JP6689052B2 - ２価カチオン低含有カラギーナン及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、２価カチオン低含有カラギーナン及びその製造方法に関する。

カラギーナンは、紅藻類海藻から抽出される天然多糖類で、原料である海藻を、熱水や強アルカリ溶液を用いて抽出することにより得られるカラギーナンを、さまざまな方法で精製し、製品となる。

カラギーナンはガラクトースと３，６−無水ガラクトース共重合体の硫酸エステルから成り立ち、主としてカリウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム及びアンモニウム塩をなしている。硫酸基と３，６−無水ガラクトースの有無及びそれらの位置の違いにより３つの種類、ラムダ（λ）カラギーナン、イオタ（ι）カラギーナン及びカッパ（κ）カラギーナンがある。イオタ及びカッパカラギーナンはゲル化能を有するポリマーであり、中でもカッパカラギーナンはもっとも強いゲル化能を有する。
その使用範囲と目的は、食品では増粘剤として、医薬品製剤では乳化剤、ゲル化基剤、マトリックス型徐放剤の基剤、増粘剤として、その他工業製品等、様々な用途に用いられている。

一般に、食品や医薬品製剤の添加物については、医薬品における有効成分等他の成分やその製剤との配合性が、その食品や医薬品の品質確保の上で重要である。そして、食品や医薬品製剤の添加物として使用されるカラギーナンは、上述の通り天然物由来であるため、不純物や塩を含み、それら不純物や塩の種類とその含有量も元の天然物に依存するので、それら不純物や塩の含有量の制御が重要となる。

実際に、骨粗鬆症治療薬として知られているアレンドロン酸等のビスホスホン酸類は、医薬品製剤中に、２価カチオンが、添加物等に含まれる不純物程度の低い含量で含まれていても、その２価カチオンと不溶性塩を形成することが知られている。よって、特許文献１に記載されているような、カラギーナンを使用したビスホスホン酸類のゼリー状製剤を製造するような場合に、２価カチオン低含有のカラギーナンが望まれる。

特許文献２には、２価カチオン低含有のカラギーナンとして、濾過助剤を添加する工程等を含む方法により、カルシウム含量と窒素含有率を低くして、製造されるゲルの透明度を向上させる、カッパカラギーナンの開示がある。
また、カラギーナンそのものの透明度を向上させる方法としては、カラギーナンの精製工程で有機酸類（特許文献３）、ポリリン酸塩（特許文献４）を添加する方法がある。

しかし、これらはいずれもカラギーナンそのものに含まれる透明度を低下させる成分を除去することにより、カラギーナン又はカラギーナンを使用して製造されるゲルの透明度を向上させる技術であり、医薬品における有効成分等他の成分や医薬品製剤あるいは食品そのものとの配合性の観点での有用性は不明であった。
カラギーナンのゲル化を促進するためには、一般的に金属カチオン及び／又はカロブビーンガムを使用する。 特許文献１には、カラギーナン及びカロブビーンガムを使用したゼリー状製剤の製造方法が記載されている。

特開２０１２−４６５０６号公報 特開２００９−１７００号公報 特開昭６２−１４９７０３号公報 特開昭６２−１５３３０１号公報

本発明は、医薬品製剤等における他の成分との配合性や医薬品製剤等そのものとの配合性に優れたカラギーナン及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、医薬品製剤又は食品などに含まれる物質が２価カチオンと不溶性塩を形成する場合において、不溶性塩の形成を無くす又は減少させるカラギーナン及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意研究した結果、医薬品製剤等における他の成分との配合性や医薬品製剤等そのものとの配合性には２価カチオンの含有量、特にはマグネシウムイオンの含有量が重要であること、そしてその含有量として１０００ｐｐｍ以下であることが重要であることを見出し、さらにカラギーナン製造時に特定のキレート剤及び特定範囲のｐＨの溶液を用いた工程を経ることで、そのようなカラギーナンを得ることが可能となることを見出した。

本発明を下記に示す。
（１）カラギーナンをクエン酸塩溶液と混合する工程、混合したカラギーナンとクエン酸溶液からクエン酸塩溶液を除去して２価カチオンが低減したカラギーナンを得る工程、を含む、２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
（２）クエン酸塩がクエン酸カリウム又はクエン酸ナトリウムである、（１）に記載の２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
（３）クエン酸溶液がｐＨ４．０より高い、（１）又は（２）に記載の２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
（４）クエン酸塩がクエン酸カリウムであり、溶液のｐＨが４．０より高く、８．０未満である、（１）に記載の２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
（５）クエン酸塩がクエン酸ナトリウムであり、溶液のｐＨが４．０より高く、９．０以下である、（１）に記載の２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
（６）クエン酸塩を、カラギーナンに対して５重量％以上１００重量％以下の量で混合する、（１）〜（５）のいずれかに記載の２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
（７）カラギーナン含有のマグネシウムイオン又はカルシウムイオンの８０％以上を低減する、（１）〜（６）のいずれかに記載の２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
（８）マグネシウムイオンの含有量を６００ｐｐｍ以下に低減する、（１）〜（７）のいずれかに記載の２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
（９）カルシウムイオンの含有量を１０００ｐｐｍ以下に低減する、（１）〜（８）のいずれかに記載の２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
（１０）マグネシウムイオンの含有量が１２０ｐｐｍ以下である、カラギーナン。
（１１）マグネシウムイオンの含有量が１００ｐｐｍ以下である、（１０）に記載のカラギーナン。
（１２）カルシウムイオンの含有量が５５ｐｐｍ以下である、（１０）又は（１１）に記載のカラギーナン。
（１３）カラギーナンをクエン酸塩溶液と混合し、混合したカラギーナンとクエン酸溶液からクエン酸塩溶液を除去して得られる、２価カチオン低含有カラギーナン。

本発明により、２価カチオン、特にマグネシウムイオンの含有量が極めて低いカラギーナンを得ることができる。
また、医薬品製剤に含まれる物質が２価カチオンと不溶性塩を形成する場合において、本発明の２価カチオン低含有のカラギーナンを使用することで、不溶性塩の形成の無い又は減少した医薬品製剤を得ることが可能である。
さらに、医薬品製剤の製造工程において、本発明の２価カチオン低含有カラギーナンに加え、カロブビーンガムを併用することにより、不溶性塩の形成の無い又は減少したゼリー状製剤を提供することができる。

以下に、本発明を詳細に説明する。
従来技術としての一般的なカラギーナンの製造方法は、大きく、原料をアルカリ処理してカラギーナン成分を抽出する工程と、カラギーナンの抽出液からアルコール沈殿法やゲルプレス法によりカラギーナンを得る工程に分かれる。
前者の工程は、カラギーナンの原料である紅藻類、例えばツノマタ属、スギノリ属、キリンサイ属等の海藻を水洗いし、これをアルカリ無機塩水溶液又は熱水で煮熱してカラギーナン成分の抽出を行う工程である。この工程に用いられるアルカリ無機塩としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等を挙げることができ、その濃度は５〜１５質量％程度が好ましいとされる。

後者の工程は、上記カラギーナンの抽出液を濾過、濃縮、沈殿（又はゲル化）、脱水、乾燥し、カラギーナンを得る工程である。抽出液を沈殿（又はゲル化）、脱水する方法としては、アルコールを添加してカラギーナン成分を沈殿させ、回収後に脱水する方法（アルコール沈殿法）と、塩化カリウムを添加してゲル化させ、そのゲルを圧縮することで脱水する方法（ゲルプレス法）がある。
上記工程によって得られたカラギーナンを、本発明の２価カチオン低減工程によって、金属カチオンに対するキレート能を有する塩（キレート剤）を含有するアルコール溶液を用いて洗浄することにより２価カチオン（マグネシウムイオン及びカルシウムイオン）を除去し、２価カチオン低含有カラギーナンを得る。

本発明の２価カチオン低減工程で用いられるキレート剤としては、２価カチオンと錯体又は塩を形成するものであれば特に限定されない。キレート剤としては、アミノカルボン酸型キレート剤、ヒドロキシカルボン酸型キレート剤、エーテルカルボン酸型キレート剤、有機ホスホン酸型キレート剤、又はジチオカルバミン酸型キレート剤等を用いることができる。これらのキレート剤の中でも、ヒドロキシカルボン酸型キレート剤が好ましく、中でもクエン酸塩を用いることが特に好ましい。

本発明の２価カチオン低減工程で用いられるクエン酸塩としては、例えば、クエン酸ナトリウム、又はクエン酸カリウム等が挙げられる。特に、本発明においてはクエン酸カリウムが好ましく、高い２価カチオン低減効果を達成し、かつ高いゼリー強度のゼリー状製剤を得ることができる。カラギーナンはカリウムイオンによってゲル化が促進されるため、クエン酸ナトリウムを使用して脱塩し、後から塩化カリウムを添加してカリウムイオン濃度を高めることによっても、クエン酸カリウムを用いた場合と同程度の高いゼリー強度が得られると予想される。しかしながら、意外にも、クエン酸ナトリウムを使用した場合は、後から塩化カリウムを添加してもクエン酸カリウムと同程度の高いゼリー強度は得られないことが分かり、クエン酸カリウムを用いた場合に最も高いゼリー強度が達成された。カラギーナンを用いたゼリー状製剤は、製造工程において加熱を受けた時間によってゼリー強度が低下する傾向があり、より高いゼリー強度のゼリー状製剤を得ることが求められる。よって、本発明においては、クエン酸カリウムを用いることが好ましい。

カリウムイオンはカラギーナンのゲル化を促進するため、クエン酸カリウムを用いた場合、２価カチオン低減工程での洗浄中にゲル化が生じ、配管がつまる等の製造上の問題を生じる可能性があるが、ｐＨを中性付近に調整することでゲル化を防ぎ、この問題を回避することができた。

本発明の２価カチオン低減工程で用いられるクエン酸塩の量は、使用するクエン酸塩の種類によるが、クエン酸塩として、カラギーナンに対して５重量％以上、１００重量％以下が好ましい。クエン酸塩の下限としては、さらに、７重量％以上、１０重量％以上、１５重量％以上、２０重量％以上、２５重量％以上の順で、より好ましい。

本発明の２価カチオン低減工程で用いられるクエン酸塩溶液の液性は、その種類によるが、クエン酸塩によるキレート効果を考慮すると、強い塩基性であることが好ましいと考えられる。しかし、意外にも、強い塩基性でない場合に高い２価カチオン低減効果が得られた。また、ｐＨが４．０以下の場合は、２価カチオン低減工程での洗浄中において、液の流動性が低下し、設備における配管のつまりが生じるおそれがあるため、ｐＨが４．０より高いことが好ましい。クエン酸塩溶液の液性は、下限については、ｐＨが４．０より高いことが好ましく、ｐＨが５．０より高いことがより好ましい。上限については、クエン酸ナトリウムを用いる場合は、ｐＨが８．６以下であることが好ましく、クエン酸カリウムを用いる場合は、ｐＨが８．０未満であることが好ましい。さらにクエン酸カリウムは、より好ましくはｐＨが７．７未満であること、さらにｐＨが７．５未満であることがより好ましい。

本発明の２価カチオン低減工程で使用する溶剤としては、アルコールと水の混液が好ましく、アルコールとしては２−プロパノールが好ましく、その濃度は、２０重量％以上、８０重量％以下が好ましく、４０重量％〜６０重量％であることがより好ましく、５０重量％であることがさらに好ましい。

本発明におけるカラギーナンは、ラムダカラギーナン、イオタカラギーナン、又は、カッパカラギーナンである。このうち、カッパカラギーナンが好ましい。本発明のカラギーナンは、食品用又は医薬品用に使われる。本発明におけるカラギーナンは、２価カチオンをほとんど含まないため、２価カチオンと不溶性塩を形成する物質を含有する医薬品製剤や食品に使用すると、当該不溶性塩を含まない又は低減された、あるいは当該不溶性塩が医薬品製剤や食品の保存中に成長又は析出せず、製造面や品質面の制御性に優れた医薬品製剤や食品を製造することができる。

本発明における医薬品製剤の製法を、２価カチオンと不溶性塩を形成する物質としてビスホスホン酸類を含有するゼリー状製剤を例に説明する。
まず、水等の溶媒にビスホスホン酸類、ｐＨ調節剤等を攪拌しながら加え、溶解させる。これにカラギーナン等を加え、加温して溶解させる。これを冷却してビスホスホン酸類を含有するゼリー状製剤を得る。

特に、ビスホスホン酸類含有ゼリー状製剤を製造する際に、本発明におけるカラギーナンを使用することで、ビスホスホン酸類の不溶性塩が無い又は少ない、あるいは当該不溶性塩が医薬品製剤の保存中に成長又は析出しないため、製造面や品質面の制御性に優れたゼリー状製剤を製造することができる。本発明におけるビスホスホン酸類としては、アレンドロン酸、エチドロン酸、パミドロン酸、インカドロン酸、リセドロン酸、ミノドロン酸、ゾレドロン酸、それらの塩、及びそれらの水和物等が挙げられる。中でも、アレンドロン酸ナトリウム水和物のゼリー状製剤製造時に使用することが好ましい。

本発明の２価カチオン低減工程は、マグネシウムイオン、カルシウムイオンの２価カチオンの低減に適し、特にマグネシウムイオンの低減に適している。
マグネシウムイオン又はカルシウムイオンは、本発明における２価カチオン低減工程での洗浄によって、洗浄前のカラギーナンに対して、好ましくは８０％以上低減される。さらに好ましくは８５％以上、さらにより好ましくは９０％以上低減される。

本発明における２価カチオンのカラギーナン中の含有量は、それぞれの２価カチオンを１０００ｐｐｍ以下にすることが好ましく、さらに６００ｐｐｍ、さらに１５０ｐｐｍ以下にすることが好ましい。マグネシウムイオンの場合は、さらに１２０ｐｐｍ以下、１００ｐｐｍ以下、５０ｐｐｍ以下にすることが好ましい。カルシウムイオンの場合はさらに１００ｐｐｍ以下、６０ｐｐｍ以下にすることが好ましい。

また、ゼリー状製剤のゼリー強度は、直径１ｃｍの円柱状のゼリー状製剤を、圧縮速度０．５ｍｍ／秒でφ１０ｍｍの圧縮治具を用いて、直径方向に破断させた場合の強度として、０．５Ｎ以上が好ましく、０．９Ｎ以上がより好ましい。上限としては１０Ｎ以下が好ましく、６Ｎ以下がより好ましい。本発明におけるカラギーナンを使用して製造したゼリー状製剤は、この数値を満たす。
さらに、本発明は、製剤や食品の製造において、本発明のカラギーナンに加え、カロブビーンガムを併用することが好ましい。

本発明を以下の実施例によって具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。

［参考例１］カッパカラギーナンの製造
２価カチオン低含有カッパカラギーナンを以下の手順に従って製造した。
紅藻類の原藻（Ｅｕｃｈｅｕｍａ属、東南アジア産）の乾燥品（１０００ｇ）を水洗いし、９０００ｇの蒸留水（和光純薬）と混ぜ、煮熱してカッパカラギーナンを抽出した。抽出液を濾過、濃縮し、塩化カリウム（１００ｇ）を添加してゲル化させ、そのゲルを圧縮することで脱水した後、乾燥し、カッパカラギーナン（６４０ｇ）を得た。

［実施例１］２価カチオン低含有カッパカラギーナンの製造（２価カチオン低減工程）
以下の手順に従って、クエン酸塩溶液を調整し、それを用いて参考例１で得られたカッパカラギーナンを洗浄することによって、２価カチオン低含有カッパカラギーナンを製造した。なお、製造設備の配管のつまりの原因となり得る、溶液の流動性の低下の発生について観察した。
５０重量％２−プロパノール水溶液（１９００ｇ）に、クエン酸１水和物（７０ｇ）、クエン酸３カリウム（２５ｇ）又はクエン酸３ナトリウム（２５ｇ）を加え、混合後、クエン酸を用いて、最終的なｐＨが４．０、７．３、８．０、又は８．６になるように調整した。ｐＨ調整後、得られたカッパカラギーナン（１００ｇ）を投入し、さらに１時間撹拌した。脱水後、６０重量％ ２−プロパノール水溶液でクエン酸塩を洗い流した。得られたカラギーナンを乾燥して、２価カチオン低含有カッパカラギーナン（７０ｇ）を得た。

［実施例２］ビスホスホン酸類（アレンドロン酸ナトリウム水和物）ゼリー状製剤の製造
実施例１で得られた２価カチオン低含有カッパカラギーナンを用いて、以下の手順に従って、ビスホスホン酸類ゼリー状製剤を製造した。
精製水（６１ｍＬ）にアレンドロン酸ナトリウム水和物（２．３ｇ）、グリセリン（１５ｇ）、クエン酸ナトリウム（０．５ｇ）を攪拌しながら加え、６０℃に加温して溶解させた。これに実施例１で得られた２価カチオン低含有カッパカラギーナン（０．３ｇ）、イオタカラギーナン（０．４ｇ）、カロブビーンガム（０．３ｇ）、ポリアクリル酸ナトリウム（０．００３ｇ）、Ｄ−ソルビトール（２０ｇ）、パラオキシ安息香酸メチル（０．０３ｇ）、パラオキシ安息香酸プロピル（０．０２ｇ）を加え、８０℃に加温して溶解させた後、冷却し、アレンドロン酸ゼリー状製剤を得た。

［試験例１］２価カチオン含有量の測定
実施例１で製造した２価カチオン低含有カッパカラギーナンについて、灰化処理を行い、原子吸光分析又はＩＣＰ発光分析にてカルシウムイオン及びマグネシウムイオンの含有量を測定した。
原子吸光分析は、試料に濃硫酸を添加して灰化し、希硝酸に溶解して分子吸光光度法（ＡＡ法）によりカルシウムイオン及びマグネシウムイオンの定量分析を行った。
測定装置：ＡＡ Ｚ−５０００（日立製作所製）
ＩＣＰ発光分析は、試料に硝酸を添加し加熱しながら完全に溶解させ、過塩素酸を加えさらに加熱分解し、ＩＣＰ発光分析装置にてカルシウムイオン及びマグネシウムイオンの定量分析を行った。
測定装置：Ｏｐｔｏｍａ２０００ＤＶ（パーキンエルマー社製）

［試験例２］ゼリー状製剤のゼリー強度の測定
実施例２で製造したゼリー状製剤（直径１ｃｍの円柱状のもの）について、圧縮速度０．５ｍｍ／秒でφ１０ｍｍの圧縮治具を用いて、直径方向に破断させた時の強度（ゼリー強度）を室温で測定した。
測定装置：ＥＺ−ｔｅｓｔ ＥＺ−ｓ（島津製作所製）
試験例１〜試験例２までの各条件での２価カチオン含有量及びゼリー強度を表１に示す。

分子／分母：洗浄後の２価カチオン含有量（ｐｐｍ）／洗浄前の２価カチオン含有量（ｐｐｍ）
^１）洗浄前より洗浄後のほうがマグネシウムイオンの含有量が増えているため、低減率は算出せず。

表１に示すように、クエン酸塩としてクエン酸カリウム又はクエン酸ナトリウムを用い、クエン酸塩の種類に応じて、溶液の液性を適切なｐＨに調整することにより、２価カチオン低減工程における洗浄中において、設備の配管のつまりの原因となり得る流動性の低下を生じることなく、２価カチオン濃度を低減させたカラギーナンを得ることができた。

溶液の液性は、ｐＨが４．０である場合、流動性の低下が生じたことから、ｐＨが４．０より高いことが好ましい。また、クエン酸塩として、クエン酸カリウムを用いた場合、ｐＨが８．０、８．６では、２価カチオンの低減率が低下したため、溶液の液性は、ｐＨが８．０未満であることが好ましい。クエン酸ナトリウムを用いた場合は、ｐＨが８．０，８．６の場合にも２価カチオンの低減率が高く、流動性の低下も無く、好ましい結果であった。
クエン酸塩の種類は、クエン酸ナトリウムを用いた場合よりも、クエン酸カリウムを用いた場合により高いゼリー強度が達成されたことから、より高いゼリー強度が求められる場合は、クエン酸カリウムを用いることが好ましい。

［実施例３］塩化カリウムを後から添加することによるカリウムイオンを多く含む２価カチオン低含有カッパカラギーナンの製造、及びそれを用いたビスホスホン酸類ゼリー状製剤の製造
４０重量％２−プロパノール（１９００ｇ）にクエン酸３ナトリウム（８０ｇ）を加え、混合後ｐＨが８．６になるようクエン酸を加えて調整した。ｐＨ調整後、参考例１で得られたカッパカラギーナン（１００ｇ）を投入し、さらに１時間撹拌した。脱水後、６０重量％２−プロパノール溶液でクエン酸塩を洗い流した。得られたカッパカラギーナンを乾燥後、乾燥したカッパカラギーナンの重量の３％の量の塩化カリウムを添加、両者を均一になるまで混合した。カリウムイオンを多く含む２価カチオン低含有カッパカラギーナン（８２ｇ）を得た。
得られたカリウムイオンを多く含む２価カチオン低含有カッパカラギーナンを用い、実施例２に示す方法で製造したゼリー状製剤についてゼリー強度を測定した。結果を表２に示す。

表２に示すように、クエン酸ナトリウムを使用した場合に、後から塩化カリウムを添加してカリウムイオン濃度を高めても、塩化カリウムを後から添加していない場合と比べてゼリー強度は、ほぼ変わらないことが分かった。このことより、脱塩する際のクエン酸塩においては、クエン酸カリウムを使用したときのほうが、高いゼリー強度となることが分かる。

以上の結果から、カラギーナンの製造時に、クエン酸塩を用いた２価カチオン低減工程を行うことにより、カラギーナンの２価カチオン含有量を大きく低減させることができることが分かった。実施例においてはカッパカラギーナンを使用しているが、それ以外のカラギーナンでも同様に２価カチオン含有量を低減することができる。

本発明における２価カチオン低含有カラギーナンは、医薬品製剤又は食品に使用することができ、使用によって、医薬品製剤又は食品中の不溶性塩を無くす、又は減少させることが可能である。

Claims (5)

1. カラギーナンをクエン酸カリウム溶液と混合する工程、及び混合したカラギーナンとクエン酸カリウム溶液からクエン酸カリウム溶液を除去して２価カチオンが低減したカラギーナンを得る工程、を含み、溶液のｐＨが４．０より高く、８．０未満である、２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
2. クエン酸カリウムを、カラギーナンに対して５重量％以上１００重量％以下の量で混合する、請求項１に記載の２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
3. カラギーナン含有のマグネシウムイオン又はカルシウムイオンの８０％以上を低減する、請求項１又は２に記載の２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
4. マグネシウムイオンの含有量を６００ｐｐｍ以下に低減する、請求項１〜３のいずれかに記載の２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。
5. カルシウムイオンの含有量を１０００ｐｐｍ以下に低減する、請求項１〜４のいずれかに記載の２価カチオン低含有カラギーナンの製造方法。