JP2560363B2 - キチン又はキトサン類の精製法 - Google Patents

キチン又はキトサン類の精製法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はキチン,キトサン類の精製法に関し、更に詳
述すると、キチン,キトサン類の繊維マトリックス中に
含まれるたんぱく質をほぼ完全に除去し得る精製法に関
する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕
キチン質は、従来、工業的には甲殻類の甲殻を希塩酸
で処理して無機塩を除去した後、水不溶の懸濁状態で熱
希水酸化ナトリウムで処理してたんぱく質等の夾雑物を
除去する方法により製造されている。また、キチン質の
精製法としては、たんぱく質分解菌又は酵素を用いてた
んぱく質を除去する方法が提案されている(池田,島
原;農化52,1978)。
しかし、上述した水酸化ナトリウムやたんぱく質分解
酵素を用いた従来のキチン質からのたんぱく質除去法
は、キチン質を水不溶性のまま懸濁状態で処理を行なう
ためキチン質内部のマトリックス中に取り込まれている
たんぱく質を完全に除去することができず、十分な精製
を行なうことができないものであった。
一方、キトサン質は上記方法で得られたキチン質を水
不溶の懸濁状態で濃アルカリ処理により脱アセチル化し
たものであり、従ってなお多くのたんぱく質が除去され
ずに内部のマトリックス中に取り込まれており、このた
めキチン質と同様に水不溶性の懸濁状態で除たんぱく処
理を行なうだけではたんぱく質を十分に除去することは
できなかった。
この場合、これまでに報告されているキチン,キトサ
ン類中のたんぱく質量は、水不溶の状態で濃アルカリ処
理することにより抽出された洗液中のたんぱく質を測定
していたにすぎず、キチン,キトサンマトリックス中に
強固に閉じ込められて容易に離脱してこないたんぱく質
は測定されていない。しかし、本発明者らの知見によれ
ば、キチン,キトサン類には強固に結合した繊維マトリ
ックス中にたんぱく質が10〜20%程度含まれているもの
であり、従ってこれまでの測定値は実際のたんぱく質量
より10〜20%程度低いものであるが、キチン,キトサン
類を医薬、試薬、化粧品、食品等の分野で用いるには、
上記マトリックス中に存在するたんぱく質を分離除去し
不純たんぱく質に由来するキチン,キトサン含有製品の
着色、異臭、沈殿物の発生等の品質劣化を防止すること
が重要である。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、キチン,
キトサン類の繊維マトリックス中に含まれるたんぱく質
をも確実に分離し得、キチン,キトサン類からほぼ完全
にたんぱく質を除去することが可能な新規精製法を提供
することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕
即ち、本発明は上記目的を達成するため、水溶性キチ
ン,キトサン類に均一溶液系でたんぱく質分解酵素又は
キチン,キトサン類分解酵素を反応させるようにしたも
のである。
本発明によれば、キチン,キトサン類を水溶性化し、
この水溶性キチン,キトサン類を水系溶媒中に均一に溶
解することにより内部マトリックス中に閉じ込められて
いた不純たんぱく質を表面に露出させると共に、この均
一溶液系でキチン,キトサン類にたんぱく質分解酵素又
はキチン,キトサン類分解酵素を作用させることによ
り、キチン,キトサン繊維マトリックス中に取り込まれ
ているたんぱく質をもほぼ完全に分離,除去し得る。こ
の場合、本発明において、たんぱく質分解酵素を用いた
ときは、キチン,キトサン類に含まれるたんぱく質が分
解、除去され、キチン,キトサン類分解酵素を用いたと
きはキチン,キトサン類との結合性たんぱく質が効果的
に分離、除去されるものである。
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のキチン,キトサン類の製造法は、上述したよ
うに水溶性キチン,キトサン類に均一溶液系でたんぱく
質分解酵素又はキチン,キトサン類分解酵素を反応させ
るものである。
この場合、水溶性キチン,キトサン類の種類に限定は
なく、オリゴマーからポリマーまで種々の分子量のもの
を使用できるが、具体的には下記に例示するものを好適
に用いることができる。
(1)キチンまたはキトサンを分解して低分子化したキ
チンまたはキトサンの水溶性オリゴマー(但し、グルコ
サミン単位の重合度が1より大きいもの)。
このようなオリゴマーは、通常の低分子化法により得
ることができ、例えば亜硝酸分解法,ギ酸分解法,塩素
分解法(特開昭59−43282号),酵素或いは微生物分解
法などにより得ることができる。
(2)脱アセチル化度が好ましくは40〜60%の水溶性部
分脱アセチル化キチン。
例えば、特開昭53−47479号公報に示された方法によ
り、キチンの脱アセチル化度を制御することにより得ら
れる。
(3)キトサンの有機酸又は無機酸の塩で、有機酸の具
体例としては、酢酸,リンゴ酸,クエン酸,アスコルビ
ン酸等が挙げられ、また、無機酸としては、塩酸,硫
酸,リン酸等が例示される。
(4)キチン又はキトサンに親水基を導入して水溶性と
した誘導体。この具体例としては以下のものが挙げられ
る。
ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンキチン又
はキトサン 〔式中、n:>1 (但し、l1=0〜5,m1=0〜5,l+m≠0) (但し、l2=0〜5,m2=0〜5,l2+m2≠0) (但し、l3=0〜5,m3=0〜5,l3+m3≠0) を表わす。ここでEOはオキシエチレン鎖を、POはオキシ
プロピレン鎖を表わし、また、EOとPOとの結合の順序は
問わず、例えば、まずD−グルコサミン骨格にPOが付加
し、次いでEOが付加していてもよく、EOとPOとがランダ
ムに付加していてもよい。また、結合している個々のD
−グルコサミン骨格で、R1,R2,R3,m1,m2,m3,l1,l2,l3
それぞれ同一でも異なっていてもよい。〕 このポリオキシエチレン・ポリプロピレングリコール
キチン又はキトサンは、アルカリキチン或いはキトサン
に、クロルヒドロキシエチレン、クロルヒドロキシプロ
ピレン、エチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド
を常温・常圧下や50〜60℃で1〜5kg/cm2Gの加圧下に反
応させることにより得ることができる。
カルボキシメチルキチン又はキトサン 〔式中、n:>1 R4:−H又は−COCH3 R5:−H,−CH2COOH,−CH2COONa,−CH2COOK又は−CH2COON
H4 R6:−H,−CH2COOH,−CH2COONa,−CH2COOK又は−CH2COON
H4 を表わす。但しR5及びR6が共に−Hとなることはない。
また、結合している個々のD−グルコサミン骨格で、
R4,R5,R6はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。〕 このカルボキシメチルキチン又はキトサンは、アルカ
リキチン又はキトサンにモノクロル酢酸を常温・常圧下
に反応させることにより得ることができる。
リン酸化キチン又はキトサン 〔式中、n:>1 但し、R8とR9が同時に−Hとなることはない。
を表わす。また、結合している個々のD−グルコサミン
骨格でR7,R8,R9,R10はそれぞれ同一でも異なっていても
よい。〕 このリン酸化キチン又はキトサンは、メタンスルホン
酸中に溶解乃至懸濁させたキチン又はキトサンに対し、
五酸化二リンを冷却下に反応させることにより得ること
ができる。この方法は、例えば日本化学会第48秋季年会
講演予稿集II、570頁(西 則雄ら)に記載されてい
る。
硫酸化キチン又はキトサン 〔式中、n:>1 を表わす。また、結合している個々のD−グルコサミン
骨格で、R11,R12,R13,R14は同一であっても異なってい
てもよい。〕 この硫酸化キチン又はキトサンは、ピリジン中で活性
化したキチン又はキトサンにSO3−ピリジン錯塩を反応
させることにより得ることができる〔参考文献:M.L.Wol
from et al.,The Sulfonation of Chitosan,J.Am.Chem.
Soc.,81,1764−1766(1959)〕。
N−グリシジルトリメチルアンモニウムキトサン 〔式中、n:>1 このN−グリシジルトリメチルアンモニウムキトサン
は、高濃度アルカリ触媒下でキトサンにグルシジルトリ
メチルアンモニウムクロライドを高温高圧下で付加させ
ることにより得ることができる。
ジヒドロプロピルキチン又はキトサン 〔式中、n:>1 R17:−H又は−COCH3 を表わす。但す、R18とR19が同時に−Hとなることはな
い。〕 このジヒドロキシプロピルキチン又はキトサンは、高
温下でアルカリキチン又はキトサンにエピクロルヒドリ
ンを開環、付加させることにより得ることができる。
N−2−ヒドロキシプロピルスルホン酸キトサン 〔式中、n:>1 を表わす。但し、R20とR21が同時に−Hとなることはな
い。〕 このN−2−ヒドロキシプロピルスルホン酸キトサン
は、アルカリ触媒下でキトサンにグリシジルスルホン酸
を高温・加圧下で付加させることにより得ることができ
る。
なお、水溶性キチン,キトサン類を溶解する溶媒とし
ては、水等の水系溶媒を用いることができる。
また、たんぱく質分解酵素の種類に特に制限はない
が、具体的には例えば中性域に最適pHを持つものとして
アクチナーゼ(純正化学),トリプシン(和光純薬),
プロテアーゼN,プロテアーゼS,プロテアーゼP,プロテア
ーゼA,パパインW−30(天野製薬),サモアーゼ,プロ
チンPS−10(大和化成),中性プロテアーゼ長瀬産業)
等、アルカリ性に最適pHを持つものとしてアルカラーゼ
(ノボ社),プロレザー(天野製薬),プロチンAS−10
(大和製薬),アルカリプロテアーゼ(長瀬産業)等、
酸性に最適pHを持つものとしてペプシン(シグマ社),
プロテアーゼM,ニューラーゼ(天野製薬),プロチンFA
(大和化成),酸性プロテアーゼ(長瀬産業)等を好適
に使用することができる。
また、キチン,キトサン類分解酵素の種類にも限定は
ないが、具体的にはキチナーゼ(生化学工業,シグマ
社),リゾチーム,キトサナーゼ(生化学工業)等が好
適に使用される。
なお、たんぱく質分解酵素又はキチン,キトサン類分
解酵素はそれぞれ1種を単独で用いてもよく、2種以上
を併用してもよい。また、たんぱく質分解酵素とキチ
ン,キトサン類分解酵素とを併用してもよい。
これら酵素はかならずしも精製された物を使う必要は
なく、該活性酵素を菌体外に放出する細菌等の微生物を
水溶性キチン,キトサン類と反応させることもできる。
更に、用いる酵素,微生物は水不溶性カラム用ゲル担体
或いは膜に固定化し、固定化酵素、微生物膜等として水
溶性キチン,キトサン類と反応させることもできる。
本発明は水溶性キチン,キトサン類、酵素、水系溶媒
の存在する系で行なうが、水溶性キチン,キトサン質の
量は種々選択され、特に制限されるものではないが、好
ましくは系中の水分量1gに対し0.001〜1g、より好まし
くは0.01〜0.5gで反応を行なう。
また、酵素量も種々選定されるが、系中の水溶性キチ
ン,キトサン類に対し、好ましくは5〜500,000単位/
g、より好ましくは10〜50,000単位/gで反応を行なう。
この場合、これらの酵素の活性単位(U)は、各酵素
の最適pHにおいて、たんぱく質分解酵素の場合には40℃
でカゼインに作用させ、1.0μmol(181μg)のチロシ
ン(Folin−Ciocalteu試薬で測定)を1分間に遊離させ
る酵素量を1単位(U)と定義し、キチン,キトサン類
分解酵素の場合には25℃において48時間にキチン或いは
キトサンから1mgのN−アセチルグルコサミン或いはグ
ルコサミンを遊離させる酵素量を1単位(U)と定義す
る。
本発明によれば、上記反応によって生じた低分子ペプ
タイド、アミノ酸、キチン,キトサン類の結合性たんぱ
く質、酵素たんぱく質等を透析、限外濾過等の適宜手段
で分離除去することにより、精製キチン,キトサン類を
採取することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、キチン,キトサン類
に不純物として含まれるたんぱく質をほぼ完全に除去す
ることができるものである。従って、本発明によれば、
不純たんぱく質に起因する経時的保存における沈殿物の
生成、着色、微生物の資化による異臭の発生等の品質劣
化が生じにくく、医薬品、食品、雑貨品等の種々の分野
で有効に使用し得る精製度の高いキチン,キトサン類を
得ることができる。
次に、本発明について実施例を挙げて更に詳しく説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。
〔実施例1〕 低分子キトサン(平均分子量4000,塩酸分解品;たん
ぱく質10.5%,ローリー法にて牛血清アルブミンを標準
として測定)4gにイオン交換水100gを加え、溶解後、ア
クチナーゼ(純正化学)0.4gを添加混合し、希塩酸でpH
を7.5に調整し、反応温度40℃で18時間反応を行なっ
た。反応終了後、限外濾過、透析により酵素たんぱく及
び低分子ペプタイドを除去し、次いで凍結乾燥し、精製
低分子キトサン3.8gを得た。
このもののたんぱく量をローリー法にて牛血清アルブ
ミンを標準として測定したところ、0.01%以下であっ
た。また、この精製低分子キトサン1%水溶液を40℃で
1月間保存したが、着色、異臭、沈澱物の発生は見られ
なかった。
〔実施例2〕 エチレングリコールキチン(平均分子量20000;たんぱ
く量8.7%,ローリー法にて牛血清アルブミンを標準と
して測定)10gにイオン交換水1を加え、溶解後、ア
ルカラーゼ(ノボ社)0.1gを添加混合し、希水酸化ナト
リウム溶液でpH9.0に調整し、反応温度50℃で12時間反
応を行なった。反応終了後、限外濾過、電気透析により
酵素たんぱく及び低分子ペプタイドを除去し、次いで凍
結乾燥し、精製エチレングリコールキチン9.2gを得た。
本物質のたんぱく量をローリー法にて牛血清アルブミ
ンを標準として測定したところ、0.01%以下であった。
また、この精製エチレングルコールキチンの3%水溶液
を50℃で1ヶ月保存したが、着色、異臭、沈殿物の発生
は見られなかった。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水溶性キチン又はキトサン類に均一溶液系
    でたんぱく質分解酵素並びにキチン及びキトサン類分解
    酵素から選ばれる1種又は2種以上の酵素を反応させる
    ことを特徴とするキチン又はキトサン類の精製法。
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