JPH02240165A - 保存安定性に優れた絹フィブロイン水溶液及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高品質でしかも保存安定性に優れた絹フィブ
ロイン水浴液及びその製造法（こ係り、特に産業資材用
途に好適な絹フィブロイン水溶液及びその製造法曇こ関
する。

（従釆の技術） 絹フィブロイン（シルク）は、その適度な吸湿性や保湿
性、皮膚や毛髪に対する優れた親和性や保護作用等の特
性を有しているために、従来から絹フィブロイン粉末が
メーキャップ化粧料基剤等の用途１ζ使用されてきたが
、最近これを産業資材や医療基剤等の用途に応用する研
究が進められている。

従来、絹フィブロインや絹フィブロインペブテド粉末と
して、特公昭４　０　−２　４　９　２　０号公報、特
公昭２Ｂ−４９４７号公報並びに待公昭５８一３８４４
１号公報には、絹糸をそのまま或いは化学的処理で脆化
させたものを粉砕した繍紬状の絹フィブロインパウダー
、絹フィブロインを適当な濃厚中性塩等に溶解透析し得
られたコロイド溶液を粉霧乾燥して製造したゲル状絹フ
ィブロインを粉砕した粒状の絹フィブロインパウダー、
並びに絹フィブロインを適当な無機中注塩或いはアルカ
リ性水溶故に溶解後透析し或いはしないで得られたコロ
イド溶液から、凝固性塩の添加、空気吹込み、等電点凝
固、超音波処理或いは高すり変形速度での撹拌等で絹フ
ィブロ′インを凝固析出せしめ、脱水、乾燥後粉砕した
微粉末状絹フィブロインが開示されている。

又絹繊維を原料とした水溶性基剤１ζ関しては、絹繊維
を塩酸、硫酸、リン酸等の強酸水溶液中で煮沸分解し、
絹繊維の分解で生成する混合アミノ酸を主成分とする粉
末を得る方法、特公詔４２−１　７０３０号公報Ｏζ記
載の様（こ、絹フィブロインを高濃度リン酸で処理して
得られる溶液にアセトン等の特定の有機溶媒よりなる凝
固剤を混合して部分分解物を析出せしめ、再びこれを水
に分散した後、蛋白分解酵素を作用させ、次いで前記凝
固剤を用いて沈澱を析出させる方法が知られている。

これ等の方法のうち、前者は混合アミノ酸を主成分とす
るものであるため、水溶性蛋白質基剤として特暑ζ有用
というものではない。又、後者の場合、本質的に固液反
応であるため分子量分布は広《ならざるを得す、又平均
分子量を低《すればアミノ酸の生成量が必然的に増加し
凝固剤で析出し難《なる等のため品質、コスト両面に問
題があり、操作も煩雑である。

一方、特公昭５７−４７２３号公報には、銅一エチレン
ジアミン水溶液、水酸化銅一アンモニア水溶液、水酸化
銅一アルカリーグリセリン水溶液、臭化リチウム水ｆ８
液、カルシウム或いはマグネシウム又は亜鉛の塩酸塩或
いは硝酸塩又はチオシアン酸塩の水溶液、チオシアン酸
ナトリウム水溶液よりなる鮮から選ばれた少なくとも一
種の溶媒に精練絹原料を溶解後透析することを特徴とす
る絹フィブロイン水溶液の製造法が提案されている。

又特公昭５９−１１５２０号公報ｉこは、かくして得ら
れた０．６〜ｔＯＭ量％の絹フィブロイン水溶液を酵素
或いは酸又はアルカリにより加水分解することを特徴と
する絹フィブロインペプチドの製造法が提案されている
。

該方法の場合、溶媒が穏やかなものであるため絹フィブ
ロインの有用な蛋白質構造を損傷することが無く、又透
析を を満足する多層膜構造物又は中空糸束構造物を使用して
いる為透明で均一な高品質の絹フィブロイン水溶液を安
定して製造することができる。

ところで、これ等の絹フィブロイン水溶液の長期保存の
品質安定性はやや不充分であって、種々の問題点や使用
上の制約がある。例えば１ケ月間以内の保存で濃褐色１
こ変色したり、濁りが生じたり、著しい場合はゲル状吻
が大量に沈澱する。

Ｃの対策としては、冷暗所に保存したり、製造後短期間
に消費したり、製品への配合量を少量に限定したりして
いるのが実情であって、根本的な解決策は未だ見出され
ていない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者等は、絹フィブロインの製品性状や品質の改良
舎こついて鋭意研究した結果、本発明を完成したもので
ある。本発明の目的は、適度な吸湿性や保湿性等の蛋白
質特有の特注を持ち、しかも長期間の保存安定性に優れ
た絹フィブロイン水溶液を提供するにある。池の目的は
、斯ろ水ｍ液を工業的容易且つ安価に製造する方法を提
供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は水溶性アミド化合物及びジメチルスルホキシド
よりなる群から選ばれた化合物の１種又はその混合物を
溶液濃度で０．５〜５０％（重琶）溶存し、さらに防カ
ビ・防腐剤を０．０１〜１．０％（Ｍ量）含有し或いは
含有せず、又さらにキレート化剤が０．０１〜１．０％
（Ｎ量）溶解している或いは溶解していないことを特徴
とする絹フィブロイン水溶液ζこ係わるものであり、 本発明方法は水系媒体に溶解して製造した絹フィブロイ
ン水ｇＨ．＋ζ水溶性アミド化合物及びジメテルスルホ
キシドよりなる群から選ばれた化合物の１種又はその混
合物を０．５〜５０％（重量）混合し、これに必要に応
じて防カビ・防腐剤を０．０１〜１．　０％（重屋）、
キレート化剤を０．０１〜１．　０％（重量）混合する
ことを特徴とする。

本発明の絹フィブロイン水溶液に対する水溶性アミド化
合物及びジメテルスルホキシドの添加効果は顕著であっ
て、水沼液を白濁やゲル状物の発住することなく１ケ月
以上保存することができる。

本発明は平均量体数２以上の絹フィブロイン水俗液に有
効であって、特に平均量体数６００を上廻る場合｝ζ顕
著な効果がある（参考資料、特開昭８３−９２６１１号
公報）。

本発明に使用する絹フィブロイン原料は、まゆ、生糸、
まゆ屑、生糸屑、ビス、揚り綿、絹布屑、ブーレット等
を常法に従い必要に応じて活性剤の存在下、温水中で又
は酵素の存在下温水中でセリシンを除去し乾燥したもの
を使用する。

本発明に適用する絹フィブロインの溶媒は、銅ーエチレ
ンジアミン水溶液、水酸化銅一アンモニア水溶液（シ１
ワイサー試薬）、水酸化銅−アルカリーグリセリン水ｍ
液（ローエ試薬）、臭化リチウム水溶液、カルシウム或
いはマグネシウム又は亜鉛の塩酸塩或いは硝酸塩又はチ
オシアン酸塩の水溶液、テオシアン酸ナトリウム水浴液
が挙げられるが、コスト及び使用上の点からカルシウム
又はマグネシウムの塩酸塩又は硝酸塩が好ましい。

又、これ等の水浴液の一度は使用する溶媒の腸類、温度
等曇こより異なるが、金属塩等の濃度は通常１０〜８０
％（Ｎ量）、好ましくは２０〜４０％（重量）である。

８０％（重風）以上でも俗解するが、生成するペブチド
に実質的な差異が無《経済性の点で問題である。

精練後の絹原料を前記水浴液よりなるｍ媒に添加し、温
度６０Ｓ−９５℃、好ましくは１０〜８５゜Ｃで二−ダ
の如き装置内で均一に溶解するが、液比は通常２〜５０
、好ましくは３〜３０である。

得られた絹フィブロイン溶解液から高純度の絹フィブロ
イン水溶液を得るためには、引続いて透析する。透析は
セロファン膜に代表される透析膜や中空ｍ維を使用した
透析器を用い、前記の塩類等をほぼ完全に除去する。こ
の場合目的とする絹フィブロインの分子量分゛布を極力
狭《するためと、α構造のペプチドの割合をｓｏｉｔｌ
ｌ以上に調整するためには、透析屋と透析膜而積を特定
する必要がある。即ち下記式を満足する多層膜構造吻又
は中空糸集束構造物を使用して脱塩を行なう。

（ここで、ブライミング容量とは透析テエーブ又は膜間
の内谷檀を示す冫 上記数値が１０未満の場合、膜分離が迅速に行なわれな
いため透析器中での滞留時間が長くなり、得られるフィ
ブロイン水ｍＨ．は、既１ζ腐敗が始まっている事が多
い。その場合、フィブロイン蛋白は腐敗による変性で水
不溶（β構造冫化し、これを再び冷水易溶性化すること
は困難である。

特に本発明を円滑：ζ且つ経済的に行うために、上記数
値は３０以上が好まし《、６０以上が持薯ζ好ましい。

該条件を満足させる為には、列えば中空糸集束構造吻の
場合中空糸の直径を４　ｍｍ以下にする必要がある。

本発明方法に於いて得られた透析液は、残留塩濃度が０
．００３〜０．０６％（Ｍｆ１）と極めて少なく、特に
中空糸の径が０．２ｍｍ程度になると、となり透析器中
での滞留時＠散１０分で、これを達成することができ、
これより極めて高品質の絹フィブロイン水溶液を得るこ
とができる。

本発明に於で蛋白質ｍ度は本質的なものではないが、通
常１〜３Ｇ％（重量）、好ましくは２〜２０％（ｆｆｉ
量冫で、必要に応じて濃縮される．，１％（重量〕以下
では後工程で濃縮の必要があり不経済であるし、３０％
（重量）以上では粘性が高くなって反応や操作に無理が
ある。

絹フｆブロインの平均分子量が数Ｃ〜数千のものを得よ
うとする場合、これを酵素或いは酸又はアルカリを用い
て加水分解を行なう。

本発明１こ適用される，加水分解酵素としては通常の蛋
白質分解酵素、例えば放線菌から寿られるブロナーゼ、
パパイヤから得られるブロラーゼ等の数種のプロテアー
ゼ混合物と考えられる酵素群、ブロメリン等が挙げられ
、これらを単独或いは！種以上混合して使用することが
できる。使用する酵素の量は酵素の種類、純度、反応条
件、或いは目的とする絹フィブロインの平均重合度等１
ζより異なるが、通常絹フィブロインに対して０．０１
〜１０．０％（重！ｌ）、好ましくは０．０２〜５．０
％（重量冫である。この場合の加水分解の条件は使用す
る酵素の柿類、濃度等により異なるが、通常ｐＨは５〜
９、好ましくは６〜８．５、温度は２０〜７０゜Ｃ，好
ましくは３０〜４６°Ｃで０．１〜ｒｔ時間、好ましく
は０．５〜１２時間行う。

加水分解に用いる酸としては塩酸、硫酸等０無機酸又は
《えん酸、酒石酸、マロン酸、こは《酸及びマレイン酸
等の有機酸が挙げられる。またアルカリとしては水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、アンモ
ニア水等の無機アルカリ、メチルア夫ン等の有機アルカ
リが使用し得るが、反応性、経済性、安定性の面から、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましい。

酸又はアルカリによる加水分解の条件は使用する酸又は
アルカリの種類、目的とするペブチドの平均重合度及び
重合度分布等番こより異なるが、通常０．０３〜ｌ　Ｏ
　Ｎ　，好まし《は０．　５　Ｎ以下の濃度で、温度は
２０〜１１０゜Ｃ、好ましくは３０〜１００℃で、Ｏ．
　Ｓ〜４８時間、好ましくは１〜２４時間反応を行い、
その後アルカリ又は酸を加えて中和する。

本発明に於いて、絹フィブロイン水溶液に長期間の保存
安定性を付与するためには、透析上りの液又は加水分解
上りの液に、水溶注アミド化合物又はジメチルスルホキ
シド又はその混合物を０．５〜８０％（　ｉｌｆｉ　）
添加し、さら會こ必要鴫応じて防カビ・防腐剤さらには
キレート化剤を添加する。

防カビ・防腐剤及びキレート化剤の添加は絹フィブロイ
ン水浴液をさらに安定番ζ保存する為（ζ好ましく、そ
の添加量は防カビ・防腐剤が０．０１〜１．０％（Ｍ量
）、キレート化剤が０．０１〜１．　０％（重量）であ
る。

本発明の防カビ・防腐剤は特に限定されるものでは無い
が、安息香酸、ソルビン酸、デヒドロ酢酸、ブロピオン
酸、及びこれ等の塩、Ｐ−オキシ安息香酸エステル等で
ある。

本発明のキレート化剤は、通常のキレート化剤が絹フィ
ブロインの用途で問題がなければすべて適用できるが、
経済性の点でＥＤＴ人又はトリポリ燐酸ソーダ或いはへ
キサメタ燐酸ソーダが望ましい。ＥＤＴＡはｐＨとの関
係で２Ｎａ塩又は５Ｎａ塩がより望ましい。

本発明の水溶性アミド化合物としては、水溶性であれば
特に限定されるものではないがホルムアミド、アセトア
ミド、Ｎ．Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ．Ｎ−ジメチ
ルアセトアミド、Ｃ一カブロラクタム、２−ビロリドン
がより好ましく、特にホルムアミド、Ｎ．Ｎ−ジメチル
ホルムアミド．Ｎ．Ｎ−ジメチルアセトアミドが好まし
い。ただし、これ等のアミド化合物及びジメチルスルホ
キシドも絹フィブロインのゲル化防止剤であって好適な
溶剤ではない。従って、絹フィブロイン水溶液への混合
は少量ずつ緩やかに行なわなければならないし、好まし
くは若干の水で希釈した後混合した方が良い。

本発明に於で、水溶性アミド化合物及びジメテルスルホ
キシドは前述のように０．５〜５０％（重量）、より好
ましくは２〜２０％（重量）混合する。

０．５％（　！１！　）承溝の場合、絹フィブロイン水
溶液に対しての長期安定化効果はほとんど無い。

一方、６０％（重ｔ）以上の場合、前述のように、これ
等は絹フィブロイン水／８［のゲル化防止剤であって好
適な溶媒ではないため、むしろ水溶液を不安定化する傾
向がある。

以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

（実施例） 実施例１ 絹フィブロイン原料として絹紡績屑を用いて、これの１
００部をマルセル石けん３０部、水３０００部の溶液で
８５〜９８゜Ｃにおいて３時間撹拌精練し、残膠を０．
　１％以下にまで減少させ、水洗後８０℃で熱風乾燥し
た。

塩化カルシウムＣＯａ０１＊　・２Ｈ１０）　１　０　
０部番ζ水１ＧＧ部を混合して３８重量％塩化カルシウ
ム水溶液２００部を調製して１１０℃に加熱した。これ
に精練ずみの絹紡屑４０部を二−ダを用いて５分間で撹
拌しながら投入後、さらに３０分間撹拌し完全に溶解さ
せた。

次に、内径２００μ、膜厚２０μ、長さｓｏｎｍｍの再
生セルロース系中空糸をｇｏｏｏ本束ね、これの両端を
中空穴を閉塞することな《集束固定（シール）したホロ
ーファイバー型の透析装置を用いて、前記溶解液を０．
２１／時間の割合で流入させて脱イオン水を用いて透析
し、フィブロイン水溶液を得た。該フィブロイン水ｆＩ
ｌ液のフィブロイン濃度は１２重量％で、残留塩化カル
シウムは０．　０　０　１重量％であった。

得られた絹フィブロイン水溶液にＢＤＴＡ　−　２Ｎａ
塩を０．４％（Ｎ量）添加後８等分した。これのそれぞ
れにＰ−オキシ安息香酸メチル０．１６％、Ｐ−オキレ
安息香酸ブテル０．１５％、第１表に示す濃度のＮ，Ｎ
−ジメチルホルムアミド（以下ＤＭＦ）をゆるやかに混
合した。防カビ・防腐剤はＤＭＦに溶解して混合した。

これ等を１ケ月間室温で放置し、濁りの程度を肉眼で観
察した。その結果を第１表に示す。なお、各試料は１時
間／１日開封し意識的に菌汚染させた。

以下余白 ｇＩ１表で明らかなようにＤＭＦ’の添加効果は顕著で
あって、その状態はＤＭＦを添加しない場合、絹フィブ
ロイン水１”Ｊ［は１０日間の放置でゲル化したのに対
して、添加した場合１ケ月間安定した水溶液の状態を保
つことができた。ただし、添加量が５０％を越えると水
溶液はかえって不安定化傾向を示す。

実施例２ 実施例１に準じて、水浴！！：アミド化合物としてＮ．
Ｎ−ジメテルアセトア建ド（以下ＤＭＡＯ　）を使用し
、その効果を検討した。ただし、本例の場合、防カビ・
防腐剤及びキレート化剤は添加しなかった。これ等を１
ケ月間室温で放置し濁りの程度を肉眼で観察した。その
結果を第２表に示す。

なお、各試料は１時間／１日開封し意識的に菌汚染させ
た。

以下余白 第２表で明らかなように，ＤＭＡＯの添加効果は顕著で
あり、その状態はＤＭＡＯを添加しない場合、絹フィブ
ロイン水浴液は１０日間の放置でゲル化したのに対して
、添加した場合１ケ月間安定した水溶液の状態を保つこ
とができた。ただし、添加量が５０％を越えると水浴液
はかえって不安定化傾向を示す。又、ＤＭＡｃの添加量
が２．　０％以上の場合、防カビ・防腐剤やキレート化
剤を添加しなくても絹フィブロイン水溶液が腐敗したり
析出物が発生したりすることがないことが分る。

実施例３ 実施例１に準じて得られた絹フィブロイン水浴液にＢＤ
ＴＡ−５Ｎａ塩を０．２５％（重量）、ホルムアミド（
以下Ｆ人）を１．０％（重量）添加した。これに防カビ
・防腐剤としてデヒドロ酢酸ソーダを第３表に示す濃度
で混合し、これ等を１ケ月間室温で放置し濁りの程度を
肉眼で観察した。

その結果を第３表に示す。なお、各試料は１時間７１日
開封し意識的にｌ汚染させた。

第５表で明らかなように、ホルムアミドの場合もその混
合量が少ない場合、防カビ・防腐剤の添加が望ましく、
その適正量は０．０１〜１．　０％（重量）である。０
、０１％（重量）未満では防菌効果が少なく、又１．０
％（重ｊＩｋ）を越える添加は効果に有意差がな《経済
的でない。

実施例４ 実施例１に準じて得られた絹フィブロイン水溶液に、ナ
ガセ生化学工業社製ビオブラーゼ・コンクを絹フィブロ
イン固形分に対して０，６重散％添加し２０゜Ｃから７
０゜Ｃに昇温しながら４時間反応させた。反応を終了さ
せるため１５分間沸とうし、冷却した。このようにして
得られた絹フィブロインペブチドの１２％水溶！（平均
瓜体散１２．０）に水溶性アミド化合物としてε一カブ
ロラクタムを１．０％（重量）、ラクタムに溶解した形
で防腐剤としてＰ−オキシ安息香酸メチルを０．２５％
Ｃ　重屋）ｉ加した。これにキレート化剤としてトリポ
リ燐酸ソーダを第４表に示す濃度で混合し、これ等を１
ケ月間室温で放置し濁りの程度を肉眼で観察した。その
結果を第４表に示す。なお、各試料は１時間／１日開封
し意識的に閑汚染させた。

Ｉ′入 以下余申 第４表で明らかなように、絹フィブロインペブチド水浴
液の場合も水溶性アミド化合物としてのｔ一カブロラク
タムの混合量が少ない場合、キレート化剤の添加が望ま
しく、その適正量は０．０１〜１，０％（重量）である
。０．０１％（重量）未満では濁りが発生し、又１．０
％（爪＠）を越える添加は効果に有意差がなく経済的で
ない。

実施例５ 実施例１に準じ、第６表に示す各種水溶性ア更ド化合物
を１．０％（重量）混合し絹フィブロイン水溶液に対す
るゲル化防止効果を検討した。防カビ・防腐剤としては
Ｐ−オキシ安息香酸ブチルを０．２５％（重量）、キレ
ート化剤としてヘキサメタ燐酸ソーダを０．　４％（重
量）添加した。これ等を１ケ月間室温で放置し濁りの程
度を肉眼で観察した。その結果を第５表に示す。なお、
各試料は１時間／１日開封し意識的に―汚染させた。

第５表で明らかなように、いずれの水ｎ性アミド化合物
及びジメテルスルホキシドとも絹フィブ口イン水溶液の
保存安定化効果があり、各水浴液とも１ケ月間安定に保
存することができ、腐敗・白濁・ゲル化は認められなか
った。

実施例６ 実施例１の本発明例１に準じ、防カビ・防腐剤のみを第
６表に示す化合物に変えて検討した。これ等を１ケ月間
室温で放置し濁りの程度を肉眼で観察した。その結果を
第６表に示す。なお、各試料は１時間／１日囲封し意識
的に菌汚染させた。

以下余白 第６表で明らかなように、いずれの防カビ゜防腐剤も絹
フィブロイン水俗液の保存安定化効果があり、各水ｍ液
とも１ケ月間安定に保存することができ、腐敗・白濁・
ゲル化は認められなかった。

（発明の効果） 以上の如《、本発明の方法により得られた絹フィブロイ
ン水浴液は、その添加された水溶性アミド化合物及び／
又はジメチルスルホキシドと、必要に応じて添加される
防カビ・防腐剤及びキレート化剤の効果で、長期間液の
濁り或いはゲル状物の発生を抑えた状態で保存できる。

本発明で得られた絹フィブロイン水ＭＵはフィルム形成
剤、繊維処理剤、油性体及び＃累の吸蔵担体、その他の
産業資材用の蛋白基剤として有用である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水溶性アミド化合物及びジメチルスルホキシドよ
   りなる群から選ばれた化合物の１種又はその混合物を溶
   液濃度で０．５〜５０％（重量）溶存し、さらに防カビ
   ・防腐剤を０．０１〜１．０％（重量）含有し或いは含
   有せず、又さらにキレート化剤を０．０１〜１．０％（
   重量）溶解している或いは溶解していないことを特徴と
   する絹フィブロイン水溶液。
2. （２）水系媒体に溶解して製造した絹フィブロイン水溶
   液に水溶性アミド化合物及びジメチルスルホキシドより
   なる群から選ばれた化合物の１種又はその混合物を０．
   ６〜６０％（重量）混合し、これに必要に応じて防カビ
   ・防腐剤を０．０１〜１．０％（重量）、キレート化剤
   を０．０１〜１．０％（重量）混合することを特徴とす
   る保存安定性に優れた絹フィブロイン水溶液の製造法。