JPS6232124A - プルラン球状粒子の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は耐圧性に優れ、かつ、排除限界分子量を広範
囲に変え得るプルラン球状粒子の製造方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

分子の大きさにより物質を分別する方法としてゲル濾過
法が知られている。このゲル濾過法には充填剤として親
水性ゲル粒子が用いられ、例、ｔ　ハチキストラン、ア
ガロース、セルロース、ポリビニルアルコール及びポリ
アクリルアミドなどの球状粒子が実際に適用されている
。

近年プルランを素材とする親水性ゲルが提案されている
。これはプルランの水溶液を原料として（１）これをそ
のまま架橋するか、（２）ガラスなどに流延して架橋し
、いずれの場合でも、これらを粉砕するか、あるいはそ
のまま使用する。

（３）トルエンなどの油性媒体中で球状液滴とした後架
橋して球状ゲルを作っているものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ゲル濾過法の充填剤として重視される性質としては耐水
性、即ち強度のある球状粒子であること、及び排除限界
分子量（後述）が広範囲にわたるものであることが挙げ
られる。これはカラムに充填した時、充填剤が変形せず
均一な充填状態を保ち、かつ、広い分子量分布を有する
溶液から目的物をできるだけ純粋に回収する上で不可欠
である。

前記した従来の技術で製造される架さプルランのゲル粒
子をこの観点から見ると、いずれもプルランを溶液状態
で架橋しているところから微小な真球状の粒子が得られ
難いだけでなく、強度的にも劣シ、かつ、排除限界分子
量も広範囲なものが得られないという問題があった。

〔問題を解決するための手段〕

この発明は前記の従来の技術が有する問題点を解決すべ
くなされたものである。

この発明はプルランのエステルを、水性媒質より沸点が
低く、かつ水性媒質に全く溶解しないか、又はわずかし
か溶解しない溶媒中に溶解させた後、水性媒質中に懸濁
させて液滴を形成させると共に、又はその後に液滴中の
溶媒を蒸発させてプルランのエステルの球状粒子を得、
次に前記球状粒子をけん化した後、有機性媒質中で架橋
剤と反応させることを特徴とするプルラン球状粒子の製
造方法である。

この発明の原料となるプルランはゾルラリア属の菌株を
培養して得られる粘質多糖で、マルトトリオースがα−
１，６結合により反復結合したものである。

本発明ではまずプルランをホルムアミド又はジメチルホ
ルムアミド等の溶媒に溶かし、触媒としてピリジンを用
い、加えてプヤランのニオチルを作る。エステル化に用
いる酸としては酢酸、プロｖオン酸、酪酸、硝酸など、
任意の有機酸や無機酸が挙げられる。また、１種だけで
なく、複数種用いて混合エステルを得てもよい。

これらの酸のうち、酢酸が取シ扱い性から最適である。

次に前記のエステルを溶媒に溶かすが、溶媒としては後
記の水性媒質より沸点が低く、かつ水性媒質に全く溶解
しないか、又はわずがしが溶解しないものであることが
必要である。具体的にはジクロロメタン、クロロホルム
、１，１゜１−）ジクロロエタン及び１．１−ジクロロ
エタンなどの塩素化炭化水素が適当であシ、これらを単
独又は混合して用いる。

この溶媒に溶解したプルランのエステルの濃度は、この
溶媒が蒸発除去された後粒子が形状を保てばよいのであ
って、通常０．５〜２０重量％、好ましくは２〜１５重
量％とする二このプルランのエステルの溶液を懸濁し、
液滴を形成すべき水性媒質としては親水性保護コロイド
、例えばポリビニルアルコールやカルゼキシメチルセル
ロースナトリウム、メチルセルロース、ゼラチンなどが
挙げられる。これらはｏ、　ｉ〜１０１１量％、好まし
くは１〜５重貴％水溶液として使用するのがよい。また
、水性媒質の使用量としてはプルランのエステルの溶液
の２倍以上、好ましくは１０〜５０倍容量程度である。

水性媒質中にプルランのエステルの溶液ヲＳ濁させる方
法としては、水性媒質中にプルランのエステルの溶液を
全量加え、次いで攪拌することによ多分散、懸濁させて
もよいし、水性媒質全攪拌状態とし、これにプルランの
エステルの溶液を一度に又は滴下状に添加してもよい。

なお、このとき、水性媒質の温度を、水性媒質の氷点以
上でおって、かつ溶媒の沸点以下の範囲に設定すること
により、液滴化と同時に溶媒の蒸発が起こる。蒸発を促
進させ、かつ粒子形状を良好に保つためには溶媒の沸点
よりも１〜５℃低い温度が好ましい。温度の設定は常に
固定したものとする必要はなく、例えば室温で水性媒質
を攪拌して所望のプルランのエステルの粒状物とした後
、昇温することによって溶媒の蒸発を促進するようにし
てもよい。

溶媒の蒸発が終了した後、形成された粒子は水性媒質か
ら分離してけん化する。

けん化はプルランのエステルの球状粒子の形状をこわす
ことがないようにけん化されるようなけん化浴を用いる
必要がある。

このようなけん化浴の例としては、アルコール又は無機
塩類を含むアルカリ溶液が挙げられる。具体的には水酸
化ナトリウムや水酸化カリウムのメタノール溶液や、水
酸化ナトリウムや水酸化カリウムを塩化ナトリウムや硫
酸ナトリウムなどの無機塩類の適当濃度の水溶液に溶解
させたものが例示される。

けん化浴中のアルカリの濃度は１０〜１５重量％、アル
カリの量はプルランのエステルに対して１０〜５０ｉ１
ｉ量％程度が適当である。また無機塩類の濃度は２０〜
３０重電％程度が適当である。

けん化する時の温度は特に制限されない。けん化反応時
間は通常１０〜５０時間程度である。

次にけん化されたプルラン粒子を架橋する方法について
述べる。

架橋剤としてはエピクロルヒドリン、ジェポキシブタン
、グリセロール−α、−α′−ジブｐモヒドリン、グリ
セロール−α、α′−ジクロロヒドリン、グリセロール
−α、α’−ジｉロモヒドリン、及びトリレンジイソシ
アナート、ヘキサメチレンジイソシアナートなどの２官
能性化合物を用いることができる。

架橋剤媒体液である有機性媒質としては、灯油、流動パ
ラフィン、その他の炭化水素系化合物又はそれらの混合
物にソルビタン脂肪酸エステルなどの非イオン界面活性
剤を１〜２重ｔ％程度混合した溶液や、アセトンとジメ
チルスルホキシドを適宜の容量比で混合した溶液などが
例示される。

この有機性媒質に対して架橋剤の濃度は０．０１〜１５
モル／ｌの範囲とする。

このような架橋剤を含む有機性媒質ｉｏｏ容量容量対し
、プルラン球状粒子を１〜５重量部添加して、２４〜３
６時間攪拌を続けることによりプルランの球状粒子は架
橋される。この時の温度条件は特に限定されることはな
く、通常は室温とする。

架橋完了後、有機媒質から取シ出し、水洗することによ
り架橋されたプルランの球状粒子が得られる。こうして
得られたプルランは球状粒子であって取シ扱いが便利な
上、架橋されているから酸やアルカリに対しても耐性が
あり、物理的強度も大きい。さらに、この発明の製造方
法においては、他の親水性ゲル粒子と異なってプル２ン
の排除限界分子量を自由に変えることができる。

排除限界分子量とは充填剤粒子の微細孔に入シ込めない
限界の分子量゛をいい、その測定はカラム充填剤を充填
し、種々の既知分子量の物質（例えばぼりエチレングリ
コールやデキストラン）の水溶液を流し、示差屈折計で
溶出量を測定し、溶出試料の分子量に対してそれぞれの
溶出量をプロットし、得られた綴線の屈曲点における分
子量を求めることによって行なわれる。

プルランの排除限界分子量は粒子化温度、粒子化濃度、
有機溶媒の組成、架橋剤濃度、架橋温度及び架橋時間な
どによって変化するので所望の排除限界分子量を得るＫ
は、これらの条件を適宜調整するだけでよい。また、前
述の説明では触れなかったが、プルラン粒子の表面をさ
らに多孔質としたい場合には、溶媒中に多孔化剤をさら
に加えることによって達成される。このような多孔化剤
としては炭素数６〜１２のアルコール類が好適である。

この発明で製造されたプルランの球状粒子はゲル濾過用
の充填剤として好適である他、イオン交換体、アフイニ
テイクロマト剤、固定化酵素用の担体として用いること
も可能であシ、工業上極めて有用である。

〔作　用〕

エステル化されたプルランは水に不溶性となるので、水
性媒質中に゛微細に分散、懸濁される。

この時、粒状化と同時に溶媒の蒸発が始まシ、遂には溶
媒が実質的に除去されたプルランのエステルの球状粒子
が得られる。

次いで、この粒子は球状を保つ良状態でけん化されて水
溶性が回復し、さらにプルランを有機性媒質中に分散さ
せて架橋剤と接触させると、架橋剤がプルラン球状粒子
表面から内部に浸透し、プルラン分子同士を架橋する。

架橋によりプルラン粒子は高い耐圧性を有するようにな
る。

以下に実施例を示すが、これらに示すゲルの性質は次の
ようにして測定したものである。

膨潤度、保有水！に：ｌｏｍｌのメスシリンダーにゲル
を２−３ｍ１入れ、これを６０℃の恒温槽に４時間漬け
た後、ゲルの容積ｖプを測定した。

次いでメスシリンダー中のすべてのゲルをサランネット
を張ったバスケット（ｗｔ！ｉ）に入れ、遠心分離器（
１０００ｒｐｍ、３分）で間隙水を除去した後、・々ス
ケットごと精秤（Ｗ！、９）した。

さらに２４時間真空乾燥した後、精秤（ｗｍＩ）した。

〔発明の実施例〕

実施例１ 乾燥した微粒子状のプルランｓｏｙを１１の三ツロフラ
スコに入れ、室温でゆつくシ攪拌しながら氷酢酸２４０
．ｉｉｌ、硫酸６Ｉｉからなる前処理液を滴下ロートよ
り滴下し、滴下後６０℃に昇温し、５０時間攪拌した。

その後、この三ツロフラスコを氷水中で冷やし、無水酢
酸３２０Ｉ、氷酢酸１６０９、硫酸４Ｉからなる酢化液
を攪拌しながら滴下した。滴下後６０℃の湯浴中で２時
間攪拌した後、多量の水中に投入して沈澱させ、吸引濾
過によＦ）戸別し乾燥した。その中からｌ０ＪＦを採シ
、ビーカー中で１３０ｗＬｌの塩化メチレンに溶解した
。１１のビーカーにａｏｏｍ７！０５０℃の温湯を入れ
、攪拌しながらポリビニルアルコール６Ｉを溶解させた
。このポリビニルアルコール水溶液を常温まで冷却し、
その中に酢化プルランの塩化メチレン溶液を攪拌下に滴
下し、その後、ポリビニルアルコール水溶液を３９℃ま
で加熱する。２４時間後、塩化メチレンの揮化が終った
後、吸引テ過して球状酢化プルランゲルを戸別し、水洗
してポリビニルアルコールを洗い落した。得られた球状
ゲル粒子を５００ｄのビーカーに全量移し、メタノール
に浸漬、デカンテーションを３回繰返し、ゲル内の水を
メタノールで置換した後、５００μの三ツロフラスコに
入れ、これに２７　ｏｔｄのメタノールを加え、ＩＯＮ
水酸化ナトリウム水溶液３ｏｄを徐々に滴下した。これ
を室温で１０時間攪拌した後、吸引濾過により、ゲルを
炉別し、けん化を終了した。その後、２％の非イオン界
面活性剤ＡＲＬＡ’ＣｇＬ　８３　を含む灯油２００ｄ
中にゲルを投入し、４０℃で攪拌しながらエビクロロヒ
ドリン３０．９を滴下し、その後６０℃に昇温し、２４
時間攪拌し、得られたゲル粒子を中性洗剤水溶液、次い
で水で洗浄し、球状ゲルｓ、　ｓ　Ｉｉが得られた。そ
の排除限界分子量は３　Ｘ　１０’、膨潤度は３．７、
保有水量は３．４でめった。々お排除限界分子量はポリ
エチレンオキサイドを標準試料として測定した。

実施例２ 実施例１と同禄に酢化し、粒子化し、けん化したゲルを
ジメチルスルホキシドとア七トンの混合液（容積比４：
６）２００ｒｎｌ中に投入し、三ツロフラスコ中で攪拌
しながらグリセロール−α、β−ジブロモヒドリン２０
ｇを４０℃で滴下し、２４時間攪拌し、水洗後、架橋プ
ルランゲル粒子５．３ｙが得られた。このゲルの排除限
界分子量は６　Ｘ　１０’、膨潤度は４．３、保有水量
は３．９であった。なお排除限界分子量の測定は実施例
１と同様に行なった。

実施例３ 実施例１と同様に酢化し、粒子化し、けん化したゲルを
ジメチルスルホキシドとア七トンの混合液（容積比６：
４）２００ｍｊ中に投入し、三ツロフラスコ中で攪拌し
ながら、グリセロール−α、α−ジブロモヒドリン３０
．９１４０℃で滴下し、２４時間攪拌し、水洗後、架橋
プルランゲル粒子５．２ｇが得られた。このゲルの排除
限界分子量は３．３　Ｘ　１０’、膨潤度は７．５、保
有水量は７．０であった。なお排除限界分子量の測定は
実施例１と同様に行なった。

実施例４ この発明で得られたプルラン球状粒子と従来用いられて
いるゲル濾過用充填剤の耐圧試験を行なった。

実験は内径０．４備、長さ１０００ｍの金属カラムに下
記の各ゲルを充填し、高圧ポンプにより流速をかけ、圧
力ゲージの目盛を読み取シ、その時の流速を測定した。

用いたゲルは次のとおり。

ゲルＡ；この発明方法により製造されたプルラン球状粒
子で排除限界分子量はｓ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏ。

ゲルＢ；セファデックス（Ｐｈａｒｍａｃｉａ　Ｆｉｎ
ｅＣｈｅｍｉｃａｌｓ製商品）、排除限界分子量はｓ　
ｏ、ｏ　ｏ　ｏ。

ゲルＣ；パイオゲＡ／　ＣＢｉｏ　−Ｒａｄ　Ｌａｂｏ
ｒａｔｏｒｉｅｓ製商品）、排除限界分子量はｓｏ、ｏ
ｏｏ。

以上の測定結果を添付図に示す。この図から明らかなよ
うに、この発明の製造方法で得られたゲル人は同一排除
限界分子量をもつ従来品のゲルＢやゲルＣより、はるか
に高い耐圧性を有していることがわかる。

〔効　果〕

この発明の製造方法によれば広範囲の排除限界分子量を
有し、しかもかなシの高圧まで耐え得る強度を備えたプ
ルラン球状粒子を製造することができる。

また、この発明の製造方法ではｌｏｏ　〜１０．０００
，０００の広範囲の排除限界分子量を有するプルラン球
状粒子が簡単に製造できるので、対象溶液中の物質の分
子量分布が広くとも、目的物をかなシの純度で回収する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図は実施例４で行なった、この発明方法で製造されたプ
ルラン球状粒子（ゲルＡ）及び従来用いられているゲル
濾過用充填剤（ゲルＢ及びゲルＣ）の耐圧試験結果を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プルランのエステルを、水性媒質より沸点が低く、
   かつ水性媒質に全く溶解しないか、又はわずかしか溶解
   しない溶媒中に溶解させた後、水性媒質中に懸濁させて
   液滴を形成させると共に、又はその後に液滴中の溶媒を
   蒸発させてプルランのエステルの球状粒子を得、次に前
   記球状粒子をけん化した後、有機性媒質中で架橋剤と反
   応させることを特徴とするプルラン球状粒子の製造方法
   。 ２、プルランのエステルがプルランの酢化物である特許
   請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３、溶媒が塩素化炭化水素である特許請求の範囲第１項
   又は第２項に記載の製造方法。 ４、水性媒質が親水性保護コロイド液である特許請求の
   範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の製造方法。 ５、けん化はアルコール又は無機塩類を含むアルカリ溶
   液中で球状を保持しつつ行なう特許請求の範囲第１項な
   いし第４項のいずれかに記載の製造方法。 ６、架橋剤はエピクロルヒドリン、ジエポキシブタン、
   グリセロール−α，α′−ジブロモヒドリン、グリセロ
   ール−α，α′−ジクロロヒドリン、グリセロール−α
   ，α′−ジブロモヒドリン、トリレンジイソシアナート
   及びヘキサメチレンジイソシアナートからなる群から選
   ばれる少くとも１種である特許請求の範囲第１項ないし
   第５項のいずれかに記載の製造方法。