JP4803437B2 - タンニン抽出液、タンニン粉末、それらの重金属との錯体、及びそれらの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タンニン抽出液、タンニン粉末、それらの重金属との錯体、及びそれらの製造方法に関するものである。

近年、抗菌脱臭剤としてタンニンが用いられている。タンニンとは分子量５００から３，０００のポリフェノール化合物で、タンパク質およびアルカロイドなどと結合して沈殿を形成する化合物群と定義され、塩や水などのような一つの化学物質ではなく化合物群であり、色々な種類のものがある。

従来よりタンニンなどのポリフエノール類は樹皮などから抽出したり、柿を発酵させて柿渋を作ったりしているが、その中でもタンニンを含有したタンニン液は、一般的に従来の方法で抽出するとタンニンの化学式は［化１］の様になる（一般事例）。

従来、ポリフエノールを樹皮から抽出する場合、アルカリを加えた水溶液で抽出する技術については特許文献１に開示されており、全くアルカリを加えない熱水のみの抽出液よりも脱臭効果があると記載されている。
特開２００３−１０２８２１号公報

そしてこれらの構造式を持つタンニン液は、ほぼ中性（ＰＨ約６）であり、抽出液中に共存する糖類などにより、短期間で腐敗する欠点を持っていた。また抗菌脱臭効果もあるが、魚腐敗奥などの強固な悪臭を消臭するには必ずしも十分ではなかった。

本発明はこれら従来の方法で抽出したポリフエノール類よりも更に強い抗菌・脱臭効果を持つタンニン液、タンニン粉末およびそれらの各種応用製品を提供することを目的とする。

上記課題に対応するため、本発明のタンニン抽出液の製造方法は、タンニンを含む樹皮を粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で粉砕された樹皮をアルカリ水溶液と混合する混合工程と、前記混合工程でアルカリ水溶液と混合された樹皮に空気を吹き込みながら加熱する加熱工程と、前記加熱工程の後で固形成分と液体成分とを分離する分離工程とを有し、前記分離工程で得た液体成分をタンニン抽出液として得るものである。

また上記課題に対応するため、本発明のタンニン粉末の製造方法は、タンニンを含む樹皮を粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で粉砕された樹皮をアルカリ水溶液と混合する混合工程と、前記混合工程でアルカリ水溶液と混合された樹皮に空気を吹き込みながら加熱する加熱工程と、前記加熱工程の後で固形成分と液体成分とを分離する分離工程と、前記分離工程で得た固形成分を乾燥する乾燥工程とを有し、前記乾燥工程で得た乾燥した固形成分をタンニン粉末として得るものである。

上記のようにアルカリ水溶液と混合された樹皮に空気を吹き込みながら加熱することにより従来の方法で抽出したポリフエノール類よりも腐敗しにくく、更に強い抗菌・脱臭効果を持つタンニン液、タンニン粉末を得ることができる。

本発明は従来の方法で抽出したポリフエノール類よりも更に強い抗菌・脱臭効果を持つタンニン液を作ろうとするものであり、タンニンを含む樹皮をアルカリ溶液、好ましくは炭酸水素ナトリウム（重曹）溶液と混合し、加熱しながら空気の吹き込み（バブリング）を行って抽出することを特徴とするものである。

以下図面を用いて本発明のタンニン抽出液、タンニン粉末、それらの重金属との錯体、及びそれらの製造方法について説明する。図１は本発明の一実施形態におけるタンニン抽出液とタンニン粉末を製造するための工程図、図２はおなじくその加熱装置の断面図である。

まず本発明のタンニン抽出液やタンニン粉末の製造に用いる樹皮について説明する。ポリフエノールの一つであるタンニンは針葉樹・広葉樹などの樹皮に広く含まれているが、一般に唐松・とど松などの松、柳、モリシマアカシア・アカシアマンキュウムなどのアカシア、サワラ、樫などの樹木の樹皮が多く用いられる。特にモリシマアカシアやアカシアマンギュウムなどのアカシア属樹木の樹皮には２０％から３０％にのぼるタンニンが含まれていて好適である。工業的にはアメリカクリ、ケブラチヨや五倍子、没食子、タラなどからも採取されている。

図１において粉砕工程１でタンニンを含む針葉樹・広葉樹などの樹木の樹皮を剥ぎ、粉砕機にかけて適当な大きさに粉砕する。樹皮を粉砕するときの粒径は数センチの大きさでも抽出できるが、一般的に材料を有効活用するために、粒径を揃えて抽出するのでなく、ある大きさ以下にして全ての粒径の樹皮を使用する。そこで色々の大きさの粒径でテストした結果、７ｍｍ程度以下が最良であることが解った。これは大きい粒径が数センチの大きさとなると、抽出する粒径の差が大きいので、小さい粒径の樹皮は短時間に十分抽出液に浸されるのに対し、大きな粒径の樹皮は樹皮の中に均一に抽出液が浸透するには時間がかかり、抽出ムラが出るように思われる。また粒度を小さくしすぎると粉砕工程に手間がかかり、コストアップ要因にもなると同時に、液と粉末の分離工程に時間を要するのでこれも好ましくない。よって実験結果より７ｍｍ以下の粒径に粉砕したのが品質・コストから最適であった。

つぎに混合工程２で大きな釜の中に粉砕した樹皮粉末を投入し水及び微量のアルカリを加えて、アルカリ水溶液に樹皮粉末が十分に浸るようにする（アルカリ水溶液印加３）。アルカリには炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、クエン酸ナトリウム等が用いられるが、口に入る可能性のある製品の生産には炭酸水素ナトリウム（重曹）を用いるのが好ましい。重曹を用いる時は水１０リットル当たり８０グラム程度を投入、あるいはもう少し多くしても良い。

図２において加熱釜１１はベース１２に対して回転軸１３を中心に９０度程度回転するようになっており、回転ハンドル１４で回転操作を行う。この回転は、工程終了後に中の材料を取り出すために行う。外部からのコンプレッサー１５により、空気の量（圧力）を調節するレギュレータ１６、空圧パイプ１７を介して加熱釜１１の底に設置した空気吐出器１８に空気を供給し、空気吐出器１８から細かい泡１９を発生させて樹皮粉末２０の混ざった抽出液２１に空気を吹き込む。ここで空気吐出器１８は連続気泡（ポーラス状）の焼結体でできている。加熱釜１１の底面外部にはガスヒータ２２を置き、ガスの炎２３で加熱釜１１を加熱する。

加熱工程４では、混合工程２で混合した混合物に空気の吹き込み５を行いながら下からガスで１００度Ｃ近辺で所定時間（少なくとも３時間）加熱して抽出を行う。抽出度を高める場合はさらに時間を延長する。

加熱が終わると分離工程６で綿などでできた濾過袋（図示せず）で固形成分と液体成分とに分離し、液体成分はタンニン抽出液８となり、固形成分は乾燥工程７で乾燥することでタンニン粉末９が得られる。

この製造方法で抽出されたタンニン液の中のタンニンの化学式は［化２］の様になる。つまり［化１］の化学式はアルカリ（ＯＨ−）条件下、空気（Ｏ_２）の吹き込みの相乗作用により酸化され、［化２］（Ｂ環のオルトキノン構造、Ｃ環のアントシアニジン構造への酸化〉となると予想される。［化２］中の化学反応ａ、また空気を吹き込みながらフエノール類を抽出する技術は過去に於いてなく、逆に容器を出来るだけ密閉して空気を遮断して抽出するのが一般的であった。

出来上がったこの化学構造式のタンニン液は弱アルカリ性を示しＰＨ８から９となる。

このように本発明により抽出されたタンニン液の特徴は、
１）タンニンの消臭効果が極度に増加する。
その脱臭機構を示したものが［化３］であり、化学反応ｂより明らかなように悪臭成分と反応しやすくなっている。

脱臭・消臭作用は悪臭の成分であるメルカプタン（Ｒ−ＳＨ）や、アンモニアやアミン（Ｒ_２−ＮＨ）、ホルムアルデヒド（Ｈ_２Ｃ＝Ｏ）、加齢臭の成分であるアルデヒド類（Ｒ−ＣＨ＝Ｏ）などと容易に反応する結果であると考えられる。タンニンの化学式［化２］は上記の悪臭成分と反応し化学式［化３］となる。

また化学式［化３］のように一旦反応した悪臭成分の多くは不可逆的な化学結合となり吸着されるので、活性炭の物理吸着のように反応した悪臭成分が再び放出されることは無い。

さらに副次的な効果として、重曹を加え、且つ空気を吹き込んで抽出したタンニン液は、ある程度の高分子化が進行し（化学式［化２］のＡ−Ｂ環間での分子間縮合反応）、粘度が増した溶液となる。従ってタンニン液を塗布した際に被膜形成能が賦与され、塗布膜が厚くなり、タンニンをしっかりと保持するので、使用上さらに脱臭抗菌効果が上がる。

２）腐敗しない
本発明の製造方法である、重曹を加えて抽出したタンニン液はアルカリ性であるため、従来夏場であれば１週間程度で雑菌の繁殖が見られたタンニン液が、冷所で保管すれば２年以上保存しても何ら変化が無い事が確認出来た。

これはタンニン抽出の際、熱水に溶解した樹脂や糖質がアルカリ溶液の中に浸されるため容易に腐敗ししにくくなっていると考えられる。また腐敗しないことは自身の抗菌効果が高く保持されることであり、樹皮が害虫や細菌から身を守るために出すポリフエノール自体が抗菌効果を持っているが、その効果が更に高められたと解釈できる

３）安全である。
抽出時の添加剤が重曹である場合、食品関連で食品に添加したり、またふきん、箸などの食器類に塗布しても問題ない。

また天然の材料で抗菌脱臭効果があるため寝具やシーツ等に塗布あるいはタンニンを含浸させた糸等で織り上げた布を使用することにより、衛生的な環境を維持でき、昨今の医療用抗菌脱臭介護用品としても有効なものである。

また有害化学物質を含まず、住宅資材や衣類などに含浸させることにより、シックハウスやアトピーなどのアレルギー対策としても使用可能である。

このように本発明で製造したタンニン液、あるいはタンニン粉末は従来品に比べ抗菌脱臭効果が高いばかりでなく、安全、寿命（活性保持期間）が長く非常に有用なものである。

なお更に高い抗菌・防腐・防虫効果を得るためには、銀塩などの重金属との錯体形成をすることにより可能である。これは銀メッキ繊維などが抗菌効果を持つことが知られているが、本発明のタンニンに於いても効果を上げられることが確認できた。これはタンニン抽出液の場合は図１の加熱工程４中から分離工程６の後までの適当な時期に重金属の金属イオンを加え錯体の形成を行えばよく、またタンニン粉末の場合であれば図１の加熱工程４中から乾燥工程７後までの間の適当な時期に重金属の金属イオンを加え錯体の形成を行えばよい。

以上のように簡単な製造設備で従来の方法で抽出したポリフエノール類よりも腐敗しにくく、更に強い抗菌・脱臭効果を持つタンニン液、タンニン粉末を得ることができる産業上の利用可能性高い発明である。

本発明の一実施形態におけるタンニン抽出液とタンニン粉末を製造するための工程図 おなじくその加熱装置の断面図

符号の説明

１ 粉砕工程
２ 混合工程
３ アルカリ水溶液印加
４ 加熱工程
５ 空気吹き込み
６ 分離工程
７ 乾燥工程
８ タンニン抽出液
９ タンニン粉末
１１ 加熱釜
１５ コンプレッサ
１７ 空圧パイプ
１８ 空気吐出器
２２ ガスヒータ

Claims (12)

1. タンニンを含む樹皮を粉砕する粉砕工程と、
   前記粉砕工程で粉砕された樹皮をアルカリ水溶液と混合する混合工程と、
   前記混合工程でアルカリ水溶液と混合された樹皮に空気を吹き込みながら加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程の後で固形成分と液体成分とを分離する分離工程とを有し、前記分離工程で得た液体成分をタンニン抽出液として得るタンニン抽出液の製造方法。
2. 前記アルカリ水溶液は重炭酸ソーダ溶液である請求項１記載のタンニン抽出液の製造方法。
3. 前記粉砕工程においてタンニンを含む樹皮を直径７ｍｍ以下の粒径に粉砕する請求項４記載のタンニン粉末の製造方法。
4. 前記加熱工程中から前記分離工程後までのいずれかの段階で金属イオンを加えて重金属との錯体を形成した請求項１または２記載のタンニン抽出液の製造方法。
5. タンニンを含む樹皮を粉砕する粉砕工程と、
   前記粉砕工程で粉砕された樹皮をアルカリ水溶液と混合する混合工程と、
   前記混合工程でアルカリ水溶液と混合された樹皮に空気を吹き込みながら加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程の後で固形成分と液体成分とを分離する分離工程と、
   前記分離工程で得た固形成分を乾燥する乾燥工程とを有し、
   前記乾燥工程で得た乾燥した固形成分をタンニン粉末として得るタンニン粉末の製造方法。
6. 前記アルカリ水溶液は重炭酸ソーダ溶液である請求項５記載のタンニン粉末の製造方法。
7. 前記粉砕工程においてタンニンを含む樹皮を直径７ｍｍ以下の粒径に粉砕する請求項５記載のタンニン粉末の製造方法。
8. 前記加熱工程中から前記乾燥工程後までのいずれかの段階で金属イオンを加えて重金属との錯体を形成した請求項５から７のいずれかに記載のタンニン粉末の製造方法。
9. 請求項１から３のいずれかに記載の製造方法により製造されたタンニン抽出液。
10. 請求項４記載の製造方法により製造された重金属との錯体を形成したタンニン抽出液。
11. 請求項５から７のいずれかに記載の製造方法により製造されたタンニン粉末。
12. 請求項８記載の製造方法により製造された重金属との錯体を形成したタンニン粉末。

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