JP2820719B2

JP2820719B2 - ケラチン加水分解物の製造方法

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Publication number: JP2820719B2
Application number: JP14332089A
Authority: JP
Inventors: 一成吉岡; 洋一上村
Original assignee: Seiwa Kasei Co Ltd
Current assignee: Seiwa Kasei Co Ltd
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: JPH037595A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はケラチン加水分解物の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、タンパク質の加水分解は、酸、アルカリまたは
酵素を用いて行われていた（例えば、特開昭61-69717号
公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、羊毛や毛髪などのケラチンをタンパク質原料
として加水分解する場合には、通常のタンパク加水分解
酵素では容易に加水分解することができず、アルカリ加
水分解ではケラチンを構成するアミノ酸のひとつである
シスチンが破壊されて、得られる加水分解物が毛髪化粧
品用配合剤として使用したときなどに有用性を欠くよう
になる。また、酸加水分解ではシスチンの破壊はない
が、容易に加水分解されないために苛酷な条件を採用す
る必要があり、そのため、得られる加水分解物の分子量
のコントロールが困難になるとともに、得られる加水分
解物が着色、着臭を生じることになる。

すなわち、羊毛や毛髪などのケラチンは、その構成ア
ミノ酸のうちシスチンが多く、ペプチド構造のほかにシ
スチンによるSS結合でペプチド鎖が強固に繋がれてい
る。そのため、通常の条件下では、化学構造を変化させ
ることなく溶解する手段がない。したがって、緩やかな
加水分解条件しか採用できないタンパク加水分解酵素で
はケラチンを加水分解することができない。また、アル
カリや酸による加水分解では、シスチンの破壊や分子量
のコントロールがむつかしいなどの問題がある。

したがって、本発明は、羊毛由来のケラチンを、シス
チンを破壊することなく、得られるケラチン加水分解物
の分子量のコントロールが容易で、かつ高収率で、しか
も着色、着臭の少ないケラチン加水分解物を容易に得る
ことができるケラチン加水分解物の製造方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、羊毛由来のケラチンを加水分解するにあた
り、ケラチンに対して塩化水素濃度20〜38重量％の塩酸
を50〜300重量％とチオグリコール酸および（または）
システアミンを２〜20重量％用い、10〜50℃でケラチン
を加水分解したのち、反応混合物を中和してpH7〜10に
し、ついでスブチリシンにより、さらにケラチンを加水
分解することによって、上記目的を達成したものであ
る。

すなわち、本発明では、先に塩酸によって、比較的加
水分解されやすいアミノ酸のペプチド結合を10〜50℃と
いう穏やかな条件下で加水分解するので、得られる加水
分解物は分子量がコントロールしやすく、また着色、着
臭が少なくなる。

ついで、スブチリシンによる加水分解を行うが、先の
塩酸による部分的加水分解により、ケラチンは水溶性に
なっているので、スブチリシンによる加水分解が穏やか
な条件下でも充分に進行し、得られるケラチン加水分解
物の分子量コントロールが容易で、かつ高収率で加水分
解することができ、しかも着色、着臭が少なく、かつ経
時的な着色、着臭の増加がない安定性の良好なケラチン
加水分解物が得られるようになる。

本発明の実施にあたり、まず、塩酸でケラチンを加水
分解するが、この塩酸としては、塩化水素濃度が20〜38
％（重量％、以下同様）の塩酸が用いられる。本発明に
おいて、このように濃度の高い塩酸を用いるのは、濃度
の高い塩酸の方が加水分解がスムーズに進行するからで
ある。そして、この塩酸の使用量は加水分解しようとす
るケラチンに対して50〜300％にするが、これは、上記
塩酸の使用量が上記の範囲より少ない場合は、特に反応
初期において反応混合物が不均一であるため加水分解の
コントロールがしにくく、かつ得られる加水分解物の収
率が悪くなり、また、上記塩酸の使用量が上記の範囲よ
り多い場合は、不必要であるばかりでなく、加水分解後
の脱塩や濃縮に多大な労力を要することになって好まし
くないからである。なお、上記塩酸の使用量がケラチン
に対して50〜300％であるということは、ケラチンに対
して上記塩酸を重量比で0.5〜3.0倍使用するという意味
である。

上記塩酸によるケラチンの加水分解は、10〜50℃で行
われるが、これは加水分解時の温度が10℃より低いと、
加水分解の進行が遅くなり、また、加水分解時の温度が
50℃より高くなると、加水分解反応が激しくなって、得
られる加水分解物の分子量のコントロールがしにくくな
り、かつ着色、着臭が多くなるからである。

また、上記塩酸によるケラチンの加水分解時には、チ
オグリコール酸またはシステアミンを塩酸と併用する
と、チオグリコール酸またはシステアミンがシスチンの
ジスルフィド結合を還元して切断し、シスチン部分が水
溶性になると共に、酸による加水分解では最も加水分解
しにくいシスチン部分が加水分解されやすい状態になる
ので、加水分解が均一に進行するようになり、加水分解
の程度をコントロールすることがしやすくなり、収率も
向上する。ケラチン中に含まれていたシスチンはチオグ
リコール酸またはシステアミンによる還元によりシステ
インになるが、このシステインは加水分解物中に含まれ
ており、空気中の酸素や過酸化水素などの酸化剤による
酸化によってジスルフィド結合を再生してシスチンにな
る。したがって、得られる加水分解物はシスチンの減少
が少なく、毛髪化粧品の原料として有効に利用すること
ができる。しかも、チオグリコール酸またはシステアミ
ンがケラチン中に含まれている糖類、脂肪などの不純物
の酸化や分解を抑制するので、加水分解物の着臭、着色
が少なくなり、また加水分解物の純度も向上する。

そして、このチオグリコール酸またはシステアミンの
使用量は、加水分解しようとするケラチンに対して２〜
20％とするのが適当であり、チオグリコール酸とシステ
アミンは併用してもよく、その時の使用量も両者の合計
量で加水分解しようとするケラチンに対して２〜20％と
するのが適当である。また、システアミンは、使用にあ
たって、塩酸システアミンなどのように塩の状態で使用
してもよい。

塩酸による加水分解についでタンパク加水分解するに
あたっては、各種のタンパク加水分解酵素を用い得る
が、本発明においては、塩酸による加水分解時にチオグ
リコール酸またはシステアミンを併用しているので、酵
素による加水分解もチオグリコール酸またはシステアミ
ンが存在する条件下で行うことになる。したがって、使
用するタンパク加水分解酵素は、そのようなチオグリコ
ール酸またはシステアミンが存在する条件下でも活性を
失わないことが必要であり、かつ経済性もあり、また、
至適pH（酵素の活性が最も強いpH）が７〜10、特に８〜
９である酵素が好ましいことから、本発明においては、
タンパク加水分解酵素として特にスブチリシンを使用す
る。

すなわち、スブチリシンは、チオグリコール酸または
システアミンの存在下でも、活性を失わず、至適pHが８
〜９であって、塩酸によって部分的に加水分解されたケ
ラチン加水分解物を容易に加水分解することができ、分
子量のコントロールが容易で、かつ使用量も少なくて済
み、経済性でも適している。

このスブチリシンによる加水分解は、通常、30〜60℃
で３〜48時間の反応時間で行われる。

そして、最終的に得られるケラチン加水分解物として
は、平均分子量300〜3,000のものが望ましい。すなわ
ち、この範囲のものは、毛髪に対する吸着性が良好で、
毛髪化粧品用配合剤として適しており、かつ水に溶けや
すくて取扱いも容易である。

〔実施例〕

つぎに実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明す
る。

実施例１粉砕した羊毛500gに塩化水素濃度30％の塩酸750g（羊
毛を構成するケラチンに対して約150重量％）とチオグ
リコール酸50g（ケラチンに対して約10重量％）を加
え、30℃で72時間攪拌して加水分解したのち、20％水酸
化ナトリウム水溶液を加えて中和してpH8にした。

ついで、上記反応液にスブチリシン（菌産性の中性タ
ンパク加水分解酵素）0.2gを加えて50℃で攪拌しながら
24時間加水分解を行った。加水分解途中、20％水酸化ナ
トリウム水溶液を適宜加えて反応液のpHを８に保った。
このスブチリシンによる加水分解後、反応液を濾過し、
濾液に塩酸を加えてpH2にして50℃に加熱し、攪拌して
スブチリシンを失活させた。反応液をpH6に調整したの
ち、下記の電気透析装置により電気透析を行って脱塩
し、活性炭で脱色した。なお、反応液の脱塩にあたって
使用した電気透析装置は下記の通りである。

型式:DO−Cb〔帝人エンジニアリング（株）製〕膜名称：セレミオンCMVおよびAMV〔旭硝子（株）製、商
品名〕膜寸法:18cm×12cm 組込膜数:10対電圧:30V 陽極液：硫酸ナトリウム水溶液（無水硫酸ナトリウムと
して約５％）陰極液：硫酸ナトリウム水溶液（無水硫酸ナトリウムと
して約５％）つぎに、上記脱色後の反応液に35％過酸化水素水5gを
加えて攪拌し、一晩静置して反応を行った。つぎに陰イ
オン交換樹脂ダイヤイオンWA20〔商品名、三菱化成工業
（株）製〕300mlを充填したカラムに通液して残存する
チオグリコール酸およびジチオグリコール酸を除去し、
ついで濃度調整して、濃度25％のケラチン加水分解物の
水溶液を得た。得られたケラチン加水分解物の色、収
率、平均分子量およびシスチン量の後記の第１表に示
す。

実施例２実施例１の塩酸による加水分解時にチオグリコール酸
に代えて塩酸システアミン50g（ケラチンに対して約10
重量％）を添加したほかは実施例１と同様に加水分解を
行い、以後実施例１と同様に、活性炭で脱色するまでの
工程を行った。

つぎに、上記脱色後の反応液に35％過酸化水素水5gを
加えて攪拌し、一晩静置して反応を行った。つぎに陽イ
オン交換樹脂アンバーライトIRC-50〔商品名、オルガノ
（株）製〕300lを充填したカラムに通液して残存する塩
酸システアミンを除去し、ついで濃度調整して、濃度25
％のケラチン加水分解物の水溶液を得た。得られたケラ
チン加水分解物の色、収率、平均分子量およびシスチン
量を後記の第１表に示す。

比較例１塩酸による加水分解をチオグリコール酸を添加するこ
となく温度70℃、加水分解時間８時間で加水分解を行
い、スブチリシンによる加水分解やそれに伴う失活操作
を行わなかったほかは、実施例１と同様に、活性炭で脱
色するまでの工程を行った後、濃度調整を行い、濃度25
％のケラチン加水分解物を得た。得られたケラチン加水
分解物の色、収率、平均分子量およびシスチン量を後記
の第１表に示す。

比較例２塩酸による加水分解をチオグリコール酸を添加するこ
となく行ったほかは実施例１と同様に行い、スブチリシ
ンによる加水分解やそれに伴う失活操作などを行わなか
ったほかは、実施例１と同様に、活性炭で脱色するまで
の工程を行った後、濃度調整を行い、濃度25％のケラチ
ン加水分解物を得た。得られたケラチン加水分解物の
色、収率、平均分子量およびシスチン量を後記の第１表
に示す。

比較例３羊毛500gに６％水酸化ナトリウム水溶液700gを加え、
80℃で攪拌しながら１時間加水分解を行い、反応液を冷
却し、以後実施例１と同様に、活性炭で脱色するまでの
工程を行った後、濃度調整を行い、濃度25％のケラチン
加水分解物の水溶液を得た。得られたケラチン加水分解
物の色、収率、平均分子量およびシスチン量を後記の第
１表に示す。

比較例４粉砕した羊毛500gに塩化水素濃度30％の塩酸750g（ケ
ラチンに対して約150重量％）とチオグリコール酸50g
（ケラチンに対して約10重量％）を加え、70℃で８時間
攪拌して加水分解した後、20％水酸化ナトリウム水溶液
を加えて中和してpH8にした。

ついで、上記反応液にスブチリシン0.2gを加えて50℃
で攪拌しながら24時間加水分解を行った。加水分解途
中、20％水酸化ナトリウム水溶液を加えて反応液のpHを
８に保った。スブチリシンによる加水分解後、反応液を
濾過し、濾液に塩酸を加えてpH2にして50℃に加熱し、
攪拌してスブチリシンを失活させた。反応液をpH6に調
整した後、電気透析装置で脱塩し、活性炭で脱色した
後、35％過酸化水素水5gを加えて攪拌し、一晩放置して
反応を行った。つぎに、実施例１と同様の陰イオン交換
樹脂300mlを充填したカラムに通液して残存するチオグ
リコール酸およびジチオグリコール酸を除去し、ついで
濃度調整して、濃度25％のケラチン加水分解物の水溶液
を得た。得られたケラチン加水分解物の色、収率、平均
分子量およびシスチン量を次の第１表に示す。

上記実施例１〜２および比較例１〜４の濃度25％のケ
ラチン加水分解物の色、ケラチン加水分解物の収率、平
均分子量およびシスチン量を調べた結果を第１表に示
す。

なお、第１表中の色はガードナー法による測定結果に
よるものであり、数値が大きいほど、色が濃いことを示
している。

収率は、全チッ素量の測定（ケルダール法）によって
求めた結果を示している。

分子量の測定はゲル濾過法により行ったが、その分子
量測定のためのゲル濾過の条件は次の通りである。

ゲル濾過条件カラム:TSKgel G3000PW_XL 直径7.8mm×長さ30cm 溶媒:0.05％トリフルオロ酢酸、 45％アセトニトリル−水流速:0.3ml/分検出：紫外線吸光度検出器（波長210nm）標準物質：アプロチニン（MW6500） α−MSH（MW1665）ブラジキニン（MW1060）グルタチオン（MW307）また、シスチン量は、アミノ酸自動分析計（日本電子
JLC-300型）によって測定したものである。

第１表に示すように、実施例１〜２のケラチン加水分
解物は、比較例１（従来の酸加水分解法に相当する）の
ケラチン加水分解物に比べて、色が淡く（すなわち、色
の濃さを表す数値が小さく）、また、経時による色の増
加も少なかった。

また、実施例１〜２のケラチン加水分解物は、比較例
１のケラチン加水分解物に比べて、高収率で、平均分子
量が高く、実施例１〜２の加水分解が比較例１の加水分
解に比べて、加水分解のコントロールがしやすく、平均
分子量の高い加水分解物が容易に得られることを示して
いた。

さらに、ケラチン加水分解物中のシスチン量に関して
も、実施例１〜２のケラチン加水分解物は、比較例１の
ケラチン加水分解物に比べて、シスチン量が多く、ま
た、原料の羊毛中のシスチン量が9.4モル％であること
から加水分解によるシスチン量の低下が少ないことを示
していた。

また、色の測定と同時に、実施例１〜２および比較例
１のケラチン加水分解物の25％水溶液の臭について調べ
たが、比較例１のケラチン加水分解物は経時的にアミノ
酸臭が強くなかったが、実施例１〜２のケラチン加水分
解物は臭がほとんどなく、また経時的な臭の増加もなか
った。

なお、比較例２のケラチン加水分解物は、ケラチン中
の加水分解しやすいアミノ酸のみを塩酸により穏やかな
条件下で加水分解しただけのものであるため、収率が著
しく低く、分子量が大きすぎるために安定した状態には
溶解せず、pHの変動や保存によって一部沈殿するという
問題があった。

また比較例３のケラチン加水分解物は、アルカリ加水
分解によるものであるため、シスチンが破壊されてシス
チン量が0.4％まで低下し、また、シスチンの破壊によ
って生成する硫化水素臭があった。

また、比較例４のケラチン加水分解物は、実施例１と
同様にチオグリコール酸の存在下で塩酸加水分解をし、
ついでスブチリシンで加水分解しているが、上記塩酸加
水分解を70℃で行っているため、色が非常に濃くなり、
また、平均分子量が330の小さなペプチドにまで分解さ
れ、スブチリシンでの加水分解によっても分子量コント
ロールがほとんどできず、さらにシスチン量も実施例１
〜２に比べて少なくなっていた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ケラチンをコ
ントロールよく、高収率に加水分解することができる。
また、本発明によれば、ケラチンをシスチン量の大幅な
低下を招くことなく、容易に加水分解することができ、
しかも得られる加水分解物は着色、着臭が少なく、また
経時的な色、臭の増加も少なく、かつシスチン量が多い
ので、化粧品用配合剤、特に毛髪化粧品用配合剤として
非常に有用である。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C12P 21/06 C07K 14/47 A61K 7/06 ＣＡ（ＳＴＮ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】羊毛由来のケラチンを加水分解するにあた
り、ケラチンに対して塩化水素濃度20〜38重量％の塩酸
を50〜300重量％とチオグリコール酸および（または）
システアミンを２〜20重量％用い、10〜50℃でケラチン
を加水分解したのち、反応混合物を中和してpH7〜10に
し、ついでスブチリシンによりさらにケラチンを加水分
解することを特徴とするケラチン加水分解物の製造方
法。