JPS60175531A - 蛋白質系乳化剤及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、皮膚等に対する刺激が少なく、かつ乳化作用
が強く、シかも保湿性を備えた蛋白質乳化剤右よびその
製造法に関する。

一般に、乳化剤は、化粧料や食品等に広く用いられてい
る。化粧料に用いられる乳化剤としては、アニオン界面
活性剤やノニオン界面活性剤があげられる。しかし、ア
ニオン界面活性剤は皮膚刺激があり、ノニオン界面活性
剤も乳化性が充分でなかったり、多少の皮膚刺激を有す
るという難点がある。さらに、この種の乳化剤は、クリ
ーム等に対して保水性を付与することができないため、
グリセリン等の保湿剤を添加しているのが現状であるが
、それによって乳化安定性や感触が変わるという問題点
がある。

また、食品の乳化剤としては、シューガーエステルや脂
肪酸のモノグリセライド等が用いられているが、これら
の乳化剤は乳化作用があまり強くないために充分な乳化
作用を発揮させるためには表置の乳化剤を使用しなけれ
ばならないという難点を有している。したがって、皮膚
に対する刺激が少なく、乳化作用が強く、しかも保湿性
を備えた乳化剤の提供が強く望まれている。

本発明者らは、親水性蛋白質分解物のカルボキシ末端と
アミノ酸アルキルエステル・Ｐ−トルエンスルフォン酸
塩のアミド部分をアミド結合させて蛋白質系乳化剤を製
造する方法を提案した。（昭和５８年特許願第２０１８
２３号）しかし、この方法で用いられるアミノ酸アルキ
ルエステル・Ｐ−トルエンスルフォン酸塩は、親水性蛋
白質とエンドペプチダーゼの存在下で反応させる場合、
溶媒である緩衝液−アセトン混液に対し、溶解性が悪＜
、特にアルキル基の炭素数が１４より大のとき、長鎖に
なる程、均一系になり難く、蛋白質系乳化剤の反応収率
が今一つであった′。また、上記反応に於いて原料とし
て使用するアミノ酸アルキルエステル・Ｐ−）ルエンス
ルフォン酸塩は、その製造に際しエステル合成反応終了
後、未反応の不純物を除去するため、アセトン等の溶媒
で、くり返し再結晶化して、精製するが、未反応のアミ
ノ酸、ｐ−）ルエンスルフォン酸等の不純物を充分に除
去することが困難であった。従って、かかるアミノ酸ア
ルキルエステル・Ｐ−）ルエンスルフォン酸塩をグラフ
ト剤として使用する場合、目的とする蛋白質系乳化剤へ
の転化率が低いうえ、不純物を多く含有するため、純度
の高い蛋白質系乳化剤を取得するには、最終工程に於い
て熱アセトン等による洗浄を何回もくり返す必要があっ
た。

本発明者等は、かかる現状に鑑み、鋭意研究を続けた結
果、アミノ酸エステル−Ｐ−トルエンスルフォン酸塩を
、アルカリ処理または塩析条件下、アルカリ処理するこ
とにより、遊離のアミノ酸アルキルエステルを得、これ
を蛋白質のグラフト反応に適用したところ、従来の欠点
であったアミノ酸やＰ−）ルエンスルフォン酸の未反応
不純物の除去、反応系における溶解性等に優れ、蛋白質
乳化剤が好収嘉で得られることを見い出し、本発明を完
成したものであってその目的とするところは、低刺激で
且つ乳化作用が強く、しかも保湿性番備えた蛋白質系乳
化剤及びその製造方法を提供するにある。

上述の目的は、親水性蛋白質分解物のカルボキシ末端に
下記一般式で示されるアミノ酸エステルのアミノ基部分
がアミド結合してなる蛋白質系乳化剤、 Ｒｏ・ＯＲ２・・・・・・　（１） ［ただし、式中Ｒ工及びＲ２は前記に同じ。〕並びに親
水性蛋白質と上記一般式＋１）で示されるアミノ酸エス
テルとをエンドペプチダーゼの存在下で反応せしめるこ
とを特徴とする蛋白質系乳化剤の製造法により達成され
る。

上記一般式［１）に於いてＲ１で示されるアミノ酸本発
明に係る上記一般式ｆｌ＋にて示される遊離のアミノ酸
エステルとしては、例えばグリシン、アラニン、フェニ
ルアラニン等の疎水性が高り、直鎖状のアルキル基を有
するアミノ酸、バリン、ロイシン、イソロイシン、ノル
ロイシン、プロリン等の疎水性は高いが分岐のあるアル
キル基を有するアミノ酸、リジン、オルニチル、ヒスチ
ジン等の上記以外のアミノ酸等のアミノ酸類のカルボキ
シル基の水酸基が、ヘキサノール、オクタツール。

デカノール、ドデカノール等の炭素数１４未満のアルコ
ール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール
、セチルアルコール、２−へキシルデカノール、ヘプタ
デシルアルコール、ステアリルアルコール、インステア
リルアルコール、オレイルアルコール、アラキルアルコ
ール、２−オクチルドデカノール、ベヘニルアルコール
等の炭素数１４〜２２のアルコール等のアルコール類の
アルコキシ基によって置換された化合物が挙げられる。

上記遊離のアミノ酸エステル中、疎水性が高く直鎖状の
アルキル基を有するアミノ酸又は疎水性は高いが分岐の
あるアルキル基を有するアミ、ノ酸のカルボキシル基の
水酸基がアルコール類のアルコキシ基によって置換され
た、下記一般式（２）にて示されるものは、親水性蛋白
のグラフト化反応に於ける酵素反応（アミノリンス反応
）の反応性が高い点で好ましいものである。

Ｒ３ＣＨ（ＮＨ２）ＣＯＯＲ２・・・・・・　（２）〔
Ｉり２及びＲ３は前記に同じ。〕 そして、上記一般式（２）で示される２種の遊離のアミ
ノ酸エステルを比較すると、直鎖状のアルキル基を有す
るアミノ酸のカルボキシル基の水酸基がアルコール類の
アルコキシ基によって置換されたものの方が行速である
。

更に上記一般式（２）で示される遊離のアミノ酸エステ
ルを構成するアルコール類のアルコキン基の炭素数が１
４〜２２である下記一般式（３）で示される遊洗ＩＦの
アミノ酸エステルは更に好ましいものである。

Ｒ３Ｃ■（（ＮＨ２）Ｃ００ＣｎｌＩ２ｎ＋、・・・・
・・　（３）〔Ｒ：ｌ及びｎは前記に同じ、〕 アルコキシ基の炭素数が１４未満の遊離のアミノ酸エス
テルをグラフトした蛋白質系乳化剤を配合したものは、
高温で長時間（４５℃　６ケ月）保存しておくと、非乳
化物に若干の異臭を生起する傾向があり、一方炭素数が
２２を１廻る遊離のアミノ酸エステルは、溶解性が悪く
、親水性蛋白質のグラフト反応に於ける酵素反応（アミ
ツリシス反応）性が低い傾向がある。

以上の一般式ｆｌ）〜（３）に示される遊ｎ１．のアミ
ノ酸エステルに於いて、Ｌ型（天然型）アミノ酸により
構成されているものは親水性蛋白質のグラフト率の点で
著るしい好結果をもたらす。

また、本発明に適用される蛋白質としては、例えばカゼ
イン、ゼラチン、セリシン、可溶性コラーゲン、ゼイン
、血清アルブミン、ラクトアルブミン、卵白アルブミン
等が挙げられることは、単独でもしくは併せて用いられ
る。これらの蛋白質のうち、セリシン以外の蛋白質は、
試薬として販売されている。また、セリシンは切り繭か
ら熱水抽出し凍結乾燥することにより得ることができる
。

上記本発明に係る親水性蛋白質のグラフト剤は、上記し
たアミノ酸類とアルコール類とを原料とし、公知のエス
テル化反応を適宜選択し適用することによっても得るこ
とができるが、以下に述べる遊離のアミノ酸エステルの
Ｐ−）ルエンスルフオン酸を経由する方法によると一段
と優れた結果が得られる。すなわち、上記の様なアミノ
酸とアルコールとをブレンステッド酸触媒のＰ−トルエ
ンスルフォン酸の存在下反応させ、アミノ酸エステルの
Ｐ−）ルエンスルフオン酸ｔＭ　ヲ得ル。

このアミノ酸アルキルエステル＠Ｐ−）ルエンスルフＩ
オン酸塩をアルカリ性媒質と接触し、Ｐ−トルエンスル
フォン酸を脱離、せしめる。アルカリ性媒質としては、
ＮａＯＨまたはＫＯＨ水溶液が好ましく用いられる。ア
ルカリ濃度は、好ましくは０．０１　Ｎ〜５Ｎ、更に好
ましくは０．０５　Ｎ〜２Ｎである。また、上記アルカ
リ処理は塩類との共存下で塩析により行うことが好まし
い。塩析用の塩としては、アルカリ金属塩、アンモニウ
ム塩等があり、具体的には例えば塩化ナトリウム、塩化
カリウム。

炭酸カリウム、リン酸カリウム・・、硫酸アンモニウム
、硫酸ナトリウム等が挙げられるが、塩化ナトリウム及
び塩化カリウムが好適である。塩析の塩濃度は、通常０
．５％〜２５％の範囲であり、好ましくは１％〜１０％
である。

この様にして得られた遊離のアミノ酸エステルは、油状
又は融点の低い固体状態のものであり、後述する親水性
蛋白質との反応の際、反応系溶媒として用いられる緩衝
液−アセトン混液等に対し、溶解性がよく、均−系で反
応し得るものである。

また、生成系中のし一ロイシン等の未反応アミノ酸やＰ
−）ルエンスルフォン酸等の残渣は、効果的に除去され
、非常に精製された状態で目的物が得られる。

上記のようにして得られた遊離のアミノ酸アルキルエス
テルを親水性蛋白質とともに酵素反応に供する。

上記のようにして得られた遊離のアミノ酸エステルは、
例えば下記に列挙する親水性蛋白質と、下記に示すエン
ドペプチダーゼの存在下で反応させる。酵素反応に用い
られるエンドペプチダーゼは蛋白質をその中央部分より
切断する作用を備えており、これには、セリンプロテア
ーゼ、チオールプロテアーゼ、カルボキシルプロテアー
ゼ、金剛いることが最も好ましい。このチオールプロテ
アーゼとして、パパイン、カテプシンＢ、プロメライン
、キモパパイン、カテズシンＬ、酵母プロそして、上記
遊離のアミノ酸エステルと親水性蛋白質をエンドペプチ
ダーゼの存在下に反応させると、親水性蛋白質がエンド
ペプチダーゼの作用により中央から切断されて分解し、
同時にその生成分解物のカルボキシ末端にアミノ酸エス
テルのアミノ部分がアミド結合し、目的とする蛋白質系
乳化剤が得られる。この乳化剤の模式図を第１図に示す
。図において、１が親水性蛋白質分解物部分、２がアミ
ノ酸エステル部分であり、そのアミノ酸エステル部分２
の中で３がアミノ酸部分、４がアルコールのアルコキシ
基部分である。上記の模式図で表される蛋白質系乳化剤
は、親水性蛋白質分解物部分１が親水基部分となり、ア
ミノ酩エステル部分２が疎水基部分となる。

この蛋白質系乳化剤は、親水基部分１が本質的に強い親
水性をもつ蛋白質からなり、疎水Ｍ部分２が疎水性のア
ミノ酸エステルからなっていて、典型的な界面活性剤ｔ
ｉｔ造となっている（親水基部分１の後端に疎水基部分
２の前端が結合しており、中間部分等に余分な疎水基部
分２が結合していない）ため、強力な乳化力を有する。

しかもこの乳化作用は、狙白質部分の高分子構造に基づ
き殆ど温度による影情を受けないため、この乳化剤でＪ
よ、特に低温における乳化作用の低下現象が生じない。

そして、上記親水基部分ｌは分子量が比較的大きい（分
子量約ＳＯＯ以上、通常は数千）ため、乳化剤全体の分
子量が大きくなっており、皮膚等に対する刺激を殆ど与
えない。そのうえ、特にこの乳化剤は、親水基部分１が
本質的に保湿力を有する蛋白質からなっているため、充
分な保湿性を備えている。したがって、これを化粧料、
特にクリームに用いると、これ°までのような多側アル
コール等の保湿剤を用いることなく、充分な保水性を付
与しうるようになる。しかも、遊離のアミノ酸ｒ−ｐ姓
和ルエステルと親水性蛋白質との反応効率が著しく増加
したため、合成された蛋白質乳化剤の乳化特性が著しく
良好になり、乳化作用の強いものが得られた。

このように、上記蛋白質系乳化剤は、皮膚等に対する刺
激が少なく、かつ乳化作用が強くしかも保湿性を備えて
いるため、例えば化粧料に用いた場合には、優れた効果
かえられるようになる。また、これを食品の乳化剤とし
て利用する場合には、その強力な乳化作用により乳化剤
の使用量を低減させうるようになる。しかも、この乳化
剤は、その構成部分の殆どが天然物由来物であるため、
繰り返し摂取しても何ら問題を生じない。

以上のように、本発明に係る蛋白質系乳化剤は、蛋白質
親水基部分の後端にアミノ酸エステル疎水基部が結合し
ているという典型的な界面活性剤構造を備えてあり、皮
膚に対する刺激が極めて少なく、かつ乳化作用は強く、
シかも保湿性を有しているため、これを化粧料、特にク
リーム等に使用するときにはグリセリン等の多価アルコ
ールを使用することなく保水性を付与でき、かつ皮層刺
激に弱い人の皮膚疾患の発生を激減させうるようになる
。また、これを食品に利用する場合には、その強力な乳
化作用によって乳化剤使用勉の低鶴を実現できる。また
、本発明に係る製法によれば、アミノ酸エステルと親水
性蛋白質をエンドペプチダーゼの存在下に反応させ、親
水性蛋白質を切断部にアミノ酸エステルを結合させるよ
うにするため、親水基部の後端に疎水基部が結合した典
型的な界面活性剤構造の乳化剤を容易に、かつ極めて高
収率で得ることができるようになる。

以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

実施例　１ 遊離のアミノ酸アルキルエステルを下記のようにして製
造し、つぎにこれを酵素反応に供した。

（遊離のアミノ酸アルキルエステル・Ｐ−）ルエンスル
フォン酸塩の合成） アミノ酸としてロイシンを０．０５　ｍａｔ　採取する
とともに、Ｐ−）ルエンスルフォン酸−水和物を０．０
５５　ｍａｔ　採取し、さらにアルコールとしてミリス
チルアルコールを０．０７５　ｍｏｌを採取し、これに
溶剤としてのベンゼン２００ｄ加えて充分撹拌混合し、
ベンゼンの還流温度で加熱還流させエステル化反応を進
めた。この場合、そのエステル化反応の進行に伴って生
じた水がベンゼンと共沸状態で出てくるので、それを反
応系外に除きながら約７朦→今時間で反応を完了させた
。つぎに、溶剤であるベンゼンを減圧濃縮して除去し、
エーテルと石油エーテルを添加して生成結晶を濾取し、
得られた粗結晶をアセトン、エーテル、石油エーテル等
から再結晶させた。得られたロイシンミリスチルエステ
ル・Ｐ−１ル工ンスルフオン酸塩ヲ再度ベンゼン２００
　ｔｎｌに溶解し、０．ｌＮＮａＯＨ３００−で３度く
り返し、処理した。その後、ベンゼンベンゼン層を濾取
した。このベンゼン溶液をエバポレーターで溶媒除去し
、精製された遊離のロイシンミリスチルエステルの油状
物質を得た。

得られたロイシンミリスチルエステルの赤外吸収スペク
トルを第２因に示す。図においてピーク５．６はエステ
ル結合由来のＣ＝０伸縮とＣ−０伸縮振動を示す。ピー
ク７．８．９は、それぞれ第１アミンのＮＨ伸縮、ＮＨ
変角振動、ｃ−Ｈ節線振動を示す。ピークｌＯは、ＣＨ
変角振動を示す。

（酵素反応） ｔＭｇ度の炭酸緩衝液（ｐＨ９，０）　２００　ａｒｔ
に親水性蛋白質であるゼラチン５０ｆを溶解し、これに
５０艷のアセトンを添加し、３７℃の温水バスに浸漬し
、充分に撹拌して均一化した。つぎに、これに前記の様
にして得られたロイシン−ミリスチルエステル１６．４
ｙ（ゼラチン１０００ｆに対して１　ｍａｔになるＮ）
を添加して充分に撹拌し均一化した。この場合、ロイシ
ン−ミリスチルエステルのようなアミノ酸アルキルエス
テルは、ゼラチンのような親水性蛋白質１０００ｙに対
して１ｍｏ／の割合になるように添加することが反応効
率上好ましいのである。ついで、これに、Ｌ−シンステ
ィン塩酸塩（和光紬薬Ｈ）４３８ｍｇを加え、さらに、
エンドペプチダーゼであるパパイン（シグマ社製）２５
■を添加して撹拌しながら１５分間反応させた。そして
、２Ｎ塩酸を用いて全体のｐＨを２にして反応をとめ、
これをセロファンチューブ（透析チューブ）に入れて２
昼夜流水中で透析し、その後凍結乾燥した。つぎに、こ
れを熱アセトンで洗浄して未反応のロイシン−ミリスチ
ルニスコルを除去し、目的とする蛋白質乳化剤を得た。

２のようにして得られた蛋白質系乳化剤の赤外線１収ス
ペクトルを第３図に示す。第３図において、ピーク１１
は、蛋白の吸収を示し、ピーク１２１３は水崇の吸収を
示す。

従来のアミノ酸アルキルエステル・Ｐ−トルエンスルフ
ォン酸塩と親水性蛋白質と反応させた型合と本発明で得
られる遊離のアミノ酸アルキルコステルと親水性蛋白質
を反応させた場合の蛋白質系乳化剤の収率をアルキル基
が、ラウリル、ミ１゜スケル、セチル及びステアリルの
場合について、比較横向した結果を第１表に示す。同表
がらアノ１キル基がいずれの鎖長でも、遊離のアミノ酸
アノ１キルエステルと親水性蛋白質を反応させた場合Ｃ
方が、奢しく収率を増すことがＳｊ３められる。

以′筆、“余′白 ＼・−二１．〜ノ ン ル 上記第１表に於ける収率は次の様にして算出した。即ち
、蛋白質系乳化剤を最終処理工程の熱アセトンで３度洗
浄した後、濾過して得られたアセトンロ液を合一、その
溶媒を除去した後に得られるロイシンアルキルエステル
・Ｐ−トルエンスルフォン酸塩又はロイシンΦアルキル
エステル塩酸塩の未反応残ａＩ量より換算して、収率（
モル％）を計算した。（以下同じ） 実施例　２ 遊＾ｉのアミノ酸アルキルエステルを下記のようにして
製造し、つぎにこれを酵素反応に供する。

（遊にｔのアミノ酸アルキルエステル・Ｐ−１−ルエン
スルフォン酸塩の合成） アミノ酸としてグリシンを０．０５　ｍｏ！　採取する
とともに、Ｐ−トルエンスルフォン酸−水和物を０．０
５５　ｍｏ！採取し、さらにアルコールとしてステ〒Ｉ
ＩＩＩ！〒１１７　Ｍ　＋＋＋　ｙ’−ｎ　ｎ　７　ｃ
＋＋＋Ｍ　ａ　ｒ−捏Ｋｎ　ｌ　ｙ　４ｑ　ｊｙ溶剤と
してのベンゼン２０〇−加えてｌ［拌混合し、ベンゼン
の速流温度で加熱還流させてエステル化反応を進めた。

この場合、そのエステル化反応の進行に伴って生じた水
がベンゼンと共沸状態で出てくるので、それを反応系外
に除きながら約７Ｓ４傘時間で反応を完了させた。つぎ
に、溶剤であるベンゼンを減圧濃縮して除去し、エーテ
ルと石油エーテルを添加して生成結晶を濾取し、得られ
た粗結晶をアセトン、エーテル、石油エーテル等から再
結晶させた。得られたグリシンステアリルエステル・Ｐ
−）ルエンスルフォン酸塩を再度ベンゼン２００ｆｎ１
．に溶解し、０．Ｉ　ＮａＯＨを含む３％Ｎａ　Ｃ１溶
液３００ｍｅを加え、塩析条件下、アルカリ処理を行っ
た。アルカリ処理は３度くり返した。その後、ベンゼン
層を採取し、充分３％食塩水で洗浄し合。その後の工程
は、実施例１と実共狗＃同様に処理しれ、精製された遊
離のグリシンステアリルエステルの油状物質を得た。

（酵素反応） ゼラチンＦｓＯＱＪｒ汁ｊアＪメン３０σル田い−これ
をＬＭの炭酸緩衝ｉａ　２００　ｒｎｌ！に溶解した。

ついで、これに５０ｕｚのアセトンを加え、３５℃の温
水バスに浸漬して撹拌均一化したのち、前もって２５０
℃木呑ｔで溶融させておいたグリシン−ステアリルエス
テル１０．７　ｙを添加（セリシン１０００Ｐに対し１
　ｍｏｌになる墳）し、撹拌均一化した。これ以降は、
結晶パパインの吏用量を２０ｍｇに減少させた以外は実
施例１と同様にして蛋白質系乳化剤を得た。

つぎに、上記の実ｈ１例１で街・られた蛋白質系乳化剤
の表面す１（力を、ゼラチンを対照例として第４図に示
した。第４図において、曲線Ａが実施例１で得られた蛋
白質系乳化剤の濃度−表面張力曲線、曲線Ｂが対照例の
それである。曲線Ａ、Ｈの対比より、実施例１で得られ
た蛋白質系乳化剤の活性剤性能がゼラチンよりも著しく
優れていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蛋白質系乳化剤の模式図、第２図
は本発明に係る蛋白質系乳化剤の製造に用いるロイシン
ミリスチルエステルの赤外線吸収スペクトル図、第３図
は本発明に係る蛋白質系乳化剤の赤外線吸収スペクトル
図、第４図は同じくその表面張力曲線図である。 １゜親水性蛋白質分解物部分　２．アミノ酸エステル部
分　３．アミノ酸部分　４．アルキル基部分集１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１親水性蛋白質分解物のカルボキシ末端に下記一般
   式で示さｉるアミノ酸エステルのアミノ基部分がアミド
   結合してなる蛋白質系乳化剤。 Ｒ１φＯＲ２・・・・・・　（１） （２）アミノ酸エステルが一般式 ％式％（２） で示されるものである特許請求の範囲第１１）項記載の
   蛋白質系乳化剤。 （３）アミノ酸エステルが一般式 ％式％ で示されるものである特許請求の範囲第＋１１項記載の
   蛋白質系乳化剤。 （４）アミノ酸エステルがＬ型アミノ酸から誘導された
   ものである特許請求の範囲第１１１項乃至第（３）項の
   何れかに記載の蛋白質系乳化剤。 （５）親水性蛋白質が、カゼイン、ゼラチン、セリシン
   、可溶性コラーゲン、ゼイン、血清アルブミン、ラクト
   アルブミン又は卵白アルブミンである特許請求の範囲第
   （り１項乃至第（４）項の何れかに記載の蛋白質系乳化
   剤。 （６）親水性蛋白質と下記一般式で示されるアミノ酸エ
   ステルとをエンドペプチダーゼの存在下で反応せしめる
   ことを特徴とする蛋白質系乳化剤の製造法。 Ｒ１・ＯＲ２−−−・　（ｌン 〔ただし、Ｒ工及びＲ２は前記に同じ。〕、（７）アミ
   ノ酸エステルが、Ｌ型アミノ酸から誘導されたものであ
   る特許請求の範囲第（６）項記載の蛋白質系乳化剤の製
   造法。 （８）エンドペプチダーゼが、チオールプロテアーゼで
   ある特許請求の範囲第（６）項又は第（７）項記載の蛋
   白質系乳化剤の製造法。 （９）チオールプロテアーゼが、パパイン、カテプシン
   Ｂ、プロメライン、キモパパイン、カテプシンＬ、酵母
   プロテナーゼＢ、カテプシンＳ又はＹＺ−ペプチダーゼ
   である特許請求の範囲第（８）項記載の蛋白質系乳化剤
   の製造法。 叫エンドペプチダーゼの存在下における反応がｐＨ５〜
   １０で行われるものである特許請求の範囲第（６１項記
   載の蛋白質系乳化剤の製造法。