JP2671226B2 - 保存安定性に優れた絹フィブロイン水溶液及びその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高品質でしかも保存安定性に優れた絹フィ
ブロイン水溶液及びその製造法に係り、特に化粧料基剤
や食品基剤さらに産業資材用基剤に好適な絹フィブロイ
ン水溶液及びその製造法に関する。

（従来の技術） 絹フィブロイン（シルク）は、その適度な吸湿性や保
湿性、皮膚や毛髪に対する優れた親和性や保護作用等の
特性を有しているために、従来から絹フィブロイン粉末
がメーキャップ化粧料基剤等の用途に使用されてきた。

従来、絹フィブロインや絹フィブロインペプチド粉末
として、特公昭40-24920号公報、特公昭26-4947号公報
並びに特公昭58-38449号公報には、絹糸をそのまま或い
は化学的処理で脆化させたものを粉砕した繊維状の絹フ
ィブロインパウダー、絹フィブロインを適当な濃厚中性
塩等に溶解透析し得られたコロイド溶液を噴霧乾燥して
製造したゲル状絹フィブロインを粉砕した粒状の絹フィ
ブロインパウダー、並びに絹フィブロインを適当な無機
中性塩或いはアルカリ性水溶液に溶解後透析し或いはし
ないで得られたコロイド溶液から、凝固性塩の添加、空
気吹込み、等電点凝固、超音波処理或いは高ずり変形速
度でこの撹拌等で絹フィブロインを凝固析出せしめ、脱
水、乾燥後粉砕した微粉末状絹フィブロインが開示され
ている。

又絹繊維を原料とした水性化粧料基剤に関しては、絹
繊維を塩酸、硫酸、リン酸等の強酸水溶液中で煮沸分解
し、絹繊維の分解で生成する混合アミノ酸を主成分とす
る粉末を得る方法、特公昭42-17030号公報に記載の様
に、絹フィブロインを高濃度リン酸で処理して得られる
溶液にアセトン等の特定の有機溶媒よりなる凝固剤を混
合して部分分解物を析出せしめ、再びこれを水に分散し
た後、蛋白分解酵素を作用させ、次いで前記凝固剤を用
いて沈澱を析出させる方法が知られている。

これ等の方法のうち、前者は混合アミノ酸を主成分と
するものであるため、化粧用基剤として特に有用という
ものではない。又、後者の場合、本質的に固液反応であ
るため分子量分布は広くならざるを得ず、又平均分子量
を低くすればアミノ酸の生成量が必然的に増加し凝固剤
で析出し難くなる等のため品質、コスト両面に問題があ
り、操作も煩雑である。

一方、特公昭57-4723号公報には、銅−エチレンジア
ミン水溶液、水酸化銅−アンモニア水溶液、水酸化銅−
アルカリ−グリセリン水溶液、臭化リチウム水溶液、カ
ルシウム或いはマグネシウム又は亜鉛の塩酸塩或いは硝
酸塩又はチオシアン酸塩の水溶液、チオシアン酸ナトリ
ウム水溶液よりなる群から選ばれた少なくとも一種の溶
媒に精錬絹原料を溶解後透析することを特徴とする絹フ
ィブロイン水溶液の製造法が提案されている。

該方法の場合、溶媒が穏やかなものであるため絹フィ
ブロインの化粧料用基剤として有用な蛋白質構造を損傷
することが無く、又透析を を満足する多層膜構造物又は中空糸束構造物を使用して
いる為、透明で均一な高品質の水溶液を安定して製造す
ることができる。

ところで、これ等の絹フィブロイン水溶液の長期保存
の品質安定性はやや不充分であって、種々の問題点や使
用上の制約がある。例えば１カ月間以内の保存で濃褐色
に変色したり、濁りが生じたり、著しい場合はゲル状物
が大量に沈澱する。

この対策としては、絹フィブロイン水溶液を冷暗所に
保存したり、製造後短期間に消費したり、製品への配合
量を少量に限定したりしているのが実情であって、根本
的な解決策は未だ見出されていない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者等は、絹フィブロイン水溶液の製品性状や品
質の改良について鋭意研究した結果、本発明を完成した
ものである。本発明の目的は、適度な吸湿性や保湿性等
の蛋白質特有の特性を持ち、しかも長期間の保存安定性
に優れた絹フィブロイン水溶液を提供するにある。他の
目的は、斯る水溶液を工業的容易且つ安価に製造する方
法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は水溶性異種蛋白質の１種又は混合物を溶液濃
度で0.5〜10％（重量）、防カビ・防腐剤を溶液濃度で
0.02〜1.0％（重量）、さらに必要に応じて高極性有機
溶媒を含有する均一な溶液状態の保存安定性に優れた絹
フィブロイン水溶液に係わるものであり、本発明方法は
水系媒体に溶解して製造した絹フィブロイン水溶液に、
あらかじめ溶解した水溶性異種蛋白質水溶液を溶液濃度
で0.5〜10％（重量）、防カビ・防腐剤を0.02〜1.0％
（重量）、さらに必要に応じて高極性有機溶媒を混合す
ることを特徴とする。

本発明の絹フィブロイン水溶液に対する水溶液異種蛋
白質の添加効果は顕著であって、水溶液を白濁やゲル状
物の発生することなく１ケ月以上安定に保存することが
できる。

本発明は平均量体数２以上の絹フィブロイン水溶液に
有効であって、特に平均量体数600を上廻る場合に顕著
な効果がある（参考資料、特開昭63-92671号公報）。

本発明に使用する絹フィブロイン原料は、まゆ、生
糸、まゆ屑、生糸屑、ビス、揚り綿、絹布屑、ブーレッ
ト等を常法に従い必要に応じて活性剤の存在下、温水中
で又は酵素の存在下温水中でセリシンを除去し乾燥した
ものを使用する。

本発明に適用する絹フィブロインの溶媒は、銅−エチ
レンジアミン水溶液、水酸化銅−アンモニウア水溶液
（シュワイサー試薬）、水酸化銅−アルカリ−グリセリ
ン水溶液（ローエ試薬）、臭化リチウム水溶液、カルシ
ウム或いはマグネシウム又は亜鉛の塩酸塩或いは硝酸塩
又はチオシアン酸塩の水溶液、チオシアン酸ナトリウム
水溶液が挙げられるが、コスト及び使用上の点からカル
シウム又はマグネシウムの塩酸塩又は硝酸塩が好まし
い。又、これ等の水溶液の濃度は使用する溶媒の種類、
温度等により異なるが、金属塩等の濃度は通常10〜80％
（重量）、好ましくは20〜40％（重量）である。80％
（重量）以上でも溶解するが、生成する絹フィブロイン
水溶液に実質的な差異が無く経済性の点で問題である。

精錬後の絹原料を前記水溶液よりなる溶媒に添加し、
温度60〜115℃、好ましくは70〜110℃でニーダの如き装
置内で均一に溶解するが、液比は通常２〜50、好ましく
は３〜30である。

得られた絹フィブロイン溶解液から高純度の絹フィブ
ロイン水溶液を得るためには、引続いて透析する。透析
はセロファン膜に代表される透析膜や中空繊維を使用し
た透析器を用い、前記の塩類等をほぼ完全に除去する。
この場合目的とする絹フィブロインの分子量分布を極力
狭くするためと、α構造のペプチドの割合を50重量％以
上に調整するためには、透析量と透析膜面積を特定する
必要がある。即ち下記式を満足する多層膜構造物又は中
空糸集束構造物を使用して脱塩を行なう。

ここで、プライミング容量とは透析チューブ又は膜間
の内容積を示す。

上記数値が10未満の場合、膜分離が迅速に行なわれな
いため透析器中での滞留時間が長くなり、得られるフィ
ブロイン水溶液は、既に腐敗が始まっている事が多い。
その場合、フィブロイン蛋白は腐敗による変性で水不溶
（β構造）化し、これを再び冷水易溶性化することは困
難である。

特に本発明を円滑に且つ経済的に行うために、上記数
値は30以上が好ましく、50以上が特に好ましい。該条件
を満足させる為には、例えば中空糸集束構造物の場合中
空糸の直径を4mm以下にする必要がある。

本発明方法に於いて得られた透析液は、残留塩濃度が
0.003〜0.06％（重量）と極めて少なく、特に中空糸の
径が0.2mm程度になると となり透析器中での滞留時間数10分で、これを達成する
ことができ、これより極めて高品質の絹フィブロイン水
溶液を得ることができる。

本発明に於て蛋白質濃度は本質的なものではないが、
通常１〜30％（重量）、好ましくは２〜20％（重量）
で、必要に応じて濃縮される。１％（重量）以下では後
工程で濃縮の必要があり不経済であるし、30％（重量）
以上では粘性が高くなって反応や操作に無理がある。

絹フィブロインの平均分子量が数百〜数千のものを得
ようとする場合、これを酵素或いは酸又はアルカリを用
いて加水分解を行なう。

本発明に於いて、絹フィブロイン水溶液に長期間の保
存安定性を付与するために、水溶性異種蛋白質の１種又
は混合物を溶液濃度で0.5〜10％（重量）混合する。水
溶性異種蛋白質としては、特に限定されるものでは無い
が、特にアテロコラーゲン、加水分解コラーゲン（例、
プロモイスＷ−4000、成和化成）、ゼラチン、カゼイン
が効果及び経済性の点で好ましい。

本発明方法に於て、絹フィブロイン水溶液に異種蛋白
質を混合する場合、該異種蛋白質はあらかじめ水溶液の
形で混合するのが望ましい。異種蛋白質を粉体で混合し
た場合、これ等を絹フィブロイン水溶液に均一に溶解す
るのはかなり困難である。異種蛋白質の混合量は溶液濃
度で0.5〜10％（重量）、好ましくは1.0〜5.0％（重
量）が適当である。0.5％（重量）以下では添加効果が
実質的に認められないし、10％（重量）を越える混合は
粘性が高くなって均一な混合が難しく、効果に有意差が
ない。又、全蛋白質中の絹フィブロイン組成が低くなり
好ましくない。

本発明に於て、絹フィブロイン水溶液の白濁やゲル化
の防止剤として異種蛋白質の混合が効果的である理由は
明白には解らないが、異種蛋白質の保護コロイド的な作
用及び／又は絹フィブロイン以上に親水性の異種蛋白質
の介在で絹フィブロイン分子の配向が乱されることが推
定される。

本発明に於て、絹フィブロインに長期の保存安定性を
付与するために防カビ・防腐剤を添加する。

本発明の防カビ・防腐剤は特に限定されるものでは無
いが、絹フィブロイン水溶液の用途が化粧品・食品の場
合、食品添加物用の物が好ましい。具体的には安息香
酸、ソルビン酸、デヒドロ酢酸、プロピオン酸、及びこ
れ等の塩、Ｐ−オキシ安息香酸エステル等である。

防カビ・防腐剤の添加量は、化粧品・食品用途の場合
は日本薬局方及び化粧品原料基準等で規定されるし、他
の用途の場合も効果と経済性の点で溶液濃度で0.02〜1.
0％（重量）が適当である。0.02（重量）以下の場合絹
フィブロイン水溶液に対して防カビ・防腐効果はほとん
ど無い。

本発明に於て、冷水に難溶性の防カビ・防腐剤は極性
有機溶媒例えばポリオールや次に述べる高極性有機溶媒
の溶液にして混合することが好ましい（参照、特願昭63
-265166号）。

ポリオールは２価以上の多価アルコール及びそのポリ
マー、さらにはポリビニルアルコールであって、具体的
にはエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3
−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、グ
リセリル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール、ポリグリセリンである。これ等ポリオールは
本質的には絹フィブロイン水溶液のゲル化剤である。従
って、これを多量に混合するのは該水溶液の安定性を低
くすることになり本発明の目的に逆行することになる。
従って、ポリオールの混合量は溶液濃度で0.10〜5.0％
（重量）が好ましい。

本発明に於て、用途上特に問題がなければ高極性有機
溶媒、例えばホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシ
ドを混合することで、絹フィブロイン水溶液の保存安定
性を顕著に改善することができ、６ケ月以上保存した場
合でも若干褐色に着色するのみで濁りや沈澱が発生する
ことがない。

本発明に於て、高極性有機溶媒の混合量は溶液濃度で
0.5〜50％（重量）、より好ましくは２〜30％である。
0.5（重量）以下の場合、絹フィブロイン水溶液に対し
ての長期安定化効果はほとんど無いし、一方50％（重
量）以上の場合、むしろ水溶液を不安定化する傾向が認
められる。高極性有機溶媒が絹フィブロインと異種蛋白
質水溶液の保存安定化に効果のある理由は明白には分か
らないが、極性有機溶媒が蛋白質特に絹フィブロイン分
子の配向を阻害している事は考えられる。

（実施例） 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。溶
液濃度は全て重量％である。

実施例１ 絹フィブロイン原料として絹紡績屑を用いて、これの
100部をマルセル石けん30部、水3000部の溶液で95〜98
℃において３時間撹拌精錬し、残膠を0.1％以下にまで
減少させ、水洗後80℃で熱風乾燥した。

塩化カルシウム（CaCl₂・2H₂O）100部に水100部を混合
して38重量％塩化カルシウム水溶液200部を調製して110
℃に加熱した。これに精練ずみの絹紡屑40部をニーダを
用いて５分間で撹拌しながら投入後、さらに30分間撹拌
し完全に溶解させた。

次に、内径200μ、膜厚20μ、長さ500mmの再生セルロ
ース系中空糸を2000本束ね、これらの両端を中空穴を閉
塞することなく集束固定（シール）したホローファイバ
ー型の透析装置を用いて、前記溶解液を0.2l/時間の割
合で流入させて脱イオン水を用いて透析し、フィブロイ
ン水溶液を得た。該フィブロイン水溶液のフィブロイン
濃度は12重量％で、残留塩化カルシウムは0.001重量％
であった。

得られた絹フィブロイン水溶液にEDTA・2Na塩を0.4％
（重量）、1,3−ブタンジオールを1.0％（重量）、Ｐ−
オキシ安息香酸メチル、Ｐ−オキシ安息香酸ブチルを各
々0.15％（重量）混合した。防カビ・防腐剤は1,3−ブ
タンジオールに溶解して添加した。

一方、幼牛の皮の毛及び肉組織を除去し、細砕し、水
にて充分洗浄した。該不溶性コラーゲン100部を水1000
部に懸濁され、これに0.2部のペプシン（耐酸性蛋白質
分解酵素）を混合し、希塩酸にてpH＝２〜３に調整し撹
拌を続けた。該酵素反応を72時間続けると不溶性コラー
ゲンは、テロペプタイドとアテロコラーゲンの結合が分
解された水に溶解した。次いで、溶解液を濾過し、未溶
解物を濾別したのち、溶解液を希水酸化ナトリウム液で
pH＝７〜８に調整しアテロコラーゲンのみを沈澱させ
た。これを分離し、1000部の水に混合後、希塩酸にてpH
3に調整し撹拌することでアテロコラーゲン水溶液を
得、これを減圧濃縮して20％の該水溶液を製造した。

絹フィブロイン水溶液を６等分し、これのそれぞれに
第１表に示す濃度でアテロコラーゲンを溶解した。

これ等を１ケ月間室温で放置し、濁りの程度を肉眼で
観察した。その結果を第１表に示す。なお、各試料は１
時間／日開封し意識的に菌汚染させた。

第１表で明らかなようにアテロコラーゲンの添加効果
は顕著であって、その状態はアテロコラーゲンを添加し
ない場合、絹フィブロイン水溶液は10日間の放置でゲル
化したのに対して、添加した場合１ケ月以上安定した水
溶液の状態を保ことができた。

実施例２ 実施例１に準じて絹フィブロイン水溶液を製造しキレ
ート化剤、防腐剤を混合した。一方、牛乳カゼインの温
水懸濁液に５％水酸化ナトリウム水溶液を滴下しpH8.0
の20％（重量）カゼイン溶液を調製した。絹フィブロイ
ン水溶液を６等分し、これに第２表に示す濃度で上記20
％カゼイン水溶液を撹拌しながら加えた。その結果を第
２表に示す。

第２表で明らかなように、牛乳カゼインの添加効果は
顕著であって、その状態は牛乳カゼインを添加しない場
合、絹フィブロイン水溶液は10日間の放置でゲル化した
のに対して、添加した場合１ケ月以上安定した水溶液の
状態を保つことができた。

実施例３ 実施例１に準じ、アテロコラーゲンの濃度が３％（重
量）での高極性有機溶媒の添加効果を試験した。高極性
有機溶媒としてはジメチルホルムアミド（DMF）を使用
した。その結果を第３表に示す。

第３表から明らかなように、高極性有機溶媒の添加効
果は顕著なものがあり、溶液濃度で0.5％（重量）以上
の混合で絹フィブロイン水溶液の６ケ月後の保存安定性
に有意差が認められる。ただし50％を越える混合は絹フ
ィブロインのゲル化を促進し好ましくない。

実施例４ 実施例１に準じ、種々の水溶性異種蛋白質の添加効果
を試験した。その結果を第４表に示す。

第４表から明らかなように、種々の水溶性異種蛋白質
の混合が、絹フィブロイン水溶液の保存安定化に効果が
認められる（対比：比較例１及び３）。

実施例５ 実施例２に準じ、牛乳カゼインの濃度が３％（重量）
での種々の高極性有機溶媒の添加効果を試験した。その
結果を第５表に示す。

第５表から明らかなように、高極性有機溶媒の添加効
果は特に顕著なものがあり、絹フィブロイン水溶液を６
ケ月以上安定に保存することができる（対比：本発明例
９）。

実施例６ 実施例１に準じ、防カビ・防腐剤の種類、濃度を変え
試験した。アテロコラーゲン濃度は３％で実施した。そ
の結果を第６表に示す。

第６表から明らかなように、本発明例においていずれ
の防カビ・防腐剤も適正な濃度での使用で絹フィブロイ
ン水溶液の保存安定化効果があり、絹フィブロイン水溶
液を１ケ月以上安定に保存することができる。

（発明の効果） 以上の如く、本発明の方法により得られた絹フィブロ
イン水溶液は、その添加された水溶性異種蛋白質、高極
性有機溶媒及び防カビ・防腐剤の効果で、長期間液の腐
敗、着色、濁り或いはゲル状物の発生を抑えた状態で保
存できる。

さらに本発明で得られた絹フィブロイン水溶液は、皮
膜形成能が良く、吸湿性、保湿性が良好であり、さらに
皮膚に対する親和性や保護作用等に優れた特性を持って
おり、化粧料用基剤、医薬品、食品、カプセル剤、分析
用基剤、その他に有用である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水溶性異種蛋白質の１種又は混合物を溶液
   濃度で0.5〜10％（重量）、防カビ・防腐剤を溶液濃度
   で0.02〜1.0％（重量）、さらに必要に応じて高極性有
   機溶媒を含有する均一な溶液状態の保存安定性に優れた
   絹フィブロイン水溶液。
2. 【請求項２】水系媒体に溶解して製造した絹フィブロイ
   ン水溶液に、あらかじめ溶解した水溶性異種蛋白質水溶
   液を溶液濃度で0.5〜10％（重量）、防カビ・防腐剤を
   0.02〜1.0％（重量）、さらに必要に応じて高極性有機
   溶媒を混合する均一な溶液状態の保存安定性に優れた絹
   フィブロイン水溶液の製造法。