JPH08502895A - 低クロムタンパク質加水分解物の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 含クロムタンパク質含有原料を、アルカリ土類金属酸化物または水酸化物の存在下、水性条件下に酵素分解し、得られた部分加水分解物を化学的加水分解に付す方法を開示する。本発明の方法によると、貯蔵中の濁りに対して安定な、特にクロム含量の低いタンパク質加水分解物を得ることができる。化学的加水分解は、アルカリ土類金属酸化物および水酸化物から成る群から選択する化合物の存在下、正確に１１〜１３のpＨ範囲で行わなければならない。

Description

【発明の詳細な説明】 低クロムタンパク質加水分解物の製法 発明の分野 本発明は、低クロムタンパク質加水分解物の製法に関する。 従来の技術 クロムなめし皮の製造において廃棄物として生じるクロム削屑の処理は、皮革 工業において問題となっている。なぜなら、廃棄物処理場にクロムが存在すると 、Ｃｒ(III)、および酸化されるとするとＣｒ(VI)により、地下水が汚染される 恐れかあるからである。テイラー(Ｔaylor)らのデータによると、米国だけで１ 年間に５４０００トンのクロム削屑が生じている［ジャーナル・オブ・アメリカ ン・レザー・ケミスツ・アソシエーション(Ｊ．Ａm．Ｌeather Ｃhem．Ａssoc ．)１９９０、８５、２６４］。 クロム皮廃棄物の脱鞣のための最も古い方法の一つは、アルカリ(通例、石灰 または酸化マグネシウム)との沸騰である(例えば米国特許第４１００１５４号参 照)。該特許によると、クロム皮のアルカリ加水分解を、酸化カルシウムまたは 水酸化カルシウムの存在下に、約９０℃を越える温度で行う。反応温度を高める こと(例えば、加圧反応器内で反応を行うことによって達成し得る)によって、加 水分解速度を更に高めることができる。該文献によると、クロムは残留量「５pp m未満」となるまで除去されるが、溶液中のコラーゲン加水分解物の正確な濃度 が記載されていないので、実際のＣｒ含量は不明である。 ドイツ連邦共和国公開特許ＤＥ−Ａ−１０００３８８号には、タンパク質分解 物の製法であって、クロム皮の加水分解を、水または水性アンモニアによって、 高い温度および圧力下に行う方法が記載されている。 前記のような従来のタンパク質加水分解方法の激しい反応条件を回避するとい う目的で、酵素加水分解法が開発された。例えばドイツ連邦共和国特許出願ＤＥ ２２５２２８１号には、コラーゲンを分解し得る中性またはアルカリ性プロテア ーゼを用いて、皮革片を加水分解する方法が記載されている。皮革片として就中 、なめし皮片を使用し得る。酵素処理の前に、水と共に加熱することによって、 皮 革片のタンパク質を変性する。酵素加水分解は実質的に２０〜７０℃の中程度の 温度で行い、次いで通例、酵素の熱変性、および得られた粗生成物の濾過を行う 。 より新しい文献において、ハイデマン(Ｈeideman)らが、クロム削屑の可能な 処理方法について詳細に論じている。該著者らは、プロテアーゼによるクロム削 屑の加水分解に関しては、削屑を予め変性することに重要な意義があると結論付 けている。該著者らは、クロム削屑を１０％石灰で約２０分間分解処理し、次い でプロテアーゼで処理した場合に、最適の結果を得ている［ダス・レーダー(Ｄa s Ｌeder)１９９１、４２、１３３−１４３参照］。 最近になって、クロム皮廃棄物の酵素加水分解において予め変性を行うことが 絶対不可欠ではない、ということが、テイラーらによって示された。テイラーら の方法においては、廃棄物中に存在するタンパク質を予め変性することなく、特 定のアルカリ金属およびアルカリ土類金属化合物とアルカラーゼとの混合物で、 中程度の温度で処理する。テイラーらはその方法について、アメリカン・レザー ・ケミスツ・アソシエーションの第８５年会において発表した(ジャーナル・オ ブ・アメリカン・レザー・ケミスツ・アソシエーション、１９９０、８５、２６ ２)。また、この方法は、米国特許第５０９４９４６号にも記載されている。更 に、その方法の効果は、デンマークの製革場スベンドボーグ・フィンガーベリ( Ｓvendborg Ｆingarveri)で行った実地試験において確認された［“バイオ・タ イムズ(Ｂio Ｔimes)”：ノボ・ノルディスク社(Ｎovo Ｎordisk Ｃompany) の季刊誌、１９９０、５、第１号、第４〜５頁］。しかし、テイラーらが開発し た方法は、調製した水性濃厚物は長時間経過すると濁り、貯蔵に不適であるとい う欠点を有する。 本発明の説明 本発明の課題は、濁らない透明な生成物を導く低クロムタンパク質加水分解物 の製法を提供することであった。本発明のもう一つの課題は、従来技術と比較し てクロム含量の低いタンパク質加水分解物（とりわけ化粧品および食品工業にお いて使用するのに重要である）の製法を提供することであった。 本発明による上記課題の解決法においては、含クロムタンパク質含有原料を、 まず、アルカリ土類金属酸化物または水酸化物から成る群から選択する添加剤の 存在下、およびタンパク質分解酵素の存在下に、水性媒体中で部分的に加水分解 し、得られた部分加水分解物を、アルカリ土類金属酸化物または水酸化物の存在 下にpＨ１１〜１３で化学的加水分解に付す。 すなわち、本発明は、含クロムタンパク質含有原料を加水分解することによる 、低クロムタンパク質加水分解物の製法であって、含クロムタンパク質含有原料 を、まず、アルカリ土類金属酸化物または水酸化物から成る群から選択する添加 剤の存在下、およびタンパク質分解酵素の存在下に、水性媒体中で部分的に加水 分解し、次いで、得られた部分加水分解物を、生成した不溶性クロム塩を既知の 方法で要すれば分離した後に、アルカリ土類金属酸化物または水酸化物から成る 群から選択するアルカリ化合物の存在下にpＨ１１〜１３で化学的加水分解に付 すことを含んで成る方法に関する。 本発明の方法は、活性物質含量が４０重量％を越える濃厚物の形態でも、得ら れる生成物は、濁りに対して貯蔵安定性で、しかもクロム含量が非常に低いとい う利点を有する。 本発明の方法の第１工程は、既知の方法で行う。 本発明の好ましい態様においては、第１工程（すなわち、タンパク質分解酵素 の存在下に行う部分加水分解）を、含クロムタンパク質含有原料を予め変性する ことなく行う。この好ましい態様は本質的に、下記工程a)〜c)を含んで成る： a)まず、原料を水性媒体に入れる； b)添加剤としてのアルカリ土類金属酸化物または水酸化物を導入して、所望の pＨとし、酵素の補因子を提供する； c)使用するプロテアーゼの至適温度および至適pＨに相当する温度およびpＨ( 通例、６０〜７５℃、およびpＨ１０〜１１)で、タンパク質分解酵素の存在下に 反応を行う。 これに関しては、特に米国特許第５０９４９４６号を参照し得る。その後、酵 素加水分解によって得られた粗生成物を、沈降、遠心または濾過のような分離法 により、部分加水分解物とクロム含有残渣とに分離することが有利であり得る。 「pＨスタット」法によって第１工程のpＨを達成することが、経済的理由から 特に適当であることがわかった。この方法においては、酵素加水分解中に遊離す るプロトンによってもたらされるpＨの低下は、塩基の連続的な導入によって補 われるので、pＨを一定レベルに保つことができる［例えば、ジェンス・アドラ ー−ニッセン(Ｊens Ａdler−Ｎissen)、「エンザイマティック・ハイドロライ シス・オブ・フード・プロテインズ(Ｅnzymatic Ｈydrolysis of Ｆood Ｐrotei ns)」、エルゼビル、ロンドン、１９８６参照］。このような方法を適用する場 合は、第１工程を、使用する酵素の至適pＨ付近で好都合に行うことができる。 本発明の方法の第２工程(すなわち、化学的加水分解)は、アルカリ土類金属酸 化物または水酸化物から成る群から選択する化合物の存在下に、pＨ１１〜１３ で行わなければならない。より低いpＨでは、加水分解が充分に起こらず、それ 故、一方ではタンパク質加水分解物の濁りに対する安定性が、他方では水性タン パク質加水分解物に求められる低クロム含量が、必ずしも達成されない。より高 いpＨでは、両性水酸化クロム(III)が再溶解する恐れがある［ホーレマン−ヴィ ベルク(Ｈollemann−Ｗiberg)、「レールブーフ・デア・アンオルガニッシェン ・ヒェミー(Ｌehrbuch der anorganischen Ｃhemie)」、第８１〜９０版、第 ８７６頁参照］。 基本的には、本発明の方法の原料として、いずれの含クロムタンパク質含有材 料を使用してもよい。しかし、製革場において皮革製造中に生じるクロム皮廃棄 物を使用することが好ましい。クロム削屑は、mm範囲の大きさであるので、特に 好ましい。従って、大きいクロム皮廃棄物（例えばシート状の皮革）は、本発明 の方法に付す前に機械的に細断することが好ましい。 酵素加水分解後の化学的加水分解は、好ましくは８０〜１００℃、より好まし くは９０〜９５℃で行う。化学的加水分解時間は、５分間以上とすべきであり、 最長６０分間である。化学的加水分解に使用する塩基としては、水酸化カルシウ ムまたは酸化カルシウムが好ましい。 化学的加水分解工程は、特殊な技術的手段を要しない。従って、どのようなミ キサー付反応器内で行ってもよい。適当な開放反応器の一例として、なめし用ミ キサーが挙げられる。 化学的加水分解工程後に得られた粗生成物は、既知の方法で処理する。この処 理は通例、下記工程a)〜c)を含んで成る： a)生成した水酸化クロムの除去を主目的として、１回またはそれ以上濾過する 。粘性の問題により、濾過は通例、６０〜１００℃、とりわけ９０〜９５℃の温 度で行う。 b)カルシウムイオンを、例えばシュウ酸を加えて沈澱させ、生じたシュウ酸カ ルシウムを例えば濾過により分離するか、または炭酸ナトリウムを加えて沈澱さ せ、炭酸カルシウム沈澱を分離する。 c)タンパク質加水分解物を所望の濃度に濃縮する。 本発明の方法によって得た生成物は、化粧品および食品に使用するのに特に適 している。 以下の実施例は、本発明を制限することなく説明するものである。 実施例 １．通則 第１表において、Ｅ１〜Ｅ３は本発明の実施例、Ｃ１〜Ｃ２は比較例である。 ２．実施例 ２．１．本発明の方法の説明 ２．１．１．実施例Ｅ１ (a)酵素加水分解 クロム削屑３００gを、６０℃の水９００gに懸濁した。次いで、水酸化カルシ ウムを加えて、pＨ９．５〜１０．５に調節した。その後、市販のアルカリ性プ ロテアーゼ０．６ｇを加え、混合物を５５〜６０℃に１時間保った。この加水分 解の間、水酸化カルシウムの添加により、pＨを９．５〜１０．５に保った。 (b)酵素の不活性化／濾過 次いで、酵素を欠活させるために、混合物を１００℃に加熱し、その温度に１ ５分間保った。水酸化クロムおよび場合により不溶性水酸化カルシウムを分離す るために、混合物を９５℃で濾過した。 (c)化学的加水分解 第１工程で得た比較的高分子量のタンパク質加水分解物フラグメントを更に加 水分解するために、更に水酸化カルシウムを加えて、pＨを１１．０に高めた後 、９０℃に３０分解加熱した。次いで、不溶性水酸化カルシウムおよび沈澱した 酸化クロムを濾去した。このようにして得たタンパク質加水分解物を、その希溶 液の形態で、原子吸光分析によるクロム含量測定に付した。結果(μg／ml)を第 １表に示す。 (d)後処理 濾液中に溶解しているカルシウムを、シュウ酸カルシウムとして沈澱させ、濾 去した。次いで、タンパク質加水分解物溶液から水を留去することによって、４ ０重量％および５０重量％の濃度に調節した。 ２．１．２．実施例Ｅ２ 工程(c)において、水酸化カルシウムの添加によりpＨ１１．５に調節したこと を除いては、実施例Ｅ１の手順で行った。 ２．１．３．実施例Ｅ３ 工程(c)において、水酸化カルシウムの添加によりpＨ１２．５に調節したこと を除いては、実施例Ｅ１の手順で行った。 ２．２．比較例の説明 ２．２．１．比較例Ｃ１ 工程(c)、すなわち化学的加水分解を行わなかったことを除いては、２．１． １．の手順で行った。 ２．２．２．比較例Ｃ２ 工程(c)において、水酸化カルシウムの添加によりpＨ１０．５に調節したこと を除いては、実施例Ｅ１の手順で行った。 ３．評価 得られたタンパク質加水分解物（Ｅ１〜Ｅ３、並びにＣ１およびＣ２）のクロ ム含量および貯蔵性を調べた。結果を第１表に示す。クロム含量は、水性生成物 混合物に対してμg／ml(“ppm”)で表す。 第１表からわかるように、本発明の方法による生成物(Ｅ１〜Ｅ３)は、酵素加 水分解のみの生成物(Ｃ１)よりも、クロム含量が顕著に低い。しかも、本発明の 方法による生成物は、貯蔵しても透明に保たれる。 化学的加水分解中のpＨ調整が重要であるという事実は、比較例Ｃ２から明ら かである。すなわち、比較例Ｃ２により、pＨが低過ぎるとクロム含量が顕著に 高まることがわかる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．含クロムタンパク質含有原料を加水分解することによる、低クロムタンパ ク質加水分解物の製法であって、含クロムタンパク質含有原料を、まず、アルカ リ土類金属酸化物または水酸化物から成る群から選択する添加剤の存在下、およ びタンパク質分解酵素の存在下に、水性媒体中で部分的に加水分解し、次いで、 酵素加水分解による部分加水分解物を、生成した不溶性クロム塩を既知の方法で 要すれば分離した後に、アルカリ土類金属酸化物または水酸化物から成る群から 選択するアルカリ化合物の存在下にpＨ１１〜１３で化学的加水分解に付すこと を含んで成る方法。 ２．酵素による部分加水分解は、含クロムタンパク質含有原料を予め変性する ことなく行う請求項１記載の方法。 ３．含クロムタンパク質含有原料として、クロム皮廃棄物、とりわけクロム削 屑を使用する請求項１または２記載の方法。 ４．酵素加水分解によって得た部分加水分解物を、化学的加水分解前に、８０ 〜１００℃、とりわけ９０〜９５℃で濾過して水酸化クロムを除去する請求項１ 〜３のいずれかに記載の方法。 ５．化学的加水分解を、８０〜１００℃、とりわけ９０〜９５℃で行う請求項 １〜４のいずれかに記載の方法。 ６．化学的加水分解を５〜６０分間にわたって行う請求項１〜５のいずれかに 記載の方法。 ７．化学的加水分解用のアルカリ化合物として、水酸化カルシウムまたは酸化 カルシウムを使用する請求項１〜６のいずれかに記載の方法。 ８．加水分解工程をなめし用ミキサー内で行う請求項１〜７のいずれかに記載 の方法。 ９．請求項１〜８のいずれかに記載の方法による生成物の、化粧品または食品 中における用途。