JPH04318029A - 海草由来多糖類の均一球状粒子の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、食品、医薬、化粧品、
農薬等に利用されるアルギン酸、カラギーナン等の海草
由来多糖類の均一球状微粒子及びその製造方法に関する
。

【０００２】

【従来技術とその問題点】従来の技術として、食品の増
粘剤、ゲル化剤、安定剤として用いられているアルギン
酸、カラギーナン等の海草由来多糖類を酵母あるいは酵
素を包括したまま数ｍｍ〜数ｃｍの大きさの球状粒子に
成形し、さらに固定化生体触媒のカプセルとして利用す
る方法がすでに知られている。

【０００３】この公知の方法は、具体的にはあらかじめ
アルギン酸、カラギーナン等を溶解させた水溶液に酵母
、酵素又は所定の物質を分散させ、ついでこの分散液中
の上記多糖類と反応して不溶化物を生成する反応液に上
記分散液に注射針、ノズル、ガラス毛細管等を使って滴
下し、上記酵母、酵素又は所定の物質を包括したまま上
記所定の大きさの球状カプセルを製造するものである。

【０００４】しかしながら、実際には上記方法ではカプ
セルの大きさを１０μｍ程度以下で且つ均一な球状微粒
子に成形することは技術的に困難乃至不可能である。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記のよ
うな問題点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、海草由来多糖
類が溶解した水溶液をミクロ多孔膜体を介して有機溶剤
中に圧入分散させることにより油中水型エマルションを
調製し、所定の処理を施した場合には、サブミクロン乃
至ミクロンオーダーの海草由来多糖類の球状微粒子が連
続的に得られることを見出した。

【０００６】即ち、本発明は、 （ｉ）海草由来多糖類を溶解させた水溶液を、疎水化処
理が施されたミクロ多孔膜体を介して有機溶剤中に圧入
分散させることにより、油中水型エマルションを調製す
る工程 （ｉｉ）上記油中水型エマルションを上記海草由来多糖
類と不溶化物を生成しうるアルカリ金属塩、アルカリ土
類金属塩、多価金属塩及びポリカチオン高分子の少なく
とも１種の水溶液と混合する工程、又は上記油中水型エ
マルションを温度調整により水滴溶解物質を不溶化する
工程 により得られる平均粒子径０．１〜１０μｍの海草由来
多糖類の均一球状微粒子及びその製造方法に係るもので
ある。

【０００７】以下、本発明について詳細に説明する。

【０００８】まず、本発明においては海草由来多糖類の
均一球状微粒子を得ることが最終的な目的であり、その
ためにアルギン酸、カラギーナン等の海草由来多糖類の
１種又は２種以上を０．１〜５重量％、好ましくは０．
５〜２重量％となるような水溶液を調製する。

【０００９】次いで、疎水化処理を施したミクロ多孔膜
体を介して、その両側に上記海草由来多糖類の水溶液と
有機溶剤を満たし、片側の該水溶液に圧力を加えてミク
ロ多孔膜体の細孔に浸入させ、反対側の有機溶剤中に分
散乳化させることにより、均一な水滴からなる油中水型
（Ｗ／Ｏ型）エマルションが得られる。

【００１０】上記有機溶剤の種類については特に限定さ
れないが、水に対する溶解度が５％以下のものが好まし
い。また、有機溶剤中に含有させる界面活性剤は、非イ
オン系界面活性剤を用い、その添加量としては、有機溶
剤の１０重量％以下、特に０．１〜３重量％程度が好ま
しい。尚、非イオン系界面活性剤は特にその種類につい
て限定されない。

【００１１】本発明において最も重要な点は、均一な大
きさの球状微粒子を製造する手段として予め均一な水滴
からなるＷ／Ｏ型エマルションを調製しておくことにあ
る。これは、Ｗ／Ｏ型エマルションの水滴の大きさ及び
その粒子径分布が最終目的物である海草由来多糖類の球
状微粒子の大きさ及びその粒子径分布を決定するという
事実に基づいている。従って、本発明では、特願昭６３
−２４４９８号に開示された均一な水滴からなるＷ／Ｏ
型エマルションを調製する方法が適用される。

【００１２】またさらに、本発明では、上記特願昭６３
−２４４９８号に記載されているように疎水化処理を施
したミクロ多孔膜体を使用する。疎水化処理を施したミ
クロ多孔膜体は、均一な細孔径を有するものであればよ
く、細孔径も目的物の球状微粒子の粒子径に対応して０
．１〜１０μｍの範囲で適宜選択すればよい。

【００１３】本発明で用いるミクロ多孔膜体の具備すべ
き条件としては下記の通りである。 （イ）細孔径分布ができるだけ狭く且つ貫通細孔を有す
る。 （ロ）細孔径を０．１〜１０μｍの範囲で調整すること
が可能である。 （ハ）分散相となるべき液体を圧入するに際し、圧密変
形乃至破壊されない充分な機械的強度を有する。 （ニ）有機溶剤に侵されない化学的耐久性を有する。

【００１４】上記のような特性を満足するミクロ多孔膜
体としては、無機質及び有機質のもので公知のものが使
用でき、例えば特許第１５０４００２号に開示されてい
るＣａＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系多孔質ガ
ラス、特許第１５１８９８９号（米国特許第４６５７８
７５号）に開示されているＣａＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２
−Ａｌ２Ｏ３−Ｎａ２Ｏ系多孔質ガラス等を膜状体に成
形したものが挙げられる。これらの多孔質ガラスは、細
孔径が極めて狭い範囲内に制御されており、しかも細孔
の縦断面が円筒状となっているのが特徴である。膜体の
厚さも特に限定されないが、その強度等を考慮すると０
．４〜２ｍｍとすることが好ましい。

【００１５】ミクロ多孔膜体を疎水化する方法としては
、化学的な結合、吸着を利用する方法、物理的に膜体表
面をコーティングする方法等があるが、特に限定される
ことはなく、均一な水滴からなるＷ／Ｏ型エマルション
が調製できればよい。例えば、シリル化剤、シランカッ
プリング剤あるいは金属系のカップリング剤を使用して
膜体表面を疎水性の官能基で修飾したり、シリコーン系
、フッ素系のコーティング剤で膜体表面をコーティング
する方法等が挙げられる。

【００１６】次いで、海草由来多糖類と不溶化物を生成
しうる化合物の水溶液を上記Ｗ／Ｏ型エマルションと混
合することにより、海草由来多糖類の均一球状微粒子が
得られる。この場合において、上記化合物は海草由来多
糖類と不溶化物を生成しうるものであればよいが、特に
アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、多価金属塩及び
ポリカチオン高分子が好ましく、これらの中の１種又は
２種以上を使用する。これらの化合物を０．０１ｍｏｌ
／ｌ乃至飽和濃度の範囲で調整したものを反応水溶液と
し、少なくとも反応が完結するのに必要な量を用意する
。

【００１７】上記の反応水溶液による方法に対して、上
記多糖類のうち熱水に溶解し低温で不溶化するものにつ
いては、上記Ｗ／Ｏ型エマルションの状態のままで温度
調整を行なうこことにより、該エマルション中の水滴に
含まれる上記多糖類成分を不溶化させ、球状微粒子とし
て不溶化物を回収をする方法を採用することが好ましい
。

【００１８】また、上記の反応水溶液による方法におい
て、上記Ｗ／Ｏ型エマルションを海草由来多糖類と不溶
化物を生成しうるアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩
、多価金属塩及びポリカチオン高分子の少なくとも１種
の水溶液と混合する工程において、上記油中水型エマル
ションを上記油中水型エマルション中の水滴粒子よりも
大きな細孔径を有する親水性ミクロ多孔膜体を介して、
上記Ｗ／Ｏ型エマルションを該多糖類と上記反応水溶液
中に圧入分散させることにより、水中油中水型（Ｗ／Ｏ
／Ｗ型）エマルションを生成させる場合には、より短時
間で且つ効率的に反応を終結させ、海草由来多糖類の均
一球状微粒子を得ることができる。

【００１９】以下、本発明方法について詳述する。

【００２０】本発明方法で用いられるＷ／Ｏ型エマルシ
ョンを調製するための装置例の簡単な図を図１に示す。 この装置において、まず最初に円筒型膜体（外径１０ｍ
ｍ、長さ２１０ｍｍ）を組み込むことのできるモジュー
ル（１）の内側に疎水化処理した膜体（２）を装着する
。圧力容器（３）には水相として海草由来多糖類を溶解
させた水溶液を入れ、窒素ボンベ（４）を用いて加圧上
昇させてライン（５）、モジュール（１）内の円筒型膜
体（２）の外側及び圧力計（６）を備えたライン（７）
を満たす。次にバルブ（８）を閉じて、膜体の細孔を透
過しない程度の圧力を水相に加える。一方、油相として
有機溶剤を入れたタンク（９）からポンプ（１０）及び
圧力計（１１）を備えたライン（１２）、モジュール（
１）内の円筒型膜体（２）の内側及び圧力計（１３）と
流量計（１４）を備えたライン（１５）を経て油相を循
環させる。この場合、円筒型膜体（２）内側の油相流動
速度は所定の値になるようにバルブ（１６）、（１７）
及び（１８）で調節する。次いで、水相が膜体細孔を透
過してＷ／Ｏ型エマルションを生成するように水相側圧
力を設定し、そのまま所定の水相濃度になるまで装置の
運転を継続してＷ／Ｏ型エマルションを調製する。

【００２１】また、原料となる海草由来多糖類の水溶液
からＷ／Ｏ型エマルションとＷ／Ｏ／Ｗ型エマルション
を経由して均一球状微粒子ができるまでの一連のプロセ
スの概念図を図２に示す。左から右に向かって反応の様
子を表している。

【００２２】まず（Ａ）においては、図１に示した方法
で海草由来多糖類の水溶液（１９）を疎水性ミクロ多孔
膜体（２０）を介して、連続油相（２１）に圧入分散さ
せ、均一粒径水滴（２２）よりなるＷ／Ｏ型エマルショ
ンをつくる。このエマルションを（Ｂ）で先の水滴粒子
（１９）よりも大きな細孔径を有する親水性ミクロ多孔
膜体（２３）を介して海草由来多糖類を不溶化しうる化
合物の水溶液（反応水溶液）（２４）に圧入・分散させ
、該膜体（２３）の細孔径に対応した数ミクロンから数
十ミクロンの大きさのＷ／Ｏ／Ｗ型エマルションを生成
する。こうして得られるＷ／Ｏ／Ｗ型エマルションでは
油相に含まれる界面活性剤が反応水溶液（２４）中の陽
イオンのために活性を失い、このためＷ／Ｏ／Ｗ型エマ
ルションが不安定となり、内水相の水滴（２２）を放出
する。これらの水滴は反応水溶液（２４）と直ちに接触
反応し、（Ｃ）に示されるように均一な大きさの球状微
粒子（２５）を形成する。次いで、最終段階である（Ｄ
）においては、内水相のない油滴（２６）と海草由来多
糖類の均一微粒子（２５）はその比重差により水相（２
７）を隔てて完全に分離するに至る。

【００２３】図２（Ｂ）から（Ｃ）の状態へ至るのに要
する時間は短く、通常所定量のＷ／Ｏ型エマルションの
圧入操作を終えて直ちに微粒子の回収を行なってもよい
。

【００２４】これに対して親水性ミクロ多孔膜体を用い
ずに単にＷ／Ｏ型エマルションと海草由来多糖類と不溶
化物を生成しうる化合物の水溶液（２４）とを混合攪拌
してもこの反応機構は起こるが、反応が完結するには数
時間を要する。また、攪拌にホモジナイザーや高速攪拌
機を用いて、強制的に反応させる場合には微粒子の破壊
が起こり均一球状微粒子を得ることが困難となる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、下記のような優れた効
果が達成される。 （ａ）従来の方法では極めて困難であった、サブミクロ
ンからミクロンの大きさを有し、その粒子径が均一な海
草由来多糖類球状微粒子を得ることができる。 （ｂ）食品添加物である海草由来多糖類を主成分とし、
さらには多孔質な構造を有する球状微粒子を得ることが
できる。 （ｃ）比較的簡単な装置を使用し、且つ比較的簡単な操
作で連続的に均一微粒子を調製することができる。

【００２６】上記（ａ）〜（ｃ）により、本発明は、海
草由来多糖類球状微粒子が食品添加物あるいはマイクロ
カプセルとして利用できる各種の分野、例えば医学・薬
剤、農薬、食品、化粧品等において極めて有効である。

【００２７】

【実施例】以下、実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明瞭にする。

【００２８】

【実施例１】特公昭６３−６６７７７号公報に記載され
た方法に従って得られた平均細孔径が０．７０μｍと２
．５６μｍの円筒型多孔質ガラス膜体を２５０℃、１２
時間脱気乾燥後、脱水トルエンを溶媒とするオクタデシ
ルトリクロロシランの５容積％溶液に１１０℃で８時間
浸し、さらに取り出した膜体をただちに脱水トルエンを
溶媒とするトリメチルクロロシランの１容積％溶液に室
温で２時間浸して疎水化処理を行なった。

【００２９】また、水相として２重量％のアルギン酸ナ
トリウム水溶液、油相としてシクロヘキサンとｎ−ヘキ
サンを容積比４：１で混合したものにソルビタンモノオ
レートが０．２５重量％の涜度になるように添加したヘ
キサン溶液２１を用意した。

【００３０】Ｗ／Ｏ型エマルションの調製には図１に示
す装置を用い、前記の手順に従って平均細孔径が０．７
０μｍの膜体の場合には１８０ｋＰａ、２．５６μｍの
膜体の場合には５０ｋＰａの圧力で水相を膜細孔に透過
させ、水相の濃度が約２０容積％のＷ／Ｏ型エマルショ
ンを調製した。

【００３１】上記エマルションを１５重量％の塩化カル
シウム水溶液２１と混合し、３時間スターラーを用いて
撹拌し反応させた。この後、濾別分離し、水洗、アルコ
ール洗浄し、５０℃で乾燥させ、図３に示すように平均
粒子径０．２４μｍ（ａ）と０．６μｍ（ｂ）の均一な
大きさのアルギン酸カルシウム球状微粒子が得られた。

【００３２】

【実施例２】実施例１で調製した水相濃度が約２０容積
％のＷ／Ｏ型エマルションを親水性ミクロ多孔膜を介し
てＷ／Ｏ／Ｗ型エマルションとし、１５重量％の塩化カ
ルシウム水溶液との反応を図１に示す装置を用いて行な
った。

【００３３】まず、特公昭６３−６６７７７号公報に記
載された方法に従って得られた平均細孔径が３．１６μ
ｍである親水性の円筒型多孔質ガラス膜体をモジュール
（１）の内側に装着し、圧力容器（３）にＷ／Ｏ型エマ
ルションを１ｌ入れ、塩化カルシウム水溶液をタンク（
９）に入れて、実施例１と同様の操作でＷ／Ｏ型エマル
ションを膜透過させ、塩化カルシウム水溶液中に分散さ
せた。尚、膜透過前の円筒型膜体（２）外側の設定圧力
は１０ｋＰａ、膜透過はこれを５０ｋＰａに昇圧して行
なった。圧力容器（３）内にＷ／Ｏ型エマルション１ｌ
をすべて圧入するのに約３０分を要したが、その時点で
すでに反応が完結したのですぐに回収操作を行なった。 得られた微粒子の平均粒子径は実施例１の結果とほぼ同
じであった。

【００３４】

【実施例３】平均細孔径が３．１６μｍ、２．５６μｍ
、１．３６μｍ、０．７０μｍの４種類の円筒型多孔質
ガラス膜体を水溶性有機シリコーンレジン（ＫＰ−１８
ｃ信越化学（株）製）１８％水溶液に２時間浸し、１１
０℃で６時間乾燥して疎水化処理を行なった。

【００３５】また、水相として２重量％のアルギン酸ナ
トリウム水溶液、油相としてソルビタンモノオレートが
０．５重量％の濃度になるように添加したｎ−ヘキサン
１ｌを用意した。

【００３６】以下、実施例１の手順に従ってＷ／Ｏ型エ
マルションを調製した。尚、水相の膜透過圧力は、平均
細孔径が３．１６μｍの膜体で３０ｋＰａ、２．５６μ
ｍのものでは５０ｋＰａ、１．３６μｍのものでは１０
０ｋＰａ、０．７０μｍのものでは１８０ＫＰａとした
。これにポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリオ
レートをｎ−ヘキサンに対して０．５重量％の濃度にな
るように添加し、ただちに２０重量％の塩化カルシウム
水溶液１ｌと混合して均一な大きさのアルギン酸カルシ
ウム球状微粒子を得た。

【００３７】さらに、使用した膜体の平均細孔径とＷ／
Ｏ型エマルションの水滴及び得られたアルギン酸カルシ
ウム球状微粒子の平均粒子径との関係を調べたところ、
図４に示すように細孔径と粒子径の間には直線関係が成
立した。Ｗ／Ｏ型エマルションの水滴粒子は反応によっ
て約６５％収縮したが、いずれも均一球状微粒子よりな
るアルギン酸カルシウムが得られた。

【００３８】

【実施例４】実施例３で疎水化処理した平均細孔径が２
．５６μｍの円筒型多孔質ガラス膜体を用い、同様の手
順でＷ／Ｏ型エマルションを調製し、これを１０重量％
の塩化第ＩＩ鉄水溶液と混合撹拌して反応させた。その
結果、実施例１とほとんど同じ平均粒子径を有するほぼ
均一の大きさのアルギン酸鉄球状微粒子が得られた。

【００３９】

【実施例５】水相は、κカラギーナンを２重量％の濃度
になるように約５０℃で溶解した温水溶液とし、これを
図１の装置の圧力容器（３）に入れた。図１の装置は、
窒素ボンベ（４）、タンク（９）、ポンプ（１０）、圧
力計（６）（１１）及び（１３）を除いてすべて約５０
℃に設定した恒温槽に浸漬しており、κカラギーナンの
不溶化が起こらないようにした。次いで、実施例３の方
法と同じ手順で疎水化処理した平均細孔径２．５６μｍ
の円筒型多孔質ガラス膜体を用いてＷ／Ｏ型エマルショ
ンを調製し、この後−１０℃に冷却して水滴溶解物質を
不溶化させた。最後に不溶化した微粒子を瀘過分別し、
アルコール洗浄して、５０℃で乾燥させ、平均粒子径２
．４μｍの均一な大きさのκカラギーナン球状微粒子を
得た。

【００４０】

【比較例１】１重量％のアルギン酸ナトリウム水溶液１
ｌとソルビタンモノオレートが０．５重量％の濃度にな
るように添加したｎ−ヘキサン１ｌの混合液を常法に従
ってホモジナイザーを用い、８０００ｒｐｍで１５分間
処理し、Ｗ／Ｏ型エマルションを調製した。これを実施
例３と同じ手順で反応させた。

【００４１】その結果、アルギン酸カルシウムは、０．
５〜１５μｍの範囲に幅広くばらついた非球状微粒子し
か得られなかった。

【００４２】これより、ホモジナイザー等の従来の乳化
機では均一な球状微粒子を得ることが不可能であること
がわかる。

【００４３】

【比較例２】公称孔径１μｍの円筒型焼結セラミックス
膜体（三井研削砥石（株）製）を用い、実施例３の方法
と同じ手順で疎水化処理をし、Ｗ／Ｏ型エマルションの
調製、反応操作を行なった。

【００４４】その結果、多孔質ガラス膜体を使用した場
合のような均一の大きさのアルギン酸カルシウム球状微
粒子は得られなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｗ／Ｏ型エマルションを調製するための装置の
概略図である。

【図２】本発明方法により、水溶液反応によって微粒子
が生成する機構を概念的に示した図である。

【図３】実施例１で得られた微粒子の粒子構造を示す図
面に代える電子顕微鏡写真である。

【図４】Ｗ／Ｏ型エマルション水滴及び得られたアルギ
ン酸カルシウム球状微粒子の平均粒子径と使用した膜体
の平均細孔径との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１　　モジュール ２　　ミクロ多孔膜体 ３　　圧力容器 ４　　窒素ボンベ ５　　分散相ライン ６　　圧力計 ７　　分散相ライン ８　　バルブ ９　　タンク １０　　ポンプ １１　　圧力計 １２　　連続相ライン １３　　圧力計 １４　　流量計 １５　　連続相ライン １６　　バルブ １７　　バルブ １８　　バルブ １９　　海草由来多糖類水溶液 ２０　　疎水性ミクロ多孔膜体 ２１　　連続油相 ２２　　水滴粒子 ２３　　親水性ミクロ多孔膜体 ２４　　反応水溶液 ２５　　均一球状微粒子 ２６　　油滴 ２７　　連続水相

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ｉ）海草由来多糖類を溶解させた水溶液
   を、疎水化処理が施されたミクロ多孔膜体を介して有機
   溶剤中に圧入分散させることにより、油中水型エマルシ
   ョンを調製する工程 （ｉｉ）上記油中水型エマルションを上記海草由来多糖
   類と不溶化物を生成しうるアルカリ金属塩、アルカリ土
   類金属塩、多価金属塩及びポリカチオン高分子の少なく
   とも１種の水溶液と混合する工程、又は上記油中水型エ
   マルションを温度調整により水滴溶解物質を不溶化する
   工程 により得られることを特徴とする平均粒子径０．１〜１
   ０μｍの海草由来多糖類の均一球状微粒子。
2. 【請求項２】（ｉ）海草由来多糖類を溶解させた水溶液
   を、疎水化処理が施されたミクロ多孔膜体を介して有機
   溶剤中に圧入分散させることにより、油中水型エマルシ
   ョンを調製する工程 （ｉｉ）上記油中水型エマルションを上記海草由来多糖
   類と不溶化物を生成しうるアルカリ金属塩、アルカリ土
   類金属塩、多価金属塩及びポリカチオン高分子の少なく
   とも１種の水溶液と混合する工程 により得られることを特徴とする海草由来多糖類の均一
   球状微粒子の製造方法。
3. 【請求項３】（ｉ）海草由来多糖類を溶解させた水溶液
   を、疎水化処理が施されたミクロ多孔膜体を介して有機
   溶剤中に圧入分散させることにより、油中水型エマルシ
   ョンを調製する工程 （ｉｉ）上記油中水型エマルションを温度調整により、
   上記油中水型エマルション中の水滴に含有されている該
   多糖類を不溶化する工程 により得られることを特徴とする海草由来多糖類の均一
   球状微粒子の製造方法。
4. 【請求項４】油中水型エマルションを海草由来多糖類と
   不溶化物を生成しうるアルカリ金属塩、アルカリ土類金
   属塩、多価金属塩及びポリカチオン高分子の少なくとも
   １種の水溶液と混合する工程において、上記油中水型エ
   マルションを上記油中水型エマルション中の水滴粒子よ
   りも大きな細孔径を有する親水性ミクロ多孔膜体を介す
   ることにより、水中油中水型エマルションを生成させる
   ことを特徴とする請求項２記載の海草由来多糖類の均一
   球状微粒子の製造方法。