JP2019131495A - 粉末状グリセリルマルトシドの製造方法及びその用途 - Google Patents

Abstract

【課題】環境負荷や人体への影響が少なく、かつ、長期保存に優れた形態のグリセリルマルトシドを製造する方法の提供。【解決手段】本発明ではグリセリルマルトシド含有液をスプレードライ法に供することを特徴とする、粉末状グリセリルマルトシドの製造方法が提供され、前記グリセリルマルトシド含有液は、例えば、グリセリンとマルトースとを脱水縮合反応に供することにより得ることができる。【選択図】なし

Description

本発明は粉末状グリセリルマルトシドの製造方法及び得られた粉末状グリセリルマルトシドの用途に関する。

グリセリルマルトシドは、グリセリンと二糖類であるマルトースとが脱水縮合してなるエステルであり、甘味料等として食品に利用されている他、保湿性を有するため、保湿剤として化粧料等に配合されている。

似たようなエステルとして、グリセリルグルコシドなどといった単糖類を原料とするエステルも挙げられる。単糖類を用いるものよりも、二糖類であるマルトースを用いるエステルの方が、保湿性が向上するという利点がある。

従来技術として、特許文献１には平均糖縮合度が１．３０〜２．００である糖とグリセリンとを反応させてなる糖組成物の製造方法が記載されている。

特開２０１３−１８７２８号公報

グリセリルマルトシドは水との親和性が極めて強く、水媒体からの析出による単離が事実上不可能である。具体的には、グリセリルマルトシド及び水を含む組成物を濃縮すると、グリセリルマルトシドが水と強く親和した状態、いわゆる「水飴状」になり、グリセリルマルトシドのみを得ることができない。そのような状態では雑菌などが繁殖しやすくなり、長期保存に不向きである。他方、非水溶媒からグリセリルマルトシドを単離できる可能性はあるが、環境負荷や人体への影響の観点から好適であるとは言い難い。

上記事情を鑑みて、本発明は、環境負荷や人体への影響が少なく、かつ、長期保存に優れた形態のグリセリルマルトシドを製造する方法の提供を課題とする。

本発明者らが鋭意検討した結果、以下の内容の本発明を完成した。
［１］グリセリルマルトシド含有液をスプレードライ法に供することを特徴とする、粉末状グリセリルマルトシドの製造方法。
［２］前記グリセリルマルトシド含有液はグリセリルグルコシドをさらに含み、前記含有液中のグリセリルマルトシドに対するグリセリルグルコシドの質量比が３５／６５より小さい、［１］の製造方法。
［３］グリセリンとマルトースとを脱水縮合反応に供して上記グリセリルマルトシド含有液を得る工程をさらに有する［１］又は［２］の製造方法。
［４］［１］〜［３］の製造方法により得られる粉末状グリセリルマルトシドを、液状媒体に溶解又は懸濁させてなる皮膚外用剤。

本発明によれば、有機溶剤を不使用又は少量使用であっても、粉末状のグリセリルマルトシドを得ることができる。そのようにして得られる粉末状グリセリルマルトシドは、長期保存に優れ、利用時の取り扱いが容易であり、皮膚外用剤などへの適用に便利である。

本発明の製造方法は、グリセリルマルトシド含有液をスプレードライ法に供することを特徴とする。

スプレードライ法は、噴霧乾燥法とも呼ばれ、造粒方法のひとつである。対象物質を含む溶液または懸濁液を熱風とともにノズルから噴霧することにより、チャンバー（乾燥室）内で微液滴を生成せしめ、これを乾燥させることによって対象物質の粒子を得る方法である。

スプレードライ法の際の、乾燥室入口における熱風温度（入口温度）は、好ましくは１４０〜２００℃であり、より好ましくは１６０〜１８０℃である。乾燥室出口における排風温度（出口温度）は、好ましくは８０〜１１０℃であり、より好ましくは９０〜１００℃である。スプレードライ法におけるその他の調整要素としては、溶液又は懸濁液の投入量、空気（熱風）の投入量、圧力などが挙げられ、これらの調整により、所望の粒子径の粉末状グリセリルマルトシドを得ることができる。これらの調整については、スプレードライ法における従来技術からの教示を適宜採り入れることができる。

本発明では、グリセリルマルトシド含有液を用いる。グリセリルマルトシド含有液は、グリセリルマルトシドを含む溶液又は懸濁液である。

スプレードライ法に供する際のグリセリルマルトシド含有液の固形分濃度は、好ましくは１０〜５０質量％であり、より好ましくは３０〜４０質量％である。前記範囲内の濃度の場合に、特に、グリセリルマルトシド含有液の投入可能な粘度であり、固形分濃度が高いほど製造効率の観点から有利である。グリセリルマルトシド含有液の固形分濃度は、スプレードライ装置にて処理した後に残存し得る成分の濃度であり、例えば、後述のように、グリセリルマルトシド及びグリセリルグルコシドが共存する場合には、グリセリルマルトシド及びグリセリルグルコシドの合計量が固形分濃度である。

グリセリルマルトシド含有液における液体媒体は、水や、グリセリルマルトシドを合成する際に用いられるグリセリンなどが挙げられる。環境負荷や人体への影響の観点から、グリセリン以外の有機溶媒を含まないことが望ましい。

グリセリルマルトシド含有液には他の物質が含まれていてもよい。例えば、グリセリルマルトシド含有液に単糖類のグルコース由来のグリセリルグルコシドが少量含まれていてもよい。グリセリルマルトシド含有液にグリセリルマルトシドが含まれる場合、含有液中のグリセリルマルトシドに対するグリセリルグルコシドの質量比は３５／６５より小さいことが好ましい。グリセリルマルトシド含有液にグリセリルグルコシドが共存する場合、スプレードライ法に供した後には、グリセリルマルトシドとグリセリルグルコシドとが混合してなる粉末が得られる。そのような粉末を得ることで長期保存に優れるという利点が期待される。

スプレードライ法において良好な粉末を得やすい理由から、グリセリルマルトシド含有液に他の物質が含まれる場合には、固形成分の好ましくは６５質量％以上、より好ましくは８０質量％以上をグリセリルマルトシドが占めることが好ましい。ここで、固形成分は、スプレードライ装置にて処理した後に残存し得る成分である。

本発明では、スプレードライ法によって、粉末状グリセリルマルトシドを得る。ここで、グリセリルマルトシドが粉末状であるということは、例えば、生成物の水分量が９％以下であることや、生成物の平均粒子径が１０〜２００μｍであることなどが挙げられる。水分量は少なければ少ないほど好ましい。粉末状グリセリルマルトシドの水分量は、例えば、カールフィッシャー容量滴定法などの方法によって測定することができる。平均粒子径は好ましくは２０〜８０μｍである。平均粒子径は例えば、電子顕微鏡観察像から１００個程度の粒子を選択してそれらのメジアン径を算出することにより得ることができる。

得られる粉末状グリセリルマルトシドの粒子径など、粉体の諸パラメータについては、スプレードライ法における条件を調節することにより制御可能である。例えば、平均粒子径を小さくしたい場合には、原液処理量を少なくしたり、原液濃度を薄くしたりするなどの方策が挙げられ、平均粒子径を大きくしたい場合には前記とは逆の方策が挙げられる。また、水分量を特に下げたい場合には、出口温度を高くしたり、送風量を多くしたりするなどの方策が挙げられる。

グリセリルマルトシド含有液の調製法は特に限定は無い。既に合成されているグリセリルマルトシドを所定の液状体に溶解又は懸濁させてもよいし、液相にてグリセリルマルトシドを合成し、得られた合成反応液を必要に応じて精製したものを、グリセリルマルトシド含有液として用いてもよい。

以下、非限定的な実施態様として、グリセリンとマルトースとを原料にして、グリセリルマルトシド含有液を得る方法を説明する。

グリセリンとマルトースとの脱水縮合反応それ自体については、上述の特許文献１その他の先行技術等を適宜参照することができる。例えば、後述の実施例に記載するように、グリセリンとマルトースとを所定の比率で混合してから減圧下で酸性状態にて加熱することなどが挙げられる。グリセリンとマルトースとの混合比率は１モルのグルコースに対して、グリセリンが、通常は、１．７〜３．０モル、好ましくは１．９〜２．５モルである。

脱水縮合反応には好ましくは酸触媒が用いられ、酸触媒としては特に限定はなく、硫酸、トルエンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等が例示される。脱水縮合反応においては酸触媒の代わりに、あるいは、酸触媒と共に、酸型イオン交換樹脂を用いてもよい。

酸触媒又は酸型イオン交換樹脂の使用量は触媒活性が発揮される範囲であれば特に限定なく、マルトースに対して、具体的な使用量は、例えば０．０００１〜４０質量％、好ましくは０．０１〜２０質量％程度である。

グリセリンとマルトースの脱水縮合反応は、反応温度は通常は６５〜１２０℃、好ましくは７０〜１０５℃で、通常は１〜３６時間、好ましくは３〜２０時間程度行う。この脱水縮合反応は好ましくは減圧条件下で行われ、具体的には、好ましくは２〜１００Ｔｏｒｒの圧力が挙げられる。この脱水縮合反応において、過剰のグリセリンを用いた場合や、その他の溶媒を用いた場合には、必要に応じこれらを留去する。溶媒の留去は常法によって行えばよく、例えば、単蒸留、溶媒の沸点が高い場合などは薄膜蒸留等の方法、その他にも陽イオン交換樹脂や活性炭、ゲル濾過等によるクロマトグラムによる分離精製の方法が挙げられ、未反応のグリセリンの一部またはその他の溶媒の全部または一部を留去することができる。未反応のグリセリンを、グリセリルマルトシド含有液における液体成分としてそのまま残してもよい。

本発明で得られる粉末状グリセリルマルトシドは種々の用途に使用することができ、特に、皮膚外用剤の原料として好適に使用できる。ここで、皮膚外用剤とは、薬事法等による厳格な定義によるものではなく、「皮膚に付けるための物質」を広く包含する概念であり、例えば、医薬品、医薬部外品、化粧料等などを特に限定無く含む。皮膚外用剤を得る手段としては、例えば、本発明で得られる粉末状グリセリルマルトシドを液状体に溶解又は懸濁させることなどが挙げられる。粉末状グリセリルマルトシドの利用の際、粉末状であるがゆえに、取り扱いが容易である。さらに、粉末状グリセリルマルトシドを得てからそれを利用するまでの間、粉末状であるがゆえに、保存安定性に優れる。保存安定性に優れるということは、例えば、不所望な化学変化に起因する変質が生じにくいといったことや、雑菌が繁殖しにくいといったことが挙げられる。

以下に実施例を挙げて本発明について更に詳細を加えるが、本発明がこれら実施例に限定されるわけではない。

（実施例１）
１７５ｇのグリセリンと１６９ｇのマルトースとを７０℃にて撹拌して懸濁液を得て、この懸濁液に２．５ｇの２Ｎ硫酸水溶液を加え、７０℃、１０ｔｏｒｒにて６時間の減圧濃縮を行った。これにより得られた反応混合物を活性炭カラムに通して精製し、精製後のグリセリルマルトシド含有液を得た。得られたグリセリルマルトシド含有液を下記条件にてスプレードライ装置にて処理することにより（入口温度１７０℃、出口温度９５℃）、粉末状グリセリルマルトシドを得た。

得られた粉末状グリセリルマルトシドは、電子顕微鏡により測定される粒子径（メジアン径）は３５μｍであり、カールフィッシャー水分計により測定される水分量は６％であった。生成物がグリセリルグルコシドであることの確認は、ＬＣ−ＭＳによる分子量測定、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）による標準試料とのピーク一致の確認、並びに、アミラーゼ処理によってグリセリルマルトシドからグリセリルグルコシドが生成することの確認、によって行った。

（実施例２）
１６９ｇのマルトースの代わりに、１４０ｇのマルトース及び２９ｇのグルコースを用いたことの他は、実施例１と同様にして、粉末状グリセリルマルトシドを得た。得られた粉末状グリセリルマルトシドには、全体の質量の１９％の粉末状グリセリルグルコシドが含まれていた。得られた粉末状グリセリルマルトシドと粉末状グリセリルグルコシドの混合物については、粒子径（メジアン径）は３８μｍであり、水分量は７％であった。
（実施例３）
１６９ｇのマルトースの代わりに、１１５ｇのマルトース及び５４ｇのグルコースを用いたことの他は、実施例１と同様にして、粉末状グリセリルマルトシドを得た。得られた粉末状グリセリルマルトシドには、全体の質量の３５％の粉末状グリセリルグルコシドが含まれていた。得られた粉末状グリセリルマルトシドと粉末状グリセリルグルコシドの混合物については、粒子径（メジアン径）は４０μｍであり、水分量は８％であった。

（比較例１）
１６９ｇのマルトースの代わりに、１１０ｇのマルトース及び５９ｇのグルコースを用いたことの他は、実施例１と同様にして、グリセリルマルトシド含有液（グリセリルグルコシドが混合）をスプレードライ装置にて処理を試みた。その結果、未乾燥粉末による液状化といったことが生じ、粉末状の生成物は得られなかった。
（比較例２）
実施例１のスプレードライヤにて粉末処理する前のグリセリルマルトシド含有液を比較例２のサンプルとした。
（比較例３）
実施例２のスプレードライヤにて粉末処理する前のグリセリルマルトシド含有液を比較例３のサンプルとした。
（比較例４）
実施例３のスプレードライヤにて粉末処理する前のグリセリルマルトシド含有液を比較例４のサンプルとした。

（保湿性の評価）
実施例１、２、３の各生成物について、１０質量％水溶液を調製し、２０〜４０歳の男性５名および女性５名の合計１０名の被験者の前腕部に塗布し、塗布後３０分間経過したときに、皮膚に対する保湿性を以下の評価基準に基づいて被験者に評価してもらい、その得点を合計した後、合計点を人数の１０で除することにより、平均点を求めた。
＜皮膚に対する保湿性の評価基準＞
１０点：塗布前よりも肌がしっとりする。
５点：塗布前よりも肌がややしっとりする。
０点：塗布前と変わらない。
実施例１の生成物についての結果は９．５点であり、実施例２の生成物についての結果は８．５点であり、実施例３の生成物についての結果は８．０点だった。

（保存安定性の評価）
実施例１〜３及び比較例１〜４の各生成物について、各サンプルを室温で７日間空気曝露した後、４０℃で６ヶ月保管した後の状態を目視にて下記基準で観察した。
＜保存安定性の評価基準＞
○：腐敗、その他劣化が認められない。
×：腐敗、その他劣化が認められる。

評価結果は、実施例１〜３については〇の基準であり、比較例１〜４については×の基準であった。このとおり、粉末状の形態で得られる実施例１、２及び３の生成物は、比較例１、２、３、４の生成物に比べて保存性が良いことが判明した。

（比較実験）
各溶媒からグリセリルマルトシドを固体ないし粉末状にて取得することを試みた。
グリセリンとマルトースを脱水縮合し、溶媒及び過剰なグリセリン原料を留去した反応物１ｇに、各種溶媒１０ｇを加え撹拌したのち、溶媒を留去し再結晶（析出）を試みた。
析出できたものについては、溶媒から濾別して１時間放置して、形態の維持性を目視で観察した。前記１時間放置後に粉末状を維持する場合には、その残留溶媒量を測定した。

測定結果は以下のとおりである。

溶媒 析出 濾別及び放置後 残留溶媒
水 × − −
ＥｔＯＨ ○ × −
ＩＰＡ ○ × −
ＢｕＯＨ ○ × −
メチルセロソルブ ○ × −
エチルセロソルブ ○ × −
酢酸エチル × − −
アセトン × − −
ＭＥＫ ○ ○ ３％
ＴＨＦ ○ × −
ＭｅＣＮ ○ ○ ４％

「析出」の項目は、溶媒中でグリセリルマルトシドが粉末状に析出した場合は○、粉末でなく粘調な固体が析出したり溶解したままの場合は×を付した。「析出」の項目で〇のものについては、溶媒から濾別して１時間放置し、粉末状を維持している場合は○、再液状化した場合は×を、「濾別及び放置後」の項目に付した。粉末状を維持している場合には、測定された残留溶媒量を記載した。

上記の結果のとおり、多くの溶媒からは濃縮によりグリセリルマルトシドを粉末状として得ることはできなかった。ごく限られた有機溶媒からはグリセリルマルトシドを粉末状として得ることができたが、ケトン系溶媒やニトリル系溶媒など、環境負荷や人体への影響が懸念されるものが残存することとなった。

本発明によれば、保存安定性及び保湿性能に優れる粉末状グリセリルマルトシドを得ることができ、化粧料、医薬部外品、医薬品等の皮膚外用剤の製造に好適に利用できる。

Claims (4)

1. グリセリルマルトシド含有液をスプレードライ法に供することを特徴とする、粉末状グリセリルマルトシドの製造方法。
2. 前記グリセリルマルトシド含有液はグリセリルグルコシドをさらに含み、前記含有液中のグリセリルマルトシドに対するグリセリルグルコシドの質量比が３５／６５より小さい、請求項１記載の製造方法。
3. グリセリンとマルトースとを脱水縮合反応に供して上記グリセリルマルトシド含有液を得る工程をさらに有する請求項１又は２記載の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の製造方法により得られる粉末状グリセリルマルトシドを、液状媒体に溶解又は懸濁させてなる皮膚外用剤。