JPH1171398A - シスチン導入加水分解ケラチンおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケラチン蛋白を加水分解して得られた加水分
解ケラチンまたはその誘導体に、それらの有する特性を
損なうことなく、さらに有用な特性を付加する。 【解決手段】 ケラチン蛋白を加水分解して得られた加
水分解ケラチンまたはその誘導体にＮ，Ｎ’−ジカルボ
キシ無水シスチンをアルカリの存在下で反応させ、その
後、酸を用いて脱炭酸することにより、上記加水分解ケ
ラチンまたはその誘導体にシスチンを導入して、加水分
解ケラチンまたはその誘導体の有する特性に加え、シス
チンの有する特性を付加したシスチン導入加水分解ケラ
チンを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、天然物由来のケラ
チン蛋白を加水分解して得られた加水分解ケラチンまた
はその誘導体にシスチンを導入したシスチン導入加水分
解ケラチンおよびその製造方法に関し、さらに詳しく
は、加水分解ケラチンまたはその誘導体の有するシスチ
ンに基づく特性をさらに強めたシスチン導入加水分解ケ
ラチンおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、動物、植物、微生物由来など
の天然物由来の蛋白質を加水分解することによって得ら
れる加水分解ペプチドやその誘導体を化粧品に配合した
り、それらの加水分解ペプチドやその誘導体で繊維を処
理することが行われている。

【０００３】これは、毛髪化粧品の場合、それらの加水
分解ペプチドやその誘導体が毛髪に収着して毛髪の損傷
を防止したり、損傷した毛髪を回復させる作用を有し、
しかも毛髪上に被膜を形成して毛髪に艶や潤いを付与す
る作用を有することによるものであり、皮膚化粧品の場
合は、それらの加水分解ペプチドやその誘導体が皮膚に
艶を付与したり、それらが有する保湿性により皮膚にし
っとり感を付与する作用を有し、しかも、それらの加水
分解ペプチドやその誘導体が天然の蛋白質から誘導され
る物質であって、皮膚に対する刺激性が少なく、安全性
が高いという理由によるものである。

【０００４】また、繊維処理においては、加水分解ケラ
チンやその誘導体が繊維を保湿性の高い繊維にしたり、
木綿繊維にウール様の感触を付与する作用を有し、かつ
皮膚に触れる部分に用いても刺激性が少なく、安全性が
高いという理由によるものである。

【０００５】天然物由来の蛋白質の加水分解ペプチドや
その誘導体の中でも、特に加水分解ケラチンやその誘導
体は、ジスルフィド結合を有していて毛髪とジスルフィ
ド結合を介して結合しやすく、毛髪の保護や損傷回復作
用が優れていることから、毛髪化粧品に広く使用されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、化粧品
基材の研究に携わる者にとっては、さらに毛髪に結合し
やすく、毛髪の保護作用や損傷回復作用がさらに向上し
た、より高品質の加水分解ペプチドやその誘導体を得た
いという要望がある。

【０００７】また、ケラチンのアミノ酸組成は表１に示
すように、シスチンをハーフシスチンとして約１０モル
％、すなわちアミノ酸約１０個に１個の割合でハーフシ
スチンを含んでいるが、加水分解ケラチン中のシスチン
量は分解方法や分解度により異なり、しかも、精製によ
りシスチンが失われるため、現実には１０モル％以下に
なり、加水分解の度合いの大きいペプチド、すなわち平
均分子量の小さい加水分解ケラチンでは、シスチンをま
ったく含まないペプチド鎖も存在することになり、ジス
ルフィド結合による毛髪の保護作用や損傷回復作用を発
揮するペプチドが少なくなるという問題もある。

【０００８】

【表１】

【０００９】加水分解ペプチドなどのペプチド類にアジ
ド法、アミノ酸エステル縮合法、ジケトピペラジン法な
どを利用して特定のアミノ酸を導入することにより他の
特性を付加することも検討されているが、これらの方法
による場合、ペプチドとの反応前に官能基を保護するた
め、アミノ酸を導入後に外した保護基を除去して精製す
る必要があったり、反応に大量の有機溶媒を必要とする
など、大量生産には向かず、特定のペプチド合成以外
に、工業的にはあまり利用されていないのが現状であ
る。

【００１０】また、最近では遺伝子組み替え技術を利用
して特定のアミノ酸を組み込んだペプチドの合成も行わ
れているが（たとえば、特表平４−５０４８０１号公
報）、核酸合成やその核酸を宿主細胞に取り込ませる工
程が必要で、かつ生成したペプチドを精製分離するため
に煩雑な工程と時間を要するため、製造コストが高くな
り、一部の医薬品を除いてほとんど利用されていない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の事
情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、ケラチン蛋白の加水分
解物またはその誘導体にＮ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シ
スチンをアルカリの存在下で反応させた後、酸を用いて
脱炭酸を行うことにより、シスチンを加水分解ケラチン
に導入することができ、しかもこの方法によれば、脱炭
酸をすることに基づき、Ｎ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シ
スチンと加水分解ケラチンまたはその誘導体との反応液
中に保護基が残らないので、その後の精製が容易であ
り、また、得られたシスチン導入加水分解ケラチンは、
シスチンの導入によりジスルフィド結合が増加し、毛髪
や皮膚への艶や潤いの付与作用がシスチン導入前よりも
さらに高められていることを見出し、本発明を完成する
にいたった。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明で使用する加水分解ケラチ
ンまたはその誘導体の原料としては、たとえば、獣毛、
羽毛、爪、角、ひずめなどが挙げられるが、特に羊毛、
毛髪、羽毛が好ましい。

【００１３】本発明で使用する加水分解ケラチンは、上
記原料を酸、アルカリ、酵素またはそれらの併用により
加水分解することによって得られるが、その際、使用す
る酸、アルカリ、酵素の量や、反応温度、反応時間など
を適宜選択することにより、得られる加水分解ケラチン
のアミノ酸重合度を種々に変え得るが、本発明のシスチ
ン導入加水分解ペプチドの製造方法によれば、加水分解
ケラチンが水溶性である限りは、加水分解ケラチンの大
きさ（アミノ酸重合度）に関係なく使用することができ
る。

【００１４】ケラチンの酸加水分解に際しては、たとえ
ば、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、臭化水素酸などの無機
酸や、酢酸、蟻酸などの有機酸が用いられ、ケラチンの
アルカリ加水分解に際しては、たとえば、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化バリウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウムなど
の無機アルカリが用いられる。そして、ケラチンの酵素
加水分解に際しては、ペプシン、プロクターゼＡ、プロ
クターゼＢなどの酸性蛋白質分解酵素、パパイン、ブロ
メライン、サーモライシン、トリプシン、プロナーゼ、
キモトリプシンなどの中性ないしアルカリ性蛋白質分解
酵素が使用される。また、スブチリシン、スタフィロコ
ッカスプロテアーゼなどの歯産生の中性ないしアルカリ
性蛋白質分解酵素も使用できる。

【００１５】加水分解ケラチンの誘導体としては、上記
加水分解ケラチンのカルボキシル基におけるアルコール
とのエステル、たとえば、メチルエステル、エチルエス
テル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ラウ
リルエステル、セチルエステル、２−エチルヘキシルエ
ステル、２−ヘキシルデシルエステル、ステアリルエス
テルなどの炭素数１〜２０の炭化水素アルコールとのエ
ステルなどが挙げられる。

【００１６】シスチン導入加水分解ケラチンを得るに
は、まず、シスチンをＮ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シス
チンに変換するが、このＮ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シ
スチンを得る方法としては、公知の方法を採用すること
ができる。たとえば、まず、シスチンのアルカリ水溶液
にクロル炭酸ベンジル、クロル炭酸メチル、クロル炭酸
アリルなどのクロル炭酸エステルをアルカリ条件下で滴
下し、下記の反応式〔Ｉ〕に示すようにシスチンのアミ
ノ基を保護する。

【００１７】

【化１】

【００１８】（式中、Ｒはベンジル基、アルキル基また
はアリル基）

【００１９】ついで、反応液を塩酸、硫酸などの鉱酸で
酸性にした後、酢酸エチルなどの有機溶媒で反応生成物
を抽出し、食塩水および水で有機層を洗浄した後、有機
溶媒を減圧濃縮して除去することにより、アミノ基が保
護されたシスチンが得られる。

【００２０】つぎに、上記で得られたアミノ基が保護さ
れたシスチンを酢酸エチルなどの溶解可能な有機溶媒に
溶解し、下記の反応式〔II〕に示すように、窒素ガス雰
囲気下で、塩化チオニル（塩化チオニルに代えて、三塩
化リン、五塩化リンなどでもよい）などを反応させてカ
ルボキシル基をカルボニルクロライドにし、ついで減圧
下８０℃以上で加熱縮合させると、Ｎ，Ｎ’−ジカルボ
キシ無水シスチンが得られる。

【００２１】

【化２】

【００２２】また、シスチンにホスゲン、ホスゲンダイ
マー、ホスゲントリマーなどを直接反応させて、Ｎ，
Ｎ’−ジカルボキシ無水シスチンを合成することもでき
る。

【００２３】加水分解ケラチンまたはその誘導体と上記
のようにして得られたＮ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シス
チンとの反応は、下記の反応式〔III 〕に示すように進
行する。

【００２４】

【化３】

【００２５】（式中、Ｒ’は種々のアミノ酸側鎖を示
し、ｎはアミノ酸の重合度を示す）

【００２６】まず、加水分解ケラチンまたはその誘導体
の水溶液を水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ剤で
ｐＨを１０．０〜１０．５程度に調整し、その中に酢酸
エチルなどの溶媒に溶解したＮ，Ｎ’−ジカルボキシ無
水シスチンを氷冷下で滴下して反応させるが、同時に水
酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ剤も滴下してｐＨ
を１０．０〜１０．５に保つ。

【００２７】Ｎ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シスチンの滴
下終了後、氷冷下で２〜５時間攪拌を続けて反応を完結
させる。つぎに反応液にｎ−ヘキサンなどの水と相溶し
ない溶媒を添加して洗浄し、未反応のＮ，Ｎ’−ジカル
ボキシ無水シスチンを有機層に移して除去した後、水層
を硫酸、塩酸などでｐＨ３〜４に調整して脱炭酸するこ
とによって、シスチン導入加水分解ケラチンが得られ
る。このシスチン導入加水分解ケラチンでは、式〔III
〕に示すように加水分解ケラチンまたはその誘導体の
アミノ基とシスチンのカルボキシル基とがアミド結合す
ることにより、加水分解ケラチンまたはその誘導体にシ
スチンが導入されている。

【００２８】脱炭酸したシスチン導入加水分解ケラチン
溶液はそのままあるいは粉末化して化粧品や繊維処理剤
などへの配合剤などとして使用に供され、また、必要に
応じ、イオン交換樹脂、透析膜、電気透析、ゲル濾過、
限外濾過などによって精製した後、液体のままあるいは
粉末化して使用に供される。

【００２９】

【発明の効果】上記のようにして得られる本発明のシス
チン導入加水分解ケラチンは、シスチン導入によりジス
ルフィド結合が増加しているので、毛髪や皮膚への収着
性が高められていて、たとえば、毛髪化粧品に配合した
場合には、毛髪への収着性が高く、加水分解ケラチンま
たはその誘導体が本来有している毛髪の保護・損傷回復
作用、保湿作用、艶、潤いなどの付与作用が一層高めら
れ、それらの作用がより強力に発揮される。また、繊維
処理剤に配合した場合には、繊維に動物繊維様の感触を
与え、形状記憶性も増強される。

【００３０】

【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに限
定されるものではない。なお、以下の実施例などにおい
て、溶液や分散液などの濃度を示す％は特にその単位を
付記していないかぎり重量％である。また、実施例に先
立ち、Ｎ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シスチンの製造例を
参考例として示す。

【００３１】参考例１（Ｎ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シ
スチンの製造例１） シスチン１８ｇを１５０ｍｌの１Ｎ水酸化ナトリウム水
溶液に溶解し、氷冷下で攪拌しながらクロル炭酸ベンジ
ル３８．３ｇを３０分かけて滴下した。その間、水酸化
ナトリウム水溶液を添加して反応液のｐＨが９〜１０に
なるように保った。クロル炭酸ベンジルの滴下終了後、
室温で２時間攪拌を続け、反応を完結させた。

【００３２】反応終了後、希塩酸で反応液のｐＨを１に
し、酢酸エチル３００ｍｌを加えて反応生成物を抽出し
た。有機層は２％食塩水１５０ｍｌで２回洗浄し、さら
に７５ｍｌの水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウム３０
ｇを加えて有機層を乾燥した。濾過により無水硫酸ナト
リウムを除去した後、濾液を減圧濃縮乾固し、残留物を
クロロホルムより再結晶して３０ｇのＮ，Ｎ’−ジカル
ボベンゾキシシスチンを得た。

【００３３】つぎに、このＮ，Ｎ’−ジカルボベンゾキ
シシスチンを２６７ｍｌのベンゼン−ジオキサン混合液
（体積比＝２５０：１７）に溶解し、窒素ガス雰囲気下
で攪拌し、その中に１７．２ｍｌの塩化チオニルを１時
間かけて滴下した。滴下終了後、反応液の温度を５５℃
まで上昇させ、３時間攪拌を続けて反応を完結させた。

【００３４】反応終了後、減圧下で反応液の温度を８０
〜８５℃に保ち、２時間かけて加熱縮合させた後、反応
液を２０ｍｌのｎ−ヘキサンで５回洗浄し、水層を減圧
濃縮して１９．３ｇのＮ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シス
チンを得た。

【００３５】参考例２（Ｎ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シ
スチンの製造例２） シスチン１２ｇを１００ｍｌの１Ｎ水酸化ナトリウム水
溶液に溶解し、氷冷下で攪拌しながらクロル炭酸メチル
１４．１ｇを３０分かけて滴下した。その間、水酸化ナ
トリウム水溶液を添加して反応液のｐＨが９〜１０にな
るように保った。クロル炭酸メチルの滴下終了後、室温
で２時間攪拌を続け、反応を完結させた。

【００３６】反応終了後、希塩酸で反応液のｐＨを１に
し、酢酸エチル２００ｍｌを加えて反応生成物を抽出し
た。有機層は２％食塩水１００ｍｌで２回洗浄し、さら
に１００ｍｌの水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウム２
０ｇを加えて有機層を乾燥した。濾過により無水硫酸ナ
トリウムを除去した後、濾液を減圧濃縮乾固し、残留物
をｎ−ヘキサンで洗浄し、減圧乾燥して１０ｇのメチル
炭酸シスチンを得た。

【００３７】つぎに、このメチル炭酸シスチンを３０ｍ
ｌの酢酸エチルに溶解し、窒素ガス雰囲気下で攪拌し、
その中に８．０７ｍｌの塩化チオニルを１時間かけて滴
下した。滴下終了後、反応液の温度を５５℃まで上昇さ
せ、４時間攪拌を続けて反応を完結させた。

【００３８】反応終了後、減圧下で反応液の温度を８０
〜８５℃に保ち、２時間かけて加熱縮合させた後、反応
液を２０ｍｌのｎ−ヘキサンで５回洗浄し、水層を減圧
濃縮して７．９ｇのＮ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シスチ
ンを得た。

【００３９】実施例１ 平均分子量４００の加水分解ケラチンの２５％水溶液５
０ｇ（アミノ態窒素の測定によって得られた化学量論的
モル数として４３．３ミリモル）を水酸化ナトリウム水
溶液でｐＨを１０．２に調整し、この溶液に、氷冷下、
上記参考例１で製造したＮ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シ
スチン５ｇ（１７．１ミリモル、加水分解ケラチンに対
し０．８当量）を１００ｍｌの酢酸エチルに溶解した溶
液を添加し攪拌して混合し、４時間攪拌を続けて反応さ
せた。その間、水酸化ナトリウム水溶液を添加して反応
液のｐＨが１０．０〜１０．５になるように保った。

【００４０】反応終了後、反応物を８０ｍｌのｎ−ヘキ
サンで３回洗浄して未反応物を除去した後、水層に濃硫
酸を添加してｐＨを４に調整して減圧下で脱炭酸した。
ついで、この水溶液を水酸化ナトリム水溶液でｐＨを
６．５とし、電気透析で精製後、濃縮により濃度を調整
して、シスチン導入加水分解ケラチンの２５％水溶液を
４１．３ｇ得た。

【００４１】上記のようにして得られたシスチン導入加
水分解ケラチンの一部を６Ｎ塩酸で２０時間完全加水分
解した後、アミノ酸オートアナライザーでアミノ酸分析
したところ、ハーフシスチンとして１５．７２モル％が
検出された。また、上記のようにして得られたシスチン
導入加水分解ケラチンの一部を、塩酸による加水分解を
行わずにアミノ酸分析したところ、シスチンは検出され
ず、上記で検出されたシスチンはすべて加水分解ケラチ
ンに結合していることが明らかにされた。

【００４２】原料の加水分解ケラチンには８．８６モル
％のシスチンが含まれていたので、検出された１５．７
２モル％のシスチンのうち６．８６モル％は上記のシス
チン導入法により加水分解ケラチンに導入されたもので
あることが明らかであった。

【００４３】実施例２ 平均分子量４００の加水分解ケラチンに代えて平均分子
量１０００の加水分解ケラチンの２５％水溶液５０ｇ
（アミノ態窒素の測定によって得られた化学量論的モル
数として３６．６ミリモル）と上記参考例１で製造した
Ｎ，Ｎ’−ジカルボキシ無水シスチン４．３ｇ（１４．
６ミリモル、加水分解ケラチンに対し０．８当量）を８
０ｍｌの酢酸エチルに溶解した溶液を用いたほかは、実
施例１と同様にして、シスチン導入加水分解ケラチンの
２５％水溶液を３９．７得た。

【００４４】上記のようにして得られたシスチン導入加
水分解ケラチンの一部を６Ｎ塩酸で２０時間完全加水分
解した後、アミノ酸オートアナライザーでアミノ酸分析
したところ、ハーフシスチンとして１７．２４モル％が
検出された。また、上記のようにして得られたシスチン
導入加水分解ケラチンの一部を、塩酸による加水分解を
行わずにアミノ酸分析したところ、シスチンは検出され
ず、上記で検出されたシスチンはすべて加水分解ケラチ
ンに結合していることが明らかにされた。

【００４５】原料の加水分解ケラチンには９．０５モル
％のシスチンが含まれていたので、検出された１７．２
４モル％のシスチンのうち８．１９モル％は上記のシス
チン導入法により加水分解ケラチンに導入されたもので
あることが明らかであった。

【００４６】実施例３ 平均分子量２０００の加水分解ケラチンの２５％水溶液
５０ｇ（アミノ態窒素の測定によって得られた化学量論
的モル数として２７．８ミリモル）を水酸化ナトリウム
水溶液でｐＨを１０．２に調整し、この溶液に、氷冷
下、上記参考例２で製造したＮ，Ｎ’−ジカルボキシ無
水シスチン３．６ｇ（１２．５ミリモル、加水分解ケラ
チンに対し０．９当量）を６０ｍｌの酢酸エチルに溶解
した溶液を添加し攪拌して混合し、４時間攪拌を続けて
反応させた。その間、水酸化ナトリウム水溶液を添加し
て反応液のｐＨが１０．０〜１０．５になるように保っ
た。

【００４７】反応終了後、反応物を５０ｍｌのｎ−ヘキ
サンで３回洗浄して未反応物を除去した後、水層に濃硫
酸を添加してｐＨを４に調整して減圧下で脱炭酸した。
ついで、この水溶液を水酸化ナトリム水溶液でｐＨを
６．５とし、透析用セロファンチューブ（和光純薬製、
分画分子量１００００）に移し、５リットルのイオン交
換水で３回透析を繰り返し精製した。透析による精製
後、濃縮により濃度を調整して、シスチン導入加水分解
ケラチンの２５％水溶液を３８．３ｇ得た。

【００４８】上記のようにして得られたシスチン導入加
水分解ケラチンの一部を６Ｎ塩酸で２０時間完全加水分
解した後、アミノ酸オートアナライザーでアミノ酸分析
したところ、ハーフシスチンとして１９．０１モル％が
検出された。また、上記のようにして得られたシスチン
導入加水分解ケラチンの一部を、塩酸による加水分解を
行わずにアミノ酸分析したところ、シスチンは検出され
ず、上記で検出されたシスチンはすべて加水分解ケラチ
ンに結合していることが明らかにされた。

【００４９】原料の加水分解ケラチンには９．５３モル
％のシスチンが含まれていたので、検出された１９．０
１モル％のシスチンのうち９．４８モル％は上記のシス
チン導入法により加水分解ケラチンに導入されたもので
あることが明らかであった。

【００５０】〔シスチン導入加水分解ケラチンの毛髪へ
の収着性試験〕上記のようにして製造されたシスチン導
入加水分解ケラチンの毛髪への収着性を、Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ ＳＣＣＪ Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２記載の
「毛髪の損傷度評価法（Ｉ）」中のカラム循環法に従っ
て試験した。

【００５１】すなわち、直径７．５ｍｍ、長さ７５ｍｍ
の液体クロマト用カラムに、平均長さ２ｍｍに切断した
毛髪１．８ｇを充填し、その中に試料濃度２％に調整し
た試験液を流速２ｍｌ／ｍｉｎで一定時間循環させる。

【００５２】循環後の試験液中の試料濃度は試験液をゲ
ル濾過分析することによって求め、循環前後の試験液中
の試料濃度の変化より毛髪１ｇ当たりの試料の収着量を
算出する。なお、毛髪への浸透による試料濃度の低下量
は、対照に平均分子量１０００のポリオキシエチレング
リコールの２％水溶液を用いて上記と同じ条件で試験液
を循環させ、ポリオキシエチレングリコール濃度の低下
量を毛髪への浸透によるものとして補正した。

【００５３】試験には実施例１〜３で製造したシスチン
導入加水分解ケラチンのそれぞれ２％水溶液を調製し、
それを試験液として、上記の方法により、毛髪への収着
量を調べた。なお、比較対照として、シスチン導入加水
分解ケラチンのそれぞれの原料である、平均分子量４０
０、平均分子量１０００、平均分子量２０００の加水分
解ケラチンの毛髪への収着量も調べた。それらの結果を
表２に示す。

【００５４】

【表２】

【００５５】表２に示す結果から明らかなように、実施
例１〜３のシスチン導入加水分解ケラチンは、それぞれ
の原料の加水分解ケラチンに比べて毛髪への収着性が４
０〜６０％向上していた。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケラチン蛋白を加水分解して得られた加
   水分解ケラチンまたはその誘導体にシスチンを、上記加
   水分解ケラチンまたはその誘導体のアミノ基とシスチン
   のカルボキシル基とのアミド結合により、導入したこと
   を特徴とするシスチン導入加水分解ケラチンペプチド。
2. 【請求項２】 ケラチン蛋白を加水分解して得られた加
   水分解ケラチンまたはその誘導体にＮ，Ｎ’−ジカルボ
   キシ無水シスチンをアルカリの存在下で反応させ、その
   後、酸を用いて脱炭酸することを特徴とするシスチン導
   入加水分解ケラチンの製造方法。