JP3716293B2

JP3716293B2 - セリシンの抽出方法

Info

Publication number: JP3716293B2
Application number: JP21843899A
Authority: JP
Inventors: 敏明源; 一郎廣谷
Original assignee: Nisshinbo Holdings Inc; Nisshinbo Industries Inc
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2019-08-02
Also published as: JP2001039999A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子量のセリシンを効率良く、しかも高い収率で抽出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
繭を構成している１本の繭糸１は、図１に示したように、２本の繊維状蛋白質フィブロイン２，２と、その外側を被覆する膠質状蛋白質セリシン３とからなる構造を有しており、繭を解舒した生糸から絹織物を製造する場合、生糸量の約２０〜２５重量％を占めているセリシンは、ソーダ灰、珪酸ソーダ、界面活性剤などを併用した高温アルカリ水溶液で処理する精練工程で溶解除去され、不純物として廃棄されていた。
【０００３】
しかしながら、上記生糸の精練時に多量に生じるタンパク質廃液は環境問題を招くと共に、廃棄処理に手間及び経費がかかるという問題があった。
【０００４】
このため、生糸精練時に生じるセリシンを粉末化し、合成皮革、成型品、繊維布帛のコーティング加工などの機能改質剤として有効利用することが提案されている（特開平４−２０２４３５号公報等）。
【０００５】
しかしながら、上記方法では、精練工程においてセリシンが加水分解されて低分子量（平均分子量５０００〜５０，０００程度）になっており、高分子量のセリシンを高純度かつ高収率で得ることは困難であると共に、セリシンのアミノ酸バランスも崩れてしまっているという問題があった。
【０００６】
また、セリシン抽出に生糸を用いると、繭を解舒して生糸にする段階でセリシンを高い割合で含んでいる毛羽（蚕が繭を作る際、繭を固定する足場を形成するために最初に吐き出す糸をいい、糸全体の約５０重量％がセリシンである）、及び繭表面にあって繭糸を相互に硬く癒着しているセリシンなどを原料として利用することができず、セリシンの収率が極めて低くなってしまうという問題があった。
【０００７】
一方、蛹を含んだ繭をそのまま精練すると、蛹からの排出物等の不純物で汚れた繭から高純度のセリシンを得るためには、不純物の分離作業を要し、極めて煩雑であった。
【０００８】
また最近、天然動物タンパク質であるセリシンの生体適合性、保湿性などの優れた特性が注目されてきており、繊維処理剤、コーティング剤などの限られた用途以外にも、化粧品、医薬品、食料品などの幅広い用途への適用が検討されて初めており、例えば、▲１▼特殊イオン水を利用してセリシンペプチドを抽出する方法（特開平１０−２９９０９号公報）、▲２▼１００℃を超える温度において尿素水溶液でセリシン抽出する方法（特開平１１−９２５６４号公報）などが提案されている。
【０００９】
しかしながら、上記▲１▼特開平１０−２９９０９号公報記載の方法では、特殊なイオン水を調整するのが面倒かつ費用がかかると共に、高分子量のセリシンが得られず、また、セリシンの収率及び純度が低いという問題があった。
【００１０】
また、上記▲２▼特開平１１−９２５６４号公報記載の方法では、分子量が５０，０００以上の高分子量のセリシンを得ることができるとされているが、精製段階で尿素を除去しなければならず、更に、セリシンの収率及び純度も低いという問題があった。
【００１１】
このように、現在までのところ、高純度かつ高収率に、高分子量のセリシンを得る方法は開発されておらず、このため、更なるセリシンの用途の拡大を図ることは事実上困難であった。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、高分子量のセリシンを高収率で効率良く抽出する方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、繭の一端部を切除して蛹及び不純物を除去洗浄した切繭に対して高温水を循環させることにより切繭からセリシンを抽出すること、この場合、切繭１に対して重量比で５〜１００倍量の温度９０〜１３０℃の高温水を液流１０〜１００リットル／ｋｇ／ｍｉｎで１０〜１８０分間循環させることにより、切繭に対して高温水が隅々まで満遍なく循環して行き渡り、効率よく、しかも従来の方法に比べて遥かに高い純度の高分子量セリシンを、特にセリシンの収率〔（粉末状セリシン重量／切繭中のセリシン重量）×１００〕が８０％以上の極めて高い収率で得ることができ、得られた高品質のセリシンを新しい用途に幅広く有効利用できることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１４】
また、本発明の抽出方法により得られた粉末状セリシンは、生体適合性、保湿性などの優れた特性を有すると共に、セリシン本来のアミノ酸バランスを崩しておらず、少量の水を含むほぼ１００％に近い高純度のものであり、特に高温水として蒸留水を用いると共に、重金属等の有害物質を含まない人工飼料を用いて無菌飼育した蚕から得られた切繭を用いた場合、安全性の面からも化粧品、医薬品、食料品などの用途に最適なものである。
【００１５】
従って、本発明は、繭の一端部を切除して蛹及び不純物を除去洗浄した切繭に対して高温水を循環させることにより切繭からセリシンを抽出することを特徴とするセリシンの抽出方法を提供する。
【００１６】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のセリシンの抽出方法は、繭の一端部を切除して蛹及び不純物を除去洗浄した切繭に対して高温水を循環させることにより切繭からセリシンを抽出するものである。
【００１７】
ここで、本発明のセリシンの抽出方法に用いる切繭としては、家蚕及び野蚕の絹糸虫類が吐糸した繭を蛹が蛾になって繭を食い破る前に、図２に示したように繭４の一端部をカットし、図３に示したように繭４から蛹５を取り出すと共に、排出物等の不純物を除去洗浄した切繭を用いる。なお、本発明において、繭を解舒した生糸を用いることができないわけではないが、本発明の目的を効果的に達成するためには、上記切繭を用いることが必要である。
【００１８】
即ち、生糸を用いると、繭を解舒して生糸にする段階でセリシンを高割合で含んでいる毛羽や繭表面にあって繭糸を相互に硬く癒着させているセリシンを原料として用いることができず、高い収率で効率よく高純度のセリシンを得ることができなくなる。また、切繭でなく、蛹を含んだ繭をそのまま用いると、蛹からの排出物等の不純物で繭が汚れてしまい高純度のセリシンを得るためには、不純物の分離作業を要することになる。従って、本発明においてはセリシンの抽出に切繭を用いる。
【００１９】
この場合、切繭としては通常の家蚕繭又は野蚕繭を勿論用いることができるが、特に高い安全性が要求される化粧品、医薬品、食料品等の用途に用いる場合には、重金属等の有害物質を含まない人工飼料を用いて無菌飼育した蚕から得られた飼育繭を用いることが好ましい。具体的には、「２１世紀の周年工場無菌養糸生産システムとその利用」（近畿化学工業界５月号、ｐ．１〜１９９１年５月１日発行松原藤好）に記載の方法により得られた重金属等の有害物質を含まない人工飼料、例えば桑葉粉末、脱脂大豆粉末、オカラ粉末、澱粉、無機塩混合物、ビタミン混合物、アスコルビン酸及び微量の摂食促進物質を用いて無菌飼育した飼育繭を用いることが推奨されるが、これに限られるわけではなく、例えば厳格に品質管理された状態で栽培された桑葉を飼料として無菌飼育した繭などを用いることもできる。
【００２０】
本発明のセリシンの抽出方法は、高温水を循環させることにより抽出を行うものであるが、特に高い安全性が要求される化粧品、医薬品、食料品等の用途に用いる場合には、高温水として蒸留水を用いることが好ましく、中でも蒸留水を高圧蒸気滅菌した滅菌蒸留水を用いることが好ましい。なお、セリシンを繊維処理剤、コーティング剤などの一般的な用途に用いる場合には、蒸留水の代わりに純度の低いイオン交換水、更には水道水等の通常の飲料水を用いることもできる。
【００２１】
本発明のセリシンの抽出方法は、繊維の染色等に通常用いられる高圧パッケージ染色機等を用い、切繭を収容したバスケットにセットした状態で高温水を循環させるものである。この場合、抽出条件は、切繭：高温水が重量比で１：５〜１：１００、好ましくは１：５〜１：５０、より好ましくは１：５〜１：３０であり、液流は１０〜１００リットル／ｋｇ／ｍｉｎ、好ましくは１０〜５０リットル／ｋｇ／ｍｉｎ、より好ましくは１０〜３０リットル／ｋｇ／ｍｉｎであり、温度は９０〜１３０℃で１０〜１８０分間、好ましくは９０〜１１０℃で１０〜１２０分間、より好ましくは９５〜１０５℃で１０〜９０分間循環処理する。上記抽出条件を外れると、高純度のセリシンを高収率で得ることができなくなり、本発明の目的を達成できなくなる場合がある。
【００２２】
このようにセリシンの抽出を高温の循環水を用いて行うことにより、タンク内の高温水の使用量が少なくて済み、その分高濃度のセリシンが得られると共に、高温水を循環させることにより、どの繭にも均等かつ隅々まで水が行き渡り、セリシンを効率良く高収率で抽出することができるものである。
【００２３】
本発明のセリシンの平均分子量は、高速液体クロマトグラフィーによる測定で５０，０００〜３００，０００、好ましくは７０，０００〜３００，０００、より好ましくは１００，０００〜３００，０００である。平均分子量が小さすぎると化粧品、医薬品、食料品等の用途に適さない場合がある。
【００２４】
本発明の抽出方法により得られるセリシンは、高分子量かつ高純度であるため、放置しておくとゲル化が始まると共に、蒸留水で高温処理しているため殺菌されてはいるが、腐敗するのが比較的早いので、速やかに粉末化して粉末状セリシンとする。
【００２５】
この場合、粉末化の方法として、凍結乾燥法、凍結解凍法及び噴霧乾燥法から選ばれるいずれかの方法を採用することができる。
【００２６】
凍結乾燥法は、例えばセリシン抽出液をナス型フラスコに入れ、約−６０℃まで凍結させた後、凍結乾燥機で１〜２日間程度凍結乾燥することが好適である。
【００２７】
凍結解凍法は、例えばセリシン抽出液をポリ瓶に入れ、５℃の冷蔵庫内に一夜保存した後、断熱性の箱に入れて密封し−２０℃の冷凍庫内に放置することにより、緩速に冷凍し、凍結終了後、ポリ瓶を取り出し、３０℃の恒温器中に放置して解凍し、濾紙を用いて吸引濾過し、濾紙上の固形物を室温で風乾することが好適である。
【００２８】
噴霧乾燥法は、例えばセリシン抽出液を噴霧乾燥機を用いて、入口温度１００〜１２０℃、５０〜２００ｍｌ／ｈｒの乾燥速度で噴霧乾燥することが好適である。
【００２９】
本発明の粉末状セリシンは、粒子形状がほぼ球形であり、その平均粒径が２〜２０μｍ、好ましくは５〜２０μｍ、より好ましくは７〜１５μｍである。平均粒径が大きすぎると混合性が劣る場合がある。
【００３０】
本発明の粉末状セリシンの収率〔（粉末状セリシン重量／切繭中のセリシン重量）×１００〕は８０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上である。このように本発明のセリシンの抽出方法によれば、従来の方法に比べて極めて高い収率で効率よくセリシンを抽出することができると共に、アミノ酸分析の結果からアミノ酸バランスが崩れることがなく、セリシン本来の純分をそのまま維持した状態で、しかも水以外の不純物を含まない約９０〜１００％の高純度の粉末状セリシンが得られるものである。
【００３１】
また、本発明のセリシンの抽出方法によれば、従来の特開平１０−２９９０９号公報記載の方法のように、特殊なイオン水を用いることがないので、調整に手間がかかったり、特開平１１−９２５６４号公報記載の方法のように尿素を添加した水を用いないので精製工程で尿素を除去することが一切不要であり、高温水を循環させるだけの簡便な方法でありながら、上述したような極めて高い収率で、高純度の高分子量セリシンを抽出することができるものである。
【００３２】
本発明の粉状化セリシンは、化粧品、医薬品、食料品などの原料として重要なアミノ酸の一種であるセリンを約３０重量％という高率で含んでいる他、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、アラニン、チロシンといったアミノ酸も豊富に含んでおり、繊維加工剤、コーティング剤、飼料、化粧品、医薬品、食料品、更には有機素材等の幅広い用途に好適に用いることができるものである。
【００３３】
なお、本発明の抽出方法によりセリシンを抽出した後の切繭は、カードにかけて、シルクスライバーとし、そのまま紡績機械にかけて絹紡糸として活用したり、各種繊維と混紡することにより、肌着等を始めとした各種繊維製品に活用したり、シルク綿などに用いることが可能である。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００３５】
「２１世紀の周年工場無菌養糸生産システムとその利用」（近畿化学工業界５月号、ｐ．１〜１９９１年５月１日発行松原藤好）に記載の重金属等の有害物質を含まない人工飼料による飼育繭を蛹が出る迄に、図２に示したように繭４の一端部をカットし、図３に示したように繭４から蛹５を取り出し、蛹の排出物等で汚れた繭を除去して汚れのない純白な切繭のみを選別して用いた。
【００３６】
選別した切繭を水洗し、表面のゴミ、汚れ等を取除いた後、この切繭（セリシン含有量２６％）１０００ｇをバスケットの中に収容し、このバスケットを循環方式の高圧パッケージ染色機にセットした。次いで、切繭１に対して重量比で２０倍量の蒸留水を加えて液流３０リットル／ｋｇ／ｍｉｎ、温度１１０℃の条件で１２０分間循環処理することにより、セリシンを抽出した。
【００３７】
得られたセリシン抽出液を濾過して再度不純物を除去し、この濾過後のセリシン抽出液を噴霧乾燥機を用いて、入口温度１２０℃、１００ｍｌ／ｈｒの乾燥速度で粉末化し、２５０ｇの粉末状セリシンを得た（純度９６．８２％）。下記式からセリシンの収率を算出したところ９６％であった。
セリシンの収率＝（セリシン粉末重量／切繭中のセリシン重量）×１００
【００３８】
得られたセリシン粉末は、参考写真１（電子顕微鏡写真、倍率１０００倍）に示したように、平均粒径が約１５μｍであり、粒子形状は球形が多いことが確認できた。また、高速液体クロマトグラフィーにより、セリシンの平均分子量を測定したところ１５０，０００であった。
【００３９】
次に、得られたセリシン粉末についてアミノ酸分析（アミノ酸自動分析法、但し、トリプトファンは高速液体クロマトグラフ法で測定した）を行った。結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】

【００４１】
表１の結果から、本発明のセリシン粉末は、理論値とほぼ同じアミノ酸割合を示し、セリシン本来のアミノ酸バランスが維持されていることが認められた。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、セリシン本来の純分そのままのアミノ酸バランスで高純度の高分子量セリシンを高収率で抽出することができるものである。また、本発明の粉末状セリシンは、高分子量かつ高純度であり、高い安全性を有するため、繊維加工剤、飼料、化粧品、医薬品、食料品、更には有機素材等の幅広い用途に好適に用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】繭糸の横断面である。
【図２】繭をカットする状態を示した説明図である。
【図３】同切繭から蛹を取り出している状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１繭糸
２フィブロイン
３セリシン
４繭
５蛹

Claims

繭の一端部を切除して蛹及び不純物を除去洗浄した切繭に対して高温水を循環させることにより切繭からセリシンを抽出する方法であって、切繭１に対して重量比で５〜１００倍量の温度９０〜１３０℃の高温水を液流１０〜１００リットル／ｋｇ／ｍｉｎで１０〜１８０分間循環させることを特徴とするセリシンの抽出方法。
上記高温水として蒸留水又は滅菌蒸留水を用いた請求項１記載のセリシンの抽出方法。
上記切繭として重金属等の有害物質を含まない人工飼料を用いて無菌飼育した蚕から得られた飼育繭を用いた請求項１又は２記載のセリシンの抽出方法。