１）〜（３）において、反応溶液におけるポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム塩の濃度を、１／２倍、１／２2倍、１／２3倍および１／２4倍とした以外は同様に実験を行い、水不溶性繊維状物質の生成の有無を観察した。結果を図２に示す。
Example 2 Influence of poly-γ-glutamic acid concentration in cross-linking reaction In Examples 1 (1) to (3) above, the concentration of poly-γ-L-glutamic acid sodium salt in the reaction solution was reduced by a factor of 1/2, 2 doubles, 1/2 experimented similarly three times and except that the 1/2 4 times to observe the presence or absence of production of water-insoluble fibrous material. The results are shown in FIG.
図２中、（Ａ）はジアミノ化合物としてＬ−リジンを用いた場合、（Ｂ）はヘキサメチレンジアミンを用いた場合、（Ｃ）はパラフェニレンジアミンを用いた場合の結果であり、それぞれ左からポリ−γ−グルタミン酸濃度が１％（ｗ／ｖ）、その１／２倍、１／２2倍、１／２3倍および１／２4倍の場合の結果である。（Ａ）のとおり、Ｌ−リジンの場合にはポリ−γ−グルタミン酸濃度が０．１２５％（ｗ／ｖ）未満になると水不溶性繊維状物質の生成が困難になり、（Ｂ）のとおり、ヘキサメチレンジアミンの場合にはポリ−γ−グルタミン酸濃度が０．２５％（ｗ／ｖ）未満になると水不溶性繊維状物質の生成が困難になった。しかしパラフェニレンジアミンの場合には、ポリ−γ−グルタミン酸濃度が０．０６２５％（ｗ／ｖ）でも水不溶性繊維状物質の生成が確認できた。これは、フェニレン構造の脂溶性が他の架橋剤よりも高いことによると考えられる。 In FIG. 2, (A) is the result when L-lysine is used as the diamino compound, (B) is the result when hexamethylenediamine is used, and (C) is the result when paraphenylenediamine is used. poly -γ- glutamate concentration 1% (w / v), the 1/2, 1/2 2-fold, 1/2 three times and 1/2 4 times result for. As shown in (A), in the case of L-lysine, when the poly-γ-glutamic acid concentration is less than 0.125% (w / v), it becomes difficult to produce a water-insoluble fibrous substance. In the case of hexamethylenediamine, when the poly-γ-glutamic acid concentration was less than 0.25% (w / v), it was difficult to produce a water-insoluble fibrous material. However, in the case of paraphenylenediamine, the formation of water-insoluble fibrous material could be confirmed even when the poly-γ-glutamic acid concentration was 0.0625% (w / v). This is presumably due to the fact that the fat solubility of the phenylene structure is higher than that of other crosslinking agents.
実施例３ フィルムの製造
６．４ｃｍ径のフラットガラスシャーレに０．２５％（ｗ／ｖ）のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム塩水溶液（１ｍＬ）を加えた。当該水溶液中におけるカルボキシ基のモル濃度に対して、アミノ基のモル濃度が２倍となるようにＬ−リジン塩酸塩、ヘキサメチレンジアミンまたはパラフェニレンジアミンを加えた。Ｌ−リジン塩酸塩の場合を除いて、１２Ｎ塩酸により溶液のｐＨを３に調整した後、ＷＳＣ（０．９２５ｍｇ）を加え、室温で３０分間静置した。その後、反応溶液に対して２．５倍容量のアセトンを加えることにより脱水した。反応後と脱水後における各シャーレの写真を図３に示す。図３中、（Ａ）はジアミノ化合物としてＬ−リジンを用いた場合、（Ｂ）はヘキサメチレンジアミンを用いた場合、（Ｃ）はパラフェニレンジアミンを用いた場合の結果である。
Example 3 Production of Film A 0.25 cm (w / v) poly-γ-L-glutamic acid sodium salt aqueous solution (1 mL) was added to a 6.4 cm diameter flat glass petri dish. L-lysine hydrochloride, hexamethylenediamine or paraphenylenediamine was added so that the molar concentration of the amino group was doubled relative to the molar concentration of the carboxy group in the aqueous solution. Except in the case of L-lysine hydrochloride, the pH of the solution was adjusted to 3 with 12N hydrochloric acid, WSC (0.925 mg) was added, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 30 minutes. Thereafter, the reaction solution was dehydrated by adding 2.5 volumes of acetone. The photographs of each petri dish after the reaction and after the dehydration are shown in FIG. In FIG. 3, (A) shows the results when L-lysine is used as the diamino compound, (B) shows the results when hexamethylenediamine is used, and (C) shows the results when paraphenylenediamine is used.
図３のとおり、アセトン脱水後、Ｌ−リジンおよびヘキサメチレンジアミンによる架橋体は、透明なフィルム状となりガラス面に付着した。それに対してパラフェニレンジアミンによる架橋体は、むしろ剛直な繊維塊となった。この繊維塊は経時的に色調変化したが、この性質はパラアラミド繊維と類似するものである。また、ここで形成された各架橋体は水に不溶性であるが、エタノールおよびｐＨ８．５に調整した弱アルカリ性緩衝液にも不溶であることを確認した。 As shown in FIG. 3, after acetone dehydration, the crosslinked product of L-lysine and hexamethylenediamine became a transparent film and adhered to the glass surface. On the other hand, the cross-linked product of paraphenylenediamine became a rather rigid fiber mass. The fiber mass changed in color over time, but this property is similar to para-aramid fiber. Moreover, although each crosslinked body formed here was insoluble in water, it confirmed that it was insoluble also in the weak alkaline buffer adjusted to ethanol and pH8.5.
実施例４ 最大架橋率の測定
上記実施例１と同様の条件で、Ｌ−リジン、ヘキサメチレンジアミンまたはパラフェニレンジアミンでポリ−γ−グルタミン酸を架橋した。なお、反応液のｐＨは３に調節した。反応終了後、反応液中に形成された不溶性のポリ−γ−グルタミン酸架橋体を分離した後、残留した反応液（０．１ｍＬ）を回収し、蒸留水で１００倍に希釈した。この希釈液（０．１ｍＬ）に同量の０．２Ｍホウ酸緩衝液（ｐＨ８．５）を加えて中和した。当該混合液に、１／１０倍容量の１０ｍＭ １−フルオロ−２，４−ジニトロベンゼン／アセトン溶液を加えて攪拌し、６５℃で４５分間、暗所で静置した。当該混合液の温度を室温に戻した後、１２Ｎ塩酸（０．１１ｍＬ）を加えて反応を停止させた。黄色に呈色した本混合液を分光分析に供し、波長３５６ｎｍの吸光度を測定した。得られた値を検量線と照らし合わせ、反応液中に残留しているジアミノ化合物の量を決定し、架橋反応で消費されたジアミノ化合物の量を算出した。算出されたジアミノ化合物が全て架橋に寄与していると推定し、ポリ−γ−グルタミン酸の最大架橋率を算出した。結果を表２に示す。
Example 4 Measurement of Maximum Crosslinking Rate Under the same conditions as in Example 1 above, poly-γ-glutamic acid was crosslinked with L-lysine, hexamethylenediamine or paraphenylenediamine. The pH of the reaction solution was adjusted to 3. After completion of the reaction, the insoluble poly-γ-glutamic acid crosslinked product formed in the reaction solution was separated, and the remaining reaction solution (0.1 mL) was recovered and diluted 100 times with distilled water. The diluted solution (0.1 mL) was neutralized by adding the same amount of 0.2 M borate buffer (pH 8.5). A 1 / 10-fold volume of a 10 mM 1-fluoro-2,4-dinitrobenzene / acetone solution was added to the mixture, stirred, and allowed to stand at 65 ° C. for 45 minutes in the dark. After returning the temperature of the mixture to room temperature, 12N hydrochloric acid (0.11 mL) was added to stop the reaction. This mixed solution colored yellow was subjected to spectroscopic analysis, and the absorbance at a wavelength of 356 nm was measured. The obtained value was compared with a calibration curve, the amount of diamino compound remaining in the reaction solution was determined, and the amount of diamino compound consumed in the crosslinking reaction was calculated. It was estimated that all the calculated diamino compounds contributed to crosslinking, and the maximum crosslinking rate of poly-γ-glutamic acid was calculated. The results are shown in Table 2.
上記結果のとおり、最大架橋率としての測定値ではあるが、本発明方法によれば、おおよそ４０〜５０％という高分子の架橋率としては極めて高い割合でポリ−γ−グルタミン酸を架橋できることが分かった。 Although it is a measured value as the maximum crosslinking rate as shown in the above results, according to the method of the present invention, it can be seen that poly-γ-glutamic acid can be crosslinked at a very high rate as a polymer crosslinking rate of approximately 40 to 50%. It was.
実施例５ 熱分析結果
上記実施例１と同様の条件で、架橋剤としてパラフェニレンジアミンを用い、且つ反応液のｐＨを３に調節してポリ−γ−グルタミン酸を架橋した。得られた水不溶性の架橋体を真空乾燥した後、熱分析装置（セイコー電子社製，ＤＳＣ「ＥＸＴＲ６０００」とＴＧ−ＤＴＡ「ＳＳＣ５２００」）を用い、ＪＩＳ Ｋ７１２２とＪＩＳ Ｋ７１２０の方法に準じてＤＳＣ分析とＴＧ／ＤＴＡ分析を行った。熱分解開始点の測定結果を図４に、融点の測定結果を図５に示す。
Example 5 Results of Thermal Analysis Under the same conditions as in Example 1 above, poly-γ-glutamic acid was crosslinked using paraphenylenediamine as a crosslinking agent and adjusting the pH of the reaction solution to 3. The obtained water-insoluble cross-linked product is vacuum-dried and then subjected to DSC analysis according to the methods of JIS K7122 and JIS K7120 using a thermal analyzer (DSC “EXTR6000” and TG-DTA “SSC5200” manufactured by Seiko Denshi Co., Ltd.). And TG / DTA analysis. The measurement result of the thermal decomposition starting point is shown in FIG. 4, and the measurement result of the melting point is shown in FIG.
図４のとおり、本発明に係るポリ−γ−グルタミン酸架橋体の熱分解開始点（Ｔｄ）は２１４℃であり、図５のとおり、同架橋体の融点（Ｔｍ）は１２５℃であった。このように、本発明に係るポリ−γ−グルタミン酸架橋体の熱分解開始点と融点は十分に離れていることから、熱可塑性を有し、加熱成形することが可能であると考えられる。通常、高分子架橋体は熱可塑性を有さない場合が多いが、本発明に係るポリ−γ−グルタミン酸架橋体は、十分に架橋されている一方で熱可塑性を有する点で特異な特性を有するといえる。 As shown in FIG. 4, the thermal decomposition starting point (Td) of the crosslinked poly-γ-glutamic acid according to the present invention was 214 ° C., and the melting point (Tm) of the crosslinked product was 125 ° C. as shown in FIG. Thus, since the thermal decomposition starting point and melting | fusing point of the poly-gamma-glutamic acid crosslinked body which concern on this invention are fully distant, it is considered that it has thermoplasticity and can be heat-molded. Usually, the polymer crosslinked product often does not have thermoplasticity, but the poly-γ-glutamic acid crosslinked product according to the present invention has unique characteristics in that it is sufficiently crosslinked while having thermoplasticity. That's right.
また、図５のとおり、同架橋体の実測上の比熱は１０５ｍＪ／ｍｇであった。この値は典型的なポリアミド樹脂の比熱値と近似するものであるので、本発明に係るポリ−γ−グルタミン酸架橋体の用途としては、ポリアミド樹脂と同様のものが考えられる。 Further, as shown in FIG. 5, the specific heat of the crosslinked product actually measured was 105 mJ / mg. Since this value approximates the specific heat value of a typical polyamide resin, the use of the crosslinked poly-γ-glutamic acid according to the present invention is considered to be the same as that of the polyamide resin.
以上の結果から、本発明に係るポリ−γ−グルタミン酸架橋体は、生物由来のプラスチック素材として有用であることが実証された。 From the above results, it was demonstrated that the poly-γ-glutamic acid crosslinked product according to the present invention is useful as a biological plastic material.
実施例６ 結合水含量の測定
上記実施例５で得られた乾燥ポリ−γ−グルタミン酸架橋体の結合水含量を、微量水分測定装置「ＣＡ−２００」、陽極液アクアミクロンＡＸおよび陰極液アクアミクロンＣＸＵ（いずれも、三菱化学社製）を用い、常法であるカールフィッシャーの水分測定に従って測定したところ、３．９９％であった。この値は、ほぼ際限無く水分を吸収するポリ−γ−グルタミン酸に比べて低いといえる。他方、この値は、化成ナイロンの公定水分含量である４．５％と遜色のないレベルであるといえる。
Example 6 Measurement of bound water content The bound water content of the dried poly-γ-glutamic acid cross-linked product obtained in Example 5 was measured using a trace moisture measuring device “CA-200”, an anolyte Aquamicron AX and a catholyte Aquamicron. Using CXU (both manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), it was 3.99% when measured according to Karl Fischer's moisture measurement, which is a conventional method. This value can be said to be lower than that of poly-γ-glutamic acid that absorbs moisture almost indefinitely. On the other hand, this value can be said to be a level comparable to 4.5% which is the official moisture content of chemical nylon.
以上の結果より、本発明に係るポリ−γ−グルタミン酸架橋体は、適度な保湿性を示す一方でハイドロゲルになるほど過剰な親水性を示さないので、ナイロンの代替にとどまらず、さらに多様な用途が期待される生物由来のプラスチック素材として有用であると考えられる。 From the above results, the poly-γ-glutamic acid cross-linked product according to the present invention exhibits moderate moisture retention, but does not exhibit excessive hydrophilicity so as to become a hydrogel. Is expected to be useful as a plastic material derived from living organisms.
Claims (5)
ポリ−γ−グルタミン酸またはその塩、ジアミノ化合物、脱水縮合剤および水を含む反応液のｐＨを３．５以下に調節することを特徴とする方法。 A method for producing a crosslinked product of poly-γ-glutamic acid,
A method comprising adjusting the pH of a reaction solution containing poly-γ-glutamic acid or a salt thereof, a diamino compound, a dehydrating condensing agent, and water to 3.5 or less.
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| JP2009025322A Withdrawn JP2009209362A (en) | 2008-02-08 | 2009-02-05 | METHOD FOR PRODUCING POLY-gamma-GLUTAMIC ACID CROSSLINKED PRODUCT AND MOLDED ARTICLE COMPOSED OF POLY-gamma-GLUTAMIC ACID CROSSLINKED PRODUCT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009209362A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010196175A (en) * | 2009-02-20 | 2010-09-09 | Idemitsu Technofine Co Ltd | Fiber-crosslinked body and method for producing fiber-crosslinked body |
| JP2012082534A (en) * | 2010-10-06 | 2012-04-26 | Toyobo Co Ltd | Fiber and producing method thereof |
-
2009
- 2009-02-05 JP JP2009025322A patent/JP2009209362A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010196175A (en) * | 2009-02-20 | 2010-09-09 | Idemitsu Technofine Co Ltd | Fiber-crosslinked body and method for producing fiber-crosslinked body |
| JP2012082534A (en) * | 2010-10-06 | 2012-04-26 | Toyobo Co Ltd | Fiber and producing method thereof |
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