JPS5919122B2 - 水溶性部分脱アセチル化キチン及びその製造法 - Google Patents

水溶性部分脱アセチル化キチン及びその製造法

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JPS5919122B2
JPS5919122B2 JP12205476A JP12205476A JPS5919122B2 JP S5919122 B2 JPS5919122 B2 JP S5919122B2 JP 12205476 A JP12205476 A JP 12205476A JP 12205476 A JP12205476 A JP 12205476A JP S5919122 B2 JPS5919122 B2 JP S5919122B2
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chitin
water
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deacetylated chitin
soluble
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義男 岩倉
勝幸 小倉
恵輔 栗田
隆徳 山南
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はN−アセチルーD−グルコサミンとDーグルコ
サミンとを構成単位とし、N−アセチルーD−グルコサ
ミン単位の含量40〜60%、D−グルコサミン単位の
含量60〜40%であるところの非晶質の水溶性部分脱
アセチル化キチン及5 びその製造法に関する。
ここでいう天然産キチンとは、かに、えびあるいはおき
あみなどの甲殼類の外皮より、炭酸カルシウムなどの無
機物および蛋白質を除去して得られる天然高分子のこと
である。
現在、かに、ある10いはえびは世界各地で多量に捕獲
されているが、その甲殼のほとんどは利用されることな
く廃棄されている。また最近、蛋白源として注目されて
いるおきあみは資源的に無尽蔵であるが、その甲殼の有
効利用についてもほとんど考えられていない。15天然
産キチンの化学構造はN−アセチルーD−グルコサミン
単位がβ−1、4−結合を介して主繰り返し単位とする
重合体であるが、その中に多少、D−グルコサミン単位
も存在することが知られている。
また天然産キチンは一般の溶媒に不溶20でしかも不融
である。前述したように多量に入手でき、約300℃程
度まで安定で良好な金属吸着能を有し、さらにまた微生
物により分解可能であるなどの特性を有しながら、天然
産キチンがほとんど有効利用されていない主な原因の一
つはその25不溶不融性であると考えられる。一方、天
然産キチンの構成単位であるN−アセチルーD−グルコ
サミンのアセチル基をほとんど脱アセチル化したいわゆ
るキトサンは遊離のアミノ基を有し中性又は塩基性水溶
液では不溶性であ30るが酸性水溶液には、アミノ基が
塩をつくつて溶解する。
又従来天然産キチンを不均一系でアルカリで脱アセチル
化することによる、構造的には結晶質の部分を有する部
分脱アセチル化キチンが知られて35いるが、本物質に
ついても水に不溶性で、酸性水溶液には可溶性である。
このような水不溶性化合物は酸性溶液のみにしか溶解し
ないため、その用途が著しく限定されていた。
本発明の目的は天然産キチンを均一系で部分脱アセチル
化させることによつて製造される新規な水可溶性部分脱
アセチル化キチン及びその製造法を提供することにある
本発明者は天然界に広く分布しているキチンの有効利用
をはかるべく水にも溶解し得るキチン類縁体の製造法に
ついて鋭意研究した結果、キチンを均一系でアルカリ加
水分解する方法で部分的に脱アセチル化を行なつた場合
には脱アセチル化された、いわゆるグルコサミン単位が
一定割合に含まれる部分脱アセチル化キチンのみが水に
易溶性であることを見出した。
即ち、本発明は天然産キチンを50℃以下の温度で均一
系で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ない
、次いで酸で該部分脱アセチル化キチンの等電点PHに
調整するか或いはアルコール類、イオン交換樹脂等で脱
アルカリすることを特徴とする非晶質の水溶性部分脱ア
セチル化キチンの製造法に関する。
本発明によつて製造される水溶性部分脱アセチル化キチ
ンはN−アセチル−D−グルコサミン単位とD−グルコ
サミン単位から構成されるランダム共重合体である。
本発明の水可溶性部分脱アセチル化キチンは次のように
して製造される。
先ず、天然産キチン粉末を5〜50%濃度のアルカリ水
溶液に分散させ、これに氷を加えて攪拌するか或いは分
散液を直接凍結し、次に解凍する操作を繰り返すことに
よつて粘稠なアルカリキチン水溶液が調整される。
アルカリ加水分解剤として水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物、水
酸化バリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土金属水
酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸アルカ
リ金属塩等が用いられるが、特に水産化ナトリウム、水
産化カリウムが好ましい。アルカリキチン水溶液の調製
段階でも既に20%程度の脱アセチル化が進行している
が、このものの生成物は水に不溶性である。従つて目的
とする40〜60%の脱アセチル化を達成するまでに、
調製されたアルカリキチン水溶液を更に所定時間熟成さ
せる。ノこの場合50℃を超える温度ではキチン化合物
の沈澱が析出し、不均一系となつて了うため、熟成は5
0℃以下の温度で均一系の状態を保持して行うことが必
要である。
脱アセチル化の進行度合はポリマー濃度、アルカリ濃度
、熟成温度、熟成時間と密接な関係を有するが、ポリマ
ー濃度、アルカリ濃度を夫々一定にしたときの、脱アセ
チル化の進行度合と熟成温度、熟成時間とは一定の関係
がある。
例えば後記実施例1の方法に準じて調整した、ポリマー
濃度1%、アルカリ濃度10%のアルカリキチン水溶液
を所定温度に保持した場合に於ける、単離した生成物の
脱アセチル化率とアルカリ処理(熟成)時間との関係は
第1図に示した通りである。尚、第1表中一●−●−は
熟成温度25℃、−▲一▲−は熟成温度30℃、−?−
?−は熟成温度40℃の場合を示す。第1図から明らか
なように、目的とする40〜6050の脱アセチル化率
を達成するための条件は熟成温度25℃では30〜11
0時間、30℃では20〜50時間、40℃では10〜
30時間である。
通常、熟成温度00〜50℃で40〜60%の脱アセチ
ル化を達成するための好適な条件は実験的経験則によつ
て容易に設定することができる。40〜60%の脱アセ
チル化率になるように均一系アルカリ加水分解による部
分脱アセチル化を行なつた後に、この部分脱アセチル化
キチンのアルカリ水溶液を塩酸、硫酸等の酸で…メータ
ー測定下に該部分脱アセチル化キチンの等電点であるP
H8〜9に正解に…を調整するか、或いはメタノール、
イソプロパノール、t−ブタノール等のアルコール類、
イオン交換樹脂等で脱アルカリ処理する。
脱アルカリ処理後、アセトン、メタノール等の有機溶媒
中に摘下すれば水可溶性部分脱アセチル化キチンが沈澱
してくるので、これを沢別し、水−メタノール混合溶媒
で十分に洗滌することにより精製品を得ることができる
。又、電気透析、浸透膜の方法によつて脱塩し精製品と
なすことも可能である。このように得られた部分脱アセ
チル化キチンは、水に易溶性で白色の綿状を呈しており
、N−アセチル−D−グルコサミン単位含有率40〜6
0%、D−グルコサミン単位含有率60〜40%から構
成された共重合体である。
又、本ポリマ一のX線回折によれば、非晶性物質であり
、ランダムに脱アセチル化された物質であることを示し
ている。本ポリマ一を水に溶解しキヤストすることによ
つて良好なフイルムを成形することができる。化学的特
性として、水および酸に可溶、これ以外の溶媒には不溶
であり、銅などの金属を吸着し、またさらに微生物によ
つて分解可能であることをあげることができる。
また、本共重合体は遊離のアミノ基を持つため、ポリカ
チオンとしての性質も持つ。従つてこの水可溶性部分脱
アセチル化キチンは、このままの形状であるいは繊維又
はフイルムに成形して、種々の用途に使用することがで
きる。
例示すれば水処理用高分子凝集剤、イオン交換樹脂、微
生物により分解可能な食品包装用フイルム、酵素固定化
担体、医療用材料等をあげることができるが、本共重合
体の用途はこれに限られるものではない。以下、実施例
によつて具体的に説明する。
実帷例 1 車えびの甲殼よりパックマツの方法(Austra一1
1anJ.B101.Sci,7,168(1954)
)に従つて単離した天然産キチン粉末(80メツシユ)
39を759の40010水酸化ナトリウム水溶液に分
散し、25℃で3時間放置する。
この分散液をO℃に冷却し、これに2259の氷を加え
、攪拌するとポリマー濃度10101アルカリ濃度10
%の高粘度なアルカリキチンのアルカリ水溶液が得られ
る。この水溶液をグラスフイルタ一で沢過し、沢液を2
5℃で72時間放置した後、冷却する。次にこの溶液に
濃塩酸を加えてPHを約9とした後、PHメーターを使
い、希塩酸でPH8.7とする。この中和した溶液を4
℃のアセトン中へ滴下して沈澱を析出させ、F別、単離
後、水とメタルールの混合物で繰り返し洗浄して、部分
脱アセチル化キチンを得る。この部分脱アセチル化キチ
ンは冷水、氷水及び水に溶解する。また、この水可溶性
部分脱アセチル化キチンを水に溶解して0.1規定の塩
酸で滴定して遊離のアミノ基を定量した結果および、水
可溶性部分脱アセチル化キチンを200メツシユの粉末
とし、これを25%p−トルエンスルホン酸水溶液中1
00℃で加熱加水分解してその結果生じた酢酸を定量し
た結果よりこの水可溶性部分脱アセチル化キチン中のD
−グルコサミン単位とN−アセチル−D一グルコサミン
単位の比は53:47すなわち、脱アセチル化53%で
あることが判明した。
この水可溶性部分脱アセチル化キチンは白色、綿状化合
物で、このもののX線回折図は第2図に示した通りで、
非晶質であることを示した。又この水可溶性部分脱アセ
チル化キチンを水に溶解し粘度を測定した結果対数粘度
4.56d1/f!(濃度0.2%、測定温度25℃)
であつた。本物質の赤外線吸収スペクトルを第3図に示
す。1640cTn−1,15500fn−1に、アミ
ドに特徴的なアミド1,の吸収が認められる。
尚、遊離のアミノ基の吸収はアミドlの吸収と重なつて
いる。又、本物質0.19を水10dに溶解し、この水
溶液をガラス板上に流し乾燥してフイルムを得た。この
フイルムは引張り強度も大きく、無色透明で、有機溶媒
に不溶であつた。上記方法に於て調製されたアルカリキ
チン水溶液を25℃で第1表に示す所要時間に放置し、
以後同様な単離操作を行つて得た生成物について脱アセ
チル化率及び水に対する溶解性を調べた結果は第1表に
示す通りで、脱アセチル化率40%〜60%の生成物の
みが水に可溶性で、この範囲外の脱アセチル化生成物は
水に不溶性であつた。
実帷例 2実施例1で調製したアルカリキチンのアルカ
リ水溶液を30℃で27時間放置した後、実施例1と同
様な単離操作をおこなつて水可溶性部分脱アセチル化キ
チンを得た。
この水可溶性部分脱アセチル化キチンは脱アセチル化度
が48%であり、この他の性状は実施例1の場合と同様
であつた。
尚、本ポリマ一の対数粘度は5,0a/9であつた。実
施例 3 実帷例1で調製したアルカリキチンのアルカリ水溶液を
40℃で24時間放置した後、実施例1の場合と同様な
単離操作をおこなつて水可溶性部分脱アセチル化キチン
を得た。
この水可溶性部分脱アセチル化キチンは脱アセチル化度
が49%であり、この他の性状は実施例1の場合と同様
であつた。
本ポリマ一の対数粘度は5.1d1/9であつた。実施
例 4 実施例1で調製したアルカリキチンのアルカリ水溶液を
50℃で20時間放置した後、実施例1の場合と同様な
単離操作をおこなつて水可溶性部分脱アセチル化キチン
を得た。
この水可溶性部分脱アセチル化キチンは脱アセチル化度
58%であり、この他の性状は実施例1の場合と同様で
あつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1の方法に準じて調製したアルカリキチ
ン水溶液を所定温度に保持した場合に於ける、生成物の
脱アセチル化率と処理時間との関係を例示した曲線図を
示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 N−アセチル−D−グルコサミンとD−グルコサミ
    ンとを構成単位とし、N−アセチル−D−グルコサミン
    単位の含量40〜60%、D−グルコサミン単位の含量
    60〜40%であるところの非晶質の水溶性部分脱アセ
    チル化キチン。 2 天然産キチンを50℃以下の温度で均一系でアルカ
    リ加水分解する際にキチンの脱アセチル化率が40〜6
    0%になるように部分脱アセチル化を行ない、次いで酸
    で該部分脱アセチル化キチンの等電点pHに調整するか
    或いはアルコール類、イオン交換樹脂等で脱アルカリす
    ることを特徴とする非晶質の水溶性部分脱アセチル化キ
    チンの製造法。 3 アルカリ加水分解剤が5〜50%濃度のアルカリ金
    属水酸化物水溶液であるところの、特許請求の範囲2項
    に記載の非晶質の水溶性部分脱アセチル化キチンの製造
    法。
JP12205476A 1976-10-12 1976-10-12 水溶性部分脱アセチル化キチン及びその製造法 Expired JPS5919122B2 (ja)

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JPS5347479A JPS5347479A (en) 1978-04-27
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