JPH1072502A - 水溶性の部分アセチル化キトサン液の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 様々なｐＨにおいてまた各種の多価塩の添加
に対して安定な水溶性の部分アセチル化キトサン液を得
る。部分アセチル化キトサン液を短時間にかつ高い効率
で量産に適した方法で製造する。有機溶媒の使用量を大
幅に削減することにより、廃出溶媒の処理が簡単で済
む。 【解決手段】 原料キトサンを酸水溶液に溶解して均一
なキトサン水溶液を調製し、このキトサン水溶液を撹拌
しながらキトサン水溶液に無水酢酸からなるアセチル化
剤又は無水酢酸を水に可溶な有機溶媒で１０倍未満に希
釈したアセチル化剤を９０ｍモル／分以下の速度で添加
して、Ｎ−アセチル−Ｄ−グルコサミン単位の含量が３
５〜６５％、Ｄ−グルコサミン単位の含量が６５〜３５
％の部分アセチル化キトサン液を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水に不溶性の原料
キトサンから水に溶解する水溶性の部分アセチル化キト
サン液を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の水溶性の部分脱アセチル
化キチンを製造する方法として、天然産キチンを出発物
質としてこれを５０℃以下の温度で均一系においてアル
カリ加水分解する際に、キチンの脱アセチル化率が４０
〜６０％になるように、部分脱アセチル化を行う方法が
開示されている（特開昭５３ー４７４７９）。しかしな
がら、この方法は、アルカリキチン溶液の調製に手間
がかかり、また均一な溶液にすることが難しく、所望
の脱アセチル化率にするために約３２〜９８時間という
長い反応時間を要し、均一にキチンを脱アセチル化し
てランダムな生成物を得ることが困難でその収率が悪
く、更に強アルカリを用いて高温下で長時間反応させ
るため、生成物がかなり低分子化され、高分子量の水溶
性部分脱アセチル化キチンを得にくいなどの問題点があ
った。

【０００３】これらの問題点を解決するために、原料キ
トサンを酸水溶液に溶解し、アセチル化剤を添加してア
セチル化することによって部分アセチル化キトサンを得
る方法が提案されている（特開昭６２−４７０２）。こ
のアセチル化キトサンの製造方法は、酸水溶液に溶解し
たキトサンを水に可溶な有機溶媒で希釈することで、キ
トサンの希薄溶液を調製し、次いでこのものにアセチル
化剤を同じ有機溶媒で１０〜２０００倍に希釈したもの
を少量ずつ添加することで部分アセチル化反応を行う方
法である。

【０００４】例えば脱アセチル化度９５％のキトサン原
料４．８ｇを２％酸水溶液約２７０ｇに溶解し、更に水
に可溶な有機溶媒を６００〜１２００ｍｌ加えてキトサ
ンの稀薄溶液とする。これに、無水酢酸２．０ｇを溶媒
で８００倍に希釈したアセチル化剤約１．６ｋｇを撹拌
しながら少量ずつ添加する。添加後１時間撹拌し反応を
行う。反応終了したキトサン溶液は、１Ｎ−水酸化ナト
リウム水溶液を加えｐＨ１０に調整し反応停止を行う。
その際、凝集沈殿するものを回収し透析処理を行うこと
で水溶性の部分アセチル化キトサン（固体）を得る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６２−
４７０２号公報に示される方法には、本発明者が検証し
た結果、次のような技術的問題点があった。即ち、 原料キトサンに精製度の良くないキトサンを用いた場
合には、酸に溶解したときに酸水溶液にならずに、ゲル
化してしまう。 キトサンの酸水溶液を得た後に有機溶媒で希釈する
が、この際、生成するキトサン塩の影響で、ゲル化又は
凝集沈殿が生じアセチル化度に関係なく水に不溶とな
り、均一な溶液が得られない。 反応終了後、希釈溶媒とアセチル化剤の希釈溶媒によ
って、アセチル化キトサンが反応液全体に対して希薄に
なり、反応規模に比べ、得られる部分アセチル化キトサ
ンの量が少なく効率が悪い。また反応自体には関与しな
い希釈に用いる有機溶媒を大量に必要とし、製造コスト
を増大させる。 アセチル化剤を過剰に希釈し、少量ずつ添加するため
に反応時間が長く、そのため、製造工程時間当たりのキ
トサンのアセチル化処理量が少量である。これも生産コ
ストを増大させ、工業的利用の妨げになっている。 工業化のためのスケールアップに伴い、扱う溶媒量が
増大し、安全面、設備規模等の面で困難を要する。また
溶剤からのアセチル化キトサンの回収工程を必要とする
ことや、廃出溶媒の処理など付帯設備を必要とする。

【０００６】以上のように上記製造方法は、特に工業的
な大量生産を行うには適当な方法ではなく、例えば上記
公報に記載の実施例を単純にスケールアップして考える
と、５ｋｇのキトサンをアセチル化処理するために必要
となる溶媒量は、原料キトサンを溶解するための２％酸
水溶液２８０ｋｇ、その希釈溶媒のメタノール５００ｋ
ｇ、またアセチル化剤を希釈するためのメタノール約１
４００ｋｇとなる。またアセチル化剤を加える添加時間
については、添加スピードによって決まるが、少なくと
も１５時間以上必要となる。

【０００７】本発明の目的は、様々なｐＨにおいてまた
各種の多価塩の添加に対して安定な水溶性の部分アセチ
ル化キトサン液の製造方法を提供することにある。本発
明の別の目的は、部分アセチル化キトサン液を短時間に
かつ高い効率で製造し得る、量産に適した水溶性の部分
アセチル化キトサン液の製造方法を提供することにあ
る。本発明の別の目的は、有機溶媒の使用量を大幅に削
減することにより、廃出溶媒の処理が簡単で済む水溶性
の部分アセチル化キトサン液の製造方法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
原料キトサンを酸水溶液に溶解して均一なキトサン水溶
液を調製する工程と、このキトサン水溶液を撹拌しなが
らこのキトサン水溶液に無水酢酸からなるアセチル化剤
を９０ｍモル／分以下の速度で添加して、Ｎ−アセチル
−Ｄ−グルコサミン単位の含量が３５〜６５％、Ｄ−グ
ルコサミン単位の含量が６５〜３５％の部分アセチル化
キトサン液を得るアセチル化工程とを含む水溶性の部分
アセチル化キトサン液の製造方法である。反応液全体を
効率よく激しく撹拌しながら、アセチル化剤を極めて短
時間にかつ均一に反応溶液中へ分散することにより、ラ
ンダムな部分アセチル化が行われ、反応生成物である部
分アセチル化キトサンが高い水溶性になる。

【０００９】請求項２に係る発明は、原料キトサンを酸
水溶液に溶解して均一なキトサン水溶液を調製する工程
と、このキトサン水溶液を撹拌しながらこのキトサン水
溶液に無水酢酸を水に可溶な有機溶媒で１０倍未満に希
釈したアセチル化剤を２１〜９０ｍモル／分の速度で添
加して、Ｎ−アセチル−Ｄ−グルコサミン単位の含量が
３５〜６５％、Ｄ−グルコサミン単位の含量が６５〜３
５％の部分アセチル化キトサン液を得るアセチル化工程
とを含む水溶性の部分アセチル化キトサン液の製造方法
である。アセチル化剤に無水酢酸を水に可溶な有機溶媒
で１０倍未満に希釈したものを用いることにより、無水
酢酸のみのアセチル化剤と比べて急激なアセチル化が抑
制され、ゲル化が起こりにくくなる。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
係る発明であって、キトサン水溶液の撹拌を撹拌翼の先
端の点の線速度が少なくとも０．３５ｍ／秒又はずり速
度が少なくとも２０／秒かかるように行う水溶性の部分
アセチル化キトサン液の製造方法である。請求項４に係
る発明は、請求項１ないし３のいずれかに係る発明であ
って、原料キトサンを酸水溶液に溶解する前に、原料キ
トサンを１０〜２５重量％の水酸化ナトリウム又は水酸
化カリウム水溶液に１５〜６０℃で２〜２４時間浸漬処
理する工程を更に含む水溶性の部分アセチル化キトサン
液の製造方法である。精製度が不十分な原料キトサンに
対しては、原料キトサンを高濃度のアルカリ水溶液に浸
漬処理することにより、原料キトサンから不純物が除去
され、かつ軟質化や水に対する分散性が向上し、アセチ
ル化反応に最適な条件を満たすようになる。

【００１１】請求項５に係る発明は、請求項１ないし３
のいずれかに係る発明であって、原料キトサンを酸水溶
液に溶解する前に、原料キトサンを５５〜６５℃の水に
入れてプロテアーゼを添加することにより原料キトサン
の蛋白を分解処理する工程と、この蛋白分解処理したキ
トサンを界面活性剤で洗浄する工程と、この洗浄液をろ
過する工程と、ろ過により得られたキトサンを１０〜２
５重量％の水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム水溶液
に１５〜６０℃で２〜２４時間浸漬処理する工程を更に
含む水溶性の部分アセチル化キトサン液の製造方法であ
る。請求項４に係るアルカリ水溶液処理の前に更にプロ
テアーゼによる除蛋白質処理と、界面活性剤による洗浄
を行うことにより、原料キトサンに不純物として付着し
ている蛋白質をより確実に除去して、目的物の部分アセ
チル化キトサンより残留蛋白質に起因した異臭を除去す
ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

(a) 原料キトサン 請求項１ないし５に係る発明の原料キトサンは水に対し
て不溶なキトサンであって、Ｎ−アセチル−Ｄ−グルコ
サミンとＤ−グルコサミンを構成単位とし、Ｄ−グルコ
サミン単位の含量が７０％以上であるランダム共重合体
であるか、或いはＤ−グルコサミンを構成単位とし、Ｄ
−グルコサミン単位の含量が１００％の重合体である。

【００１３】(b) 原料キトサンの前処理 事前に酸性溶液に溶解してゲル化が認められるような精
製度が不十分な原料キトサンについては、請求項４又は
５に係る発明に基づいて、アセチル化反応に最適な条件
を満たすように高濃度のアルカリ水溶液により前処理を
行う。即ち、原料キトサンを粉末又はフレーク状のまま
水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの濃度１０〜２
５％強塩基性溶液で１５〜６０℃に約２〜２４時間処理
し前処理を行う。高濃度のアルカリ溶液の処理により、
粉末又はフレーク状の原料キトサンから不純物を除去
し、同時に軟質化して酸水溶液に対する分散性を向上す
る。この結果、生成物のゲル化を防止し安定な水溶性を
確保することができる。またアセチル化反応後のろ過作
業が容易になり、定量的な生成物の回収ができる。

【００１４】アルカリ濃度、処理温度及び処理時間は相
互に関係して、例えば高濃度のアルカリ溶液を高温で用
いると処理時間が短くなる。前処理条件の例として、１
０％水酸化ナトリウム水溶液中で５５℃に２時間、又は
２５％水酸化ナトリウム水溶液中で１５℃に５時間が好
ましい。この前処理により夾雑する脂質、蛋白質、色素
等が除去され、次工程の酸水溶液に対する溶解性が向上
し、ゲル化を防ぐことができる。更にアセチル化反応後
の部分アセチル化キトサンの溶解性を向上させ、１００
メッシュ網によるろ過を容易にし、定量的回収を可能と
する。しかしアルカリ溶液で処理することでキトサンの
低分子化も併発するため必要以上に行うことは好ましく
ない。請求項５に係る発明に基づき、原料キトサンに不
純物として付着している蛋白質をより確実に除去して、
目的物の部分アセチル化キトサンより残留蛋白質に起因
した異臭を除去するために、高濃度のアルカリ処理の前
に、プロテアーゼによる除蛋白質処理と、界面活性剤に
よる洗浄を併せて行うことが好ましい。

【００１５】(c) キトサン水溶液の調製 原料キトサンを酸水溶液に溶解して均一なキトサン水溶
液を調製するときには、原料キトサンのアミノ基のモル
数に対して０．５〜１．５モル当量の各種酸の水溶液
に、キトサンの濃度が２．０重量％以下になるように、
原料キトサンを溶解する。ここでキトサンの濃度は溶液
の粘度に対応して決定する。分子量が数万〜数十万のキ
トサンに関しては、１．０重量％前後が望ましい。原料
キトサンを溶解する酸として、酢酸、蟻酸等の１価の有
機酸又は無機酸を用いる。この酸はｐＫａ値が３．５〜
４．６であって、特にｐＫａ値が４．５前後の酢酸が望
ましい。ｐＫａ値が３．５未満の低い酸では、酸無水物
などのアセチル化剤の加水分解が促進してしまうので、
添加するアセチル化剤量の増加が必要となる。またｐＫ
ａ値が４．６を越えると、キトサンを完全に溶解し切れ
ない不具合がある。原料キトサンを酸水溶液に溶解する
ことで均一系を得る。この工程で調製されたキトサン水
溶液は、特開昭６２−４７０２号公報に示される方法の
ように水に可溶な溶媒で希釈することなく、又は水で希
釈することなく、次工程のアセチル化反応に用いる。

【００１６】(d) キトサンのアセチル化反応 キトサンのアセチル化工程では、キトサン水溶液にアセ
チル化剤を添加してキトサンにアセチル化反応を起こさ
せ、水溶性アセチル化キトサン液を得る。請求項１に係
る製造方法ではキトサンのアセチル化剤として無水酢酸
を用いる。また請求項２に係る製造方法ではキトサンの
アセチル化剤として無水酢酸を水に可溶な揮発性有機溶
媒で１０倍未満に希釈したものを用いる。添加するアセ
チル化剤の量は、生成した部分アセチル化キトサンのア
セチル化度を４０〜６０％にするよう前試験をして事前
に決定しておく。このアセチル化剤の量は、アセチル化
されるアミノ基のモル量に関係するが、水系反応のため
水との加水分解反応で消費されるので、等モル量の数倍
が必要となる。具体的には、キトサンのアセチル化され
るアミノ基のモル数の２〜９倍のモル数の無水酢酸が必
要となる。請求項２に係る製造方法における希釈溶媒と
しては、アセトンなどの揮発性非プロトン系溶媒、又は
メタノール、エタノール、イソプロパノール等が例示さ
れる。有機溶媒使用量を無水酢酸の１０倍未満にするこ
とによって、キトサンと酸によって生成する塩濃度の影
響によるアセチ化キトサンの凝集沈殿を起こすことな
く、水溶性の部分アセチル化キトサンが高濃度で得られ
る。１０倍以上に無水酢酸を希釈した場合には、水溶性
の部分アセチル化キトサンが高濃度で得られないばかり
か、廃出溶媒の処理が複雑になり、量産に不適になる。

【００１７】アセチル化剤を添加するときには、キトサ
ン水溶液を２０〜５０℃にして、キトサン水溶液の粘度
を低下させることで撹拌効率が向上するようにする。即
ち、反応系が激しく均一に撹拌される状態にして、アセ
チル化剤を少量ずつしかも短時間に添加する。請求項１
の方法のように、無水酢酸のみを添加して激しく撹拌さ
せるか、或いは請求項２の方法のように、無水酢酸を水
に可溶な有機溶媒で１０倍未満に希釈して激しく撹拌さ
せることにより、加えたアセチル化剤が瞬時にかつ均一
に反応溶液中へ分散し、ランダムな部分アセチル化の割
合が制御され、反応生成物の水溶性が決定される。本発
明の添加速度は請求項１に係る発明では、９０ｍモル／
分以下であり、請求項２に係る発明では、２１〜９０ｍ
モル／分である。添加速度が遅いほどランダムなアセチ
ル化が行われ、高い水溶性を有する部分アセチル化キト
サンが得られる。しかし、生産性の観点から２１ｍモル
／分以上が好ましい。９０ｍモル／分を越えるとアセチ
ル化剤がキトサン反応液中に均一に分散せず、ブロック
的なアセチル化反応が起こり、高い水溶性を有する部分
アセチル化キトサンが得られない。添加終了後、更に１
０〜３０分間撹拌を続け反応を終了する。

【００１８】アセチル化剤を添加するときの撹拌は、請
求項３に記載した方法が望ましい。即ち、請求項１又は
請求項２に記載した製造方法に適した撹拌は、添加した
無水酢酸が停滞しないように行う必要がある。その撹拌
の一例を図１に示す半径Ｒcの円筒容器１内に半径Ｒbの
２枚羽根からなる櫂型（oar-shaped）撹拌翼２を有する
撹拌機３を用いて説明する。この撹拌機３の撹拌翼２を
角速度ωで回転させてアセチル化反応を行う場合、撹拌
翼２の先端の点の線速度Ｖは、 Ｖ ＝ Ｒb × ω ……… （１） で表され、またこのときのずり速度Ｄは近似的に Ｄ ＝ ２ｋω／（１−ａ²） ……… （２） で表される。ここで、ａ＝Ｒb／Ｒc、ｋは撹拌翼２を用
いたときの補正定数であって、０．４８である。請求項
１又は請求項２に記載した製造方法に適した撹拌は、撹
拌翼の先端の点の線速度Ｖが少なくとも０．３５ｍ／
秒、又はずり速度Ｄが少なくとも２０／秒で撹拌翼を回
転させる。撹拌翼をプロペラ型等を用いても同様の回転
を行うことが好ましい。例えば、０．４％酢酸で溶解さ
せた分子量が１０×１０⁴、１５×１０⁴、３０×１０⁴
である３種のキトサン１％水溶液の２５℃におけるずり
速度とそのときの見かけ粘度の関係を求めると、図２に
示すように、ずり速度が大きくなるにつれ、高分子構造
破壊のために、初めは見かけ粘度が急激に減少するが、
ずり速度Ｄが２０／秒以上では一定となる。このためず
り速度Ｄを少なくとも２０／秒かかるようにして撹拌す
ることが好ましいことが裏付けられる。

【００１９】上記の添加条件で、アセチル化剤を添加し
ても反応液をゲル化させることなく、良好なアセチル化
反応を行うことが可能となったのは、このアセチル化反
応が水系反応であることに大きく影響している。即ち添
加された無水物のアセチル化剤は、水とは直ちに溶解せ
ず、激しい撹拌、例えば撹拌翼の先端の点の線速度が少
なくとも０．３５ｍ／秒又はずり速度が少なくとも２０
／秒の撹拌によって系中に分散されながら均一に混ざり
合う。この間にキトサン分子内のアミノ基をアセチル化
し、また溶媒である水による加水分解を受ける。このよ
うに溶媒である水とキトサン分子のアミノ基との競争反
応が起こるため、キトサン分子内のアミノ基のアセチル
化がブロック的に進行することが抑制され、ランダムに
アセチル化された水溶性の部分アセチル化キトサンが得
られる。

【００２０】(e) アセチル化反応後の処理 アセチル化反応後、撹拌熱による水の蒸発分の補充又は
目的の濃度へ希釈を行い、後処理として７５〜１００メ
ッシュでろ過を行い微粒状で水不溶の透明ゲルを除去す
るとともに、不純物をろ過により取り除くことが好まし
い。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を比較例とと
もに説明する。 ＜実施例１＞アセチル化度が２０．３％の原料キトサン
（焼津水産化学工業(株)製）を用意した。この原料キト
サンは事前に酸水溶液に溶解して１％キトサン溶液にし
たがゲル化せず均一水溶液になったため、アルカリ処理
の必要がないと判断した。この原料キトサン５．０ｇに
０．４％酢酸水溶液４９５．０ｇを加え、ホモミキサー
で撹拌して均一に十分溶解させ酢酸で溶解した１％キト
サン水溶液を得た。このキトサン水溶液を２５℃に維持
して、撹拌翼の先端の点の線速度を２．９ｍ／秒、ずり
速度を１２８／秒にして激しく撹拌しながらこの溶液
に、アセチル化剤として無水酢酸（キシダ化学(株)製；
特級試薬）３．０ｇを少量ずつ２１ｍモル／分の速度で
加え、更に１０分間撹拌して反応を完了させた。僅かに
混入している微粒状の水不溶透明ゲルや不純物を除くた
め１００メッシュ網でろ過して、目的物の水溶性の部分
アセチル化キトサン１％液を定量的に得た。

【００２２】＜比較例１＞実施例１と同じアセチル化剤
の添加速度を９２ｍモル／分にした以外は、実施例１と
同様にして、目的物の水溶性の部分アセチル化キトサン
１％液を定量的に得た。

【００２３】＜実施例２＞アセチル化剤として無水酢酸
３．０ｇをアセトンで５倍に希釈したものを用いた以外
は、実施例１と同様にして、目的物の水溶性の部分アセ
チル化キトサン１％液を定量的に得た。

【００２４】＜実施例３＞アセチル化剤として無水酢酸
３．０ｇをメタノールで５倍に希釈したものを用いた以
外は、実施例１と同様にして、目的物の水溶性の部分ア
セチル化キトサン１％液を定量的に得た。

【００２５】＜実施例４＞実施例１のアセチル化反応の
段階を図１に示した形状の容器を用いて、２枚羽根から
なる櫂型（oar-shaped）撹拌翼の先端の点の線速度を
０．３５ｍ／秒、ずり速度を２０／秒にして激しく撹拌
した以外は、実施例１と同様にして、目的物の水溶性の
部分アセチル化キトサン１％液を定量的に得た。

【００２６】＜比較例２＞実施例１のアセチル化反応の
段階を図１に示した形状の容器を用いて、２枚羽根から
なる櫂型（oar-shaped）撹拌翼の先端の点の線速度を
０．２６ｍ／秒、ずり速度を１５／秒にして撹拌した以
外は、実施例１と同様にして、目的物の水溶性の部分ア
セチル化キトサン１％液を定量的に得た。

【００２７】＜実施例５＞アセチル化度が２３．２％の
フレーク状キトサン（焼津水産化学工業(株)製）を用意
した。この原料キトサンは事前に酸水溶液に溶解して１
％キトサン溶液を調製するとゲル化がはげしく均一系を
得にくいため、次のアルカリ処理を行った。即ち、この
原料キトサン５．０ｋｇをホウ砂８０ｇを溶かした６０
℃の温水８０ｋｇに入れ、次にプロテアーゼ（商品名：
２３−ＥＺ−０８、ツヤック(株)製）４００ｇを加え、
液温を約５５〜６５℃に保ちながら２時間撹拌して酵素
処理した。次いでこの液に非イオン系界面活性剤（商品
名：２２−ＨＨ−１６、ツヤック(株)製）１６０ｇを入
れ、原料キトサンを洗浄した後、ろ過し、更に水洗し
た。更にこのキトサンを５５℃に加温しておいた１０％
水酸化ナトリウム水溶液６０ｋｇに加え、５５℃のまま
２時間撹拌した後にろ過し、十分水洗し回収した。

【００２８】続いてこのキトサンに０．４％酢酸水溶液
を全量が５００ｋｇになるように加え、ホモミキサーで
撹拌して均一に十分溶解させた。撹拌しながらこの溶液
に、アセチル化剤として無水酢酸１．７ｋｇを揮発性溶
媒のアセトン１３．９ｋｇを加え希釈（９．２倍希釈）
したものを少量ずつ８０ｍモル／分の速度で加え、更に
３０分撹拌して反応を完了させた。撹拌熱により水が蒸
発した分だけ水を補充し、微粒状の水不溶透明ゲルや不
純物を除くため１００メッシュ網でろ過して、目的物の
水溶性の部分アセチル化キトサン１％液を得た。

【００２９】＜比較例３＞実施例５と同じ原料キトサン
５．０ｇを１５℃で２５％水酸化ナトリウム水溶液６０
ｇに加えて、３０分間浸漬処理した後にろ過、十分水洗
し回収した。このキトサンに０．４％酢酸水溶液を全量
が５００ｇになるように加え、ホモミキサーで撹拌して
十分溶解させ酢酸溶解１％キトサン水溶液を得た。しか
しアルカリ処理したにもかかわらず、この液の一部はゲ
ル化していた。この状態で実施例１と同様にしてアセチ
ル化処理を行ったが、目的物の水溶性の部分アセチル化
キトサン１％液はゲル化してしまった。

【００３０】＜目的物のアセチル化度の評価＞実施例１
〜５及び比較例１〜３の目的物である部分アセチル化キ
トサン液のアセチル化度、紫外可視吸収スペクトル（透
過度）、ｐＨでの溶液安定性、及び各種多価塩の添加に
対する溶液安定性の評価を行った。これらの結果を原料
キトサンの結果とともに表１に示す。即ち、表１は実施
例１で合成したＮ−アセチル化キトサンの物理的な性質
をまとめたものである。

【００３１】先ず目的物である、得られた反応生成物の
アセチル化度の測定は、従来一般的に用いられるコロイ
ド滴定法に従い行った。即ち、ろ過し濃度を調整した生
成物を直接に秤量し、蒸留水を適量加えよく撹拌する。
指示薬として０．１％トルイジンブルー溶液（キシダ化
学(株)製）を２〜３滴加え、１／４００Ｎ−ポリビニル
硫酸カリウム溶液（和光純薬工業(株)製；コロイド滴定
用試薬）にて滴定しアセチル化度を算出した。次に透過
度は、反応後の生成物Ｎ−アセチル化キトサン１％液
１．０ｇに４％水酸化ナトリウム水溶液１．０ｇを加え
てｐＨをアルカリ性に変え、次いで水で全量を１０ｇに
し均一に撹拌してアルカリ性の０．１重量％キトサン溶
液を調製した後、この溶液をサンプルとして４８０ｎｍ
における透過度％Ｔを測定することにより求めた。９
８．０％Ｔ以上が水溶性が良好で、溶液の白濁及びゲル
化が起こっていないとみなされる。

【００３２】また様々なｐＨにおける目的物の溶液安定
性は、目的物の水溶性のＮ−アセチル化キトサン１％液
をそれぞれ４種類のｐＨの緩衝溶液に滴下して溶解性の
試験を行った。なおｐＨ９．１及び９．８は炭酸ナトリ
ウム−炭酸水素ナトリウム系の緩衝液、ｐＨ１２．６及
び１３．４は水酸化ナトリウム−塩化カリウム系の緩衝
溶液を用いた。また各種多価塩の添加に対する溶液安定
性は、目的物の水溶性のＮ−アセチル化キトサン１％液
に塩濃度が９％となるように各種の塩（ＮａＣｌ，ＫＣ
ｌ，ＣａＣｌ₂，Ｎａ₂ＳＯ₄）を添加したときのＮ−ア
セチル化キトサンの溶液安定性を試験した。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１において、「＋」は目的物であるＮ−
アセチル化キトサン液がゲル化もしくは沈殿を形成せず
に殆ど透明な溶液状態であることを示し、「−」は反対
にＮ−アセチル化キトサン液がゲル化もしくは沈殿を形
成して白濁状態にあることを示す。表１から明らかなよ
うに、比較例１の液は原料キトサンと同様にｐＨ９．１
及びｐＨ９．８で、或いはＫＣｌ，Ｎａ₂ＳＯ₄を添加し
たときに、ゲル化もしくは沈殿を形成し、比較例２の液
は原料キトサンと同様にｐＨ９．８で、或いはＮａ₂Ｓ
Ｏ₄を添加したときにゲル化もしくは沈殿を形成し、比
較例３の液は原料キトサンと同様にｐＨ９．１〜１３．
４で、或いは各種塩を添加したときに、ゲル化もしくは
沈殿を形成した。これに対して、実施例１〜５の液はゲ
ル化もしくは沈殿を全く形成しなかった。このことは比
較例１〜３の液の透過度が９８．０％Ｔ未満であって、
実施例１〜５の液の透過度が９８．０％Ｔ以上であるこ
とからも裏付けられた。

【００３５】また、実施例５の出発原料と反応生成物に
ついて、それぞれ紫外可視吸収スペクトル及び赤外吸収
スペクトルを測定した。その結果を図３〜図６に示す。
図３は実施例５の目的物の反応生成物（アセチル化度５
０％）の透過度％Ｔ測定の紫外可視吸収スペクトル線図
であり、図５はその赤外吸収スペクトル線図である。ま
た図４は上記原料キトサン（アセチル化度２０％）の透
過度％Ｔ測定の紫外可視吸収スペクトル線図であり、図
６はその赤外吸収スペクトル線図である。図３及び図４
から明らかなように、実施例５の原料キトサンの透過度
は測定波長領域を１０００ｎｍに広げても８０％Ｔ程度
であるのに対して、実施例５の反応生成物は全波長領域
において透過度が１００％Ｔに近かった。また図５及び
図６の対比から、実施例５の反応生成物が波数１６５０
ｃｍ^-1で吸収が増大し、アミド基の特徴的なアミドＩバ
ンドの生成が認められた。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、従来法では、反応
時間が長く、反応溶液当りのキトサン処理量が低く、工
業的利用のための迅速な製造が困難で、かつ大量供給の
ための大規模な生産が至難であったものが、本発明の製
造方法によれば、水に不溶性のキトサンから高分子の水
溶性の部分アセチル化キトサンを簡易かつ短時間に製造
することができ、従来法の欠点を解消することができ
る。即ち、本発明の製造方法で得られる水溶性の部分ア
セチル化キトサンは、アセチル化度が３５〜６５％の非
晶質のものであり、アセチルグルコサミンとグルコサミ
ンの構成単位が交互に配列した構造をもつことが推定さ
れる。これは、アセチル化度の測定ならびに、塩基性条
件下での透過度の測定や、ｐＨ変化及び各種多価塩の添
加に対する溶液安定性からも実証される。従って、本発
明の製造方法は、水溶性の部分アセチル化キトサンを迅
速かつ大量に、また低コストで供給することを可能に
し、キトサンの工業的用途を大きく拡大できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のキトサン水溶液を撹拌するための撹拌
機の構成図。

【図２】０．４％酢酸で溶解させた分子量の異なる３種
のキトサン１％水溶液のずり速度とそのときの見かけ粘
度の関係を示す図。

【図３】実施例５における反応生成物の水溶性部分アセ
チル化キトサンの紫外可視吸収スペクトル線図。

【図４】実施例５における原料キトサンの紫外可視吸収
スペクトル線図。

【図５】実施例５における反応生成物の水溶性部分アセ
チル化キトサンの赤外吸収スペクトル線図。

【図６】実施例５における原料キトサンの赤外吸収スペ
クトル線図。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料キトサンを酸水溶液に溶解して均一
   なキトサン水溶液を調製する工程と、 前記キトサン水溶液を撹拌しながら前記キトサン水溶液
   に無水酢酸からなるアセチル化剤を９０ｍモル／分以下
   の速度で添加して、Ｎ−アセチル−Ｄ−グルコサミン単
   位の含量が３５〜６５％、Ｄ−グルコサミン単位の含量
   が６５〜３５％の部分アセチル化キトサン液を得るアセ
   チル化工程とを含む水溶性の部分アセチル化キトサン液
   の製造方法。
2. 【請求項２】 原料キトサンを酸水溶液に溶解して均一
   なキトサン水溶液を調製する工程と、 前記キトサン水溶液を撹拌しながら前記キトサン水溶液
   に無水酢酸を水に可溶な有機溶媒で１０倍未満に希釈し
   たアセチル化剤を２１〜９０ｍモル／分の速度で添加し
   て、Ｎ−アセチル−Ｄ−グルコサミン単位の含量が３５
   〜６５％、Ｄ−グルコサミン単位の含量が６５〜３５％
   の部分アセチル化キトサン液を得るアセチル化工程とを
   含む水溶性の部分アセチル化キトサン液の製造方法。
3. 【請求項３】 キトサン水溶液の撹拌を撹拌翼の先端の
   点の線速度が少なくとも０．３５ｍ／秒又はずり速度が
   少なくとも２０／秒かかるように行う請求項１又は２記
   載の水溶性の部分アセチル化キトサン液の製造方法。
4. 【請求項４】 原料キトサンを酸水溶液に溶解する前
   に、前記原料キトサンを１０〜２５重量％の水酸化ナト
   リウム又は水酸化カリウム水溶液に１５〜６０℃で２〜
   ２４時間浸漬処理する工程を更に含む請求項１ないし３
   いずれか記載の水溶性の部分アセチル化キトサン液の製
   造方法。
5. 【請求項５】 原料キトサンを酸水溶液に溶解する前
   に、前記原料キトサンを５５〜６５℃の水に入れてプロ
   テアーゼを添加することにより前記原料キトサンの蛋白
   を分解処理する工程と、前記蛋白分解処理したキトサン
   を界面活性剤で洗浄する工程と、前記洗浄液をろ過する
   工程と、前記ろ過により得られたキトサンを１０〜２５
   重量％の水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム水溶液に
   １５〜６０℃で２〜２４時間浸漬処理する工程を更に含
   む請求項１ないし３いずれか記載の水溶性の部分アセチ
   ル化キトサン液の製造方法。