KR100405066B1 - 전분분해생성물제조방법 - Google Patents

Abstract

고압 균질화를 사용한 전분이나 전분 유도체의 처리에 기초하여 좁은 분자량 분포를 가진 전분 분해 생성물 제조방법이 발표된다. 전분 분해 생성물이 고수율 및 좁은 분자량 분포로 획득된다.

Description

전분 분해 생성물 제조방법.

전분 분해 생성물, 특히 히드록시에틸 전분(HES)은 많은 의약 분야에서 중요한 역할을 하는데, 이들은 주로 혈장 증량제로 사용되며 투석(복강 투석)에도 사용된다.

또한, 전분 분해 생성물은 다이어트 목적으로 복용된다.

현재까지 가수분해식으로 분해되거나 아밀라아제로 분해된 전분이 HES 제조에 사용되었다. 예컨대 효소를 사용한 방법이 DE-C 33 13 600에 발표된다.

위에서 언급된 화학적 또는 생화학적 방법은 글루코오스, 말토오스 또는 올리고당과 같은 상당 비율의 저분자량 화합물과 함께 넓은 분자량 분포를 가지는 생성물을 산출한다; 그리고 공정에 사용된 염화나트륨이나 효소 형태의 부산물이 생성된다. 이들 바람직하지 않은 성분은 또다른 공정단계에서 예컨대 유기용매(아세톤, 이소프로판올)에 의한 침전 또는 한외 여과에 의해 제거되어야 한다. 이 과정은 비용이 크며 수율을 감소시킨다. 그러나 가능한 가장 좁은 분자량 분포와 높은 순도를 가진 생성물을 얻기 위해서 이러한 정제작업이 필요하다.

DE-A-41 32 701는 전분이나 전분 유도체가 수성 혼합물(분산물, 현탁액 또는 용액)에서 초음파로 처리되는 방법을 발표한다. 그 목적은 처리시간 및 초음파 방사에 대한 노출세기의 함수로서 필요한 평균 분자량을 필요한 수준으로 조절하며 바람직하지 않은 저분자량 성분이 완전히 없는 매우 좁은 분자량 분포를 얻는 것이다.

그러나, 상기 방법은 기술적으로 매우 복잡하며 전분 분해에 고에너지 투입이 필요하다.

DE-A-33 04 775는 단일 사슬 구조나 응집된 모양을 가지는 다당류 용액이 아니라 나선구조를 가지는 다당류 용액에만 사용될 수 있는 다당류 분해 방법을 발표한다. 게다가, 초음파에 의한 분해는 산업적 규모의 대규모 배치의 분해에는 적합하지 않는 것이 발견되었다.

WO 93/21008에 따르면, 전분은 그의 물성을 개질시키기 위해서 챔버(피스톤 장치)에서 하나 이상의 급작스런 압력 변화를 겪는다. 이 방법은 "파스칼리세이터"(고압처리장치)를 사용한다. 단지 정적인 압력이 샘플 또는 액체상에 가해진다. 이 방법에서 분자량 감소는 전혀 달성되지 않는다. 그러므로, 이 방법은 좁은 분자량 분포를 가지는 전분 분해 생성물 획득에 적합하지 않다.

본 발명은 전분이나 전분유도체를 분해시켜서 좁은 분자량 분포를 가지는 전분 분해 생성물을 제조하는 방법에 관계한다.

도 1 및 도 2 는 HES 450(평균분자량 = 45,000돌턴)를 제조하는데 사용되는 고압 균질화의 효과를 보여준다. 도 1은 통과 횟수의 함수로서 평균 분자량의 감소를 보여주며 도 2 는 배타 크로마토그래피의 경우에 용출부피에 대해 광산란 신호를 도시한 분자량 분포를 보여준다.

그러므로, 기술적으로 간단하며 전분 분해에 비교적 적은 에너지가 필요하고 가능한 바람직하지 않은 저분자량 전분 성분의 형성을 방지하며 가능한 최고의 분해 생성물 수율을 얻는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명에 따르면 이 목적은 전분을 분해하는데 고압 균질화를 사용함으로써 달성된다.

당해 분야 숙련자가 잘 알고 있는 초음파 기술에 비해서 본 발명에 따른 방법은 사용될 기술이 이미 에멀젼 또는 분산물 제조에 널리 적용되므로 대개의 가공 공장에서 쉽게 구할 수 있어서 투자 비용이 매우 낮은 잇점을 제공한다. 또한, 고압 균질화는 초음파 기술보다 적은 에너지를 소모한다.

본 발명에 따른 균질화 방법에서 액체는 고압펌프유닛에 의해 정밀 해체 밸브를 통해 압력을 받는다. 필요한 압력(500 - 200 바아)과 통과 횟수는 필요한 분자량에 달려 있다. 이 밸브에서 물질은 고성능 공동 지대를 통과하여 고분자량 사슬이 강력한 국부 인장강도, 압축강도 또는 전단 강도의 작용하에서 파괴된다. 본 발명에 따르면, 앞서 언급된 처리공정은 전분이나 전분 유도체의 기다란 사슬 구조를 파괴시킨다.

DE-A-33 04 775에 발표된 방법에 비해서 본 발명에 따른 방법은 나선 구조를 가지는 않는 가지형 사슬 다당류 역시 파괴될 수 있는 장점을 가지는데 이것은 당해 분야의 현재 방법으로는 달성되지 않는 것이다.

본 발명에 따르면, 적용된 압력을 변화시키고 처리횟수, 온도, 전분이나 전분 유도체의 농도, 및 pH값을 변화시킴으로써 필요한 평균 분자량(Mw)을 조절하는 것이 가능하며, 바람직하지 않은 저분자량 성분이 없이 100,000 돌턴까지 낮은 분자량을 가진 좁은 분자량 분포를 달성하는 것이 가능하다. 이 방법은 거의 100%의 수율을 가져온다.

또한, 본 방법은 산가수분해의 경우에 필요한 산의 첨가를 필요로 하지 않으며 효소에 의한 분해의 경우에 필요한 효소의 첨가가 필요하지 않다; 결과적으로 유기용매를 사용한 침전이나 한외여과와 같은 추가 공정이 최소로 유지된다.

자연 그대로의 전분, 부분적으로 가수분해된 전분이나 이의 유도체가 출발 물질로 사용되며 상기 전분은 무 아밀로오스 또는 저 아밀로오스(<5% 아밀로오스) 아밀로펙틴으로 구성된다. 옥수수 전분, 쌀 전분 및/또는 사탕수수 전분이 이득이 되게 사용된다.

전분 유도체는 부분적으로 가수분해된 전분이나 히드록시알킬 또는 알콕시알킬 전분 유도체, 특히 히드록시에틸 전분 유도체와 같은 다른 전분 유도체이다. 부분적으로 가수분해된 전분은 산 가수분해 및/또는 효소에 의한 가수분해에 의해서도 획득될 수 있다.

전분이나 전분 유도체는 수성 분산물, 현탁액 또는 용액형태로 사용될 수 있다. 현탁액은 불용성이며 비콜로이드성인 전분 입자의 분산물을 의미한다. 여기서 사용된 용액은 물에 용해된 전분이나 전분 유도체를 포함한다. 그러나, 물에 전분이나 전분 유도체의 콜로이드 혼합물도 사용될 수 있다. 겔화 이후에 이러한 수용액은 5 - 40 중량%의 전분이나 전분 유도체를 포함할 수 있고 전분 유도체는 200,000 돌턴 이상의 평균 분자량을 가진다. 다른 한편으로는 5 - 60 중량%의 전분이나 전분 유도체 수성 현탁액이 역시 사용될 수 있다.

이전에 가수분해나 효소에 의해 분해된 전분 유도체는 수성 분산물이나 용액에 사전 분리없이 고압 균질화가 될 수 있다.

고압 균질화는 공지방식 및 이 목적에 적합한 통상의 설비를 사용하여 수행될 수 있다.

균질화 조건은 보통 출발물질의 종류, 반응 혼합물의 종류 및 목표로 하는 결과에 달려 있다. 이것은 필요한 전분 최종 생성물의 평균 분자량에 의해 사전 결정된다.

균질화는 5 - 95℃의 온도에서 수행되며 약 20℃의 실온이 선호된다.

균질화는 500 - 2000바아의 압력에서 수행되며 2000바아 이상의 압력도 사용될 수 있다.

보통 고압 균질화기에서 여러 차례 압력처리통과후에 그 아래로는 포화가 더 이상 떨어지지 않는 포화수준에 도달된다. "통과"라는 용어는 테스트 물질을 갭을 통해 밀어넣는 단일한 경우를 의미한다. 압력이 높을수록 전분 폴리머의 분해는 커지며 압력이 증가하면 더 적은 평균 분자량이 얻어진다. 본 발명에 따른 방법의 장점은 분자량이 통과 횟수에 의해 비교적 쉽게 고정될 수 있다는 점이다; 이것은 점도측정수단으로 영구적으로 기록되어야 하는 산가수분해와 비교된다.

따라서, 조건을 선택함으로써 값비싼 점도기록없이 목표로 하는 평균 분자량을 얻기가 비교적 쉽다.

본 발명에 따른 방법에 의해 생성되는 전분 분해 생성물은 고수율의 에스테르화 또는 에테르화된 전분(HES 또는 아세틸 전분)을 제조하는데 이득이 되게 사용될 수 있다. 이러한 전분 분해 생성물(특히 HES)은 의료 분야, 특히 체적 증량제로 사용된다.

본 발명의 또다른 목적은 본 발명의 방법에 따라 제조된 전분 분해 생성물의 임상용 및 비경구 분야를 위한 제약 배합물에서의 용도이다. 게다가, 본 발명의 방법에 의해 제조된 전분 분해 생성물은 복강 투석이나 혈장 증량제용 제약 배합물에서도 사용될 수 있다.

이전 단계에서 나온 저 분자량 성분이 본 발명에 따른 분해 생성물로부터 제거되어야 한다면 적당한 막을 사용하는 공지의 한외 여과 방법을 수단으로 수행될 수 있다. 마지막으로 보통 용액으로 존재하는 전분 분해 생성물은 통상의 방법으로 건조될 수 있다.(진공이나 동결건조로 용액을 농축시킨 후 분무건조).

6,689,000 돌턴의 평균 분자량을 가지는 부분적으로 분해된 왁스성 옥수수 전분이 공지 방법대로 에틸렌옥사이드를 사용하여 HES로 전환된다. 정제되지 않은 HES의 15 중량% 용액이 고압 균질화기(제조회사:APV-Gaulin, Lubeck)에서 50 - 70℃의 온도와 약 1600바아의 압력에서 10차례 균질화된다. 10회 통과후 도 1 에 도시된대로 약 670,300 돌턴의 평균 분자량(Mw)이 얻어졌다.

Claims (10)

1. 수성 분산물, 현탁액 또는 용액에서 전분이나 전분 유도체를 분해함으로써 좁은 분자량 분포를 가지는 전분 분해 생성물을 제조하는 방법에 있어서, 분해가 고압 균질화에 의해 수행됨을 특징으로 하는 전분 분해 생성물 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 고압 균질화가 100,000이상의 평균 분자량 Mw이 획득될 때까지 반복적으로 수행됨을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 산가수분해나 효소 가수분해에 의해 획득되며 200,000 돌턴보다 큰 평균 분자량을 가지는 부분적으로 가수분해된 전분이 전분 유도체로 사용됨을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 주성분이 아밀로펙틴인 자연산 전분이 전분으로 사용됨을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 또는 4 항에 있어서, 겔화 반응으로 생성된 자연산 전분의 수성 분산물이 5 - 60 중량%의 양으로 사용됨을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 내지 3 항중 한 항에 있어서, 부분적으로 가수분해된 전분이나 부분적으로 가수분해된 전분의 수성 분산물이 5 - 40 중량%의 양으로 사용됨을 특징으로 하는 방법.
7. 제 3 항에 있어서, 가수분해나 에테르화 반응후 획득된 반응 혼합물이 반응 생성물의 사전 분리없이 고압 균질화 반응을 겪음을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 고압 균질화가 5 - 95℃, 특히 실온에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 고압 균질화가 500 내지 2000바아 및 2000바아 이상의 압력에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
10. 비경구 분야, 복강 투석용 또는 혈장 증량제로서 사용되며 수성 분산물, 현탁액 또는 용액에서 전분이나 전분 유도체를 고압 균질화에 의해 분해하여 생성되는 분자량 분포가 좁은 전분 분해 생성물.

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