JP5762961B2 - アルテルナン誘導体 - Google Patents
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Description
ネイティブアルテルナンは、106〜107の平均分子量(Mw)を有し、相対的に容易に水溶性でありそして水性溶液に対して低い粘度を与える(WO03010177)。
(式中、Rは、
H、
直鎖または分岐状アルキル残基であって、1〜30個の炭素原子を有し、好ましくは1〜11個の炭素原子を有し、1個以上のオキソ、ヒドロキシ、カルボキシ残基を有することができおよび/またはアミノおよび/またはハロゲン基により置換されていてもよい、直鎖または分岐状アルキル残基、
直鎖または分岐状アルケニル残基であって、1〜30個の炭素原子を有し、好ましくは1〜11個の炭素原子を有し、1個以上のオキソ、ヒドロキシ、カルボキシ残基を有することができおよび/またはアミノおよび/またはハロゲン基により置換されていてもよい、直鎖または分岐状アルケニル残基、
直鎖または分岐状アルカジエニル残基であって、1〜30個の炭素原子を有し、好ましくは1〜11個の炭素原子を有し、1個以上のオキソ、ヒドロキシ、カルボキシ残基を有することができおよび/またはアミノ、硫黄および/またはハロゲン基により置換されていてもよい、直鎖または分岐状アルカジエニル残基、
直鎖または分岐状アルカトリエニル残基であって、1〜30個の炭素原子を有し、好ましくは1〜11個の炭素原子を有し、1個以上のオキソ、ヒドロキシ、カルボキシ残基を有することができおよび/またはアミノ、硫黄および/またはハロゲン基により置換されていてもよい、直鎖または分岐状アルカトリエニル残基、
直鎖または分岐状アルカテトラエニル残基であって、1〜30個の炭素原子を有し、好ましくは1〜11個の炭素原子を有し、1個以上のオキソ、ヒドロキシ、カルボキシ残基を有することができおよび/またはアミノ、硫黄および/またはハロゲン基により置換されていてもよい、直鎖または分岐状アルカテトラエニル残基、
直鎖または分岐状アルキニル残基であって、1〜30個の炭素原子を有し、好ましくは1〜11個の炭素原子を有し、1個以上のオキソ、ヒドロキシ、カルボキシ残基を有することができおよび/またはアミノ、硫黄および/またはハロゲン基により置換されていてもよい、直鎖または分岐状アルキニル残基、および/または、
アリール残基であって、1個以上のオキソ、ヒドロキシ、カルボキシ残基を有することができおよび/またはアミノ、硫黄および/またはハロゲン基により置換されていてもよい、アリール残基、である)により示されうる。
ゆえに、本発明は、アルテルナン−カルボン酸混合エステルにも関する。アルテルナン−カルボン酸混合エステルは、少なくとも2つの異なるエステル基を有するアルテルナン分子であり、該異なるエステル基は式1で示されたそれらの残基Rが異なるということを特徴とする。これらは、好ましくは、各場合にリスト1で特定されたカルボン酸の少なくとも2つによりおよび/または少なくとも2つの脂肪酸によりエステル化されたアルテルナン分子である。あるいは、これらはリスト1で特定された少なくとも1つのカルボン酸および少なくとも1つの脂肪酸でエステル化されているアルテルナン分子である。
1.アルテルナンの製造
アルテルナンは、酵素アルテルナンスクラーゼの助けによる製造されうる。酵素アルテルナンスクラーゼは、当業者に知られている方法により種々の方法で調製されうる。
種々のアルテルナン誘導体のエステル化度は、アルカリけん化およびその後の酸−塩基滴定により確かめられた。置換の百分率(アルテルナン誘導体の乾燥物質に基づいて%における置換基の質量)が決定された。得られる値を使用して、置換度(DS)は下記式にしたがって確かめられた。
DSx=162×%X/(100×Mx−ΔM×%X)
式中、
%X=乾燥物質の質量の分析で決定された基(置換基)の質量の分率(%における)
Mx=分析により決定された基のモル質量
ΔM=MS−ML
MS=置換基のモル質量
ML=けん化された基のモル質量
ゲル透過クロマトグラフィーによりモル質量分布を決定するために、下記の機器を使用した:
機器:WatersからのAlliance2695分離モジュール、WatersからのDRI検出器2414、Wyatt Technology Inc,Santa Barbara,USA,からのMALLS検出気Dawn-HELEOS、波長λ=658nmおよびK5フローセル
カラム:SUPREMAゲルカラムセツト(PSS Mainz)、排除限界108〜106を有するS30000、2.106〜5.104を有するS1000、105〜103を有するS100
溶離剤:0.5m NaNO3
温度:30℃
得られたデータを評価するために、Astra Software5.3.0.18を使用した。
レオロジー的性質を決定するために、下記の機器を下記した(調節可能)パラメーターで使用した:
機器:Malvern(Bohlin)からのRheometer CVO 120HR
パラメーター
トルク:0.0001〜120mNm(10の6乗)
トルク分解能:10−8Nmより良好
角度分解能:5〜10−8rad
周波数範囲:10−5〜150Hz
速度範囲:<10−5〜3100分−1
特定された機器の助けにより、貯蔵率(G')および損失率(G'')を、一定の変形/せん断応力(周波数掃引)で周波数の関数としておよび一定の周波数(応力掃引)におけるせん断応力の関数として決定した。
物質を蒸留H2Oに溶解しそして9000rpmで1分間Ultra-Turrax T25 digital(IKA-Werke GMBH & CO.KG, D-79219 Staufen, Germany)を使用して均一化する。10%強度溶液27mlを、Rapid Visco Analyzer(Newport Scientific Pty ltd., Investment Support Group, Warriewod NSW 2102, Australia)におけるRVAビーカーにおいて使用して、粘度を測定する。機器は製造者のインストラクションにしたがって操作する。ここで、粘度値は、製造者の操作インストラクシヨンにしたがって、センチポイズ(1cP=1mPa×s)で示される。物質の水性溶液の粘度を決定するために、懸濁液を、1200rpmで10秒間25℃でまず最初に撹拌し、次いで温度を25℃で一定に保ちそして混合物を更に2分50秒間1000rpmの攪拌速度で攪拌する。3分のトータル時間の間、粘度をセンチポイズ(cP)で決定する。
1.アルテルナン−酢酸エステル(アルテルナン−アセチルエステル)
a)製造
最初に、脱イオン水80mlを250mlビーカーに導入し、次いでアルテルナン10gを磁性攪拌器によって絶えず攪拌しながら溶解した。アルテルナンを溶解した後、0.5M NaOH(Merck)を使用して8.5のpHを確立した。2つの別の混合物において、各場合に酢酸ビニル(Merck)1ml(サンプル1)または2ml(サンプル2)を加えることにより反応を開始した。全反応時間にわたって、pHを自動滴定器(pH-Stat, Metrohm 719 S Titrino)を使用して0.5M NaOH溶液(Merck)を使用して一定に保った。反応を23℃で行った。
濁度測定は、アルテルナンまたはアルテルナン誘導体の0.5%強度溶液を使用して行った。脱イオン水49.75gを150mlビーカー中に重量を計って入れ、そしてアルテルナン/アルテルナン誘導体0.25gを室温でかつ磁性攪拌器を使用して絶えず攪拌しながらその中に溶解した。1時間攪拌した後、フィルター525nmおよび厚さ1cmのセルを使用して光度計(Ruhle, BerlinからのPM200)の助けにより濁度を測定した。
表1:異なる量の酢酸ビニルを使用して製造されたアルテルナン−酢酸エステルの濁度測定(4欄)およびアセチル含有率の量(5欄)。エステル化反応において使用された酢酸ビニルの量および反応の期間は、それぞれ、2欄および3欄に示される。言及された参照(1欄)は、反応における出発物質として使用されたネイティブアルテルナンである。サンプル1、2および3(1欄)は、異なる反応条件によって製造されたアルテルナン−酢酸エステルを指す。
a)製造
アルテルナン50g(乾燥重量)を1リットルのジャケット付き反応器に最初に導入し、脱イオン水中に溶解しそして自動滴定器を使用してアルカリ性とした。無水コハク酸をゆっくりと添加した。反応が終了した後、pHを6.5に調節した。得られるアルテルナン−コハク酸エステルをエタノールで沈殿させ、洗浄しそして乾燥キヤビネット中で真空中で乾燥した。
得られるアルテルナン−コハク酸エステルの置換度(DS値)を、一般的方法、ポイント2で述べた方法にしたがって決定した。
濁度測定のために、得られるアルテルナン−酢酸エステルを水中に異なる濃度で溶解し(表3参照)そして分光光度計において525nmで測定した。
表3:反応における出発物質として使用されたアルテルナンおよびアルテルナン−コハク酸エステル(AIS001、AIS002、AIS003)を異なる濃度で含む溶液中のアルテルナンおよびアルテルナン−コハク酸エステルの濁度の測定。
得られるアルテルナン−コハク酸エステルのモル質量分布を、一般的方法、ポイント3に記載の作用物質を使用してGPC−MALLS(ゲル透過クロマトグラフィー−多角レーザー光散乱)の助けにより分析した。このために、種々の物質(アルテルナン、AIS001、AIS002、AIS003)を、各場合に脱イオン水中に0.2%の濃度で、最初に室温で24時間、次いで120℃で20分間溶解した。すべてのサンプルについて、0.146の同じ屈折率増分(dn/dc)を使用した。この値を使用して、GPCにおける約90%の回収率がすべての誘導体で得られた。
レオロジー的性質を決定するために、種々の物質(アルテルナン、AIS001、AIS002、AIS003)を各場合に5%の濃度で95℃で攪拌しながら脱イオン水中に溶解した。サンプルAIS001およびAIS002のアルテルナン−コハク酸エステルは5%の濃度でもはや流動可能ではないので、各場合に5%の濃度が選ばれた。それらは水中で安定なゲルを形成した。
一般的方法、ポイント4に記載の作用物質の助けにより分析を行った。5%強度溶液の流動挙動(粘度)を100〜102Hzの周波数範囲においてせん断速度の関数として25℃で調べた。
表3:カルボキシル化反応のための出発物質として使用されたアルテルナンおよび異なるDS値を有するアルテルナン−コハク酸エステルの粘度
エステル化反応における出発物質として使用されたアルテルナンの、種々の置換度を有するアルテルナン−コハク酸エステル(AIS001、AIS002、AIS003)との比較振動測定が、一般的方法、ポイント4に記載の作用物質を使用して10−2Hz〜101Hzの周波数範囲で25℃で確立された。
異なる濃度の(表6参照)アルテルナンおよびアルテルナン−コハク酸エステル(AIS001、AIS002)の溶液を、1分間Ultra-Turrax(25k rpm)を使用して超純水中に問題の物質を均一化することにより調製した。各場合にこれらの溶液20mlに、各場合にひまわり油20mlを加えた。次いでUltra-Turrax(Ultra-Turrax T25 digital, IKA-Werke GMBH & CO.KG, D-79219 Staufen, Germany)を使用する1分間の均一化を約25k rpmで行った。
表4:エマルションに対するアルテルナン−コハク酸エステル(AIS001、AIS002)およびアルテルナンの効果。アルテルナンと比較して、アルテルナン−コハク酸エステルはエマルションに対する安定化効果を有する。
トウモロコシデンプン
トウモロコシデンプンを、150℃で20分間圧力下に沸騰させることにより5%の濃度で脱イオン水に溶解した。アルテルナンおよび種々のアルテルナン−コハク酸エステル(AIS001、AIS002)を攪拌しながら溶解することにより、アルテルナンおよびアルテルナン−コハク酸エステルを含有する種々の混合物(組成物)をこのデンプン溶液から調製した。混合物中のアルテルナンまたはアルテルナン−コハク酸エステルの濃度は各場合に1%であった。
種々の濃度の(表5参照)アルテルナン−コハク酸エステル(AIS001、AIS002、AIS003)の溶液を、約25k rpmの速度で1分間Ultra-Turrax(Ultra-Turrax T25 digital, IKA-Werke GMBH & CO.KG, D-79219 Staufen, Germany)を使用して標準の市販のミルク中に問題の物質を均一化することにより調製した。次いで得られる溶液を、成分のすべてが溶液中に残っているかどうかまたは不均一な区域が形成されているかどうかおよび/または沈殿が生じているかどうかに関して数時間から1日にわたり観察した。
表5:ミルク中のアルテルナン−コハク酸エステルの溶液の安定性
a)製造
最初に、脱イオン水60mlを250mlビーカーに導入し、次いでアルテルナン10gを磁性攪拌器を使用して連続的に攪拌しながら溶解した。アルテルナンを溶解した後、0.5M NaOH溶液(Merck)を加えることにより、pHを8.5に調節した。
濁度測定
濁度測定は、各場合に、アルテルナンまたは種々のアルテルナン−オクテニルコハク酸エステルを含む0.5%強度溶液で行った。それらの調製のために、各場合に、脱イオン水49.75gを150mlビーカー中に重量を計って入れ、そして対応する物質0.25gを室温でかつ磁性攪拌器を使用して連続的に攪拌しながらその中で攪拌した。525nmフィルターおよび厚さ1cmのセルを使用して光度計(Ruhle, BerlinからのPM200)の助けにより1時間攪拌した後、濁どを測定した。各場合で、吸収度値が与えられた。
アルテルナンおよび種々の条件下に製造されたアルテルナン−オクテニルコハク酸エステルの乳化能力を、各場合に、最初に1%強度の溶液(ストック溶液:0.5g+49.5gの脱イオン水)20mlを100ml滴定ビーカー(Mettler 滴定器から)に導入し、次いでひまわり油(REWEからの標準の市販の油)20mlを加えそして最初に14000rpmで1分間Ultra-Turrax(T18)を使用して混合物を均一化することにより、決定した。次いで、各場合に油10mlを段階的に加えた。この油は各場合に1分間均一化されていた(Ultra-Turrax、14000rpm)。エマルションの粘度が減少しおよび/またはエマルションが壊れるまで、油の添加を行った。
乳化能力[油ml/アルテルナンg×水100ml]=油の全容積×5
表6:アルテルナンおよび種々の方法により製造されたアルテルナン−オクテニルコハク酸エステルの濁度測定(4欄)および量的乳化能力(5欄))。エステル化反応で使用された無水オクテニルコハク酸の量および反応時間を、それぞれ、2欄および3欄に示す(更なる反応パラメーターについては実施例3a参照)。言及された参照(1欄)は、反応で出発物質として使用されたネイティブアルテルナンである。サンプル1、2、3および4(1欄)は、述べた異なる反応条件によって製造されたアルテルナン−オクテニルコハク酸エステルを指す。
a)アルテルナン−無水オクテニルコハク酸の製造
アルテルナンをアルカリ媒体中で1:0.05の比で無水オクテニルコハク酸と反応させそして反応が完了したとき中和した。得られるアルテルナン−オクテニルコハク酸エステルをエタノールで析出させ、洗浄しそして乾燥させた。一般的方法、ポイント2に記載の方法によった確かめられたアルテルナン−オクテニルコハク酸エステルの置換度(DS)は0.024であった。これらのアルテルナン−オクテニルコハク酸エステルを下記に分析した。
得られるアルテルナン−コハク酸エステルのモル質量分布を、一般的方法、ポイント3に記載の作用物質を使用してGPC−MALLS(ゲル透過クロマトグラフィー−多角レーザー光散乱)の助けにより分析した(図8)。得られる平均モル質量(Mw)は21.5×106g/モルであった。
レオメーターを使用する粘度
一般的方法、ポイント4に記載の手段の助けにより分析を行った。10%強度溶液の流動挙動(粘度)を、示された周波数範囲においてせん断速度の関数として20℃で調べた(図9)。
一般的方法、ポイント5に記載の方法を使用してRVA(Rapid Visco Analyzer)の助けによるアラビアゴムの粘度に比較して、アルテルナンおよびアルテルナン−オクテニルコハク酸エステルの粘度を決定した。各場合に、10%強度溶液(w/v)を使用した。結果を下表に示す。
各場合に、アルテルナン−オクテニルコハク酸エステル(Al−OSA)20mg、40mg、200mgおよび1gを、Ultra-Turrax(1分、(Ultra-Turrax T25 digital, IKA-Werke GMBH & CO.KG, D-79219 Staufen, Germany)約25k rpm)の助けにより脱イオン水20ml中に溶解した。次いでひまわり油(市販品:REWEからの)20mlを加えた。得られる混合物をUltra-Turrax(上記参照)を使用する1分間の処理により均一化した。次いで稠度および稠度の安定性を評価した。図7は、得られるエマルションの略図を示す。更なる結果を下表に要約する。
各場合に、アルテルナン−オクテニルコハク酸またはアラビアゴムの3%強度水性溶液(w/v)を調製した。これらの溶液に、異なる量の標準の市販のヒマワリ油を加え、次いでUltra-Turrax(Ultra-Turrax T25 digital, IKA-Werke GMBH & CO.KG, D-79219 Staufen, Germany)9k rpmで1分)を使用して均一化を行った。6日間の期間の後、得られるエマルションを、エマルションの安定性に関して評価した。得られた結果を下表に示す。
異なる濃度のアルテルナン−オクテニルコハク酸エステルを有する水性溶液を調製した。次いでこれらの溶液に、異なる量の標準の市販のひまわり油を加え、次いでUltra-Turrax(Ultra-Turrax T25 digital, IKA-Werke GMBH & CO.KG, D-79219 Staufen, Germany)9k rpmで1分)を使用して均一化を行った。6日間の期間の後、得られるエマルションを、エマルションの安定性に関して評価した。得られた結果を下表に示す。
アルテルナン−オクテニルコハク酸エステルを、標準の市販のひまわり油30%(v/v)を含む水の混合物に、15%(w/v)の最終濃度まで加えそしてUltra-Turrax(9k rpm)を使用して1分間均一化した。安定なクリームが得られた。ひまわり油36%を含む水/油混合物で同様な結果が得られた。油30%を含む混合物から製造されたクリームと対照的に、油36%を有する混合物から製造されたクリームはよりクリーミーであった。
Claims (9)
- アルテルナン−酢酸エステル、アルテルナン−コハク酸エステルまたはアルテルナン−オクテニルコハク酸エステルであることを特徴とする、請求項1記載のアルテルナン−カルボン酸エステル。
- アルテルナンをカルボン酸またはその無水物またはカルボン酸ハライドまたはビニルエステルと反応させる、請求項1または2記載のアルテルナン−カルボン酸エステル、を製造するための方法。
- 請求項1または2に記載のアルテルナン−カルボン酸エステルである乳化剤。
- 請求項4に記載の乳化剤を含むエマルション。
- 請求項1または2に記載のアルテルナン−カルボン酸エステル、請求項4に記載の乳化剤または請求項5に記載のエマルションを含む組成物。
- 請求項1または2に記載のアルテルナン−カルボン酸エステル、請求項4に記載の乳化剤または請求項5に記載のエマルションを他の物質と混合するかまたは該他の物質に加える、組成物の製造のための方法。
- 界面活性剤としての請求項1または2に記載のアルテルナン−カルボン酸エステルの使用。
- 食品、化粧品組成物または薬学的組成物の製造のための、請求項1または2に記載のアルテルナン−カルボン酸エステル、請求項4に記載の乳化剤、または請求項5に記載のエマルションの使用。
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