JP4660703B2 - 多価ミネラルの分離方法及び有機酸ミネラルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、海洋深層水から生体にとって有用な多価ミネラル（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｓｒ等）を分離する多価ミネラルの分離方法、及び分離された多価ミネラルを利用して有機酸ミネラルを製造する有機酸ミネラルの製造方法に関する。

海水には、表層水と区別して海洋深層水と称されるものがある。海洋深層水という用語に厳密な定義はないが、資源利用を意図している呼称であり、一般には、我々が必要としている有用物質等を含む資源価値の高い海水のことを指している。このため、海洋物理学や海洋生物学で定義する「深層」が海面下１０００メートル以深を指すのとは異なり、海洋深層水とは海面下２００メートル以深の海水を指すことが多い。

この海洋深層水は、太陽光が十分に届かないため水温が低く安定して保たれており、また、栄養塩類を消費し光合成を行う植物プランクトンが成育できないため、栄養性に富む。さらに、有機物を栄養源とする生菌類も殆ど含まれていないため、清浄性が高い。しかも、海洋深層水は、これらの性質が周年安定しているという特徴を有している。

また、一般に海水には様々なミネラルが存在し、その中でもＮａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ等の主要元素は安定した化学形で存在し、水深や海域に関わらずその濃度は一定であるが、海洋深層水には、この主要元素以外にもＳｉ、Ｓｒ等の有用な微量元素が多く含まれており、ミネラルバランスに優れていると言える。

特開２００２−２０５０７０号公報

上述のように、海洋深層水は清浄性が高く、且つミネラルバランスに優れているため、海洋深層水を蒸発乾固させ、ＣａＳＯ_４、ＮａＣｌ、ＭｇＳＯ_４、ＭｇＣｌ_２、ＫＣｌ等を含む天然塩を得る試みも既に行われている。しかしながら、このようにして得られた天然塩には過剰摂取が有害とされているＮａ、Ｋ、Ｃｌ等の元素が多く含まれているため、例えばＭｇ、Ｃａ等の有用な多価ミネラルのみを効率よく摂取する目的には不適である。

従来、海洋深層水からＮａ、Ｋ、Ｃｌ等の元素を除去する方法としては、例えば特許文献１記載のものが挙げられる。この特許文献１では、電気透析装置において、多価陽イオン難透過性交換膜で海洋深層水中のＮａ^＋やＫ^＋といった一価陽イオンを回収し、陰イオン交換膜でＣｌ⁻やＳＯ_４ ^２−といった陰イオンを除去して、ミネラル水を製造している。しかしながら、この特許文献１記載の方法では、Ｎａ^＋やＫ^＋といった一価陽イオンに加えて、Ｃｌ⁻やＳＯ_４ ^２−といった陰イオンも除去しているため、ミネラル水としては利用可能であるが、得られたミネラル水を蒸発乾固させたとしても、Ｍｇ、Ｃａ等を含む化合物の結晶を回収することは困難である。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、海洋深層水から生体にとって有用な多価ミネラルを効率よく分離し、結晶として回収する方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、このようにして回収された多価ミネラルを用いて、より利用しやすい有機酸ミネラルを製造する方法を提供することを目的とする。

本件発明者等は、上述した目的を達成するために、様々な観点から鋭意研究を重ねてきた。その結果、海洋深層水のｐＨをアルカリ緩衝作用を示すｐＨまで上昇させることで、Ｍｇ、Ｃａ等の多価ミネラルの水酸化物を主成分とする沈殿物が得られることを見出した。本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。

すなわち、本発明に係る多価ミネラルの分離方法は、海洋深層水のｐＨをアルカリ緩衝作用を示すｐＨまで上昇させ、生じた沈殿物を回収することを特徴とする。

また、本発明に係る有機酸ミネラルの製造方法は、海洋深層水のｐＨをアルカリ緩衝作用を示すｐＨまで上昇させて生じた沈殿物に有機酸水溶液を加え、生じた水溶性の有機酸ミネラルを回収することを特徴とする。

本発明に係る多価ミネラルの分離方法によれば、海洋深層水のｐＨをアルカリ緩衝作用を示すｐＨまで上昇させ、生じた沈殿物を回収することにより、生体にとって有用なＭｇ、Ｃａ等の元素の水酸化物を主成分とし、過剰摂取が有害とされているＮａ、Ｋ等の元素を殆ど含まない粉末を得ることができる。

また、本発明に係る有機酸ミネラルの製造方法によれば、上述のようにして得られた沈殿物に有機酸水溶液を加え、生じた水溶性の有機酸ミネラルを回収することにより、有機酸と多価ミネラルとからなる粉末を得ることができる。

以下、本発明を適用した実施の形態について、具体的な実験結果を参照しながら詳細に説明する。

海洋深層水中のミネラル濃度の測定
海洋深層水から多価ミネラルを分離する前に、海洋深層水中のミネラル濃度を測定した。具体的には、グラスフィルターで濾過した海洋深層水（久米島沖合２．３ｋｍの海面下６１２ｍから取水したもの。ｐＨ８．１２）と、その海洋深層水を１０Ｖ、８６Ａ、電解流速１Ｌ／ｍｉｎで電気分解した酸性イオン水（ｐＨ２．７８）及びアルカリ性イオン水（ｐＨ１０．１１）とのそれぞれについてミネラル濃度を測定した。なお、電気分解には中国電力株式会社の電解水製造機（アルカリ性イオン整水器）を、電極を白金メッキチタン電極として用い、ミネラル濃度の測定には誘導結合プラズマ発光分析装置（SPS1700R、セイコー電子工業株式会社製）を用いた。

４種類の主要元素（Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ）と６種類の微量元素（Ｓｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｒ）とについて、繰り返し５連にて元素濃度を測定した結果を以下の表１〜表３、及び図１に示す。なお、この表１〜表３は各元素の平均濃度（ｐｐｍ）と標準誤差とを示したものである。

この表１〜表３、及び図１から、多価ミネラルは海洋深層水中に約０．１５％含まれていることが分かる。

なお、酸性イオン水のみＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕが検出されているが、これは電解水製造機の採水ホース部分の金属が酸により溶解したためと考えられる。

海洋深層水からの多価ミネラルの分離
海洋深層水を１０Ｖ、８６Ａ、電解流速１Ｌ／ｍｉｎで電気分解したところ、ｐＨ１０．５付近でｐＨが殆ど上昇しなくなった。また、海洋深層水３５０ｍＬに１Ｎ ＮａＯＨを加えたところ、図２に示すように、１０ｍＬ添加以降、ｐＨが殆ど上昇しなくなった。これは、海洋深層水中の陽イオンが水酸化物を形成して沈殿するためと推測される。

そこで、上述の電解水製造機を用いて海洋深層水を１０Ｖ、８６Ａ、電解流速１．５Ｌ／ｍｉｎで電気分解してアルカリ性イオン水をｐＨ１０．５８に調整すると、不溶性の白色沈殿が得られた。同様に、海洋深層水に１Ｎ ＮａＯＨを加えてｐＨ１０．６８に調整すると、不溶性の白色沈殿が得られた。得られた白色沈殿をグラスフィルターで濾過し、沈殿物を水洗浄して乾燥させたところ、電気分解した海洋深層水からは、海洋深層水１Ｌ当たり１．３３ｇの白色沈殿が回収され、ＮａＯＨを加えた海洋深層水からは、海洋深層水１Ｌ当たり２．５２ｇの白色沈殿が回収された。

回収された白色沈殿０．０５ｇを５０ｍＬの１％ ＨＣｌに溶解して１０００ｐｐｍに調整し、上述の誘導結合プラズマ発光分析装置を用いて、繰り返し５連にて元素濃度を測定した結果を以下の表４，表５、及び図３に示す。なお、この表４，表５は各元素の平均濃度（ｐｐｍ）と標準誤差とを示したものである。

この表４，表５、及び図３から分かるように、回収された白色沈殿に含まれる主要元素はＭｇやＣａであり、過剰摂取が有害とされているＮａ、Ｋ等の元素が殆ど含まれていないため、多価ミネラルを効率的に分離できたといえる。

なお、上記表１と上記表４，表５とのうちＭｇ、Ｃａにのみ着目すると、電気分解を行った場合の多価ミネラルの回収率は約２３．０％であり、ＮａＯＨを添加した場合の多価ミネラルの回収率は３７．５％であることが分かる。

有機酸ミネラルの調製
上述のように海洋深層水のｐＨを上昇させることによって回収された白色沈殿は、Ｍｇ(ＯＨ)_２、Ｃａ(ＯＨ)_２、Ｓｉ(ＯＨ)_２、Ｓｒ(ＯＨ)_２等の混合物であるが、特にＣａ(ＯＨ)_２は強塩基であり、この白色沈殿をそのまま食品等に添加することは好ましくない。

そこで、この白色沈殿を有機酸（クエン酸、酢酸、アスコルビン酸）水溶液に溶解した後、有機酸ミネラルとして再回収した。具体的には、上述のようにして回収された白色沈殿にｐＨ６．０となるまで１Ｍ クエン酸水溶液、１Ｎ 酢酸水溶液、或いは１Ｍ アスコルビン酸水溶液を加えて中和し、溶液をグラスフィルターで濾過した後、凍結乾燥することにより、有機酸ミネラルを得た。白色沈殿１ｇに対して加えた有機酸水溶液量（ｍＬ）と、得られた有機酸ミネラル量（ｇ）とを以下の表６に示す。

また、得られた有機酸ミネラル０．０５ｇを５０ｍＬの１％ ＨＣｌに溶解して１０００ｐｐｍに調整し、上述の誘導結合プラズマ発光分析装置を用いて、繰り返し３連にて元素濃度を測定した結果を以下の表７及び図４に示す。なお、この表７は各元素の平均濃度（ｐｐｍ）と標準誤差とを示したものである。

この表７及び図４から分かるように、有機酸ミネラルに含まれる主要元素はＭｇやＣａである。

このようにして得られた有機酸ミネラルは水溶性であるため、食品や飲料に添加することで、有用な多価ミネラルと有機酸とを効率的に摂取することができる。特に、クエン酸との中和反応で得られたクエン酸ミネラルは、クエン酸の存在により、例えば鶏卵ミネラル含有量の増加剤としての応用が期待される。また、アスコルビン酸との中和反応で得られたアスコルビン酸ミネラルは、アスコルビン酸の存在により、ストレスの予防剤、褐変防止剤、保湿剤としての応用が期待される。なお、上述の例では有機酸としてクエン酸、酢酸、アスコルビン酸を用いたが、他の有機酸を用いても構わない。

以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

海洋深層水と、海洋深層水を電気分解した酸性イオン水及びアルカリ性イオン水との元素濃度（ｐｐｍ）を示す図である。 海洋深層水３５０ｍｌに１Ｎ ＮａＯＨを加えたときのｐＨの変化を示す図である。 回収された白色沈殿を１０００ｐｐｍとなるように溶解した溶液の元素濃度（ｐｐｍ）を示す図である。 有機酸ミネラル粉末を１０００ｐｐｍとなるように溶解した溶液の元素濃度（ｐｐｍ）を示す図である。

Claims (4)

1. 海洋深層水を電気分解してアルカリイオン水のｐＨがアルカリ緩衝作用を示すｐＨまで上昇させ、このアルカリイオン水中に生じた沈殿物を回収することを特徴とする多価ミネラルの分離方法。
2. 上記沈殿物は、Ｍｇ及びＣａの水酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項１記載の多価ミネラルの分離方法。
3. 海洋深層水を電気分解してアルカリイオン水のｐＨがアルカリ緩衝作用を示すｐＨまで上昇させてアルカリイオン水中に生じた沈殿物を回収し、回収した沈殿物に有機酸水溶液を加え、生じた水溶性の有機酸ミネラルを回収することを特徴とする有機酸ミネラルの製造方法。
4. 上記沈殿物は、Ｍｇ及びＣａの水酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項３記載の有機酸ミネラルの製造方法。

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