JP2011231044A - 変性ペプチドの製造方法及び変性ペプチド - Google Patents

Abstract

【課題】ケラチンの変性完了までの必須工程時間が従来に比して短い上に、ケラチンの変性効率が良好な変性ペプチドの製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】本発明は、チオグリコール酸、チオグリコール酸塩、メルカプトプロピオン酸及びメルカプトプロピオン酸塩からなる群より選択される少なくとも１種の還元剤とケラチンと水とを混合する還元工程と、上記還元工程を経た処理物と酸化剤とをｐＨ７以上で混合する酸化剤混合工程とを有する変性ペプチドの製造方法であって、上記還元工程を３５℃以上で行い、上記酸化剤混合工程でのｐＨ９以上での酸化剤の混合量（Ｉ）が、ｐＨ７以上９未満での酸化剤の混合量（ＩＩ）より多いことを特徴とする変性ペプチドの製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、変性ペプチドの製造方法及び当該製造方法により得られる変性ペプチドに関するものである。

現在、羊毛、羽毛等は、衣料品、寝具、インテリア製品などの多くの分野で広く使用されている。このような衣料品等の製造工程で発生したり、使用済み廃棄物として発生したりする廃棄羊毛等は年間約５万トンを超えると言われている。かかる廃棄羊毛等は、従来埋め立てや焼却等により処分されているが、この処分に伴う環境問題が懸念されている。

上記問題の懸念がある羊毛、羽毛等であるが、これらは産業において有用なタンパク質を含んでいることが知られている。例えば羊毛は、約９５％のケラチンから構成され、そのケラチンは、タンパク質であるミクロフィブリル（分子量；４００００から６７０００の範囲内）を６５％程度、ミクロフィブリルよりも硫黄含量が多いマトリックス（分子量；１００００から２２０００の範囲内）を２５％程度以下、及びマトリックスよりも硫黄含量が多いタンパク質であるキューティクルを５％程度以下含んでいるといわれている。また、ケラチンは硫黄含有アミノ酸であるシステインを多く含有し、このシステイン同士が硫黄原子によるジスルフィド結合（−Ｓ−Ｓ−）を構成することで、タンパク質同士を架橋して結合させている。

このように、タンパク質を含む羊毛等は、廃棄対象にされているか否かに拘わらず、資源性が高いことから、溶解して所定のタンパク質を分離・抽出し、フィルムや繊維等に利用するための研究開発が行われている。

このような研究開発の成果として、例えば特開平７−１２６２９６号公報には、羊毛等の水に不溶なタンパク質（ケラチン）におけるジスルフィド結合（−Ｓ−Ｓ−）をメルカプト基（−ＳＨ）に還元変換し、そのメルカプト基の全部又は一部をカルボキシメチルジスルフィド基（−ＳＳＣＨ_２ＣＯＯＨ）に変換することにより得られる可溶化タンパク質及びその製造方法が開示されている。

また、特開２００９−２３９２４号公報には、水に不溶なα−ケラチンをチオグリコール酸ナトリウムにより変性させる可溶性ケラチンの製造方法が開示されている。この可溶性ケラチンの製造方法は、具体的には、水の存在下でα−ケラチンをチオグリコール酸ナトリウムに接触させる還元工程と、この還元工程後の処理液に酸化剤を添加する酸化剤混合工程と、処理液のｐＨを５．０〜８．０に調整するｐＨ調整工程とを備えている。このｐＨ調整工程としては、酸化剤混合工程前に行う形態と、酸化剤混合工程後に行う形態とが開示されており、酸化剤混合工程前に行う形態の方が可溶性ケラチンの収率を向上できることが実験例で示されている。

上記のとおり、ケラチンにカルボキシメチルジスルフィド基を導入した変性ペプチドを製造することは可能となっているものの、上記従来の可溶化タンパク質の製造方法や可溶性ケラチンの製造方法では、酸化剤混合工程の実施に４時間を要し、還元工程に至っては２０時間以上も必要とされている。すなわち、ケラチンを充分に変性するまでの時間を短くするためには、変性終了までの各工程時間が短いことが求められる。

特開平７−１２６２９６号公報 特開２００９−２３９２４号公報

本発明はこれらの事情に鑑みてなされたものであり、ケラチンの変性完了までの必須工程時間が従来に比して短い上に、ケラチンの変性効率が良好な変性ペプチドの製造方法の提供を目的とするものである。

上記課題を解決するためになされた発明は、
チオグリコール酸、チオグリコール酸塩、メルカプトプロピオン酸及びメルカプトプロピオン酸塩からなる群より選択される少なくとも１種の還元剤とケラチンと水とを混合する還元工程と、
上記還元工程を経た処理物と酸化剤とをｐＨ７以上で混合する酸化剤混合工程と
を有する変性ペプチドの製造方法であって、
上記還元工程を３５℃以上で行い、
上記酸化剤混合工程におけるｐＨ９以上での酸化剤の混合量（Ｉ）が、ｐＨ７以上９未満での酸化剤の混合量（ＩＩ）より多いことを特徴とする変性ペプチドの製造方法である。

当該変性ペプチドの製造方法では、還元工程を３５℃以上で行っていることから、上記特定の還元剤によるケラチンの還元反応速度を高めることができ、その結果、還元工程の実施時間を大幅に短縮することができる。また、酸化剤混合工程では還元工程を経た処理物と酸化剤とをｐＨ７以上で混合し、ｐＨ９以上での酸化剤の混合量（Ｉ）をｐＨ７以上９未満での酸化剤の混合量（ＩＩ）より多くすることにより、ケラチンの変性効率が良好となり、その結果、酸化剤混合工程の時間を短く設定できる。

上記混合量（Ｉ）及び上記混合量（ＩＩ）の合計に対する上記混合量（ＩＩ）の割合が２０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。上記混合量（ＩＩ）の割合を２０ｍｏｌ％以下とすることで、さらなる酸化剤混合工程の短縮及び変性効率の向上を図ることができる。

当該変性ペプチドの製造方法では、上記還元工程をｐＨ９以上１３以下で行うことが好ましい。還元工程を３５℃以上で行うのに加え、ｐＨ範囲を９以上１３以下に調整することで、ケラチンの還元反応速度をより高くすることができ、還元工程の短縮及び変性効率の向上を達成することができる。また、上記ｐＨ範囲の還元工程によれば、ケラチン主鎖の切断を抑制することができる。

当該変性ペプチドの製造方法では、上記酸化剤混合工程をｐＨ１３以下で行うことが好ましい。これにより、ケラチン主鎖の切断を抑制できる。

当該変性ペプチドの製造方法では、上記酸化剤混合工程におけるｐＨ９以上での処理時間がｐＨ７以上９未満での処理時間より長いことが好ましい。所定ｐＨごとの処理時間を上記関係とすることで、単位時間あたりの変性効率を向上させることができ、その結果、酸化剤混合工程の短縮を図れる。さらに、酸化剤混合工程後の液の黄着色と硫黄様臭の発生を抑制することができる。

以上説明したように、還元工程を３５℃以上で行う本発明の変性ペプチドの製造方法によれば、ケラチンの還元反応速度を高め、還元工程時間の大幅な短縮が可能である。また、酸化剤混合工程では還元工程を経た処理物と酸化剤とをｐＨ７以上で混合し、ｐＨ９以上での酸化剤の混合量（Ｉ）をｐＨ７以上９未満での酸化剤の混合量（ＩＩ）より多くすることにより、単位時間あたりのケラチン変性効率が良好となり、その結果、酸化剤混合工程時間を短かく設定できる。

本発明の一実施形態に係る変性ペプチドの製造方法を示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態を詳説する。
本発明の変性ペプチドの製造方法は、図１に示すように、ケラチンを原料として変性ペプチドを製造するものであり、還元工程（ＳＴＰ１）、酸化剤混合工程（ＳＴＰ２）、固液分離工程（ＳＴＰ３）、及び回収工程Ｌ（ＳＴＰ４）を有する。図１に示す全工程を備える方法では、酸化剤混合工程（ＳＴＰ２）にて変性ペプチド（図１に示す液体部Ｌに溶解している変性ペプチド、及び固体部Ｓに含まれる変性ペプチド）が生成するので、固液分離工程（ＳＴＰ３）及び回収工程Ｌ（ＳＴＰ４）を設けなくても変性ペプチドが製造さされることになる。なお、本明細書において、「被処理液」とは、ケラチン又はケラチン由来である処理物を含み、各工程での反応系となる液をいう。

（ケラチン）
原料であるケラチンとしては、これを構成タンパク質として含む羊毛（メリノ種羊毛、リンカーン種羊毛等）、人毛、獣毛、羽毛、爪等が挙げられる。中でも、変性ペプチドを安価かつ安定的に入手するために、羊毛を原料とすることが好ましい。この羊毛等の原料については、殺菌、脱脂、洗浄、切断、粉砕及び乾燥を適宜に組み合わせて、予め処理するとよい。

（還元工程）
還元工程（ＳＴＰ１）は、チオグリコール酸、チオグリコール酸塩、メルカプトプロピオン酸及びメルカプトプロピオン酸塩からなる群より選択される少なくとも１種の還元剤とケラチンと水とを混合する工程である。かかる還元工程において、ケラチンが有するジスルフィド基（−Ｓ−Ｓ−）をメルカプト基（−ＳＨ ＨＳ−）に還元する。

還元剤は、ケラチンのジスルフィド基をメルカプト基に変換する作用を有する。当該製造方法では、上記の通り、少なくとも一種の還元剤を使用する。二種以上の還元剤を使用する場合の還元剤の組合せは、任意の組合せで良く、例えば、チオグリコール酸とチオグリコール酸塩一種との組合せ、チオグリコール酸塩二種の組合せ、メルカプトプロピオン酸とメルカプトプロピオン酸塩一種との組合せ、メルカプトプロピオン酸塩二種の組合せ、チオグリコール酸塩一種とメルカプトプロピオン酸塩一種の組合せが挙げられる。

チオグリコール酸塩としては、例えば、チオグリコール酸ナトリウム、チオグリコール酸カリウム、チオグリコール酸リチウム、チオグリコール酸アンモニウムが挙げられる。中でも、ケラチンの還元を効率良く行えるという面から、チオグリコール酸ナトリウム及びチオグリコール酸カリウムが好ましく、チオグリコール酸ナトリウムがより好ましい。

また、メルカプトプロピオン酸塩としては、例えば、メルカプトプロピオン酸ナトリウム、メルカプトプロピオン酸カリウム、メルカプトプロピオン酸リチウム、メルカプトプロピオン酸アンモニウムが挙げられる。中でも、ケラチンの還元を効率良く行えるという面から、メルカプトプロピオン酸ナトリウム及びメルカプトプロピオン酸カリウムが好ましく、メルカプトプロピオン酸ナトリウムがより好ましい。

上記所定の還元剤の使用量としては、羊毛等の原料１ｇを基準として、０．００５モル以上０．０２モル以下が好ましく、０．００７５モル以上０．０１モル以下が特に好ましい。また、被処理液の容量を基準とした場合の還元剤の使用量は、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上０．４ｍｏｌ／Ｌ以下が好ましく、０．１５ｍｏｌ／Ｌ以上０．２ｍｏｌ／Ｌ以下が特に好ましい。かかる還元剤の使用量を上記範囲とすることにより、ケラチンの還元反応を良好に行うことができる。

水の量は、特に限定されないが、例えば、羊毛等の原料１質量部に対して、２０容量部以上２００容量部以下であるとよく、これにより還元反応が良好に行われる。

被処理液には、還元工程において一種又は二種以上のアルカリ性化合物を混合するとよい。アルカリ性化合物とは、水に添加することで、その水をアルカリ性にすることができる化合物である。このアルカリ性化合物としては、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア等が挙げられ、その他にモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、アルギニン、リジン等の塩基性アミノ酸や、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム等も挙げられる。中でも、ケラチンの還元を効率良く行う観点から、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムが好ましく、水酸化ナトリウムが特に好ましい。

上記アルカリ性化合物の混合量は、特に限定はされないが、還元工程における被処理液のｐＨを下記範囲に調整するよう配合するとよい。還元工程でのｐＨの下限としては、９が好ましく、１０がより好ましい。一方、還元工程でのｐＨの上限としては、１３が好ましく、１２がより好ましい。還元工程でのｐＨが上記下限以上となるように調整することで、ケラチンの還元を効率良く行うことができる。一方、還元工程でのｐＨが上記上限以下となるように調整することで、ケラチン主鎖の切断を抑制できる。一方、ケラチン主鎖の切断を促進することを目的とする場合は、被処理液のｐＨが１３を超えるように調整すればよい。

本発明の変性ペプチドの製造方法では、還元工程を３５℃以上で行う限りその温度条件は特に限定されないが、還元工程の温度の下限としては、３８℃が好ましく、４０℃がより好ましく、４２℃が特に好ましい。一方、還元工程の温度の上限としては、６０℃が好ましく、５５℃がより好ましく、５０℃が特に好ましい。還元工程での温度条件が上記下限より低いと、ジスルフィド基をメルカプト基に変換するための還元反応速度が低下し、その結果、還元工程の時間を長くしても充分にケラチンを還元することができないことがある。一方、還元工程の温度条件が上記上限を超えると、ケラチン主鎖が切断されやすくなる。なお、還元工程の時間は、設定温度が低いほど長時間となり、設定温度が高いほど短時間となる。

（酸化剤混合工程）
酸化剤混合工程（ＳＴＰ２）は、還元工程（ＳＴＰ１）を経た処理物（ケラチン由来物）と酸化剤とを混合し、変性ペプチドを生成させる工程である。かかる酸化剤の混合は、処理物のメルカプト基を変性する酸化反応を促進するために行われる。通常、還元工程（ＳＴＰ１）を経た処理物を含む被処理液に、酸化剤が混合される。

酸化剤としては、非ガス状の酸化剤とガス状の酸化剤があり、一種又は二種以上の酸化剤を用いる。非ガス状の酸化剤としては、例えば、臭素酸ナトリウム、臭素酸カリウム、過ホウ酸ナトリウム、過ホウ酸カリウム、過酸化水素等が挙げられる。また、ガス状の酸化剤としては、酸素などが挙げられる。

非ガス状の酸化剤の使用量は、特に限定されないが、羊毛等の原料１ｇを基準として、０．００１モル以上０．０２モル以下が好ましく、酸化剤混合工程の被処理液の容量を基準として、０．０２ｍｏｌ／Ｌ以上１ｍｏｌ／Ｌ以下が好ましい。非ガス状の酸化剤の使用量が上記範囲の上限を超えると、シスチンモノオキシド、シスチンジオキシド、システイン酸等が生成するおそれがある。一方、非ガス状の酸化剤の使用量が上記範囲の下限より少ないと、変性が不充分となるおそれがある。

非ガス状酸化剤の混合では、この酸化剤が被処理液中で局所的に高濃度化することを避けるため、１ｍｏｌ／Ｌ以上５ｍｏｌ／Ｌ以下程度の酸化剤溶液を例えば１０分から６時間かけて連続的と断続的とを問わず徐々に混合するとよい。

ガス状酸化剤を使用するときには、バブリングにより被処理液に供給するとよい。

本発明の変性ペプチドの製造方法では、酸化剤混合工程における被処理液へのｐＨ９以上での酸化剤の混合量（Ｉ）を、被処理液へのｐＨ７以上９未満での酸化剤の混合量（ＩＩ）より多くしている。その結果、単位時間あたりの変性効率を良好にでき、酸化剤混合工程を短かくできる。上記混合量（Ｉ）及び上記混合量（ＩＩ）の合計に対する上記混合量（ＩＩ）の割合は特に限定されないが、２０ｍｏｌ％以下が好ましく、１０ｍｏｌ％以下がより好ましく、５ｍｏｌ％以下が更に好ましく、０ｍｏｌ％が特に好ましい。上記混合量（ＩＩ）の割合を上記範囲とすることが、酸化剤混合工程の短縮により有利である。

酸化剤混合工程での被処理液のｐＨは、本工程の進行に応じて調整される。酸化剤の混合を開始する際のｐＨは、９以上が好ましく、１０以上がより好ましい。また、そのｐＨは、１３以下が良く、１２以下が好ましく、１１以下がより好ましい。ｐＨ９以上であれば、変性効率が良く、ｐＨ１３以下であれば、ケラチン由来の処理物の主鎖の切断を抑制できる。酸化剤混合工程終了時のｐＨは、特に限定されないが、７程度で良い。

酸化剤混合工程において、ｐＨ９以上での処理時間がｐＨ７以上９未満での処理時間よりも長いことが好ましく、ｐＨ９以上１２以下の処理時間がｐＨ７以上９未満の処理時間より長いことがより好ましく、ｐＨ１０以上１１以下の処理時間がｐＨ７以上９未満の処理時間より長いことがさらに好ましい。このような手順を採用した場合でも単位時間あたりの変性効率を高めることができ、その結果、酸化剤混合工程の短縮を図ることができる。また、酸化剤混合工程後の被処理液の黄色着色及び硫黄様臭の発生を抑制することができる。ｐＨ９以上での処理時間とｐＨ７以上９未満での処理時間との差は、上記関係を満たす限り限定されないが、５分以上が好ましく、１０分以上がより好ましい。上記関係を満たす場合のｐＨ９以上での処理時間及びｐＨ７以上９未満での処理時間も特に限定されず、ｐＨ９以上での処理時間としては、例えば２０分以上８０分以下である。ｐＨ７以上９未満での処理時間としては、例えば１０分以上６０分以下である。

被処理液のｐＨを調整するための酸としては、有機酸及び無機酸から選択された一種又は二種以上を使用するとよい。有機酸としては、例えば、クエン酸、乳酸、コハク酸、酢酸が挙げられ、無機酸としては、例えば、塩酸、リン酸が挙げられる。酢酸を用いれば、変性ペプチドからの特異臭が問題になることがあるが、クエン酸等を用いれば、その特異臭を抑制できる。酸の混合量は、被処理液のｐＨを監視しつつ、適宜設定すると良い。酸を被処理液に混合する際には、被処理液において局所的にｐＨが低下すると、処理物のメルカプト基同士がジスルフィド基になるおそれがあるため、被処理液に酸を徐々に混合することが好ましい。

酸化剤混合工程での被処理液の温度としては、１０℃以上６０℃以下が良く、４０℃以下が好ましい。このように被処理液の温度を上記範囲に制御することで、副生成物であるシスチンモノオキシド等の生成を抑制できる。

上記還元工程（ＳＴＰ１）及び酸化剤混合工程（ＳＴＰ２）を経ることで、処理物にカルボキシラトメチルジスルフィド基等が導入される。このようにして得られる変性ペプチドは、還元工程における還元剤としてチオグリコール酸及びその塩から選択された一種又は二種以上を使用した場合、ケラチン由来の処理物のメルカプト基がカルボキシメチルジスルフィドのイオン基（−Ｓ−ＳＣＨ_２ＣＯＯ⁻）に変換されたものである。その変換の反応式は、次の通りである。

また、還元工程における還元剤としてメルカプトプロピオン酸及びその塩から選択された一種又は二種以上を使用した場合、得られる変性ペプチドは、ケラチン由来の処理物のメルカプト基がカルボキシエチルジスルフィドのイオン基（−Ｓ−ＳＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＯ⁻）に変換されたものである。その変換の反応式は、次の通りである。

（固液分離工程）
固液分離工程（ＳＴＰ３）は、酸化剤混合工程（ＳＴＰ２）後の被処理液を液体部Ｌと固体部Ｓとに分離する工程である。固液分離工程（ＳＴＰ３）では、濾過、遠心分離、圧搾分離、沈降分離、浮上分離等の公知の固液分離手段を採用することができ、必要に応じてイオン交換や電気透析等による脱塩等を行うとよい。

（回収工程Ｌ）
次の回収工程Ｌ（ＳＴＰ４）は、固液分離工程で得た液体部Ｌに溶解する変性ペプチドＬを固形状のものとして回収する工程である。この回収工程Ｌ（ＳＴＰ４）における固形状変性ペプチドＬの回収方法としては、（１）液体部Ｌを凍結乾燥することによる回収、（２）液体部Ｌを噴霧乾燥することによる回収、（３）塩酸等の酸を液体部Ｌに添加して、液体部ＬのｐＨを２．５から４．０程度に低下させることにより生じた変性ペプチドＬ沈殿物の回収などが挙げられる。なお、回収した固形状の変性ペプチドＬについては、水や酸性水溶液による洗浄、乾燥等を、必要に応じて行うとよい。

上記の通り、酸化剤混合工程（ＳＴＰ２）での処理を終えることで、被処理液に溶解している変性ペプチドと、同液に溶解していない変性ペプチドが得られる。これら変性ペプチドの一方又は双方を低分子化すれば、水への溶解性が高まる。低分子化する態様としては、（１）固液分離工程（ＳＴＰ３）で得られた固体部Ｓを加水分解する態様、（２）固液分離工程（ＳＴＰ３）で得られた液体部Ｌに溶解している変性ペプチドＬを加水分解する態様、（３）回収工程Ｌにより回収した変性ペプチドＬを加水分解する態様、（４）変性ペプチドＬと固体部Ｓを一括して加水分解する態様、が挙げられる。また、その他に加水分解による低分子化を図る方法としては、還元工程（ＳＴＰ１）の前、還元工程（ＳＴＰ１）と同時、還元工程（ＳＴＰ１）と酸化剤混合工程（ＳＴＰ２）との間に、低分子化のための加水分解を行うことが挙げられる。

低分子化を図った変性ペプチドの製造方法の一例として、図１に示す可溶化工程と、回収工程Ｓとを備える方法を以下に説明する。この方法は、上記低分子化する態様（１）に該当し、固液分離工程（ＳＴＰ３）で得られた固体部Ｓを加水分解するものである。なお、固体部Ｓは、マトリックス由来の変性ペプチドを含むものである。

（可溶化工程）
可溶化工程は、固液分離工程（ＳＴＰ３）において分離した固体部Ｓに含まれる変性ペプチドを加水分解する工程である。その変性ペプチドを加水分解する方法としては、ペプチドの加水分解として公知の（ａ）酵素による加水分解、（ｂ）酸による加水分解及び（ｃ）アルカリによる加水分解が挙げられる。アルカリによる加水分解方法（ｃ）では変性ペプチドのカルボキシラトメチルジスルフィド基及び／又はカルボキシラトエチルジスルフィド基をメルカプト基に変換する還元反応が進行する恐れがあるので、加水分解方法（ａ）〜（ｃ）のうち、酵素又は酸による加水分解が好ましく、酵素による方法が特に好ましい。

（ａ）酵素による加水分解
酵素による加水分解により、変性ペプチドＳが得られる。この酵素の使用量、反応温度及び反応時間等の条件は適宜調整される。

酵素としては、例えば、ペプシン、プロテアーゼＡ、プロテアーゼＢなどの酸性タンパク質分解酵素；パパイン、プロメライン、サーモライシン、プロナーゼ、トリプシン、キモトリプシンなどの中性タンパク質分解酵素等が挙げられる。また、市販されているタンパク質分解酵素としては、大和化学工業社製の「プロテライザーＡ」等が挙げられる。

上記酵素による加水分解時のｐＨは、酸性タンパク質分解酵素の場合には１以上３以下に調整するとよく、中性タンパク質分解酵素の場合には５以上９以下に調整するとよい。このｐＨを上記範囲とすることにより、酵素活性が向上する。なお、かかるｐＨは、酢酸アンモニウム／アンモニア緩衝液、リン酸緩衝液、炭酸水素ナトリウム等の緩衝液により調整することができる。

上記酵素による加水分解時の反応温度は３０℃以上６０℃以下がよく、反応時間は１０分以上２４時間以内がよい（反応時間を長くするほど、より低分子量の変性ペプチドＳを製造できる）。この酵素による加水分解を停止させるには、温度を７０℃以上にして酵素を失活させるとよい。

（ｂ）酸による加水分解
酸を用いた加水分解により、変性ペプチドＳが得られる。使用される酸としては、例えば塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、臭化水素酸等の無機酸、又は蟻酸、シュウ酸等の有機酸が挙げられ、これらの中から適宜選択される。この加水分解の条件は、例えばｐＨ４以下、反応温度４０℃以上１００℃以下、反応時間２時間以上２４時間以内である（反応時間を長くするほど、より低分子量の変性ペプチドを製造できる）。

（ｃ）アルカリによる加水分解
アルカリを用いた加水分解により、変性ペプチドＳが得られる。使用されるアルカリとしては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム等が挙げられる。この加水分解の条件は、例えば、被処理液中のアルカリ濃度として１質量％以上２０質量％以下、反応温度１５℃以上１００℃以下、反応時間３０分以上２４時間以内である（反応時間を長くするほど、より低分子量の変性ペプチドＳを製造できる）。

可溶化工程における加水分解で、変性ペプチドＳが溶解した液が得られる。この液に含まれている固形分を分離する必要があるときには、濾過、遠心分離、圧搾分離、沈降分離、浮上分離等公知の固液分離手段で分離するとよい。

（回収工程Ｓ）
回収工程Ｓは、可溶化工程で得られた変性ペプチドＳ溶液中から、変性ペプチドＳを回収する工程である。この回収工程Ｓにおける変性ペプチドＳの回収方法としては、（１）変性ペプチドＳ溶液の凍結乾燥、（２）変性ペプチドＳ溶液の噴霧乾燥、（３）変性ペプチドＳ溶液のｐＨが２．５から４．０程度になるように酸を添加することによる変性ペプチドＳ沈殿物生成などが挙げられる（変性ペプチドＳの分子量が小さくなる程、前記（３）の方法では変性ペプチドＳ沈殿物が生成し難くなる）。なお、回収した固形状の変性ペプチドＳについては、水や酸性水溶液による洗浄、乾燥等を、必要に応じて行うと良い。

次に、本発明に係る変性ペプチドの製造方法によって得られる変性ペプチドについて説明する。この変性ペプチドは、複数のアミノ酸のペプチド結合によって形成された主鎖（ケラチンの主鎖と同じもの）と、この主鎖に結合する所定の側鎖基を備える。

上記側鎖基は、下記式（Ｉａ）、（Ｉｂ）、（Ｉｃ）、（ＩＩａ）、（ＩＩｂ）、及び（ＩＩｃ）から選択された一種又は二種以上である。

−ＣＨ_２−Ｓ−Ｓ−ＣＨ_２ＣＯＯＨ （Ｉａ）
−ＣＨ_２−Ｓ−Ｓ−ＣＨ_２ＣＯＯＲ^１ （Ｉｂ）
（Ｒ^１は、ＮＨ_４などのアンモニウムを表す。）
−ＣＨ_２−Ｓ−Ｓ−ＣＨ_２ＣＯＯＭ^１ （Ｉｃ）
（Ｍ^１は、Ｎａ、Ｋなどの金属原子を表す。）
−ＣＨ_２−Ｓ−Ｓ−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＯＨ （ＩＩａ）
−ＣＨ_２−Ｓ−Ｓ−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＯＲ^２ （ＩＩｂ）
（Ｒ^２は、ＮＨ_４などのアンモニウムを表す。）
−ＣＨ_２−Ｓ−Ｓ−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＯＭ^２ （ＩＩｃ）
（Ｍ^２は、Ｎａ、Ｋなどの金属原子を表す。）

本発明の製造方法で得られた変性ペプチドの利用範囲は広く、例えば、毛髪処理剤原料、化粧料原料、繊維の表面処理剤、タンパク質フィルム原料等に利用することができる。上記側鎖基を２以上有する変性ペプチドを配合した毛髪処理剤で毛髪を処理した場合、毛髪を構成しているメルカプト基間が変性ペプチドを介して架橋されると考えられる。また、その架橋以外に、変性ペプチドにおける１個の側鎖基のみが毛髪のメルカプト基と反応することや、この１個の側鎖基のみが毛髪のメルカプト基と反応した変性ペプチドと他の変性ペプチドとの重合反応及び毛髪内での変性ペプチド同士の重合反応も考えられる。これらの架橋、反応は、いずれも毛髪の初期弾性率及び破断強度の向上又は悪化抑制を実現するものと推測されるから、変性ペプチドを配合した毛髪処理剤は、損傷を受けることでメルカプト基が増加した毛髪に対して用いられることが好適である。

以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。

以下の還元工程、酸化剤混合工程、固液分離工程及び回収工程に従い、各変性ペプチドの水溶液を得た。

［実施例１ａ］
（還元工程）
中性洗剤で洗浄、乾燥させたメリノ種羊毛を、約５ｍｍに切断した。この羊毛５．０質量部、３０質量％チオグリコール酸ナトリウム水溶液１５．４質量部及び６ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム水溶液８．５質量部を混合し、さらに水を混合して全量１５０質量部、ｐＨ１１の被処理液を調製した。この被処理液を、４５℃、１時間の条件で攪拌した。次いで、さらに水を混合して全量を２００質量部とし、４５℃、２時間の条件で放置し、その後、液温が常温になるまで自然冷却した。

（酸化剤混合工程）
還元工程後の被処理液を攪拌しながら、当該液に、臭素酸ナトリウム２．０５質量部を配合した水溶液２５質量部を約６０分かけて混合した。その後、クエン酸水溶液（クエン酸３５．４質量部を水５００質量部に配合した水溶液）約３００質量部を約５０分にわたって徐々に混合し、被処理液のｐＨが漸次１１から９になるように調整した。次いで、同クエン酸水溶液約１５０質量部を約３０分にわたって徐々に混合し、被処理液のｐＨが漸次９から８になるように調整した。続いて、同クエン酸水溶液約５０質量部を約５分にわたって徐々に混合し、被処理液のｐＨが漸次８から７になるように調整した。以上により変性ペプチド溶液を得た。

（固液分離工程及び回収工程）
変性ペプチド溶液をろ過することによりその溶液の不溶物を除去した。その後、回収した液体部（ろ液）に３６質量％塩酸水溶液９７．２質量部を配合した水溶液１６０質量部を添加して変性ペプチド溶液のｐＨを７から３．８にすることにより、変性ペプチドの沈殿を生じさせた。この沈殿を回収、水洗し、固形状の変性ペプチドを得た。

［実施例１ｂ］
酸化剤混合工程を以下の手順に変えたこと以外は実施例１ａと同様にして、固形状の変性ペプチドを得た。

実施例１ｂの酸化剤混合工程では、被処理液のｐＨを漸次１１から９に調整する時間を「５分」とし、被処理液のｐＨを漸次８から７に調整する時間を「５０分」とした。

［実施例２ａ］
酸化剤混合工程を以下の通りとした以外は実施例１ａと同様にして、固形状の変性ペプチドを得た。

実施例２ａでの酸化剤混合工程は、次の通りとした。還元工程後の被処理液に、クエン酸水溶液（実施例１ａのクエン酸水溶液と同濃度）を混合し、被処理液のｐＨが漸次１１から１０になるように調整した。次に、３５質量％過酸化水素水を１５．２６質量部配合した水溶液１７８質量部を、約３０分かけて攪拌しながら混合した（過酸化水素水の混合に伴って被処理液のｐＨは上昇することになるが、その上昇はクエン酸水溶液を混合することでｐＨ１０以上１１以下の範囲に調整した。）。酸化剤の混合終了後も攪拌を継続し、同クエン酸水溶液約５０質量部を約５分にわたって徐々に混合して、被処理液のｐＨが漸次１０から７になるように調整した。

［実施例２ｂ］
酸化剤混合工程を以下の通りとした以外は実施例２ａと同様にして、固形状の変性ペプチドを得た。

実施例２ｂの酸化剤混合工程は、次の通りとした。還元工程後の被処理液に、クエン酸水溶液（実施例２ａのものと同濃度）を混合し、被処理液のｐＨが漸次１１から１０になるように調整した。次に、過酸化水素水の水溶液（実施例２ａのものと同濃度）１７８質量部を、約３０分かけて攪拌しながら混合した（過酸化水素水の混合に伴って被処理液のｐＨは上昇し、被処理液のｐＨは１１を超えた。）。酸化剤の混合終了後も攪拌を継続し、同クエン酸水溶液約３００質量部を約５分にわたって徐々に混合し、被処理液のｐＨが漸次１１から９になるよう調整し、次に、同クエン酸水溶液約１５０質量部を約３０分にわたって徐々に混合し、被処理液のｐＨが漸次９から８になるように調整し、続いて、同クエン酸水溶液約５０質量部を約５０分にわたって徐々に混合し、被処理液のｐＨが漸次８から７になるように調整した。

［実施例２ｃ］
実施例２ａの酸化剤混合工程で使用したクエン酸水溶液を酢酸水溶液（酢酸を３４質量部配合した８２５質量部の水溶液）に変更した以外は実施例２ａと同様にして、固形状の変性ペプチドを得た。

［比較例１ａ］
還元工程を以下の手順に変えたこと以外は実施例１ａと同様にして、固形状の変性ペプチドを得た。

比較例１ａの還元工程では、実施例１ａにおける「４５℃、１時間の条件」を「３２℃、２４時間の条件」に変更し、実施例１ａにおける「４５℃、２時間の条件」を「３２℃、２４時間の条件」に変更した。

［比較例１ｂ］
酸化剤混合工程を以下の通りとした以外は、実施例１ｂと同様にして、固形状の変性ペプチドを得た。

比較例１ｂの酸化剤混合工程では、臭素酸ナトリウム水溶液の混合を、クエン酸水溶液によるｐＨ調整を７になるようにした後に行った。これ以外は、実施例１ｂの酸化剤混合工程と同様とした。

［特性の評価］
（変性ペプチドの収率）
上記実施例及び比較例で得られた変性ペプチドの収率結果を、下記表１−１及び１−２に示す。なお、表１−１、１−２における収率は、下記計算式により求めた値である。

収率＝１００×（Ｗ_０−Ｗ_ｒｅｓ）／Ｗ_０
収率 ：固形状変性ペプチドの収率（％）
Ｗ_０ ：還元工程で使用した羊毛の乾燥質量
Ｗ_ｒｅｓ：固液分離工程で取り除いた不溶物の乾燥質量

（固液分離工程後の液体部の着色及び臭気）
上記実施例及び比較例における固液分離工程後の液体部の着色及び臭気を観察した。着色については色が薄いほど良好であり、臭気については硫黄様臭等の不快な臭気が小さいほど良好であると判断される。各実施例及び比較例に関する着色及び臭気の観察結果を、下記表１−１及び１−２に示す。

表１−１及び表１−２から分かるように、還元工程を３５℃以上で行い、酸化剤混合工程におけるｐＨ９以上での酸化剤の混合量（Ｉ）が、ｐＨ７以上９未満での酸化剤の混合量（ＩＩ）より多い実施例では、還元工程の実施時間が１８０分（３時間）という短時間であっても、変性ペプチドの収率が５９％以上と良好な結果となった。これに対し、還元工程を３２℃で行った比較例１ａでは、変性ペプチドの収率は６０％であったものの、還元工程の実施時間が２８８０分（４８時間）と非常に長くなっていた。また、酸化剤混合工程におけるｐＨ９以上での酸化剤の混合量（Ｉ）が、ｐＨ７以上９未満での酸化剤の混合量（ＩＩ）より少ない比較例１ｂでは、収率が４％と極めて低い値となった。

表１−１及び１−２に示した各実施例の変性ペプチドの収率が良好な結果であることは、酸化剤混合工程での変性効率が良好であることを示す。すなわち、各実施例で得られた変性ペプチドは固液分離工程での液体部に溶解しているものであり、この液体部への溶解が実現されているのは、変性が充分となっているからである（各実施例の固液分離工程でのろ過除去した不溶物における変性ペプチドも、溶解には至っては無いが、比較例に比して変性が進んでいる。）。変性が充分ではないときには、固液分離工程での液体部に溶解する変性ペプチドが少なく、比較例１ｂのように低い収率となる。

以上のように、本発明の変性ペプチドの製造方法は、酸化剤混合工程及び還元工程の短縮により製造工程の効率化を達成しながら、ケラチンの変性効率が良好となる。

Claims (5)

1. チオグリコール酸、チオグリコール酸塩、メルカプトプロピオン酸及びメルカプトプロピオン酸塩からなる群より選択される少なくとも１種の還元剤とケラチンと水とを混合する還元工程と、
   上記還元工程を経た処理物と酸化剤とをｐＨ７以上で混合する酸化剤混合工程と
   を有する変性ペプチドの製造方法であって、
   上記還元工程を３５℃以上で行い、
   上記酸化剤混合工程におけるｐＨ９以上での酸化剤の混合量（Ｉ）が、ｐＨ７以上９未満での酸化剤の混合量（ＩＩ）より多いことを特徴とする変性ペプチドの製造方法。
2. 上記混合量（Ｉ）及び上記混合量（ＩＩ）の合計に対する上記混合量（ＩＩ）の割合が２０ｍｏｌ％以下である請求項１に記載の変性ペプチドの製造方法。
3. 上記還元工程をｐＨ９以上１３以下で行う請求項１又は請求項２に記載の変性ペプチドの製造方法。
4. 上記酸化剤混合工程をｐＨ１３以下で行う請求項１、請求項２又は請求項３に記載の変性ペプチドの製造方法。
5. 上記酸化剤混合工程におけるｐＨ９以上での処理時間が、ｐＨ７以上９未満での処理時間より長い請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の変性ペプチドの製造方法。

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