JPH0116420B2

JPH0116420B2 -

Info

Publication number: JPH0116420B2
Application number: JP59161192A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Kawamura; Hiroaki Yabe; Itsuo Kurahashi; Hiroshi Seo; Saburo Nakajima
Original assignee: Fuji Spinning Co Ltd
Current assignee: Fuji Spinning Co Ltd
Priority date: 1984-07-31
Filing date: 1984-07-31
Publication date: 1989-03-24
Also published as: JPS6140337A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、クロマトグラフイ−充填材、固定化
酵素担体等に極めて好適な粒状多孔質キトサンの
製造方法に関するものである。〔従来の技術〕キトサンは、えび、かに等の甲殻類の外皮の構
成物質であるキチンから得られるが、溶媒に溶解
すると、分子間の水素結合が強固なために、数％
の濃度であつても、該溶液の粘度は極端に高くな
りゲル化状態に近くなり取扱いが困難であつた。従来知られている粒状キトサンの製造法として
は、特開昭55−167048号、特開昭56−16532号及
び特開昭58−57401号で開示されている方法があ
る。特開昭55−167048号で開示されている方法
は、懸濁剤を含む分散媒浴中に必要に応じ懸濁剤
を含むキチンの脱Ｎ−アチセル化物の水系溶液を
添加分散し粒状化及びアシル化処理し、必要に応
じて更に架橋化処理して得られる球状キチン成形
体の製造法であるが、この方法では原料を球状化
させるために懸濁剤を使用していること、及び低
濃度でも粘度が高いので、小径或いは多孔性の球
状物が得難いため粘度降下剤を加える等、所望の
粒径、多孔性のものを得るのに複雑な処理が必要
である。又、特開昭56−16532号で開示されてい
る方法は、可溶性キチン誘導体の水溶液に希釈
剤、細孔調節剤及び界面活性剤を添加して得られ
た混合液を界面活性剤を含むアシル化剤で処理
し、必要に応じて架橋化処理するものであつて、
上記方法と同様に低濃度の溶液から多孔性の球状
物質を得るには各種の添加剤を加える必要があ
る。しかも、これらの方法においては、架橋化処
理を行うとあることから、得られる粒状物は実用
上充分な強度を有しないものと思われる。更に、
特開昭58−17401号で開示されている方法は、キ
トサンの酸性水溶液に乳化剤を含む疎水性溶剤を
加え十分にかきまぜてエマルジヨンを形成させ、
次いでこのエマルジヨンをアルカリ水溶液中にか
きまぜながら注入して、キトサンを粉粒状に凝固
折出させるものであり、キトサンの酸性水溶液に
過剰の乳化剤含有疎水性溶剤を加えて高分子量キ
トサン水溶液の粘度低下を計つているがキトサン
の濃度は0.5〜3.0％の範囲に過ぎない。上記した公知の方法においては、いずれも高分
子量キトサンを用いているため、キトサンの性質
から、酢酸、蟻酸等の溶媒に溶解するとき、数％
の濃度でもその溶液の粘度が極端に高く、ゲル化
状態にあり、粒状物質を得るためにはゲル化状態
を避けるため、相当程度の分散を行う必要があ
り、そのために懸濁剤、細孔調節剤、乳化剤、界
面活性剤等を用いて分散させた低濃度のキトサン
溶液としているが、かゝる添加剤を用いる場合、
その薬剤の使用割合の相違により得られる多孔性
球状物の粒径、微孔状態が変化し、一定のものを
得るのは困難であり、また、得られる粒状物質が
強度的に脆い欠点があつた。〔発明が解決しようとする問題点〕本発明は低分子量キトサンを用いることにより
濃度の高いキトサン溶液とし、この溶液を塩基性
溶液中に落下せしめ、凝固させることにより非常
に粒度の揃つた、しかも球表面、割断面に均一な
微細孔を具備する粒状多孔質キトサンを得ること
を目的とする。本発明方法においては低分子量キトサンを用い
るため、従来法における如く各種の添加剤を用い
ることなく、高濃度のキトサン溶液とすることが
でき、また、凝固に際し、塩基性溶液の濃度を調
整することによつて所望の粒状多孔質キトサンを
容易に得ることができる。〔問題点を解決するための手段〕本発明は、低分子量キトサンのみを酢酸、ジク
ロル酢酸、蟻酸の単独、若しくは混合物の水溶液
に溶解し、該溶解液を塩基性溶液中に落下せしめ
て粒状多孔質キトサンを凝固折出させるものであ
る。本発明においては、平均分子量が10000〜
230000の低分子量キトサンが用いられる。フレー
ク状の高分子量キトサンは所望の分子量に低下し
て使用する。本発明者等は、低分子化キトサンの
製造方法を鋭意検討し、キトサンを過硼酸ソーダ
水溶液中で加温処理することにより所望の分子量
を有する良質なキトサンを得る方法を発明した。
該方法によつて得られる低分子量キトサンは本発
明方法に好適に使用されるが、他の方法によつて
得られたものであつても、上記分子量を有するも
のであれば本発明において使用することができ
る。低分子量キトサンは上記酸の水溶液に溶解し
て使用されるが、溶解液濃度はキトサンの分子量
によつて、流動性を有し、取扱いの容易な範囲で
自由に選択することができるが、２％〜20％の範
囲内であることが好ましい。上記のようにして調製されたキトサン酸性水溶
液は、例えば孔径が0.1〜0.25ｍ／ｍの吐出孔よ
り圧力下に次の凝固浴中に一定量ずつ落下させ
る。この場合の吐出口孔径、圧力等の選択は、所
望する粒径により自由に選択出来ることは勿論で
ある。凝固浴としては塩基性溶液が用いられる。
塩基性物質としては水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモ
ニア、エチレンジアミン等のアルカリ性物質が用
いられる。塩基性溶液は水、又はメタノール、エ
タノール等の極性を有するアルコール類、又は水
とアルコールとの混合物に前記塩基性物質を加え
て使用する。アルコール類は、凝固浴の表面張力
を低下さす役割を果すので、落下させたときの衝
撃を弱めることができ、比表面積を容易に制御す
る効果がある。塩基性溶液の濃度は使用するキト
サン酸性水溶液の濃度によつて、又、所望する粒
状多孔性キトサンの性状によつて自由に選択する
ことができる。キトサンは、凝固浴中を粒状体で沈降しながら
脱溶媒反応の進行と共に微細組織を形成する。沈
降した球状凝固物を取り出し、中性になる迄水洗
を行い、必要により乾燥し、粒状多孔質キトサン
を得る。〔実施例〕以下、本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、キトサンの分子量は粘度から測定した。即
ち、分子量を直接測定することは煩雑な操作を要
するので、回転式粘度計を用いて粘度を測定し、
粘度と分子量との相関関係を用い、20℃恒温で測
定された粘度から、シユタウジンガーの粘度式に
従つて重合度を算出し、キトサンの単位量を乗じ
て分子量とした。キトサン酸性水溶液の粘度も上
記粘度計を用い測定した。粒状多孔質キトサンの
比表面積は、試料を液体窒素中で急冷凍結し、
10^-4トール（Torr）、−40℃、８時間真空乾燥し、
140℃、40分間脱ガス後比表面自動測定装置（島
津マイクロメリテイツクス2200形）にてBET法
で測定し、細孔径は比表面積測定で真空乾燥した
試料を金蒸着させた断面につき走査電子顕微鏡写
真を倍率2000倍で摂り、マイクロメーターを入れ
た実体顕微鏡で30倍10視野分測定し求めた。実施例１蟻酸と水を用いてキトサン酸性水溶液の粘度が
全て2800cpとなるように、キトサンの平均分子
量200000の場合はキトサン濃度を２％、平均分子
量81000の場合はキトサン濃度を４％、平均分子
量46000の場合はキトサン濃度を６％、平均分子
量15000の場合はキトサン濃度を10％、平均分子
量11000の場合はキトサン濃度を14％と20％にそ
れぞれ調製し、これらの溶液を粒径1.8ｍ／ｍの
粒状多孔質キトサンを得るために濃度に応じ、キ
トサン濃度２％、４％、６％についてはノズル径
0.15ｍ／ｍ、N₂ガス圧２Kg／cm²、キトサン濃度
10％、14％、20％についてはノズル径0.24ｍ／
ｍ、N₂ガス圧２Kg／cm²でNaOH2％、10％、30％
と、メタノール５％、50％、60％及び水を組合せ
てなる塩基性溶液中に落下させ、所望径のキトサ
ンを得、これらを水洗し、その細孔径及び比表面
積を測定した結果を第１−１表及び第１−２表に
示した。又、キトサン酸性水溶液の粘度を
4000cpとするため平均分子量23000のキトサンを
用い、キトサン濃度を10％として上記キトサン濃
度10％の場合と同様に粒状化も行つた結果を第２
表に示した。

【表】

【表】次に本発明によつて得られた粒状多孔質キトサ
ンの粒径分布を測定した。第１−２表に示したキ
トサン酸性溶液濃度14％でNaOH30％、
CH₃OH5％、H₂O65％系の凝固浴を用いて得ら
れた粒状多孔質キトサン250個の粒径分布は第３
−１表に示す通りであつて、平均粒径は1.77mmで
あつた。また、キトサン酸性溶液の濃度4.5％、
粘度2800cpの溶液をNaOH5％、C₂H₅OH40％、
H₂O55％系の凝固浴を用いて得られた粒状多孔
質キトサン1271個の粒径分布は第３−２表に示す
通りであつて、平均粒径は0.45mmであつた。

【表】

【表】実施例２ジクロル酢酸と水を用いてキトサン酸性溶液の
粘度が2800cpとなるように、キトサンの平均分
子量が81000の場合はキトサン濃度４％、キトサ
ンの平均分子量が46000の場合はキトサン濃度６
％、キトサンの平均分子量が11000の場合はキト
サン濃度12％にそれぞれ調製し、塩基性溶液とし
て、NaOH＋H₂O系、エチレンジアミン＋
CH₃OH系、NH₃＋H₂O系、及びNH₃＋CH₃OH
＋H₂O系（25％アンモニア水＋メタノール系）
を用いそれぞれの系の濃度を変更し、この凝固浴
中に実施例１と同様の手段でキトサン酸性溶液を
落下させて得た粒状多孔性キトサンの細孔径と比
表面積を測定した結果を第４−４表、第４−２
表、第４−３表及び第４−４表として示した。

【表】

〔発明の効果〕

本発明方法によつて得られた粒状多孔質キトサ
ンは、上記実施例にも記載のように球形粒状をし
て居り、殆んど真球でその粒度分布も極めて狭い
範囲に集中しており、球形粒状キトサンを走査型
電子顕微鏡を用いてその表面、割断面を観察する
と、実施例では0.2〜3.0μｍの孔径を有し、比表
面積が15〜90m²／ｇの球表面と割断面に均一な細
孔を有することが認められる。例えば粒状物が
1.8ｍ／ｍφの直球と見倣すと表面積は約0.003
m²／ｇであり、本発明による粒状多孔性キトサン
は5000〜30000倍の表面積を有することになり、
微細孔が形成されていることが判る。この様に本発明によつて製造された粒状多孔質
キトサンは、優れた表面活性を有し、かつ比表面
積を大きくしているので化学反応性に富み、粒径
も従来の如きごく径の小さい粒状物に較べて大径
のものも得られ、担体として用いた時容器中に充
填しても表面積も大きく、液体の流動の妨げとな
らず、しかもかなり強度の高いものが得られるの
で破損率も少なく、多くの広い分野で使用できる
効果がある。更に本発明を実施するに際しては、キトサン酸
性溶液の濃度と凝固浴組成としての塩基性溶液の
組合せと濃度を適宜選択することによつての所望
の多孔性粒状キトサンを得ることが出来るもので
あつて、従来法に較べ使用薬剤も少なく溶媒回収
にも他の第３成分を用いていないため支障がな
い。本発明によつて得られる粒状多孔質キトサン
は、粒度が揃つており、球表面、割断面に均一な
微細孔を有し、比表面積が高いので、タンパク質
の固定化能及び物質吸着能が高く、固定化酵素担
体、各種クロマトグラフイー充填材を初めとした
各種吸着担体の用途にも充分使用可能な強度を有
し、また、粒径の小さいものは細胞培養用に応用
できる。

Claims

【特許請求の範囲】１平均分子量が10000〜230000の範囲である低
分子量キトサンのみを酸性水溶液に溶解し、該溶
解液を塩基性溶液中に落下せしめて多孔質キトサ
ンを凝固析出させることを特徴とする粒状多孔質
キトサンの製造方法。２低分子量キトサンの酸性水溶液への溶解度が
２重量％から20重量％の範囲である特許請求の範
囲第１項に記載の方法。３塩基性溶液が、塩基性物質と水、又は塩基性
物質と水とアルコール、又は塩基性物質とアルコ
ールよりなる特許請求の範囲第１項に記載の方
法。４塩基性溶液がNaOH−水系、NaOH−アル
コール−水系、エチレンジアミン−アルコール
系、アンモニア−水系、アンモニア−アルコール
−水系のいずれかよりなる特許請求の範囲第３項
に記載の方法。