JPH06511273A - 狭い分子量分布を有するデンプン分解生成物の製法 - 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】 狭い分子量分布を有するデンプン分解生成物の製法本発明は、狭い分子量分布を 有するデンプン分解生成物の製法に関する。

今日、デンプン生成物は、栄養学及び医学での多くの使用のために使用されてお り、これは、特定の技術的又は生理学的特性、例えば可溶性、溶液中での粘度特 性、膨潤特性及び糊化特性、消化性の達成のために、天然デンプンを部分的に分 解することにより製造される。

ここで、熱処理及び／又は酸処理が慣用の方法であり、その場合、所謂焙焼デキ ストリンもしくは酸変性デンプンが得られる（０．Ｂ、Ｗｕｒｚｂｕｒｇ、Ｍｏ ｄｉｆｉｅｄ　５ｔａｒｃｈｅｓ：Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　Ｕｓｅｓ、 ＣＲＣ−Ｐｒｅｓｓ　Ｂｏｃａ　Ｒａｔｏｎ、Ｆｌｏｒｉｄａ、　１９８６．１ ８〜３８頁参照）、もう一つの可能性は、所謂機械的分解（ｍｅｃｈａｎｏｌｙ ｔｉｓｃｈｅｒ　Ａｂｂａｕ）にあり、その場合、分子量減少は、乾燥振動粉砕 （ｔｒｏｃｋｅｎｅ　Ｓｃｈｗｉｎｇｍａｈ　ｌｕｎｇ）により達成される（Ｒ ｉｃｈｔｅｒ、＾ｕｇｕｓｔａｔ、　Ｓｃｈｉｅｒｂａｕｍ：＾ｕｓｇｅｗａｅ ｈｌｔｅ　Ｍｅｔｈｏｄｅｎ　ｄｅｒ　Ｓｔａｅｒｋｅｃｈｅｍｉｅ、Ｗｉｓｓ ｅｎｓｃｈａｆｔｌｉｃｈｅ　Ｖｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ　Ｓｔ ｕｔｔｇａｔ　１９６８．５１〜５３頁参照）、その際、これはスッキリした方 法ではあるが、従来実験室尺度でのみ使用されており、工業的尺度には殆ど適さ ない。

医学的目的、例えば血漿代用薬、ヒドロキシエチルデンプン（ＨＥＳ）の製造の ための中間体として、従来、酸（米国特許（ＵＳ−Ａ）第３５２３９３９号明細 書参照）又はアミノ分解酵素（西独特許（ＤＥ−Ｃ）第３３１３６００号明細書 参照）で分解されたデンプンが使用されている。焙焼デキストリンは、ここでは 使用できない、それというのも、デキストリン中の天然デンプン構造が著しく変 化しているからである。酸を用いる分解の際も、酵素を用いる分解の際も、非常 に広い分子量分布を有する生成物が先ず生じ、その中の非所望の低分子分（約３ ００００ダルトン迄のグルコース、マルトース、オリゴ糖類及び多糖類）は、誘 導体化の前後に、有機溶剤、例えばアセトンを用いる沈殿により、限外濾過によ り又は透析により除去すべきである。この場合、著しい収率減少が起こるのは自 明である（前記特許明細書参照）、シかしながら全ての場合にできるだけ狭い分 子量分布及び一定の平均分子量（一般に重量平均π、として記載される）を有す る最終生成物が必要である。

従って本発明による課題は、狭い分子量分布を有するデンプン分解生成物の製法 を提供することであり、これを用いて、前記欠点、特に非所望の低分子分は十分 に回避でき、かつ高い収率で所望の生成物が得られる効率の良い分解を実施する ことができる。

この課題は、本発明により、狭い分子量分布を有す特表千６−５１１２７３　（ ３） るデンプン分解生成物の製法により解決され、これは天然デンプン、デンプン誘 導体、部分加水分解されたデンプン又は部分加水分解されたデンプン誘導体に水 性分散液、懸濁液又は溶液中で超音波の作用を施すことを特徴とする。

意想外にも、デンプンの水性分散液、懸濁液又は溶液を超音波で処理することに より効果的な分解を達成できることが判明した。

本発明により、超音波照射（Ｂｅｓｃｈａｌｌｕｎｇ）の時間及び強度を変える ことにより、非所望の低分子成分が実際に不在である、非常に狭い分子量分布の 際の所望の水準で、所望の平均分子量（重量平均π、）に調整することが可能で ある。従来公知の分解法と異なり、本発明による収率はほぼ１００％に達しうる 。

本発明によれば、懸濁液とは、コロイドの寸法より上の不溶性固体粒子の分散液 のことであり、溶液とは、水中のデンプン出発物質の分子−分散の分布を表す。

分散液は、ゲルも意味する。

本発明の方法により、残りの反応条件、特に出発物質に依存して、所望の分子量 が得られるまで超音波−作用を実施することにより、非常に狭い分子量分布を存 する所望の平均分子量Ｖ、を広い限度で調整することが可能である。

部分加水分解されたデンプン又は部分加水分解されたデンプン誘導体として、酸 加水分解及び／又は酵素加水分解により得られたデンプン又はデンプン誘導体の 部分加水分解物、特に１０６ダルトンより大きい平均分子量■、を有するものを 使用するのが有利であり、これは、１０〜４０％溶液が、良好にポンプ移送可能 （ｐｕｍｐｂａｒ）であるところまで分解されている。

天然デンプンとして、主としてアミロペクチン、特に、アミロースを１重量％よ り多くく含有しない実質的にはアミロース不合であるアミロペクチンからなるデ ンプンを使用するのが有利である０本発明により使用されるデンプンの有利な例 は、もち性トウモロコシデンプン（Ｗａｃｈｓｎａｉｓｓｔａｅｒｋｅ）、もち 米デンプン及び／又はもち性モロコシデンプンである。

出発物質として使用される部分加水分解されたデンプン又は部分加水分解された デンプン誘導体の製造は、自体公知の方法で酸加水分解又は酵素加水分解を用い て行うことができる。酸加水分解のために、塩酸を使用するのが有利である。酵 素加水分解のための酵素として、α−アミラーゼが有利である。

デンプン誘導体は、例えばヒドロキシアルキルデンプン又はアルコキシアルキル デンプン及び特にヒドロキシエチルデンプン（、、、）Ｉ　Ｅ　Ｓ　）である。

本発明による実施態様では、出発混合物として、酸又は酵素での部分加水分解に より得られた反応混合物を使用することもでき、次いでこれに、予め加水分解物 を単離せずに、超音波を施すことができる。

本発明による有利な実施態様では、例えば糊化により製造されたゲル状の天然デ ンプンの５〜４０重量％水性分散液又は部分加水分解されたデンプンのポンプ移 送可能な５〜４０重量％水溶液又は天然デンプンの１０〜６０重量％懸濁液又は 高分子（２０００００ダルトンより大）のデンプン誘導体の１０〜５０重量％水 溶液又は分散液を使用する。

超音波処理は、自体公知の方法でがっそれに好適な市販の装置で実施することが できる。その際、最適条件は、特に出発物質として添加されたデンプン又はデン プン誘導体、始めの反応混合物の種類（分散液、懸濁液又は溶液）及びデンプン 分解生成物の所望の平均分子量に左右される。

室温又は少し高められた温度で、特に２０〜８０’Ｃの温度範囲で実施するのが 有利であり、ここでその温度は分解がすすむにつれ下げてもよい。

超音波処理は、回分法で又は連続的に行うことができる。所望の分解程度に応じ て、１〜２０　ｋＷｈ／　１の範囲の超音波照射量（Ｓｃｈａｌｌｄｏｓｉｓ） で実施するのが有利である。

反応混合物の撹拌下に超音波処理を行うのが有利である。

この方法で所望の分解及び反応の終わりを側窓するために、水で希釈された試料 の粘度を測定することにより、分解程度、従ってデンプン分解生成物の所望の分 子量は、容易に制御することができる。このことは、出発物質として使用される 部分加水分解物の加水分鮮度の決定にも当てはまる。

本発明による方法で、狭い分子量分布を有するデンプン分解生成物の製法が提供 され、その際、超音波照射の強度及び／又は持続時間の好適な選択及び変化によ り所望の分解度を得ることができる０本発明により、非常に狭い分子量分布を有 する分解生成物が得られ、これは従来公知の分解法と異なり、非所望の低分子分 を非常に僅かだけ含有する。

第１図〜第３図には、本発明により製造されたデンプン分解生成物の積分及び微 分分子量分布（第１図）及び酸加水分解により製造されたデンプン分解生成物の 積分及び微分分子量分布（第２図）及び酵素加水分解により製造されたデンプン 分解生成物の積分及び微分分子量分布（第３図）が示され：これから、本発明の 方法により得られた実質的に狭い分子量分布が明らかに見て取れる。

従って本発明による方法は、デンプン誘導体、例えばデンプンエーテル（例えば ヒドロキシエチルデンプン）又はデンプンエステル（例えばアセチルデンプン） の出発物質又は最終物質を高収率で得るのに特に好適であり、これらは医学で、 例えば臨床で、有利に非経口的使用で使用される０本発明により得られるデンプ ン分解生成物は、腹膜透析のための薬理学上の組成物の製造並びに例えばデンプ ンエーテル又はデンプンエステルの形の血漿代用薬の製造のための出発物質とし て好適である。

従って本発明の目的は、請求項１７及び１８により、本発明の方法により得られ たデンプン分解生成物を、臨床で、有利に非経口で使用するための薬理学上の組 成物のために、かつ特に腹膜透析のための薬理学上の組成物の製造並びに血漿代 用薬の製造のために使用することでもある。

本発明によるデンプン分解生成物の意図する使用に応じて、塩及び他の低分子成 分、例えばまだ存在する出発デンプンの低分子分解生成物を十分に除去すること も有利でありうる。このことは、例えば透析、特に限外濾過（ダイアフィルトレ ージョン）により行い、その際、予定の使用に応じて、相応する除去限度を有す る膜を選択することができる。低分子成分の除去は、塩の除去と共に行うのが有 利である。

本発明によるデンプン分解物質の取り扱い易さ及び貯蔵性を改良するために、超 音波処理後に得られた生成物を乾燥生成物に変えることも有利でありうる。この ことは、有利に真空中での溶液の注意深い濃縮及び引き続いての真空中での乾燥 により行う、しがしながら、反応混合物を凍結乾燥により凍結乾燥生成物に変え ることも可能である。

次の例により本発明を詳説するが、本発明はこれに限定されるものではない。

■、は、重量平均を表し、π、は、数平均を表す、温度表示は摂氏に関する。

失ｌ五 立上 直径３０ｍｍのビーカーに、もち性トウモロコシデンプン１ｇ及び蒸留水１９ｇ を１００℃で糊化することにより製造したゲルを装入した。ブラウン・メルスン ゲン社の２０ｋＨｚ超音波−均質化装置ラブソニックＵ　（２０ｋＨｚ　Ｕｌｔ ｒａｓｃｈａｌ　ｌ−Ｈｏｍｏｇｅｎｉｓａｔｏｒｓ　ＬＡＢＳＯＮＩＣＵ　ｄ ｅｒ　Ｆｉｒｍａ　ＢＲＡＩＪＮ　Ｍｅｌｓｕｎｇｅｎ）の尖端直径１９ｍｍの 標準ゾンデをゲル充填物の中に約１７ｍｍ沈めた。超音波照射を、氷水で冷却下 に、出力２５０ワツト、周期時間０．７秒に調整した。有効な超音波照射量は、 １７．５ｋＷｈ／ｌであった。数分後に液化が始まった０合計２時間後に実験は 終了し、かつヒドロキシエチルデンプン標準を使用するゲルクロマトグラフィー により、今やｐ＃溶液状１；なった溶液から分子量分布を測定した（第１図参照 ）。

そこから計算された分子量の平均値は、次の通りであフた： π１冨２３１８００ π、、−５４４００゜ ＜５ｏｏｏｏダルトンの割合は６．２％であった。

比較例１（酸加水分解） もち性トウモロコシデンプン５ｇを０．０１Ｍ塩酸加熱することにより糊化させ 、更に５時間水浴温度で保持した。いまや希溶液状となった溶液をＯＨ−一形の 弱塩基性アニオン交換体（ＬＥＷＡＴＩＴ　ＡＰ　４９．Ｆｉｒ＋＊ａ　ＢＡＹ ＥＲＬｅｖｅｒｋｕｓｅｎ）を介する濾過により脱酸し、がっ分子量分布を例１ のようにして測定した（第２図参照）。

そこから計算された分子量の平均値は、次の通りで＜５００００ダルトンの割合 は５１．５％であった。

ここで１例１と比べて、目立つ低い平均値は、はるかに高い低分子分から生じ、 一方、＞３００００ダルトンである高分子分の分解度は、おおよそ比較しうる比 較例２（酵素加水分解） もち性トウモロコシデンプン３５ｇを、塩化力元シウム・２Ｈ，００，０２ｇ及 びα−アミラーゼ　０゜０２　ｍ　ｌ　金含有ｔ　ろ水溶液（ＴＥＲＭＡＭＹＬ 　ｄｅｒ　Ｆｉｒｍａ　Ｎ０ＶＯ。

Ｋｏｐｅｎｈａｇｅｎ）　ｌ　ＯＯｍ　ｌ中に懸濁させ、かつ激しい撹拌下に沸 騰水浴中で加熱した。約６５℃で、高粘稠性層を形成せずに溶液が生じた。水浴 温度で１時間保持し、酵素の不活性化のために塩酸でｐＨ３，０に調整し、冷却 した０分子量分布を例１に記載のようにして測定した（第３図参照）。

そこから計算された分子量の平均値は、次の通りで＜５００００ダルトンの割合 は４５％であった。

五旦 懸濁液中のデンプン分解 蒸留水１９ｇ中のもち性トウモロコシデンプンＩｇの懸濁液を使用し、実験１と 同じ段取りで同じ超音波照射量で処理した。超音波照射により肉眼に見えるよう には変化していない懸濁液の微視的検査の際に、デンプンの粒子分解が明白とな フた。１００℃までの加熱後に、相対的に低い粘度の溶液が得られた。ゲルクロ マトグラフィーを用いて次の分子量値が測定されたく第４図参照）。

＜５ｏｏｏｏダルトンの割合は２．７８％であった。

見立 ヒドロキシエチルデンプン（ＨＥ　Ｓ　）の分解内径３７ｍｍの５０ｍ１広口注 入瓶中にＨＥＳ　（π、７３９１００、π、　２１９３００（分子量分布は第５ 図参照）、無水グルコース１モル当たり０．７モルのヒドロキシエチル基による モル置換）１０ｇを含有する溶液５０ｍ１を装入し、例１と同様に、氷水で冷却 下に照射出力２５０ワツトで照射した。

分解の進行は、２０％溶液の相対粘度ｎ１．１の測定により追跡した。総照射時 間後に、ゲルクロマトグラフィーにより分子量分布を測定した（第６図）。

表 照射量　ｎ−＠１ ｘｗｈ／１ ４、　３８　４．　８２ ７、　０　４．　０４ ９、　６３　３．　６２ ＜５００００ダルトンの割合は４．８％であった。

１土 照射出力及び超音波照射量に左右されるデンプンゲルの分解 内径３７ｍｍの５０　ｍ　ｌ広口注入瓶中で、もち性トウモロコシデンプン１０ ｇを５０ｍ１までの水に懸濁させ、撹拌下に沸騰水浴中での調整により糊化し、 例３と同様に氷水での冷却下に照射した。

照射量カニ　ａ）　２５０Ｗ ｂ）　１５０Ｗ Ｃ）　３０Ｗ 時間につれての分解の進行は、各々２０％溶液の相対粘度ｎ＋ｅ＋の測定により 追跡した。Ｊ！！照射時間後に、ゲルクロマトグラフィーにより分子量分布を測 定した６表 ａ）　２５０Ｗ 時間（分）　照射量０：Ｗｈ／　ｌ）　ｎ　、　、　＋３０　１．７５　８．３ ６０　３、　５０　５．　６ ９０　５、　２５　４．　４ １２０　７．０　３．６ １５０　８．７５　３．２ １６５　９．６３　３．２ 第７図 ＜５００００ダルトンの割合は４．０８％であった。

ｂ）　１５０Ｗ 時間（分）　照射量（ＫＷｈ／ｌ）　ｎ　＋ａ１３０　１．０５　１２．０ ６０　２．１０　８．１ ９０　３．１５　５．８ １２０　４．２０　５．２ １５０　５．２５　４．６ １６５　５．７８　４．５ 第８図 ＜５００００ダルトンの割合は２．０１％であった。

Ｃ）　３０Ｗ 時間（分）　照射量（ＫＷｈ／　ｌ）　ｎ　、−１３００，２１測定不可能 ６０　０．４２　測定不可能 ９０　０．６３　５．９ １２０　０．８４　５．２ １５０　１．０５　４．６ １６５　１．１６　４．５ 第９図 ＜５００００ダルトンの割合は１．９８％であった。

１旦 酵素により液化されたデンプンの分解 ビーカー中で、水１００ｍ１中にもち性トウモロコシデンプン３５ｇを懸濁させ 、α−アミラーゼテルマミル（Ｔｅｒｍａｍｙｌ、Ｆａ、Ｎ０ＶＯ，Ｋｏｐｅｎ ｈａｇｅｎ）　２０　μｌを添加し水浴中で、完全にデンプン粒子が溶解し、粘 稠性溶液が生じるまで撹拌しながら加熱した。濃塩酸約５０μｌでｐＨ２，８０ まで酸性にすることにより、酵素を停止させた。

１００ｍ１広口注入瓶中で、得られたデンプン部分加水分解物に、氷水で冷却下 に照射出力２５０Ｗで照射し、時間につれての分解の進行は、分子量分布の２０ ％溶液の相対粘度ｎ７．、の測定により追跡した。

表 時ＩＩ　ＩＩＩ　Ｍ、＊　Ｍ、　＜５０００００（分）　（ＫＷｈ／ｌ）　ｎｏ −’　−１０’　％０　０　９５　４１７８　４．１６　６．５７３００．６５ 　２１．２　７２１．５　６４．５　６．１３６０　１．３０　１３．８　４３ １．７　７４．５　５．８５１２０　２．５９　＋０．０　２３０．２　６２． ５　６．６３＋８０　３．８９　８．３　１７５．４　６２．１　７．３３２４ ０　５．１９　７．２　＋３８．６　４９．７　９．０９本第１０図参照 ６　（５ｅｌ　０　６　６　６　０　ｅｌ　６　０〜　１ｒ−ｉ：仔瞬士 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ （ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、　ＭＲ， ＳＮ、　ＴＤ、　ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　 ＣＨ，Ｃ３゜ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、 　ＬＵ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎｏ、　ＰＬ、　ＲＯ，ＲＵ、　 ＳＤ、　ＳＥ、　ＵＡ、　ＵＳ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．狭い分子量分布を有するデンプン分解生成物の製法において、天然デンプン 、デンプン誘導体、部分加水分解されたデンプン又は部分加水分解されたデンプ ン誘導体に水性分散液、懸濁液又は溶液中で超音波の作用を施すことを特徴とす る、狭い分子量分布を有するデンプン分解生成物の製法。
2. ２．所望の平均分子量Ｍｗが得られるまで超音波作用を実施する、請求項１記載 の方法。
3. ３．部分加水分解されたデンプン又は部分加水分解されたデンプン誘導体として 、酸加水分解及び／又は酵素加水分解により得られたデンプン又はデンプン誘導 体の部分加水分解物を使用する、請求項１又は２記載の方法。
4. ４．１０６ダルトンより大きい平均分子量まで部分加水分解されたデンプン又は 部分加水分解されたデンプン誘導体を使用する、請求項３記載の方法。
5. ５．天然デンプンの糊化により製造されたゲル状水性分散液を使用する、請求項 １又は２記載の方法。
6. ６．部分加水分解されたデンプン又は部分加水分解されたデンプン誘導体のポン プ移送可能な５〜４０重量％水性分散液を使用する、請求項１から３までのいず れか１項記載の方法。
7. ７．天然デンプンの１０〜６０重量％懸濁液を使用する、請求項１又は２記載の 方法。
8. ８．デンプン誘導体の１０〜５０重量％水溶液又は分散液を使用する、請求項１ 又は２記載の方法。
9. ９．主にアミロペクチンからなる天然デンプンを使用する、請求項１から７まで のいずれか１項記載の方法。
10. １０．もち性トウモロコシデンプン、もち米デンプン及び／又はもち性モロコシ デンプンを使用する、請求項９記載の方法。
11. １１．部分加水分解されたデンプン又は部分加水分解されたデンプン誘導体は、 酸加水分解及び／又は酵素加水分解により得られる、請求項１から４まで、６及 び／又は８のいずれか１項記載の方法。
12. １２．酵素としてα−アミラーゼを使用する、請求項１１記載の方法。
13. １３．加水分解物を予め単離せずに、部分加水分解により得られた反応混合物に 超音波作用を施す、請求項１から４まで、６及び／又は８から１２までのいずれ か１項記載の方法。
14. １４．デンプン誘導体としてヒドロキシエチルデンプンを使用する、請求項１か ら４まで、６及び／又は８から１３までのいずれか１項記載の方法。
15. １５．超音波処理は、１〜２００ｋＷｈ／ｌの範囲の照射量で実施する、請求項 １から１４までのいずれか１項記載の方法。
16. １６．臨床的、有利に非経口的使用のための薬理学上組成物を製造するために請 求項１から１５までのいずれか１項記載の方法により得られたデンプン分解生成 物を使用。
17. １７．腹膜透析用薬理学上組成物の製造及び血漿代用薬の製造のための請求項１ ６記載の使用。