JPH088984B2 - Cellulose gel filtration filler - Google Patents

Cellulose gel filtration filler

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JPH088984B2
JPH088984B2 JP3055434A JP5543491A JPH088984B2 JP H088984 B2 JPH088984 B2 JP H088984B2 JP 3055434 A JP3055434 A JP 3055434A JP 5543491 A JP5543491 A JP 5543491A JP H088984 B2 JPH088984 B2 JP H088984B2
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cellulose
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gel filtration
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正美 原
英雄 吉留
速水 伊東
正雄 林谷
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、セルロース系ゲル濾過
充填材に関する。更に詳しくは水溶性低分子物質混合物
の分離・分取用ゲル濾過充填材で、分配係数が特定の分
子量範囲で急激に変化する特性を備えたセルロース系ゲ
ル濾過充填材に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a cellulosic gel filtration packing material. More specifically, it relates to a gel filtration filler for separation / separation of a mixture of water-soluble low-molecular substances, and a cellulose-based gel filtration filler having a characteristic that the distribution coefficient rapidly changes in a specific molecular weight range.

【0002】[0002]

【従来の技術】セルロースあるいはその各種誘導体の粒
状物は、近年クロマトグラフィー材料として使用される
ようになっている。
2. Description of the Related Art Granules of cellulose or various derivatives thereof have recently been used as chromatography materials.

【0003】クロマトグラフィー用充填剤として用いら
れるセルロース担体は、粒度、担体内部のポアーサイズ
等がその分離目的に応じて設計されている。
The cellulose carrier used as a packing material for chromatography has a particle size, a pore size inside the carrier and the like designed according to the purpose of separation.

【0004】日本化学会誌1984年 No5、722〜
727頁にはセルロース有機酸エステルからの多孔性セ
ルロース球状粒子の製造とその粒子の性質に関する研究
報告がなされている。
Journal of the Chemical Society of Japan 1984 No5, 722-
On page 727, a research report on the production of porous cellulose spherical particles from a cellulose organic acid ester and the properties of the particles is given.

【0005】また、特開昭57−38801号公報に
は、同様に、セルロース有機酸エステルからの多孔性セ
ルロース球状粒子の製造法が開示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-38801 discloses a method for producing porous cellulose spherical particles from a cellulose organic acid ester.

【0006】これらのクロマトグラフィー用セルロース
担体は、分子量の比較的大きい蛋白質の分離にその有用
性が示されている。
These cellulose carriers for chromatography have been shown to be useful for separating proteins having a relatively large molecular weight.

【0007】しかしこれらの方法において製造される多
孔性セルロース粒子は、セルロース担体内部のポアーサ
イズが小さくなるとともに、そのポアー量も少なくな
り、分離精度が低下する問題点がある。
However, the porous cellulose particles produced by these methods have a problem that the pore size inside the cellulose carrier becomes small and the amount of the pores also becomes small, so that the separation accuracy decreases.

【0008】近年、水溶性低分子物質(分子量数千以
下)の混合物、例えばオリゴ糖の混合物、アミノ酸・ペ
チプドの混合物から特定の分子量範囲の製品を分離・分
取するために、イオン交換樹脂、ゲル濾過材等が用いら
れているが、たとえば、オリゴ糖の3糖以上のような分
子量500〜1000の範囲にある物質では、ゲル濾過
によって分離性能よく分画することが困難とされてい
る。
In recent years, in order to separate / separate a product having a specific molecular weight range from a mixture of water-soluble low-molecular substances (molecular weight of several thousand or less) such as a mixture of oligosaccharides and a mixture of amino acids / peptides, an ion exchange resin, Gel filtration materials and the like are used. For example, it is difficult to fractionate gel filtration with good separation performance for substances having a molecular weight of 500 to 1000 such as oligosaccharide trisaccharides or more.

【0009】日本化学会誌1981年 No12、188
3〜1889頁にはセルロース球状ゲルの製造とそのゲ
ルクロマトグラフィーに対する性能に関する研究報告が
なされている。
Journal of the Chemical Society of Japan 1981 No 12, 188
On pages 3 to 1889, there are research reports on the production of cellulose spherical gel and its performance for gel chromatography.

【0010】この報告では、セルロースへの橋かけ効果
について検討されており、球状セルロースをエピクロル
ヒドリンを用いて架橋反応せしめると、未架橋球状セル
ロースのポアーサイズよりも小さくならないことが事実
として報告されている。同報告には、この現象は架橋反
応によって水素結合が破壊され、かえってセルロースの
網目構造が大きくなり、ポアーサイズが増大するためで
あると考察されている。即ち、従来分子量数千以下のポ
アーサイズの小さいセルロース粒子は、架橋することに
よっても得られ難いと理解されていた。
In this report, the cross-linking effect on cellulose was examined, and it was reported as a fact that the cross-linking reaction of spherical cellulose with epichlorohydrin did not result in a pore size smaller than that of uncross-linked spherical cellulose. In the same report, it is considered that this phenomenon is because the hydrogen bond is broken by the cross-linking reaction, and the network structure of cellulose is rather increased and the pore size is increased. That is, it was conventionally understood that cellulose particles having a molecular weight of several thousand or less and a small pore size are difficult to obtain even by crosslinking.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、水溶
性低分子物質の混合物を工業的に分離するのに適したセ
ルロース系ゲル濾過充填材を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cellulosic gel filtration packing material suitable for industrially separating a mixture of water-soluble low molecular weight substances.

【0012】本発明の他の目的は、特定の比較的低分子
量範囲で、分配係数が急激に変化する特性を備えた、工
業的分取用のセルロース系ゲル濾過充填材を提供するこ
とにある。
[0012] Another object of the present invention is to provide a cellulosic gel filtration packing material for industrial fractionation, which has a characteristic that the partition coefficient changes rapidly in a specific relatively low molecular weight range. .

【0013】本発明のさらに他の目的および利点は、以
下の説明から明らかになろう。
Further objects and advantages of the present invention will be apparent from the following description.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、本発明
の上記目的および利点は、(a)II型セルロース結晶相
とセルロース非晶相から実質的になり、(b)セルロース
非晶相にはセルロース分子鎖間に架橋が存在し、(c)平
均粒子径が50〜300μmである球状粒子から実質的
になり、(d)マルトヘキサオースの分配係数が0.25以
下であり、マルトースの分配係数とマルトヘキサオース
の分配係数の差が0.25以上であり、そしてマルトー
スの分配係数とグルコースの分配係数の差が0.10以
下であり、そして(e)マルトトリオースとマルトテトラ
オースとの分離度が0.35以上である、ことを特徴と
するセルロース系ゲル濾過充填材によって達成される。
According to the present invention, the above objects and advantages of the present invention consist essentially of (a) a type II cellulose crystalline phase and a cellulose amorphous phase, and (b) a cellulose amorphous phase. Has crosslinks between cellulose molecular chains, (c) is substantially composed of spherical particles having an average particle size of 50 to 300 μm, and (d) the distribution coefficient of maltohexaose is 0.25 or less, and maltose is The difference between the distribution coefficient of malthexaose and that of maltohexaose is 0.25 or more, and the difference between the distribution coefficient of maltose and that of glucose is 0.10 or less, and (e) maltotriose and maltotetra This is achieved by a cellulosic gel filtration filler characterized by having a degree of separation from aus of 0.35 or more.

【0015】本発明のセルロース系ゲル濾過充填材は、
第1にII型セルロース結晶相とセルロース非晶相とか
ら構成されている。それ故、天然セルロースすなわちI
型セルロースからなるセルロース微粒子とは完全に相違
する。
The cellulosic gel filtration filler of the present invention comprises
First, it is composed of a type II cellulose crystalline phase and a cellulose amorphous phase. Therefore, natural cellulose or I
It is completely different from cellulose fine particles composed of type cellulose.

【0016】II型セルロースとI型セルロースとは周
知のとおり、X線回析により区別される。II型セルロ
ースのX線回析図には、I型セルロースに明瞭に存在す
る回析角(2θ)17°の回析ピークが実質的に存在し
ない。
As is well known, type II cellulose and type I cellulose are distinguished by X-ray diffraction. In the X-ray diffraction diagram of the type II cellulose, the diffraction peak with a diffraction angle (2θ) of 17 ° clearly present in the type I cellulose is substantially absent.

【0017】前記II型セルロースは、セルロースを一
担セルロース誘導体に変換したのち、加水分解などによ
りセルロースを再生させたセルロースのことである。
The type II cellulose is cellulose obtained by converting cellulose to a cellulose-bearing derivative and then regenerating the cellulose by hydrolysis or the like.

【0018】第2にセルロース非晶相にはセルロース分
子鎖間に架橋が存在する。II型セルロースの(10
1)面及び(002)面に由来するX線回析角(2θ)
20°付近の回析ピークが明瞭に存在するという特徴が
ある。
Secondly, the cellulose amorphous phase has crosslinks between cellulose molecular chains. Type II cellulose (10
X-ray diffraction angle (2θ) derived from 1) plane and (002) plane
It is characterized in that there is a clear diffraction peak near 20 °.

【0019】又セルロース非晶相に存在するセルロース
分子間の架橋は、セルロース分子の水酸基同志を架橋剤
分子を介して橋かけする。
Crosslinking between the cellulose molecules existing in the amorphous phase of cellulose bridges the hydroxyl groups of the cellulose molecules through the crosslinking agent molecules.

【0020】架橋度は、例えばエピクロルヒドリンを架
橋剤として使用した場合、KBr錠剤法による赤外線吸
収スペクトルにおいてアルキレンのCH伸縮振動に帰属
する吸収ピークの吸光度によって特定することができ
る。本発明のセルロース系ゲル濾過充填材は0.065
〜0.156mg-1.cm-2の吸光度を有することが好まし
く、0.094〜0.140mg-1.cm-2の吸光度を有して
いることがより好ましい。
The degree of crosslinking can be specified by the absorbance of the absorption peak attributed to CH stretching vibration of alkylene in the infrared absorption spectrum by the KBr tablet method, when epichlorohydrin is used as a crosslinking agent. The cellulosic gel filtration filler of the present invention is 0.065.
Preferably has an absorbance of ~0.156mg -1 .cm -2, and more preferably has an absorbance of 0.094~0.140mg -1 .cm -2.

【0021】第3に、平均粒子径が50〜300μmの
球状粒子から実質的になる。平均分子径が300μmを
越えると分離ピークがブロードとなり、目的とする物質
間の分離度が小さくなるため好ましくない。又50μm
未満になると工業用分取カラム、たとえば疑似移動床式
カラムに使用する場合、大量の液を循環するので流動損
圧が大きくなり、設備費の増大を招くばかりでなく、各
分離層により濃度が変化するため、圧損も各層で大きく
異なることになり、各部の流量等の操作条件の設定もむ
つかしくなる。工業用分取カラムとして用いる場合、こ
のように小粒子径のものを使用することには制約が得
り、100μm以上のものがより好ましい。
Thirdly, it consists essentially of spherical particles having an average particle size of 50 to 300 μm. If the average molecular diameter exceeds 300 μm, the separation peak becomes broad and the degree of separation between the target substances becomes small, which is not preferable. 50 μm
When used in an industrial preparative column, for example, a simulated moving bed type column, since a large amount of liquid is circulated, the fluid loss pressure increases, which not only increases equipment costs, but also increases the concentration due to each separation layer. Since it changes, the pressure loss also greatly differs in each layer, and it becomes difficult to set operating conditions such as the flow rate of each part. When used as an industrial preparative column, there are restrictions on using such a small particle size column, and a column having a particle size of 100 μm or more is more preferable.

【0022】しかし当然のことながら粒子径が、大きく
なると分離ピークがブロードとなり、特定の分子量の2
つの物質間の分離度を大きくするためには、分離ピーク
間の距離が大きくなることを必要とするから、粒子径の
あまり大きいものは好ましくない。粒子径は好ましくは
200μm以下である。
However, as a matter of course, when the particle size becomes large, the separation peak becomes broad and the specific molecular weight of 2
In order to increase the degree of separation between two substances, it is necessary to increase the distance between the separation peaks, and therefore a particle having a too large particle size is not preferable. The particle size is preferably 200 μm or less.

【0023】第4に、水溶性高分子物質混合物を分離す
る場合、特定の分子量範囲で、分配係数が急激に変化す
るという特徴を有している。たとえばマルトオリゴ糖の
混合物を各々のピークに分離した場合、以下の特徴を有
している。即ち、マルトヘキサオースの分配係数が0.
25以下であり、マルトースの分配係数とマルトヘキオ
ースの分配係数の差が0.25以上であり、そしてマル
トースの分配係数とグルコースの分配係数の差が0.1
0以下であり、さらにマルトトリオースとマルトテトラ
オースとの分離度が0.35以上である特徴を有してい
る。
Fourthly, when the water-soluble polymer substance mixture is separated, the partition coefficient changes abruptly in a specific molecular weight range. For example, when a mixture of maltooligosaccharides is separated into each peak, it has the following characteristics. That is, the distribution coefficient of maltohexaose is 0.
25 or less, the difference between the maltose distribution coefficient and the maltohexose distribution coefficient is 0.25 or more, and the difference between the maltose distribution coefficient and the glucose distribution coefficient is 0.1.
It has a characteristic that the separation degree between maltotriose and maltotetraose is 0.35 or more.

【0024】マルトヘキサオースの分配係数が0.25
を越えると、比較的分子量の高い物質(数千以上)が排
除され難くなるため、たとえば、分子量が数百から数万
に至る広い範囲の混合物から、特定の分子量である数百
〜数千の物質を分離しようとする場合、必要なゲルベッ
ド層が長くなりすぎるため望ましくない。換言すれば工
業用分取カラムとして適用する時、カラム長が長くなり
装置が大きくなること、また繰り返し分取を行なう場
合、1サイクル当りの時間が長くなり、生産性が低下す
ること等の不都合があり好ましくない。
The distribution coefficient of maltohexaose is 0.25.
If it exceeds, it is difficult to exclude substances having a relatively high molecular weight (thousands or more), and therefore, for example, from a wide range of mixtures having molecular weights of hundreds to tens of thousands, a specific molecular weight of hundreds to thousands of When trying to separate substances, the gel bed layer required is too long, which is undesirable. In other words, when applied as an industrial preparative column, the column length becomes long and the apparatus becomes large, and in the case of repeated preparative columns, the time per cycle becomes long and the productivity decreases. Is not preferred.

【0025】またマルトースの分配係数とマルトヘキサ
オースの分配係数の差が0.25未満になると、特定の
分子量範囲である数百〜数千の物質の分離ピーク間の距
離が狭くなり、分離が悪くなるため好ましくない。
If the difference between the distribution coefficient of maltose and the distribution coefficient of maltohexaose is less than 0.25, the distance between the separation peaks of several hundreds to several thousands of substances in a specific molecular weight range becomes narrow, and the separation occurs. It is not preferable because it gets worse.

【0026】さらにマルトースの分配係数とグルコース
の分配係数の差が0.10を越えると、特定の分子量範
囲である数百〜数千以外の低分子量域での必要なゲルベ
ット層が長くなるため、これもカラム長が大きくなり、
繰り返し分取を行なう場合、1サイクル当りの時間が長
くなり、生産性が低下すること等で好ましくない。
Further, when the difference between the distribution coefficient of maltose and the distribution coefficient of glucose exceeds 0.10, the gel bed layer required in a low molecular weight region other than the specific molecular weight range of several hundreds to several thousands becomes long, This also increases the column length,
In the case of repeating preparative collection, the time per cycle becomes long and the productivity is lowered, which is not preferable.

【0027】本発明のセルロース系ゲル濾過充填剤は例
えば以下の如き製造法により製造することができる。そ
の製造法について説明する。
The cellulosic gel filtration filler of the present invention can be produced, for example, by the following production method. The manufacturing method will be described.

【0028】本発明のセルロース系ゲル濾過充填剤は、
ポリエチレングリコールによる排除限界分子量が約1,
000〜約10,000の範囲にある微小非架橋セルロ
ース粒子を塩基性化合物を含む水性媒体中で膨潤処理
し、水洗、乾燥せしめ、次いで親水性非プロトン性有機
溶媒中で塩基性化合物の存在下、架橋反応せしめること
によって得られる。
The cellulosic gel filtration filler of the present invention comprises
The exclusion limit molecular weight of polyethylene glycol is about 1,
000 to about 10,000 fine non-crosslinked cellulose particles are swollen in an aqueous medium containing a basic compound, washed with water, dried and then in a hydrophilic aprotic organic solvent in the presence of the basic compound. It can be obtained by crosslinking reaction.

【0029】前記排除限界分子量が約1,000〜約1
0,000の範囲にある微小非架橋セルロース粒子とし
ては、たとえば特開昭63−90501号公報および特
開昭57−38801号公報に記載された製造法によっ
て得られるものが使用できる。
The exclusion limit molecular weight is about 1,000 to about 1.
As the fine non-crosslinked cellulose particles in the range of 0000, for example, those obtained by the production methods described in JP-A-63-90501 and JP-A-57-38801 can be used.

【0030】このような微小非架橋セルロース粒子は、
例えば苛性ソーダ水溶液の如き塩基性化合物を含む水性
媒体中での膨潤処理に付される。この膨潤処理によっ
て、非架橋セルロース粒子の内部に粒子形成時に発生し
た歪みを除去することができ、次いで行われる架橋反応
を円滑に且つ制御容易とすることが可能となる。
Such fine non-crosslinked cellulose particles are
For example, it is subjected to a swelling treatment in an aqueous medium containing a basic compound such as an aqueous solution of caustic soda. By this swelling treatment, the strain generated during the particle formation inside the non-crosslinked cellulose particles can be removed, and the subsequent crosslinking reaction can be smoothly and easily controlled.

【0031】上記のとおり、従来、このような微小非架
橋セルロース粒子は、架橋によって排除限界分子量とし
て表わされるところのポアーサイズが小さくならず、か
えって網目構造が大きくなるとされていた。
As described above, it has been conventionally said that such fine non-crosslinked cellulose particles do not have a small pore size, which is expressed as an exclusion limit molecular weight by crosslinking, but have a large network structure.

【0032】上記の如く、架橋反応を実施する前に、膨
潤処理を実施して架橋反応時のセルロース粒子の膨潤性
を調節することによって、セルロース粒子の網目構造を
大きくすることを防止できることを、本発明の一部の発
明者において明らかにした。
As described above, it is possible to prevent enlargement of the network structure of the cellulose particles by carrying out a swelling treatment before carrying out the crosslinking reaction to control the swelling property of the cellulose particles during the crosslinking reaction. It was made clear by some inventors of the present invention.

【0033】また、次いで実施される架橋反応は、親水
性非プロトン性有機溶媒例えばジメチルスルホキシド、
ジメチルホルムアミド中、塩基性化合物例えば苛性ソー
ダ、苛性カリの存在下に、架橋剤例えばエピクロルヒド
リンを、膨潤処理された非架橋セルロース粒子に反応せ
しめることにより行われる。
Further, the crosslinking reaction carried out next is carried out by using a hydrophilic aprotic organic solvent such as dimethyl sulfoxide,
It is carried out by reacting a swelling-treated non-crosslinked cellulose particle with a crosslinking agent such as epichlorohydrin in the presence of a basic compound such as caustic soda and potassium hydroxide in dimethylformamide.

【0034】このようにして得られた本発明のセルロー
ス系ゲル濾過材は、上記のとおり、排除限界分子量が小
さく、分配係数が特定の分子量数百〜数千の範囲で、急
激に変化する(即ち分配係数の差が大きい)ため、オリ
ゴ糖等の水溶性低分子物質の混合物の分離・分取用とし
て高性能を示すことになる。
As described above, the cellulosic gel filtration material of the present invention thus obtained has a small exclusion limit molecular weight, and the partition coefficient rapidly changes within a specific molecular weight range of several hundreds to several thousands ( That is, since the difference in partition coefficient is large), high performance is shown for separation / preparation of a mixture of water-soluble low-molecular substances such as oligosaccharides.

【0035】[0035]

【実施例】以下、実施例により本発明を詳述する。な
お、その前に本明細書における種々の特性値の測定法を
記述する。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples. Prior to that, methods for measuring various characteristic values in this specification will be described.

【0036】粒子径測定法 試料を約0.1g 採取し、純水25ml中に投入して攪拌
分散せしめ、光透過式粒度分布測定器にて測定する。平
均粒子径は体積基準にて算出した。
Particle size measuring method Approximately 0.1 g of a sample is sampled, put into 25 ml of pure water, stirred and dispersed, and measured by a light transmission type particle size distribution measuring device. The average particle diameter was calculated on a volume basis.

【0037】CH伸縮吸収帯の吸光度 微小セルロース粒子1〜3mgを精秤し、赤外線吸収スペ
クトル測定用臭化カリウム粉末(KBrと略)約200
mgを精秤し、両者をめのう乳鉢中でよく混練粉砕する。
次いでこのセルロース粒子と混練粉砕したKBr粉末を
かき集め、錠剤成型機にて、赤外線吸収スペクトル測定
用のKBr錠剤とし、透過法赤外吸収スペクトルを測定
する。得られた赤外スペクトルに於いて2800〜30
00cm-1にピークを持つCH伸縮吸収帯の吸光度を求
め、セルロース1mg当りの吸光度に換算する。
Absorbance of CH stretchable absorption band 1-3 mg of fine cellulose particles are precisely weighed and potassium bromide powder (abbreviated as KBr) for infrared absorption spectrum measurement is about 200.
Precisely weigh mg and knead and crush both in an agate mortar.
Then, KBr powder kneaded and pulverized with the cellulose particles is scraped and collected into a KBr tablet for infrared absorption spectrum measurement by a tablet molding machine, and a transmission infrared absorption spectrum is measured. 2800 to 30 in the obtained infrared spectrum
The absorbance of the CH stretching absorption band having a peak at 00 cm -1 is determined and converted to the absorbance per 1 mg of cellulose.

【0038】即ち w ;微小セルロース粒子採取量(mg)、 M ;KBr粉末採取量(mg)、 m ;KBr錠剤重量(mg)、 A ;CH伸縮吸収帯の吸光度、 T(p);CH伸縮吸収帯ピークトップに於ける透過率
(%)、 T(b);CH伸縮吸収帯ピーク波数に於けるベースラ
インの透過率(%)。但しベースラインは2000〜4
000cm-1の範囲に於いてOH伸縮吸収帯とCH伸縮吸
収帯の両方のピークすそ野を接点ですくい取るように引
く。 Ao ;微小セルロース粒子1mg当りのCH伸縮吸収
帯の吸光度、 とするとき、
That is, w; microcellulose particle collection amount (mg), M; KBr powder collection amount (mg), m; KBr tablet weight (mg), A; absorbance of CH stretching absorption band, T (p); CH stretching Transmittance (%) at peak of absorption band, T (b); Transmittance (%) of baseline at peak wavenumber of CH stretching absorption band. However, the baseline is 2000-4
In the range of 000 cm -1 , squeeze the peak ridges of both the OH stretch absorption band and the CH stretch absorption band at the contact points. Ao; absorbance of CH stretching absorption band per 1 mg of microcellulose particles,

【0039】[0039]

【式1】 (Equation 1)

【0040】で表わされる。It is represented by

【0041】分配係数 16mmφ×35cmのジャケット付樹脂カラムに、水を充
填液として流速3ml/minで60分間かけて、ゲルを充
填する。カラム内温度を60℃に維持し、カラムが安定
した後、分子量が既知のマルトオリゴ糖を用いて各々の
溶出容量を求め、下記式で定義される分配係数Knを算
出した。
Partition coefficient A gel column is packed in a resin column with a jacket of 16 mmφ × 35 cm at a flow rate of 3 ml / min for 60 minutes using water as a packing liquid. After maintaining the column temperature at 60 ° C. and stabilizing the column, each elution volume was obtained using maltooligosaccharide having a known molecular weight, and the partition coefficient Kn defined by the following formula was calculated.

【0042】[0042]

【式2】 [Formula 2]

【0043】Vn:マルトオリゴ糖の溶出容量(ml)、 Vo:ブルーデキストラン(分子量200万)の溶出容
量(ml)、 Vt:カラム内容量(ml)。
Vn: Elution volume of maltooligosaccharide (ml), Vo: Elution volume of blue dextran (molecular weight of 2,000,000) (ml), Vt: Internal volume of the column (ml).

【0044】分析条件は次の通りである。The analysis conditions are as follows.

【0045】 1 サンプルサイズ 100mg/ml、 2μl、 2 溶離液 純水、 3 温度 60℃、 4 流量 0.5 ml/min、 5 検出器 RI検出器、 6 ポンプ (株)島津製作所製LC−6A
型。
1 sample size 100 mg / ml, 2 μl, 2 eluent pure water, 3 temperature 60 ° C., 4 flow rate 0.5 ml / min, 5 detector RI detector, 6 pump Shimadzu LC-6A
Type.

【0046】分離度 前記分配係数を求めた方法と同一条件でマルトトリオー
スとマルトテトラオースの分離度Rを下記式より算出し
た。
Degree of Separation The degree of separation R of maltotriose and maltotetraose was calculated from the following formula under the same conditions as in the method of obtaining the partition coefficient.

【0047】[0047]

【式3】 (Equation 3)

【0048】V3、V4は試料注入時からピークの最大値
を得るまでの溶出容量を表わす。 V3:マルトトリオースの溶出容量(ml)、 V4:マルトテトラオースの溶出容量(ml)、 又 W3、W4はピークのベースライン上での幅を示す、 W3:マルトトリオース ピーク幅の溶出容量(ml)、 W4:マルトテトラオース ピーク幅の溶出容量(m
l)。
V 3 and V 4 represent the elution volume from the time of sample injection until the maximum value of the peak is obtained. V 3 : Elution volume of maltotriose (ml), V 4 : Elution volume of maltotetraose (ml), and W 3 and W 4 indicate the width of the peak on the baseline. W 3 : Maltotriose Elution volume of peak width (ml), W 4 : Maltotetraose Elution volume of peak width (m
l).

【0049】実施例1 (1).針葉樹からなるパルプ500gを20℃、18
重量%の苛性ソーダ溶液20lに1時間浸漬し、2.8
倍に圧搾した。25℃から50℃まで昇温しながら1時
間粉砕し、老成し、次いでセルロースに対して35重量
%の二硫化炭素(175g)を添加して、25℃で1時
間硫化しセルロースザンテートとした。該ザンテートを
苛性ソーダ水溶液で溶解して、ビスコースを得た。該ビ
スコースはセルロース濃度9.3重量%、苛性ソーダ濃
度5.9重量%、粘度6200センチポイズであった。
Example 1 (1). 500g of softwood pulp at 20 ℃, 18
Immerse in 20 liters of caustic soda solution of 1% by weight for 1 hour, and then 2.8
Squeezed twice. Grinding for 1 hour while raising the temperature from 25 ° C to 50 ° C, aging, and then adding 35% by weight of carbon disulfide (175 g) to cellulose and sulfiding at 25 ° C for 1 hour to obtain cellulose xanthate. . The xanthate was dissolved in an aqueous solution of caustic soda to obtain viscose. The viscose had a cellulose concentration of 9.3% by weight, a caustic soda concentration of 5.9% by weight, and a viscosity of 6200 centipoise.

【0050】(2).5lのポリ容器に10.8%のポ
リアクリル酸ソーダ水溶液(分子量5万)3200gお
よび炭酸カルシウム40gを入れてホモミキサーで攪拌
した。分散後、液温25℃のもとで、上記ビスコース液
800gを入れ、ラボスターラーにて250rpmの攪拌を
10分間行った。ビスコースの微粒子を生成せしめた
後、引き続き攪拌しながら液温を25℃から75℃まで
25分間で昇温し、75℃で15分間維持してビスコー
ス微粒子を凝固せしめた。凝固ビスコース粒子をG4型
ガラスフィルターによって母液から分離した後、5重量
%塩酸で中和しセルロース粒子として、大過剰の水で洗
浄した後105℃の通風乾燥機にて2時間乾燥した。得
られたセルロース粒子は、ポリエチレングリコールによ
る排除限界分子量が8200であった。
(2). 3200 g of a 10.8% aqueous solution of sodium polyacrylate (molecular weight 50,000) and 40 g of calcium carbonate were placed in a 5 l poly container and stirred with a homomixer. After dispersion, 800 g of the above viscose solution was added at a liquid temperature of 25 ° C., and stirring was carried out at 250 rpm for 10 minutes with a lab stirrer. After the fine particles of viscose were generated, the liquid temperature was raised from 25 ° C. to 75 ° C. in 25 minutes with continuous stirring and maintained at 75 ° C. for 15 minutes to solidify the viscose fine particles. The coagulated viscose particles were separated from the mother liquor with a G4 type glass filter, neutralized with 5% by weight hydrochloric acid to give cellulose particles, which were washed with a large excess of water and then dried for 2 hours in a ventilation dryer at 105 ° C. The exclusion limit molecular weight of the obtained cellulose particles by polyethylene glycol was 8200.

【0051】(3).次いで、該セルロース粒子200
gを15℃の10重量%の苛性ソーダ水溶液中で膨潤し
た後、ガラスフィルターによって母液から分離した後、
水洗乾燥せしめた。
(3). Then, the cellulose particles 200
After swelling g in a 10% by weight caustic soda aqueous solution at 15 ° C. and separating from the mother liquor with a glass filter,
It was washed with water and dried.

【0052】(4).次いで、該セルロース粒子100
g、ジメチルスルホキシド1000gおよびエピクロルヒ
ドリン200gを2lのフラスコに入れ、攪拌下で十分
にセルロース粒子を膨潤させた後、苛性ソーダ15gを
溶解した苛性ソーダ水溶液315gを少量ずつ徐々に添
加した。苛性ソーダ水溶液の添加は、液温を20℃に調
節しながら1時間かけて実施した。
(4). Then, the cellulose particles 100
g, 1000 g of dimethyl sulfoxide and 200 g of epichlorohydrin were placed in a 2 l flask, and after sufficiently swelling the cellulose particles under stirring, 315 g of a caustic soda aqueous solution in which 15 g of caustic soda was dissolved was gradually added little by little. The caustic soda aqueous solution was added over 1 hour while controlling the liquid temperature at 20 ° C.

【0053】ついで液温を1時間で50℃まで昇温し以
後50℃に調節しながら架橋反応を完結させた。生成し
た微小架橋セルロース粒子は、ガラスフィルターによつ
て、母液から分離し、次いで1重量%の塩酸で中和し、
大過剰の水で洗浄した。
Then, the liquid temperature was raised to 50 ° C. for 1 hour and then the crosslinking reaction was completed while adjusting the temperature to 50 ° C. The micro-crosslinked cellulose particles produced are separated from the mother liquor by a glass filter and then neutralized with 1% by weight hydrochloric acid,
It was washed with a large excess of water.

【0054】得られた架橋セルロース粒子は平均粒子径
130μm、KBr錠剤法による赤外線吸収スペクトル
においてアルキレンのCH伸縮振動に帰属する吸収ピー
クの吸光度は0.012mg-1.cm-2であった。
The obtained crosslinked cellulose particles had an average particle size of 130 μm, and the absorbance of the absorption peak attributed to CH stretching vibration of alkylene in the infrared absorption spectrum by the KBr tablet method was 0.012 mg -1 .cm -2 .

【0055】この架橋セルロース粒子を内径16mm、長
さ35cmのカラムに充填し、マルトオリゴ糖を分離し
た。
The crosslinked cellulose particles were packed in a column having an inner diameter of 16 mm and a length of 35 cm to separate maltooligosaccharides.

【0056】マルトオリゴ糖のの分配係数、分配係数の
差およびマルトトリオースとマルトテトラオースの分離
度を表1に示した。
Table 1 shows the partition coefficient of maltooligosaccharides, the difference in partition coefficient, and the degree of separation between maltotriose and maltotetraose.

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】前記架橋セルロース粒子を内径16mm、長
さ95cmのカラム6本(直列に連結)に充填し、下記の
条件Aでマルトオリゴ糖中の四糖成分を分取した結果、
純度70%のものの回収率は61%であった。
The crosslinked cellulose particles were packed in 6 columns (in series connected) having an inner diameter of 16 mm and a length of 95 cm, and the tetrasaccharide component in the maltooligosaccharide was fractionated under the following condition A.
The recovery rate of the product having a purity of 70% was 61%.

【0059】又、内径20mm、長さ60cmのカラムでの
線流速と圧損を測定したところ、線速度20、40、8
0ml/hr.cm2に対して各々0.02、0.05、0.12kg
/cm2の圧損であった。
When the linear velocity and pressure loss were measured in a column having an inner diameter of 20 mm and a length of 60 cm, the linear velocities of 20, 40 and 8 were obtained.
0.02, 0.05, 0.12 kg for 0 ml / hr.cm 2 respectively
The pressure loss was / cm 2 .

【0060】条件A マルトオリゴ糖組成(%):表2に示したとおり。Condition A Maltooligosaccharide composition (%): As shown in Table 2.

【0061】[0061]

【表2】 [Table 2]

【0062】充填容積 1145.7cm3(1.6cmφ
×95cm×6本)、 温度 60℃、 流量 2.0ml/min、 溶離液 純水、 原料濃度 610mg/ml、 原料負荷量 45ml。
Filling volume 1145.7 cm 3 (1.6 cmφ
X 95 cm x 6), temperature 60 ° C, flow rate 2.0 ml / min, eluent pure water, raw material concentration 610 mg / ml, raw material load 45 ml.

【0063】比較例1 実施例1で架橋反応条件を変更して、マルトースの分配
係数とマルトヘキサオースの分配係数の差が0.27、
マルトトリオースとマルトテトラオースとの分離度が
0.28の架橋セルロース粒子を得た。
Comparative Example 1 By changing the crosslinking reaction conditions in Example 1, the difference between the distribution coefficient of maltose and the distribution coefficient of maltohexaose was 0.27,
Crosslinked cellulose particles having a degree of separation of maltotriose and maltotetraose of 0.28 were obtained.

【0064】この粒子を用いて実施例1の条件Aにてマ
ルトオリゴ糖中の四糖成分を分取した結果、純度70%
のものの回収率は33%であった。
Using the particles, the tetrasaccharide component in the maltooligosaccharide was fractionated under the condition A of Example 1 to find that the purity was 70%.
The recovery rate of the product was 33%.

【0065】比較例2 マルトヘキサオースの分配係数が0.05、マルトース
とグルコースの分配係数の差が0.07、マルトースの
分配係数とマルトヘキサオースの分配係数の差が0.2
0、マルトトリオースとマルトテトラオースとの分離度
が0.24の市販のゲル濾過材を用いて実施例1条件A
にて、マルトオリゴ糖中の四糖成分を分取した結果、純
度70%のものの回収率は26%であった。
Comparative Example 2 The distribution coefficient of maltohexaose was 0.05, the difference between the distribution coefficients of maltose and glucose was 0.07, and the difference between the distribution coefficient of maltose and that of maltohexaose was 0.2.
0, using a commercially available gel filter medium having a degree of separation of maltotriose and maltotetraose of 0.24, Example 1 Condition A
As a result of fractionating the tetrasaccharide component in the maltooligosaccharide, the recovery rate of the product having a purity of 70% was 26%.

【0066】実施例2および3、比較例3 マルトヘキサオースの分配係数が0.39の市販のゲル
濾過材および本発明の分配係数の小さい架橋セルロース
粒子を用いて、マルトース、マルトヘキサオース及び排
除分子量を示すデキストランの混合物を、内径16mm、
長さ35cmのカラムにて、温度60℃、流速0.5ml/m
inの条件で3種のピークの溶出時間を求めた。結果を表
3に示した。
Examples 2 and 3, Comparative Example 3 Maltose, maltohexaose and exclusion were obtained using a commercially available gel filter medium having a distribution coefficient of maltohexaose of 0.39 and crosslinked cellulose particles having a small distribution coefficient of the present invention. A mixture of dextran showing molecular weights, inner diameter 16 mm,
Column length of 35 cm, temperature 60 ℃, flow rate 0.5 ml / m
The elution times of the three peaks were determined under the in condition. The results are shown in Table 3.

【0067】[0067]

【表3】 [Table 3]

【0068】結果から明らかなように工業用規模で分取
する場合、マルトヘキサオースの分配係数が大きくなる
と(比較例3)、1サイクル当りの時間が長くなり、生
産性の低下とさらにカラム長さも長くなるため設備費の
増加につながることがわかる。
As is clear from the results, in the case of fractionation on an industrial scale, when the distribution coefficient of maltohexaose was large (Comparative Example 3), the time per cycle was long, the productivity was lowered and the column length was further increased. It can be seen that this also leads to an increase in equipment costs.

【0069】比較例4 粒子形成条件を変更して実施例1と同様にして平均粒子
径が20μm、40μmの架橋セルロース粒子を得た。
この粒子を実施例1と同様にして、内径22mm、長さ6
0cmのカラムに充填して、圧力損失を調べたところ、4
0μmの粒子では線速度80ml/hr.cm2のところで圧損
1kg/cm2を越え、また20μmの粒子では線速度40m
l/hr.cm2のところで圧損1kg/cm2を越えた。
Comparative Example 4 Crosslinked cellulose particles having an average particle size of 20 μm and 40 μm were obtained in the same manner as in Example 1 except that the particle forming conditions were changed.
This particle was treated in the same manner as in Example 1 to have an inner diameter of 22 mm and a length of 6
When packed in a 0 cm column and examined for pressure loss, 4
A particle diameter of 0 μm exceeds a pressure loss of 1 kg / cm 2 at a linear velocity of 80 ml / hr.cm 2 , and a linear velocity of 40 m for a particle of 20 μm.
The pressure loss exceeded 1 kg / cm 2 at l / hr.cm 2 .

【0070】工業用分取装置の方式によって、たとえば
疑似移動床用途への適用には、カラム径、長さ等の諸因
子によって、圧損の低い粒子径のものを選ぶ必要がある
ことは云うまでもない。
It is needless to say that it is necessary to select a particle size having a low pressure loss depending on various factors such as column diameter and length depending on the method of the industrial fractionation apparatus, for example, application to simulated moving bed. Nor.

【0071】[0071]

【発明の効果】本発明のセルロース系ゲル濾過材は、分
配係数が特定の分子量範囲で急激に変化するため、特に
分子量が数千以下の水溶性物質であるオリゴ糖をゲル濾
過法で分離・分取する用途に用いた場合、高性能の分離
を達成する。また本発明のゲル濾過材は安全性および化
学的安定性に優れているため、食品、医薬品分野での分
取用分離材として広範囲に使用することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION Since the cellulosic gel filtration material of the present invention has a sharp distribution coefficient change in a specific molecular weight range, oligosaccharides, which are water-soluble substances having a molecular weight of several thousand or less, are separated by a gel filtration method. Achieves high performance separation when used for preparative applications. Further, since the gel filtration material of the present invention is excellent in safety and chemical stability, it can be widely used as a preparative separation material in the fields of food and medicine.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 速水 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石技術研究所内 (72)発明者 林谷 正雄 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石技術研究所内 (72)発明者 梶畠 賀敬 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hayami Ito 1-1 Kawasaki-cho Akashi-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries Ltd. Akashi Technical Research Institute (72) Masao Hayashiya 1-1 Kawasaki-cho Akashi-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industry Co., Ltd. Akashi Technical Research Institute (72) Inventor, Takashi Kajihata 1-1 Kawasaki-cho, Akashi City, Hyogo Prefecture Kawasaki Heavy Industries Ltd. Akashi Technical Research Institute

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)II型セルロース結晶相とセルロー
ス非晶相から実質的になり、(b)セルロース非晶相には
セルロース分子鎖間に架橋が存在し、(c)平均粒子径が
50〜300μmである球状粒子から実質的になり、
(d)マルトヘキサオースの分配係数が0.25以下であ
り、マルトースの分配係数とマルトヘキサオースの分配
係数の差が0.25以上であり、そしてマルトースの分
配係数とグルコースの分配係数の差が0.10以下であ
り、そして(e)マルトトリオースとマルトテトラオース
との分離度が0.35以上である、ことを特徴とするセ
ルロース系ゲル濾過充填材。
1. (a) It consists essentially of a type II cellulose crystalline phase and a cellulose amorphous phase, (b) there is crosslinkage between cellulose molecular chains in the cellulose amorphous phase, and (c) the average particle size is Consisting essentially of spherical particles of 50-300 μm,
(d) The distribution coefficient of maltohexaose is 0.25 or less, the difference between the distribution coefficient of maltose and the distribution coefficient of maltohexaose is 0.25 or more, and the difference between the distribution coefficient of maltose and the distribution coefficient of glucose. Is 0.10 or less, and (e) the degree of separation of maltotriose and maltotetraose is 0.35 or more.
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