イオン交換プロセスにより変性されたカラゲナン
ある組成物はイオン交換されたカラゲナンを含む。このカラゲナンは、慣用的に抽出されたιもしくはκカラゲナンまたは中性で抽出されたιもしくはκカラゲナンであってもよい。このイオン交換されたカラゲナンは、そのイオン交換されていない対照物と比べて、低下したゲル化陽イオン含有量、低下したゲル化温度、および低下した融点を有する。このイオン交換されたカラゲナンは、特有のゲル化温度および融点を有するカラゲナン生成物を形成するために、別のカラゲナンと混合されてもよい。イオン交換されたカラゲナン組成物を製造するためのプロセスもまた開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、発明の名称「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｒｅｓｉｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｕｓｅ ｗｉｔｈ Ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ（カラゲナンとともに使用するためのイオン交換樹脂プロセス）」の２００８年３月１４日出願の米国仮特許出願第６１／２０７，８５６号、および発明の名称「Ｋａｐｐａ Ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ（κカラゲナン生成物および製造方法）」の、２００８年３月１４日出願の米国仮特許出願第６１／２０７，８５８号、および発明の名称「Ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ（カラゲナンプロセスおよび装置）」の、２００８年３月１４日出願の米国仮特許出願第６１／２０７，８５７号の優先権の利益を主張する。これらの開示は、その全体を参照により本願明細書に援用したものとする。
【０００２】
本発明は、カラゲナン組成物およびそれを製造するためのプロセスに関する。より具体的には、本発明は、減少したゲル化陽イオンを有するι（イオタ）カラゲナン組成物またはκ（カッパ）カラゲナン組成物、およびカラゲナンエキスの中のゲル化陽イオンを低下させることをもたらすプロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
カラゲナンの生産は、引潮の間に熊手を用いて、または岸に打ち上げられた海藻を集めることによってヤハズツノマタ（ｃｈｏｎｄｒｕｓ ｃｒｉｓｐｕｓ）という紅藻類の種の植物が最初に収穫されたアイルランドに遡ることができる。収穫後、この海藻は、典型的には洗浄され、日光漂白され（ｓｕｎ−ｂｌｅａｃｈｅｄ）、乾燥され、そしてミルクとともに煮沸され、プディングが作られた。この海藻自体は「アイリッシュ・モス」と呼ばれ、欧州のほとんどによく知られるようになった後、１９世紀のアイルランド人の移民がそれを米国にそしてカナダにも持ち込んだ。
【０００４】
今日、この海藻のプディングはアイルランドの文化史にほとんど限定されているが、カラゲナンは、水系の中でゲルを形成する際の機能性食品添加剤としてのその有効性のため、はるかにより重要になった。この水系の中でゲルを形成することは、ビール（この用途では、カラゲナンは、１５０年を超える年月にわたって清澄剤（ｆｉｎｉｎｇ）として使用されてきた）から加工肉ならびにミルク飲料およびデザートなどの食品まで；経口投与されるゲルカプセルなどの医薬調剤；練り歯磨きおよびスキンケア調剤などのパーソナルケア製品；ならびに消臭剤ジェルおよびクリーニングゲルなどの家庭用品を含めた実に様々な応用例でカラゲナンを有用なものにする。
【０００５】
カラゲナンの抽出および生産の現代の方法は、最近の５０年でかなり進歩した。今日、野生で育った海藻から集めるよりも、Ｋａｐｐａｐｈｙｃｕｓ ｃｏｔｔｏｎｉｉ（Ｋａｐｐａｐｈｙｃｕｓ ａｌｖａｒｅｚｉｉ）、Ｅｕｃｈｅｍａ ｓｐｉｎｏｓｕｍ（Ｅｕｃｈｅｍａ ｄｅｎｔｉｃｕｌａｔｕｍ）などのカラゲナン含有植物、および上述のヤハズツノマタは、特に地中海の一部において、およびインド洋の多くにわたっておよびアジアの太平洋の海岸線に沿って、より一般的にナイロンロープに沿って播種され、大量養殖栽培事業で収穫されているということが、恐らくは非常に重要である。１９世紀のプロセスにおけるのとまさに同じように、現代のプロセスにおいても、さらなる加工前に、この海藻原料はまず、不純物を除去するために水の中で徹底的に洗浄され、次いで乾燥される。次いで、Ｓｔａｎｌｅｙらに対する特許文献１（この開示は参照により本願明細書に援用したものとする）に記載されているように、カラゲナンはこの洗浄された海藻から抽出され、これと同時に、低濃度のアルカリ塩の添加によってわずかにアルカリ性にされた溶液（すなわち、この溶液のｐＨは例えば９〜１０の範囲まで上げられる）の中にその海藻を入れて、次いでこの溶液を約８０℃の温度に約２０分間から２時間もの長い時間のあいだ加熱することによるアルカリ変性にかけられる。
【０００６】
カラゲナンがゲル化および融解する温度は多くの要因に依存するが、その要因としてはとりわけゲル化陽イオン（カリウムおよびカルシウムイオンなど）の濃度が挙げられる。一般的に言えば、ゲル化陽イオンの濃度が高いほど、カラゲナンのゲル化温度および融点は高い。このような陽イオンは、カラゲナンがゲル化剤として添加される組成物に由来するだけでなく、そのカラゲナン自体からも由来する可能性がある。
【０００７】
比較的高いゲル化陽イオン濃度を有するカラゲナン生成物は、比較的高い温度での加工を必要とする。より低い温度でのプロセスは加工時間を節約し、費用がより安く、かつカラゲナンが含まれている組成物の調製に悪影響を及ぼさないため、一般に、より低い温度でのプロセスが好ましい。より高い温度は中に含まれる基本の食材を損なう可能性がある食品組成物については、より低い温度での加工はとりわけ重要である。
【０００８】
カラゲナン含有海藻をアルカリ変性にかけると、得られたカラゲナン生成物の中のゲル化陽イオン濃度を低下させるという所望の結果が得られる。しかしながら、このゲル化陽イオンレベルを減らすことができる程度は限られている。なぜなら、その海藻の中のカラゲナンを解重合（従って、損傷）しないように比較的低い濃度のアルカリだけが使用されてもよいからである。このように、ゲル化陽イオン濃度が減らされるとしても、ゲル化陽イオン濃度は依然として高い。
【０００９】
例えば、アルカリ変性プロセスが使用されない場合（つまり、中性の抽出プロセスにおいて）、ιまたはκカラゲナンの中の典型的な陽イオン濃度レベルは、
【表１】
である。
【００１０】
水酸化カルシウムをアルカリ変性剤として利用する特許文献１におけるように、アルカリ変性工程がこれらのゲル化陽イオン濃度を減少させるために使用される場合（つまり、慣用的な抽出プロセスにおいて）、ιまたはκカラゲナンの中の得られた陽イオン濃度レベルは、
【表２】
である。
【００１１】
分かるように、特許文献１に教示されるアルカリ変性工程はマグネシウムおよびナトリウムイオンのレベルを著しく減少させたが、カリウムおよびカルシウムなどの他のゲル化陽イオンは減少させなかった。
【００１２】
対照的に、特許文献２におけるように水酸化ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムなどの他のアルカリが使用される場合、ιカラゲナン中の典型的な陽イオンレベルは、
【表３】
である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第３，０９４，５１７号明細書
【特許文献２】米国特許第６，０６３，９１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述の内容を考慮すると、カラゲナンを解重合することもなく、何らかの他の形でカラゲナンを損傷することもなく、ゲル化陽イオンの濃度を低下させ、これによりゲル化温度および融点を低下させるためのプロセスについての当該技術分野のニーズがある。加えて、製造プロセスによって生産されるカラゲナン材料の融点およびゲル化温度を正確に制御する製造を可能にするであろうプロセスについてのニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
１つの実施形態によれば、ある組成物はイオン交換プロセスにかけられたιカラゲナンを含む。このイオン交換されたιカラゲナンは、約６ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３５ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量；約１３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量；および約５ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量を有する。
【００１６】
別の実施形態によれば、ある組成物は、イオン交換プロセスにかけられた慣用的に抽出されたκカラゲナンを含む。このイオン交換されたκカラゲナンは、約５ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３０ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量；約７ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量；および約０．２ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量を有する。
【００１７】
別の実施形態によれば、ある組成物は、イオン交換プロセスにかけられた中性で抽出されたκカラゲナンを含む。このイオン交換されたκカラゲナンは、約４ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３０ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量；約３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量；および約３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量を有する。
【００１８】
別の実施形態によれば、このイオン交換されたカラゲナンは、パーソナルケア製品、食品、家庭用品、または医薬製品において使用されてもよい。
【００１９】
さらに別の実施形態によれば、イオン交換されたカラゲナン組成物を生産するためのプロセスは、（ａ）水系処理溶液を用いてカラゲナン出発物質を抽出して、ιまたはκカラゲナンエキスを形成する工程と、（ｂ）このカラゲナンエキスを酸性の陽イオン交換材料と接触させ、このカラゲナンエキスの陽イオン含有量を減少させて、イオン交換されたカラゲナンエキスを生産する工程とを含む。
【００２０】
さらに別の実施形態によれば、イオン交換されたカラゲナン組成物を生産するためのプロセスは、（ａ）第１のゲル化温度および第１の融点を有する第１のカラゲナンエキスを準備する工程と、（ｂ）この第１のゲル化温度とは異なる第２のゲル化温度およびこの第１の融点とは異なる第２の融点を有する第２のイオン交換されたカラゲナンエキスを準備する工程と、（ｃ）この第１のカラゲナンエキスおよび第２のイオン交換されたカラゲナンエキスを混合して、第１のゲル化温度と第２のゲル化温度との間の第３のゲル化温度および第１の融点と第２の融点との間の第３の融点を有する第３のカラゲナン生成物を形成する工程とを含む。
【００２１】
上記の概要、および以下の、本発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と併せて読まれると、よりよく理解されるであろう。本発明を例証する目的で、現在のところ好ましい実施形態がそれらの図面に示されている。しかしながら、本発明は示されているまさにその配置および手段に限定されないということは理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】κカラゲナンのゲル化温度および融点に対するイオン交換材料濃度の効果を示す。
【図２】慣用的なκカラゲナンの陽イオン組成に対するイオン交換材料濃度の効果を示す。
【図３】中性のκカラゲナンの陽イオン組成に対するイオン交換材料濃度の効果を示す。
【図４】イオン交換されていないκカラゲナンエキスおよび１リットルのエキスあたり１００ｇのイオン交換材料を使用してイオン交換されたκカラゲナンエキスの１：１混合物のゲル化温度および融点を示す。
【図５】慣用的なイオン交換されていないκカラゲナンおよび慣用的なイオン交換されたκカラゲナンの１：１混合物の陽イオン組成を示す。
【図６】中性で抽出されたイオン交換されていないκカラゲナンおよび中性で抽出されたイオン交換されたκカラゲナンの１：１混合物の陽イオン組成を示す。
【図７】ιカラゲナンのゲル化温度および融点に対するイオン交換材料濃度の効果を示す。
【図８】慣用的なιカラゲナンの陽イオン組成に対するイオン交換材料濃度の効果を示す。
【図９】中性のιカラゲナンの陽イオン組成に対するイオン交換材料濃度の効果を示す。
【図１０】イオン交換されていないιカラゲナンエキスおよびエキス１リットルあたり１００ｇのイオン交換材料を使用してイオン交換されたιカラゲナンエキスの混合物のゲル化温度および融点を示す。
【図１１】慣用的なイオン交換されていないιカラゲナンおよび慣用的なイオン交換されたιカラゲナンの１：１混合物の陽イオン組成を示す。
【図１２】中性で抽出されたイオン交換されていないιカラゲナンおよび中性で抽出されたイオン交換されたιカラゲナンの１：１混合物の陽イオン組成を示す。
【図１３】例示的な実施形態に係るイオン交換されたカラゲナン混合物を製造するための例示的なプロセスを示す。
【図１４】慣用的なιカラゲナン混合物のゲル化温度および融点を示す。
【図１５】イオン交換されていない慣用的なιカラゲナン生成物およびイオン交換された慣用的なιカラゲナン生成物の乾燥混合物のゲル化温度および融点を示す。
【図１６】κカラゲナン系における陽イオンレベルに対する、イオン交換樹脂濃度および沈殿用アルコール濃度の効果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本願明細書で使用されるすべての部数、百分率および比は、特段の記載がない限り、重量によって表される。本願明細書に引用されたすべての文献は、参照により援用される。
【００２４】
「アルカリ」は、ブレンステッド−ローリー（Ｂｒｏｎｓｔｅｄ−Ｌｏｗｒｙ）の定義による塩基を意味する。すなわち、アルカリは、プロトン移動反応においてプロトンを受け取る分子またはイオンである。
【００２５】
「溶液」は、限定する意図はないが例えば不均一系混合物、懸濁液、混合物、ゾル、ゲル、分散液、またはエマルションの形態の２以上の物質のいずれかの組み合わせを意味する。
【００２６】
「慣用的な」、「慣用的に抽出された」、または「慣用的に処理された」カラゲナンは、加工の間に高温でアルカリ溶液と接触されることによりアルカリ変性にかけられるカラゲナンを意味する。
【００２７】
「中性の」、「中性で抽出された」、または「中性で処理された」カラゲナンは、加工の間にアルカリ溶液に接触されなかったカラゲナンを意味する。
【００２８】
本願明細書に記載される種々の例示的な実施形態は、カラゲナン生成物、より具体的にはιおよびκカラゲナンに関する。カラゲナンは、一般的な繰り返しの、それぞれｂ−（１−４）およびａ−（１−３）結合したガラクトースおよび３，６−アンヒドロガラクトース残基として、および特徴的な４位で結合した３，６−アンヒドロ−ａ−Ｄ−ガラクトースおよび３位で結合したｂ−Ｄ−ガラクトース−４−スルフェート基を有するとしてより具体的に記載されてもよい。κカラゲナンは、１つの硫酸基の存在だけがιカラゲナンとは異なる。これらの分子は右巻き二重らせんで配列し、これらの鎖は平行かつ三回対称的であり（ｔｈｒｅｅｆｏｌｄ）、ここでもιおよびκカラゲナンはこの点で非常に類似しているが、κカラゲナンはわずかにより多く乱れたらせんを形成する。このらせんは、Ｏ−２およびＯ−６の非置換の位置だけを介しての、そのらせんから外に向かって突き出ているスルフェート基との鎖間水素結合により安定化されている。
【００２９】
上述したように、ゲル化陽イオンの存在とゲル化との間には強い相関がある。理論によって限定されることはないが、三次元的なゲルのネットワークを形成するためのそれらの鎖の隣り合わせでの相互作用を容易にするＮａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、ＮＨ４、Ｃａ２＋などのゲル化（主に、一価の）陽イオンおよびカルシウム原子などのいくつかの二価の陽イオンを介して、ゲルがカラゲナンの中で形成されると考えられる。より高い温度におけるランダムに配向したコイルとしてのカラゲナンからゲル化したネットワークへの正確な変換機構は、いくらか議論の主題となっている。温度が低下するにつれて、カラゲナン分子のランダムコイルは再び凝集してゲルを形成する。ゲル化の１つのモデルでは、ゲルはカラゲナン分子の、二重らせんへの形成によって作り上げられる。特定の形態のカラゲナン（κカラゲナンなど）では、これらの二重らせんは、上述のゲル化陽イオンの影響によってそれ自体が隣り合って凝集して、二重らせんの凝集体を形成し、最終的には三次元的な秩序あるゲルのネットワークのドメインさえ形成するする可能性がある。あるいは、冷却の際に、カラゲナン分子のランダムコイルは二重らせんを形成せず１本のらせん構造だけを形成すること、およびこれらの１本のらせん構造は１本のらせんを形成し、このらせんで、らせんの屈曲部に取り込まれたゲル化陽イオンが分子間凝集を促進することが示唆されてきた。
【００３０】
種々の例示的な実施形態によれば、カラゲナン組成物を作製するためのプロセスは、カラゲナン含有海藻のエキスをイオン交換樹脂と接触させてカラゲナンの中のゲル化陽イオンの量を減少させる工程を含む。この例示的な実施形態は、具体的にはκおよびιカラゲナンに関するが、広い範囲のカラゲナン材料にも同様に適用されてもよい。
【００３１】
例示的な実施形態によれば、このカラゲナンはカラゲナン含有材料から抽出されてもよい。カラゲナン含有材料としては例えば、紅藻が挙げられる。カラゲナンは、公知のおよび後に開発される技術に従ってこのカラゲナン含有物質から抽出されてもよい。例えば、このカラゲナンは、完全にアルカリ変性されたプロセス、または一部アルカリ変性されたプロセスで抽出されてもよいし（すなわち、「慣用的に処理される」）、またはアルカリ変性されていないプロセス、例えば海藻が中性条件下で抽出される（すなわち、「中性で処理される」）プロセスで抽出されてもよい。アルカリ変性されたプロセスまたは一部アルカリ変性されたプロセスでは、カラゲナンは、典型的に水系の処理溶液として水に溶解された水酸化ナトリウム、ならびにその対応する炭酸塩および炭酸水素塩などのアルカリに接触される。このような処理化合物は、唯一の水を除いて、中性で処理されたプロセスでは利用されない。抽出のための適切な技術は、米国特許第３，０９４，５１７号、動第３，９０７，７７０号および米国特許出願公開第２００８−０３１７９２７号（これらの開示は、その全体を参照により本願明細書に援用したものとする）で論じられている。
【００３２】
例示的な実施形態では、上記の慣用的に処理されるまたは中性で処理される抽出プロセスによってもたらされるカラゲナンエキスは、種々のレベルのゲル化陽イオンを含む。このゲル化陽イオンとしては、例えば、カリウム、カルシウム、マグネシウム、およびナトリウムが挙げられる。１つの例示的な実施形態では、慣用的なιカラゲナンエキスは約５０ｍｇ／ｇ Ｋ、約２１ｍｇ／ｇ Ｃａ、約３ｍｇ／ｇ Ｍｇ、および約２５ｍｇ／ｇ Ｎａを含有してもよい。陽イオンの含有量は、本願明細書ではｍｇ／ｇとして表され、これは本願明細書で使用する場合、１グラムのカラゲナンあたりの陽イオンのミリグラムを指す。別の例示的な実施形態では、中性のιカラゲナンエキスは約５４ｍｇ／ｇ Ｋ、約６ｍｇ／ｇ Ｃａ、約７ｍｇ／ｇ Ｍｇ、および約２２ｍｇ／ｇ Ｎａを含有してもよい。別の例示的な実施形態では、慣用的なκカラゲナンエキスは約４９ｍｇ／ｇ Ｋ、約２０ｍｇ／ｇ Ｃａ、約０．４ｍｇ／ｇ Ｍｇ、および約１０ｍｇ／ｇ Ｎａを含有してもよい。別の例示的な実施形態では、中性のκカラゲナンエキスは約４８ｍｇ／ｇ Ｋ、約４ｍｇ／ｇ Ｃａ、約５ｍｇ／ｇ Ｍｇ、および約１１ｍｇ／ｇ Ｎａを含有してもよい。
【００３３】
例示的な実施形態では、上記の慣用的に処理されるまたは中性で処理される抽出プロセスによってもたらされるカラゲナンエキスは、特徴的なゲル化温度（ＴＧ）および融点（ＴＭ）を有する。例えば、上記のゲル化陽イオン含有量を有する慣用的なιカラゲナンは約４０℃のＴＧおよび約４７℃のＴＭを有してもよい。上記のゲル化陽イオン含有量を有する中性のιカラゲナンは約２５℃のＴＧおよび約３８℃のＴＭを有してもよい。上記のゲル化陽イオン含有量を有する慣用的なκカラゲナンは約３７℃のＴＧおよび約６２℃のＴＭを有してもよい。上記のゲル化陽イオン含有量を有する中性のκカラゲナンは約３８℃のＴＧおよび約５２℃のＴＭを有してもよい。
【００３４】
種々の実施形態では、当該カラゲナンエキスはエキス溶液として準備されてもよい。例えば、乾燥されたエキスは水に溶解されてエキス溶液が形成されてもよいし、またはそのエキスがアルカリ条件下で作製される場合、このエキス溶液は中和工程から得られる溶液であってもよい。例示的な実施形態では、エキス溶液は、約１％〜約５％カラゲナン、より好ましくは約２％カラゲナン（すなわち、１０００グラムの溶液あたり約２０グラムのカラゲナンエキス）を含んでもよい。
【００３５】
例示的な実施形態によれば、当該カラゲナンエキスはイオン交換材料と接触されてもよい。イオン交換は、液体媒体（水溶液など）中のイオンが、その液体媒体に不溶性の不動の固体粒子に結合された同じ電荷を帯びたイオンと交換される、可逆的な化学反応である。用語「イオン交換材料」または「イオン交換樹脂」は、本願明細書で使用する場合、すべてのこのような物質を指す。このイオン交換樹脂は、イオン交換基が結合しているポリマー支持体の架橋されているという性質に起因して不溶性になっている。イオン交換樹脂は、交換に利用できる正に帯電した移動性のイオンを有する酸性の陽イオン交換体、および利用できる負に帯電したイオン、典型的に水酸化物イオンを有する塩基性の陰イオン交換体として分類される。
【００３６】
種々の例示的な実施形態では、当該イオン交換材料は酸性の陽イオン交換樹脂である。例示的な酸性の陽イオン交換樹脂としては、スルホン酸陽イオン交換樹脂、カルボン酸陽イオン交換樹脂、アクリル酸陽イオン交換樹脂またはリン酸陽イオン交換樹脂などの有機酸交換樹脂が挙げられる。種々の例示的な実施形態では、当該イオン交換材料はスルホン酸陽イオン交換材料である。例示的なスルホン酸陽イオン交換樹脂としては、例えば、スルホン化スチレン−ジビニルベンゼンコポリマー、スルホン化架橋スチレンポリマー、フェノール−ホルムアルデヒド−スルホン酸樹脂、ベンゼン−ホルムアルデヒド−スルホン酸樹脂、ならびにこれらの組み合わせおよび混合物が挙げられる。種々の例示的な実施形態では、当該イオン交換樹脂は、その酸形態、またはその金属イオン形態、すなわち、ナトリウム形態で準備されてもよい。上記のものなどの酸性の陽イオン交換樹脂は市販されている。例示的な陽イオン交換樹脂としては、以下の商標名、ランクセス社（ＬＡＮＸＥＳＳ ＡＧ）によるＬＥＷＡＴＩＴ Ｓ １４６８；ならびにロームアンドハース社（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）によるＡＭＢＥＲＬＩＴＥ ２５２ Ｎａ、ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ ２００Ｃ Ｎａ、およびＡＭＢＥＲＬＩＴＥ ＩＲ １２０ Ｎａ、で販売されているものなどの、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体に基づく強酸陽イオン交換樹脂のナトリウムイオン形態が挙げられる。本願明細書で提示される指針を使用すれば、当該技術分野の当業者なら、例示的な実施形態とともに使用するための適切な酸性の陽イオン交換樹脂を選択することができるであろう。
【００３７】
例示的な実施形態では、イオン交換プロセス工程の結果として、当該カラゲナンエキスは、減少したレベルのゲル化陽イオンを有してもよい。例えば、当該イオン交換材料がナトリウム形態の酸性の陽イオン交換樹脂である例示的な実施形態では、カラゲナンエキスがそのイオン交換材料と接触するとき、このカラゲナンの二価のイオンＣａおよびＭｇは減少されて、一価のＮａイオンと交換されてもよい。慣用的なιカラゲナンについては、この例示的なイオン交換プロセス工程は、Ｃａ含有量を約１３ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＭｇ含有量を約２ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＮａ含有量を約４５ｍｇ／ｇを超えるまで増加させてもよい。中性のιカラゲナンについては、このイオン交換プロセスは、Ｃａ含有量を約５ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＭｇ含有量を約５ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＮａ含有量を約４５ｍｇ／ｇを超えるまで増加させてもよい。慣用的なκカラゲナンについては、このイオン交換プロセス工程は、Ｃａ含有量を約７ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＭｇ含有量を約０．２ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＮａ含有量を約３０ｍｇ／ｇを超えるまで増加させてもよい。中性のκカラゲナンについては、このイオン交換プロセスは、Ｃａ含有量を約５ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＭｇ含有量を約５ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＮａ含有量を約３０ｍｇ／ｇを超えるまで増加させてもよい。
【００３８】
特定のプロセス条件下で、このイオン交換プロセス工程はこのカラゲナンエキスの中のカリウムレベルも低下させるということも、予想外にも見出された。例えば、慣用的なιカラゲナンおよび中性のιカラゲナンでは、Ｋレベルは３５ｍｇ／ｇ未満まで低下する可能性があり、慣用的なκカラゲナンおよび中性のκカラゲナンでは、Ｋレベルは３０ｍｇ／ｇ未満まで低下する可能性がある。
【００３９】
いずれの特定の理論によっても拘束されるつもりはないが、ゲル化陽イオン、特にＫ、Ｃａ、およびＭｇ陽イオンの減少は、当該カラゲナンのゲル化温度および融点の低下に対応すると考えられる。例えば、ゲル化陽イオンを減少させることにより、慣用的なιカラゲナンは約１８℃〜３０℃の低下したＴＧ、および約２７℃〜約３７℃の低下したＴＭを有してもよい。中性のιカラゲナンについては、ゲル化陽イオンを減少させることで、約５℃〜約１７℃の低下したＴＧ、および約１７℃〜約２７℃の低下したＴＭがもたらされてもよい。慣用的なκカラゲナンについては、ゲル化陽イオンを減少させることで、約１０℃〜約２７℃の低下したＴＧ、および約２３℃〜約４５℃の低下したＴＭがもたらされてもよい。中性のκカラゲナンについては、ゲル化陽イオンを減少させることで、約１０℃〜約３５℃の低下したＴＧ、および約２３℃〜約４５℃の低下したＴＭがもたらされてもよい。
【００４０】
例示的な実施形態によれば、使用されるイオン交換材料の量は、エキス溶液の中のカラゲナンエキスの濃度に応じて変わるであろう。そのエキス溶液の中のエキスの濃度がより高いほど、より低い濃度のエキス溶液に関するのと同じ効果を得るために、より多くのイオン交換材料が使用されなければならないであろう。例示的な実施形態では、当該イオン交換材料の濃度は、溶液中で約０．５ｇ／ｇカラゲナン〜約１０ｇ／ｇカラゲナン、より好ましくは溶液中で約１．２５ｇ／ｇカラゲナン〜約１０ｇ／ｇカラゲナン、より好ましくは溶液中で約２．５ｇ／ｇカラゲナン〜約１０ｇ／ｇカラゲナンの範囲であってもよい。当該エキス溶液が２％カラゲナンエキスを含む例示的な実施形態では、当該イオン交換材料の濃度は、約１０ｇ／ｌ〜約２００ｇ／ｌ、より好ましくは約２５ｇ／ｌ〜約２００ｇ／ｌ、より好ましくは約５０ｇ／ｌ〜約２００ｇ／ｌの範囲であってもよい。
【００４１】
例示的な実施形態によれば、当該イオン交換プロセス工程の間の温度は、当該カラゲナンが溶解することを確実にするのに十分高くなければならないが、このイオン交換樹脂に対する損傷を防止するのに十分低くなければならない。種々の例示的な実施形態では、このイオン交換プロセス工程の温度は、約３０℃〜約９０℃、好ましくは約５０℃〜約８０℃、より好ましくは約６０℃〜約７０℃の範囲内であってもよい。
【００４２】
種々の例示的な実施形態では、このイオン交換プロセス工程は非常に速く行われ、当該イオン交換工程は連続プロセスに適合される。例えば、当該カラゲナンエキスまたは溶液は、イオン交換樹脂が充填されたカラムに通されてもよく、この場合は当該エキスの流量およびそのカラムの高さが、当該エキスがイオン交換されうる程度を一部は決定する。当該イオン交換プロセスがバッチプロセスで行われてもよい実施形態では、当該イオン交換プロセス工程は約５〜３０分、好ましくは２０〜３０分を要してもよい。
【００４３】
種々の例示的な実施形態では、当該イオン交換されたカラゲナンは、公知の技術に従って沈殿、乾燥および／または粉砕されてもよい。例示的な実施形態では、当該イオン交換された粉末カラゲナンエキスは、それ自体で組成物または消費者製品として使用されてもよい。例示的な実施形態に係るカラゲナンの生産のためのプロセスの他の態様は特に限定はされず、必要に応じて、従来のカラゲナン技術を使用してもよい。本願明細書で示される特定の工程に加えて、当該例示的な実施形態のプロセスはさらに、典型的にカラゲナン生産に関連する付加的なプロセスを含んでもよい。
【００４４】
種々の例示的な実施形態では、このイオン交換されたカラゲナンは、１以上のさらなるカラゲナンエキスと組み合わされ、または混合され、またはブレンドされてもよい。これらの実施形態では、同じカラゲナンの種類が一緒に使用されるであろうということ、すなわち、ιカラゲナンはιカラゲナンと組み合わされ、κカラゲナンはκカラゲナンと組み合わされるであろうということが想定される。このイオン交換されたカラゲナンをさらなるカラゲナンエキスとブレンドすることで、特有のゲル化特性および融解特性を有する組成物が提供されるということが予想外にも見出された。特定の理論によって拘束されるつもりはないが、混合されたときにその２つのカラゲナン材料は相互作用してイオンを共有し、単に２つの異なるカラゲナンの混合物というよりはむしろ、混成の特性を有するカラゲナン組成物を生じると考えられる。例えば、第１のＴＧおよび第１のＴＭを有するイオン交換されたカラゲナンがそれぞれ第１のＴＧおよび第１のＴＭよりも高い第２のＴＧおよび第２のＴＭを有するイオン交換されていないカラゲナンと混合されると、得られるカラゲナン混合物は第１のＴＧと第２のＴＧとの間の第３のＴＧおよび第１のＴＭと第２のＴＭとの間の第３のＴＭを有するであろう。このカラゲナン混合物の得られるＴＧおよびＴＭは、２つの最初のカラゲナン画分の量の比に関連する。同様に、このカラゲナン混合物は、その２つの最初のカラゲナン画分の割合に関連して、その２つの最初のカラゲナン画分の含有量の間にあるゲル化陽イオン含有量をも有する可能性がある（これは、下記の実施例でさらに例証される）。この２つの最初のカラゲナン画分の割合を制御することにより、当該カラゲナン混合物の特性を制御することができる。
【００４５】
種々の実施形態では、当該イオン交換されたカラゲナンは、上記の出願された米国特許出願で論じられた以前の出願において開示されたもの、ならびに米国特許出願公開第２００８−０３１７９２６号、同第２００８−０３１７７９０号、同第２００８−０３１７７８９号、および同第２００８−０３１７７９１号（これらの開示は、その全体を参照により本願明細書に援用したものとする）において開示されたものなどのイオン交換されていないカラゲナン組成物またはイオン交換されたカラゲナン組成物と組み合わされてもよい。
【００４６】
例示的な実施形態では、２以上のカラゲナンが溶液またはゲルの形態で組み合わされてもよい。他の例示的な実施形態では、この２以上のカラゲナンは個々に乾燥粉末へと加工され、次いでその乾燥形態で一緒に混合されてもよい。ゲルの調製のあいだ、この２以上の画分の中に存在する陽イオンは、上記のとおり相互交換してカラゲナン混合物を形成してもよい。
【００４７】
種々の例示的な実施形態は、そのイオン交換されたカラゲナンエキスを含む混合物を作製するためのプロセスを提供する。図１３を参照すると、例示的なプロセス１では、カラゲナンエキス１０（慣用的にまたは中性で抽出されたιまたはκカラゲナンエキスなど）は圧力下で弁２０へと通されてもよい。弁２０は、入力通路１０からの流れを２つの部分：第１のエキス部分２２、および第２のエキス部分２５へと制御して分けることができるいずれかの装置であってもよい。例えば、弁２０は、分配弁または他の似た装置であってもよい。弁２０は、第２のエキス部分２５をイオン交換体３０へ、およびその中へと導いてもよい。例示的な実施形態では、イオン交換体３０は、ナトリウム形態の酸性の陽イオン交換体などのイオン交換材料を収容する。イオン交換材料の量、およびこのイオン交換体を通る液体の流量は、このイオン交換プロセスの効率（すなわち、交換されたイオンの量）を決定する可能性がある。第２のエキス部分２５がイオン交換体３０を流れるにつれて、この第２のエキス部分のカラゲナンはそのイオン交換材料と接触し、このカラゲナンのゲル化陽イオン含有量を減少させ、イオン交換された第２のエキス部分３５を生成する。イオン交換された第２のエキス部分３５および第１のエキス部分２２は継ぎ手４０で出会う。継ぎ手４０は、イオン交換された第２のエキス部分３５および第１のエキス部分２２を組み合わせてカラゲナン混合物４５を生成することができるいずれの装置であってもよい。例えば、継ぎ手４０は混合弁（ｂｌｅｎｄ ｖａｌｖｅ）またはＴ型継ぎ手（Ｔ−コネクタ）であってもよい。本願明細書で提示される指針を使用すれば、液体の流れ系に精通している当業者は、弁２０、イオン交換体３０、および継ぎ手４０、ならびにプロセス１の他の要素に適した装置をどのようにして選択すべきかを理解するであろう。
【００４８】
例示的な実施形態によれば、プロセス１を通る流れを自動的にまたは手動により制御するために、１つの手段が備えられてもよい。例えば、弁２０および／もしくは継ぎ手４０への、ならびに／または弁２０および／もしくは継ぎ手４０から出る流れを調整するための１つの手段が備えられてもよい。１以上のセンサ（例えば、流体流量センサ、温度センサ、圧力センサ、など）が、プロセス１を通る流体流れをモニターするために１以上の通路および弁に配置されていてもよい。これらのセンサは、コンピューターまたは他のディスプレイ端末などの入力／出力装置に送信されてもよい信号を生成してもよい。人間の操作者はこれらの信号をモニターし、弁２０および／または継ぎ手４０を通る流れ、または他のプロセス設定値を調整してもよい。あるいは、このプロセス設定値の調整は、例えばコンピュータープログラムの中にある予めプログラムされたアルゴリズムを用いて自動化されていてもよい。本願明細書で提示される指針を使用すると、流体の流れ系に精通している当業者は、プロセス１を通る液体流れを制御するための適切な手段をどのようにして選択すべきかを理解するであろう。
【００４９】
例示的な実施形態によれば、プロセス１は、予め定めたゲル化温度および融点を有するカラゲナンエキスを生産するために使用されてもよい。第１のＴＧおよびＴＭを有するイオン交換されていないカラゲナンエキス（すなわち、慣用的にまたは中性で抽出されたιまたはκカラゲナンエキスなど）は水に溶解されて、圧力下で弁２０へとポンプ輸送されてもよいエキス溶液１０が生産されてもよい。次いで弁２０は、エキス溶液１０を２つの部分、当該エキス溶液と同じ第１のＴＧおよびＴＭを有する第１の部分２２、およびイオン交換体３０に向けられる第２の部分２５に分けてもよく、イオン交換体３０は、第２の部分２５を第１のＴＧおよびＴＭよりも低い第２のＴＧおよびＴＭを有するイオン交換された第２の部分３５へと変換する。第１の部分２２およびイオン交換された第２の部分３５が継ぎ手４０で合わされると、得られるカラゲナン混合物４５は、それぞれ第１のＴＧと第２のＴＧとの間、および第１のＴＭと第２のＴＭとの間の第３のＴＧおよびＴＭを有する。弁２０および／または継ぎ手４０は、合わされてカラゲナン混合物４５を生成するイオン交換された第２の部分３５の量に対する第１の部分２２の量の比を変えるように調整されてもよい。第３のＴＧおよびＴＭは、イオン交換された第２の部分３５に対する第１の部分２２の比に比例して変わるであろう。言い換えれば、融点およびゲル化温度は、イオン交換された第２の部分３５に対する第１の部分２２の割合を調節するために弁２０および／または継ぎ手４０の設定値を制御することにより、上昇または低下される可能性がある。
【００５０】
種々の例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は、種々の製品で使用されてもよい。イオン交換されたカラゲナンは、従来のカラゲナン生成物を用いて可能な温度よりも低い温度でゲル化および／または融解が起こらなければならない製品において特に有益である。例えば、上記例示的な実施形態のカラゲナン生成物は、消臭剤ジェル；油中水型エマルション（スキンケアローション剤および低脂肪マーガリンなど）；カプセル剤などの医薬品；および加工肉、鳥肉および魚肉製品などの種々の製品に組み込まれてもよい。これらの製品は、下記でおよび米国特許出願公開第２００８−０３１７６８３号（この開示は、その全体を参照により本願明細書に援用したものとする）でより詳細に論じられる。
【００５１】
例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は、消臭剤ジェルなどの家庭用品で使用されてもよい。例示的な消臭剤ジェルは、１以上の非イオン性界面活性剤を含有し、このジェルが特定の温度（「曇り点」と呼ばれる。典型的に非イオン性界面活性剤は約０℃〜約６０℃の範囲の曇り点を有する）よりも上に加熱されると、非イオン性界面活性剤はあまり溶解しなくなり、このジェルから沈殿して、曇った不透明なジェルに導く。本発明のカラゲナン生成物は、当該界面活性剤の曇り点で、または曇り点より下でゲル化するように調整することができ、従って当該界面活性剤の結晶がそのジェルの中で凍結することを防止し、そうして得られた消臭剤ジェルが曇って不透明になることを防止する。
【００５２】
例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は低温設定消臭剤ジェルで使用されてもよい。従来の消臭剤ジェルはその組成物を約７０〜９０℃に加熱することによって作製され、その後、冷却中にゲル化が起こる。しかしながら、芳香剤材料のうちのいくらかは加熱の間に蒸発するため、この加熱は、消臭剤配合物の中で使用される芳香剤の実質的な喪失をもたらす。上記例示的な実施形態のカラゲナン生成物は、室温でまたは室温より下の温度で溶解するように調整することができ、これにより、芳香剤の喪失はなくなる。いったん溶解すると、この液体消臭剤配合物は、カラゲナンと合わせてゲルのネットワークを形成するゲル化陽イオン（上で論じたように）を含む、その最終容器の中へと注ぎ込むことができる。このような陽イオンは、消臭剤配合物を容器の中へと充填する前にその容器の中へと直接加えられてもよいし、またはこの陽イオンはその容器を予めコーティングするフィルムコーティングなどのコーティングとして加えられてもよい。陽イオンが静止条件下で消臭剤配合物の中へと拡散するにつれて、この消臭剤配合物は均一なジェルへとゲル化するであろう。
【００５３】
例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は、食品またはパーソナルケア製品で使用するためのものなどの油中水型エマルションで使用されてもよい。油中水型エマルションは、水滴の不連続相が分散した連続的な油相によって特徴付けられる。多くの場合、そのエマルションがその水溶性の構成成分を放出するように、この油中水型エマルションが特定の温度で水中油型エマルションへと反転することが所望される。１つの例はマーガリンである。マーガリンでは、エマルションは口の中で反転し、水溶性の芳香および塩類を放出する。ゼラチンはその水相が油相と同じ温度で融解することを確実にするので、ゼラチンは、この水相の好ましい安定剤である。その温度というのはほぼ口の中の温度であり、従って、唾液および口の中のせん断を通して、このエマルションは水中油型エマルションへと反転し、芳香および塩類を放出する。従来のカラゲナン生成物は、口の中の温度で融解するゲルを形成することはできないが、本発明のカラゲナン生成物は、まさにそうするように調整することができる。
【００５４】
パーソナルケア製品に関しては、ほとんどのスキンケアローション剤は、水相が連続相である水中油型エマルションとして生産されている。そうするとスキンケアローション配合物の中で防腐剤を使用することが必要になるため、これは不利である。防腐剤はホルモンといくらかの類似性を有するので、スキンケアローション剤の中の防腐剤、特にパラベン型の防腐剤をなくしたいという要求がある。上記例示的な実施形態のカラゲナン生成物を使用すると、油中水型エマルションの形態のスキンケアローションを提供することが可能になる。これらの油中水型エマルションでは、油の連続相は防腐剤を必要とはしないが、この油中水型エマルションは、皮膚の温度およびそのローションをすりこむことから生じるせん断で、広がりうる水中油型エマルションに反転するであろう。１つの例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は２０〜８０％の油を含む油中水型エマルションで使用されてもよく、そのエマルションは約３７〜５０℃の範囲の温度で反転する。
【００５５】
種々の例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は、香味の封入または薬物の封入のためなどの封入のために使用されてもよい。封入されている薬剤が熱に敏感である場合は、上記例示的な実施形態のイオン交換されたカラゲナン生成物は、その薬剤を低温で封入することができる。イオン交換されたカラゲナンまたはカラゲナン混合物は、イオン交換特性を変えることにより、または所望のＴＧおよびＴＭを有するカラゲナンを与えるように計算された比で２つのカラゲナンをブレンドすることにより、封入された薬剤を所定の目的の温度範囲内で放出するように特別に配合されてもよい。１つの例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は、約３７〜５０℃の範囲の温度で放出されなければならない薬物を封入するために、医薬製品において使用されてもよい。
【００５６】
種々の例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は、加工肉、鳥肉および魚肉製品において使用されてもよい。加工肉、鳥肉および魚肉製品は、約７２℃の低温殺菌温度で熱処理されることが多い。このような製品の水相は、典型的には最高約３％の塩化ナトリウムを含有し、この塩化ナトリウムが従来のカラゲナン生成物の溶解を妨げる。本発明のカラゲナン生成物は、この低温殺菌温度または低温殺菌温度より下の温度で溶解するように調整することができ、このことは、カラゲナン生成物の溶解、従って、最終の加工肉、鳥肉または魚肉製品におけるより均一なゲルにつながる。
【００５７】
上記例示的な実施形態は、これより、以下の限定を意図しない実施例に関連して、より詳細に説明される。これらの実施例およびそれらの付随する本文の説明は、当該例示的な実施形態のプロセスの詳細な説明および実験的なプロセスから得られた結果を提示する。これらの結果のさらなる分析が提示され、そして可能な理論的説明によって補足される。
【実施例】
【００５８】
実験方法：
以下の実験設備、材料および方法を、本実験を実施する際に使用した。これらの実験方法の適用は、例示的な実施形態を例証して、先行技術の文脈の中にそれを置く、下記の具体的な実施例の節で導入される。
【００５９】
設備
・ 温度制御を備えた、マグネチックスターラーおよびヒーター、例えばＪａｎｋｅ ＆ Ｋｕｎｋｅｌ ＧｍｂＨ、ドイツによって製造されたＩｋａｍａｇ Ｒｅｔ。
・ ビーカー、１リットルおよび２リットル。
・ ２リットルのコニカルフラスコ、ブフナー漏斗および真空ポンプ。
・ 濾布。
・ レオメータ − Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＧｍｂＨ、ドイツによって製造されたカップ Ｚ２０／４８ ｍｍおよびローター Ｚ２０ ＤＩＮ を備えるＨａａｋｅ ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ１００。
・ 化学天秤（小数点以下２桁まで秤量する） − Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ ＧｍｂＨ、ドイツによって製造されたＳａｒｔｏｒｉｕｓ Ｂａｓｉｃ Ｂ３１００Ｐ。
・ オートクレーブ、２５リットル。
【００６０】
化学物質：
・ メチル−４−ヒドロキシ安息香酸ナトリウム、分析用、Ｍｅｒｃｋ，ＫＧａＡ、ドイツ、ダルムシュタット イソプロピルアルコール、１００％
・ グリセリン、分析用、Ｓｃｈａｒｌａｕ Ｃｈｅｍｉｅ、スペイン、バルセロナ。
・ レモン油、Ｈ．Ｎ．Ｆｕｓｇａａｒｄ、デンマーク、レズオウア（Ｒｏｅｄｏｖｒｅ）。
・ Ｃｒｅｍｏｐｈｏｒ ＲＨ ４０、ＢＡＳＦ、ドイツ、ルードヴィヒスハーフェン（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ）。
・ イオン交換樹脂、Ｌｅｗａｔｉｔ（登録商標） Ｓ−１４６８、ナトリウム形態の酸性の陽イオン交換樹脂、ＬＡＮＸＥＳＳ、ドイツ、レーバークーゼン（Ｌｅｖｅｒｋｕｓｅｎ）。
【００６１】
慣用的なカラゲーン（ｃａｒｒａｇｅｅｎ）抽出方法：
【００６２】
「慣用的な」カラゲナン抽出は、上記のとおり米国特許第３，０９４，５１７号および同第３，９０７，７７０号に従って実施した。具体的には以下の工程によった。
１． カラゲナンを過剰の水酸化カルシウムを用いて抽出し、高温で２４時間放置して、完全なアルカリ変性をもたらした。
２． 次いでこのエキスを濾過し、二酸化炭素を用いてｐＨ 約９まで中和し、再度濾過し、３体積分の１００％ イソプロパノールの中に沈殿させた。
３． 次いでこの沈殿物を圧しつけ、７０℃で一晩乾燥し、０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。
【００６３】
中性のカラゲーン抽出方法：
【００６４】
脱イオン水を用いた海藻の中性での抽出は、以下のプロセスに従って実施した：
１． 海藻を１リットルの脱イオン水中で３回洗浄し、冷蔵庫の中で保存した。
２． 約１３０ｇの洗浄した海藻を１０リットルのビーカーの中に入れた。
３． ７５００ｍｌの沸騰する脱イオン水を加え、９０℃で１時間抽出を実施した。
４． 抽出された海藻を、珪藻土を濾過助剤として用いて濾過した。
５． 濾過したエキスを３体積分の１００％ イソプロパノールの中に沈殿させ、手で圧しつけ、７０℃で一晩乾燥した。次いで、最終的に０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。
【００６５】
溶解したカラゲナンのイオン交換：
１． ２０ｇの乾燥したカラゲナンを１リットルの脱イオン水に分散させ、撹拌しながら７０℃に加熱することにより溶解させた（２％溶液が生成する）。
２． 種々の量のイオン交換樹脂をこの熱い溶液に加え、この混合物を７０℃で種々の時間のあいだ静置した。
３． この後、この混合物をナイロン布上で濾過し、この液体を３体積分の１００％ イソプロピルアルコールの中で沈殿させ、５００ｍｌの１００％ イソプロピルアルコールの中で１回洗浄した。
４． この沈殿物を７０℃で一晩乾燥し、０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。
【００６６】
中性のκカラゲナン海藻エキスのイオン交換：
【００６７】
中性のκカラゲナンエキスのイオン交換は、以下のようにして実施した：
１． ６００ｇの乾燥Ｅ．ｃｏｔｔｏｎｉｉ海藻を、生産プラントからの水の中で４回洗浄した。
２． 洗浄した海藻を１５リットルの生産プラントからの水とともにオートクレーブに入れ、１００℃で３０分間抽出した。
３． 抽出された海藻をふるいにかけ、約９０℃の温度で３〜４時間静置した。
４． このエキスを珪藻土のフィルターで濾過し、カラゲナンの濃度を決定するために少量の試料をイソプロピルアルコールの中で沈殿させた。
５． このエキスの試料を、異なる量のイオン交換樹脂を用いて７０℃で３０分間イオン交換した。
６． このイオン交換樹脂を、ふるいを用いて除去し、このエキスを３体積分のイソプロピルアルコールの中に沈殿させた。
【００６８】
カラゲナンについてのゲル化温度および融点の測定
【００６９】
カラゲナン組成物のゲル化温度および融点の測定を、以下のカラゲナンを取り込んだ組成を有する組成物を使用して行った。
【表４】
【００７０】
この組成物は、以下のようにして調製した：
１． 水、グリセリンおよびパラベンを混合した。
２． 海藻エキスをこの混合物に分散させ、約６０分間撹拌した。
３． この分散液を撹拌しながら７０℃に加熱した。
４． 次いでこの分散液を５５〜６０℃まで冷却した。
５． レモン油、イソプロピルアルコールおよびＣｒｅｍｏｐｈｏｒ ＲＨ ４０の熱い（約５０℃）調製物を、この冷却した分散液の中へと混合した。
６． 全体の重量を熱い（約６０℃）水を用いて調整し、室温で一晩冷却した。
【００７１】
ゲル化温度および融点は、１℃／分の冷却および加熱速度を使用して、Ｈａａｋｅ ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ１００での温度掃引により測定した。しかしながら、ゲル化温度および融点がより高いいくつかの例では以下のプログラムを通常は使用した。このプログラムはより高い出発温度およびより低い最終温度で実行した：
１． ６５〜５℃、０．５０Ｐａ、ｆ＝０．４６４０Ｈｚ
２． ５〜６５℃、０．５０Ｐａ、ｆ＝０．４６４０Ｈｚ
３． ゲル化温度は、弾性係数、Ｇ’が粘性係数、Ｇ”と交差する冷却掃引の間の温度として定義する。
４． 融点は、弾性係数、Ｇ’が粘性係数、Ｇ”と交差する加熱掃引の間の温度として定義する。
【００７２】
これより、上記の設備、材料および方法を用いて実施した以下の限定を意図しない実施例に関して、本発明をより詳細に記載する。
【００７３】
以下の実施例は、「慣用的な」方法および「中性での」抽出方法によりＥｕｃｈｅｕｍａ ｃｏｔｔｏｎｉｉおよびＥｕｃｈｅｕｍａ Ｓｐｉｎｏｓｕｍを処理することにより得られた結果に関する。さらなるカラゲナン材料を、それを当該イオン交換プロセスにかけることにより、例示的な実施形態に従って調製した。従って、イオン交換プロセスで処理したカラゲナンから得られた結果は、比較となる、先行技術の「慣用的な」および「中性での」抽出と比較とした。
【００７４】
実施例１：慣用的なおよび中性のκカラゲナンのイオン交換
【００７５】
この実施例では、上で提示したそれぞれの方法を使用してＥｕｃｈｅｕｍａ ｃｏｔｔｏｎｉｉを抽出し、「慣用的なκカラゲナン」および「中性のκカラゲナン」を生成した。次いで、これらのエキスの溶液（２％ カラゲナン溶液）を、上で提示した方法を使用して、５０ｇ／ｌ、１００ｇ／ｌ、および２００ｇ／ｌの濃度（それぞれ２．５ｇ／ｇカラゲナン、５ｇ／ｇカラゲナン、および１０ｇ／ｇカラゲナン）のナトリウム形態の酸性の陽イオン交換樹脂を用いてイオン交換した。これらの試料溶液の各々を３体積分の１００％ イソプロピルアルコールの中に沈殿させ、７０℃で一晩乾燥し、０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。ゲル化イオン含有量、ゲル化温度（ＴＧ）および融点（ＴＭ）を、各イオン交換されていない対照試料（０ｇ／ｌと同定した）およびイオン交換した試料について測定した。結果を下記の表１および表２、ならびに図１〜図３に示す。
【表５】
【表６】
【００７６】
上記の表および図１で分かるように、当該κカラゲナン試料をナトリウム形態の酸性の陽イオン交換材料と接触させることにより、慣用的なκカラゲナンおよび中性のκカラゲナンを用いて作製したゲルは低下したＴＧおよびＴＭを有した。加えて、イオン交換濃度が増加するにつれてこのＴＧおよびＴＭは低下し、濃度が２００ｇ／ｌに近づくにつれて最終的には漸減した。慣用的なκカラゲナン試料については、イオン交換された試料についてのＴＧは約１０℃〜約２７℃の範囲であり、ＴＭは約２３℃〜約４５℃の範囲であった。中性で抽出されたκカラゲナン試料については、イオン交換された試料についてのＴＧは約１０℃〜約３５℃の範囲であり、ＴＭは約２３℃〜約４５℃の範囲であった。
【００７７】
上記の表および図２および図３で分かるように、当該κカラゲナン試料をナトリウム形態の酸性の陽イオン交換材料と接触させることにより、このカラゲナンのゲル化陽イオン含有量は低下した。ナトリウムイオンを除いて、このイオン交換材料の濃度が増加するにつれて、各陽イオンのレベルは減少した。対照的に、ナトリウム形態のイオン交換樹脂について予測されるとおり、ナトリウムレベルはイオン交換によって増加した。慣用的なκカラゲナン試料については、イオン交換された試料のカリウム含有量は５〜３０ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のカルシウム含有量は０〜７ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のマグネシウム含有量は０〜０．２ｍｇ／ｇの範囲であった。中性のκカラゲナン試料については、イオン交換された試料のカリウム含有量は４〜３０ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のカルシウム含有量は０〜３ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のマグネシウム含有量は０〜３ｍｇ／ｇの範囲であった。すべての試料について、陽イオン含有量は、最終的には約７０ｇ／ｌの濃度（このデータの内挿に基づく）で横ばいになった。言い換えると、慣用的にまたは中性で抽出されたκカラゲナンについては、７０ｇ／ｌ（３．５ｇ／ｇカラゲナン）以上のイオン交換濃度を用いて最低レベルのゲル化陽イオンを達成することができた。
【００７８】
表１および図１および図２の慣用的なκカラゲナンのデータを比較すると、すべてのゲル化陽イオンのうちで、カリウム含有量がゲル化温度および融点の大きさに最も強く相関しており、特にこのイオン交換濃度が約５０ｇ／ｌ（２．５ｇ／ｇカラゲナン）よりも高い場合はそうであった。同様に、表２および図１および図３の中性のκカラゲナンのデータを比較すると、カリウム含有量がゲル化温度および融点の大きさに最も強く相関しており、特にこのイオン交換濃度が約５０ｇ／ｌ（２．５ｇ／ｇカラゲナン）よりも高い場合はそうであった。
【００７９】
（実施例２：κカラゲナンの混合物）
【００８０】
混合物を、慣用的なκカラゲナンおよび中性のκカラゲナンの両方について、以下のようにして調製した。イオン交換されていないκカラゲナン（０ｇ／ｌと示す）を、１：１の比で、１００ｇ／ｌ ナトリウム形態の酸性の陽イオン交換樹脂（５ｇ／ｇカラゲナン）でイオン交換したκカラゲナンと混合することにより、カラゲナン混合物を調製した。この混合物を７０℃で作製し、撹拌しながら７０℃で５分間〜約１０００分間放置し、この混合プロセスのあいだ周期的に試料を採取した。これらの試料溶液の各々を３体積分の１００％ イソプロピルアルコールの中で沈殿させ、７０℃で一晩乾燥し、０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。ゲル化イオン含有量、ＴＧ、およびＴＭを各混合物試料について測定した。結果を上記の表１および表２、ならびに図４〜図６に示す。
【００８１】
図４〜図６は、イオン交換されていないκカラゲナンとイオン交換されたκカラゲナンとの混合の結果を示す。図４は、イオン交換されていないκカラゲナンエキスと１００ｇ／ｌ イオン交換樹脂（慣用的なκカラゲナンおよび中性のκカラゲナンの両方とも）のイオン交換樹脂濃度でイオン交換したκカラゲナンエキスとの１：１混合物について、経時的にＴＧおよびＴＭを示す。図４で分かるように、この２つのカラゲナン画分を混合して１５分と経たないのうちに、この混合物のＴＧおよびＴＭはそれぞれの個々のκカラゲナン画分のＴＧおよびＴＭのおよそ中間となった。
【００８２】
図５は、イオン交換されていない慣用的なκカラゲナンエキスと１００ｇ／ｌのイオン交換樹脂濃度でイオン交換した慣用的なκカラゲナンエキスとの１：１混合物について、経時的にゲル化陽イオン組成を示す。図６は、イオン交換されていない中性のκカラゲナンエキスと１００ｇ／ｌのイオン交換樹脂濃度でイオン交換した中性のκカラゲナンエキスとの１：１混合物について、経時的にゲル化陽イオン組成を示す。この図で、データは、この２つのカラゲナン画分を混合した後ほとんどすぐに、得られた混合物の陽イオン組成はそれぞれの個々のκカラゲナン画分の陽イオン組成のおよそ中間となったということを示す。
【００８３】
（実施例３：慣用的なιカラゲナンおよび中性のιカラゲナンのイオン交換）
【００８４】
この実施例では、上で提示したそれぞれの方法を使用してＥｕｃｈｅｕｍａ ｓｐｉｎｏｓｕｍを抽出し、「慣用的なιカラゲナン」および「中性のιカラゲナン」を生成した。次いで、これらのエキスの溶液（２％ カラゲナン溶液）を、上で提示した方法を使用して、５０ｇ／ｌ、１００ｇ／ｌ、および２００ｇ／ｌ（それぞれ２．５ｇ／ｇカラゲナン、５ｇ／ｇカラゲナン、および１０ｇ／ｇカラゲナン）のナトリウム形態の酸性の陽イオン交換樹脂濃度を用いてイオン交換した。これらの試料溶液の各々を３体積分の１００％ イソプロピルアルコールの中に沈殿させ、７０℃で一晩乾燥し、０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。ゲル化イオン含有量、ＴＧおよびＴＭを、各イオン交換されていない対照試料（０ｇ／ｌと同定した）およびイオン交換した試料について測定した。結果を下記の表３および表４、ならびに図７〜図９に示す。
【表７】
【表８】
【００８５】
上記の表および図７で分かるように、当該ιカラゲナン試料をナトリウム形態の酸性の陽イオン交換材料と接触させることにより、慣用的なιカラゲナンおよび中性のιカラゲナンを用いて作製したゲルは低下したＴＧおよびＴＭを有した。加えて、イオン交換濃度が増加するにつれてＴＧおよびＴＭは減少し、濃度が２００ｇ／ｌ（１０ｇ／ｇカラゲナン）に近づくにつれて最終的には横ばいになった。慣用的なιカラゲナン試料については、イオン交換された試料についてのＴＧは約１８℃〜約３０℃の範囲であり、ＴＭは約２７℃〜約３７℃の範囲であった。中性で抽出したιカラゲナン試料については、イオン交換された試料についてのＴＧは約５℃〜約１７℃の範囲であり、ＴＭは約１７℃〜約２７℃の範囲であった。
【００８６】
上記の表および図８および図９で分かるように、当該ιカラゲナン試料をナトリウム形態の酸性の陽イオン交換材料と接触させることにより、このカラゲナンのゲル化陽イオン含有量は低下した。ナトリウムイオンを除いて、イオン交換材料の濃度が増加するにつれて、各陽イオンのレベルは減少した。対照的に、ナトリウム形態のイオン交換樹脂について予測されるとおり、ナトリウムレベルはイオン交換によって増加した。慣用的なιカラゲナン試料については、イオン交換された試料のカリウム含有量は６〜３５ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のカルシウム含有量は０〜１３ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のマグネシウム含有量は０〜２ｍｇ／ｇの範囲であった。中性のιカラゲナン試料については、イオン交換された試料のカリウム含有量は６〜３５ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のカルシウム含有量は０〜５ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のマグネシウム含有量は０〜５ｍｇ／ｇの範囲であった。すべての試料について、陽イオン含有量は、最終的には約７０ｇ／ｌ濃度（このデータの内挿に基づく）で横ばいになった。言い換えると、慣用的に抽出したまたは中性で抽出したιカラゲナンについては、７０ｇ／ｌ（３．５ｇ／ｇカラゲナン）以上のイオン交換濃度を用いて最低レベルのゲル化陽イオンを達成することができた。
【００８７】
表３および図７および図８の慣用的なιカラゲナンのデータを比較すると、すべてのゲル化陽イオンのうちで、カリウム含有量がゲル化温度および融点の大きさに最も強く相関しており、特にこのイオン交換濃度が約５０ｇ／ｌ（２．５ｇ／ｇカラゲナン）よりも高い場合はそうであった。同様に、表４および図７および図９の中性のιカラゲナンのデータを比較すると、カリウム含有量がゲル化温度および融点の大きさに最も強く相関しており、特にこのイオン交換濃度が約５０ｇ／ｌ（２．５ｇ／ｇカラゲナン）よりも高い場合はそうであった。
【００８８】
（実施例４：ιカラゲナンの混合物）
【００８９】
混合物を、慣用的なιカラゲナンおよび中性のκカラゲナンの両方について、以下のようにして調製した。イオン交換されていないιカラゲナン（０ｇ／ｌと示す）を、１：１の比で、１００ｇ／ｌ ナトリウム形態の酸性の陽イオン交換樹脂（５ｇ／ｇカラゲナン）でイオン交換したιカラゲナンと混合することにより、カラゲナン混合物を調製した。この混合物を７０℃で作製し、撹拌しながら７０℃で５分間〜約１０００分間放置し、この混合プロセスのあいだ周期的に試料を採取した。これらの試料溶液の各々を３体積分の１００％ イソプロピルアルコールの中で沈殿させ、７０℃で一晩乾燥し、０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。ゲル化イオン含有量、ＴＧ、およびＴＭを各混合物試料について測定した。結果を上記の表３および表４、ならびに図１０〜図１２に示す。
【００９０】
図１０〜図１２は、イオン交換されていないιカラゲナンとイオン交換されたιカラゲナンとの混合の結果を示す。図１０は、イオン交換されていないιカラゲナンエキスと１００ｇ／ｌ イオン交換樹脂（慣用的なιカラゲナンおよび中性のιカラゲナンの両方とも）のイオン交換樹脂濃度でイオン交換したιカラゲナンエキスとの１：１混合物について、経時的にＴＧおよびＴＭを示す。図１０で分かるように、この２つのカラゲナン画分を混合して１５分と経たないうちに、この混合物のＴＧおよびＴＭはそれぞれの個々のιカラゲナン画分のＴＧおよびＴＭのおよそ中間となった。
【００９１】
図１１は、イオン交換されていない慣用的なιカラゲナンエキスと１００ｇ／ｌのイオン交換樹脂濃度でイオン交換した慣用的なιカラゲナンエキスとの１：１混合物について、経時的にゲル化陽イオン組成を示す。図１２は、イオン交換されていない中性のιカラゲナンエキスと１００ｇ／ｌのイオン交換樹脂濃度でイオン交換した中性のιカラゲナンエキスとの１：１混合物について、経時的にゲル化陽イオン組成を示す。この図で、データは、この２つのカラゲナン画分を混合した後ほとんどすぐに、得られた混合物の陽イオン組成はそれぞれの個々のιカラゲナン画分の陽イオン組成のおよそ中間となったということを示す。
【００９２】
これまでの実施例は、イオン交換プロセスにおけるカラゲナン生産のいくつかの態様を示す。しかしながら、カラゲナンの２つの画分が溶解した形態で接触される時間は綿密には制御されなかった。この合わせた画分の調製の間、接触時間は制御したが、エアーゲル（ａｉｒ ｇｅｌ）試料の調製の間の接触時間、冷却の間の接触時間、およびエアーゲル試料を測定するまでの接触時間は、特には制御せず、数時間から数日までばらついていた。従って、上記２つのカラゲナン画分の中のイオンがどれだけ速く分子レベルでの平衡を作り出すかは確定していなかった。
【００９３】
（実施例５：慣用的なιカラゲナンの混合物）
【００９４】
この実験では、個々のエアーゲル調製物を７０℃で形成するために、２つの「慣用的なιカラゲナン」画分を作製した。１つの画分はイオン交換しなかったが、他方の画分は、１００ｇ／ｌ ナトリウム形態の酸性の陽イオン交換材料（５ｇ／ｇカラゲナン）でイオン交換した。次いでこれらの別々のエアーゲル調製物を、６０℃で混合し、すぐにレオメータに移して、測定した。この２つのエアーゲル画分を混合した時から測定を開始した時までに経過した時間は５分未満であった。結果を下記の表５および図１４に示す。
【表９】
【００９５】
上記のデータおよび図１４から分かるように、イオン交換された慣用的なιカラゲナンおよびイオン交換されていない慣用的なιカラゲナンの混合物については、個々のカラゲナン画分の濃度とゲル化温度および融点との間には直線関係がある。１：１の比では、ゲル化温度および融点は表３にあるものと同一であった。
【００９６】
（実施例６：水および油の中での乾燥したιカラゲナンの混合物）
【００９７】
以下の実験では、実施例５の結果を生成するために使用したものと同じ２つの慣用的なιカラゲナン画分の乾燥混合物を混合し、以下のようにして水および油と合わせた。第１の試料では、０．１２ｇのイオン交換されていない材料を０．１２ｇのイオン交換された材料と混合し、水相に分散させた。この材料が適正に分散するとすぐに、この分散液を７０℃に加熱し、６０℃まで冷却し、５０℃の熱い油相に加えた。この加熱の間、約３５〜４０℃で低粘度化（ｔｈｉｎｎｉｎｇ ｏｕｔ）が起こることが観察された。この混合物を４５℃まで冷却し、すぐにレオメータの中へと注ぎ込んだ。分散の開始から測定の開始までの時間は１６分間であった。この第１の試料についてのＴＧおよびＴＭを、図１５にグラフで示す。
【００９８】
第２の試料では、０．１２ｇのイオン交換されていない材料を０．１２ｇのイオン交換された材料と混合し、５０℃で油相に分散させた。次いで７０℃の熱い水相をこの油相に加え、１分間混合した。この試料をすぐにレオメータに移した。分散から測定の開始までの時間は５分間であった。この第２の試料のＴＧおよびＴＭを、図１５にグラフで示す。
【００９９】
これらの結果は、異なるＴＧおよびＴＭを有するカラゲナン画分を乾燥混合して、依然として同じ結果を得ることができる、すなわち、個々のカラゲナン画分の間のＴＧおよびＴＭであるＴＧおよびＴＭを有するカラゲナンゲルを得ることができるということを実証する。この実施例では、ιカラゲナンの乾燥した画分を混合して、このような乾燥混合物を水相に溶解させ、またはまずこのような乾燥混合物を油相に分散させた後には、得られたゲルのＴＧおよびＴＭは、個々のカラゲナン画分のＴＧの間およびＴＭの間に入った。カラゲナンの乾式混合は、カラゲナン画分の特注の乾燥混合物を提供することが容易である場合があるため、カラゲナンの乾式混合は有益である。
【０１００】
（実施例７：海藻エキスのイオン交換）
【０１０１】
上記の実施例では、イオン交換は、溶解したカラゲナンに対して行った。しかしながら、商業生産では、このイオン交換は、典型的には海藻からのカラゲナンエキスに対して行われることになろう。この実施例では、中性のκカラゲナン海藻エキスを調製し、上記の方法に従ってイオン交換プロセスにかけた。溶解したカラゲナンを使用する実験と比較して、海藻エキスを用いた実験は、生産プラントからの水およびアルコールを使用した。プラントからのこの水およびアルコールはともに、典型的には、実験室の脱イオン水および精留されていないアルコールよりも多くの陽イオンを含有する。
【０１０２】
ゲル化陽イオン含有量を、これらの中性で抽出したκカラゲナン試料について測定した。（プラントからの）８０％および１００％ イソプロピルアルコールを使用して沈殿させた試料についての結果を下記の表６、および図１６に示す。
【表１０】
【０１０３】
最初の問題として、これらの結果は、海藻エキスからのイオン交換されていない中性で抽出したκカラゲナンは、溶解したカラゲナンを用いて作製した中性のκカラゲナン試料の陽イオン含有量よりも高い陽イオン含有量を有していたということを示す。理論によって拘束されるつもりはないが、これは、少なくとも一部は、商業生産で使用される水およびアルコールの中のより高い負荷量の陽イオンに起因すると考えられる。１００％ ＩＰＡを用いて沈殿させた試料についてのナトリウムおよびカリウムレベルは、８０％ ＩＰＡを用いて沈殿させた試料についてのナトリウムおよびカリウムレベルよりもわずかに高かった。
【０１０４】
表６および図１６で分かるように、中性で抽出したκカラゲナンをナトリウム形態の酸性の陽イオン交換材料と接触させることにより、そのカラゲナンのゲル化陽イオン含有量は（溶解したカラゲナンに関して観察された結果と同様に）減少した。ナトリウムイオンを除いて、イオン交換材料の濃度が増加するにつれて、各陽イオンのレベルは減少した。対照的に、ナトリウム形態のイオン交換樹脂について予測されるとおり、ナトリウムレベルはイオン交換材料の濃度の増加に伴って増加した。加えて、沈殿の間の異なる量のイオン交換材料および異なるアルコール％におけるゲル化陽イオン含有量。
【０１０５】
この実施例は、カラゲナンのエキスをイオン交換するとき、イオン交換材料の量は、溶解したカラゲナンについて必要な量と比べて増やされる必要がある場合があるということを示す。図１６のデータを内挿することにより、カリウム含有量は、約１２０ｇ／ｌ（２％ 溶液について、すなわち６ｇ／ｇカラゲナン）のイオン交換濃度で、最小の含有量で横ばいになったように見える。カルシウムおよびマグネシウム含有量は、約１００ｇ／ｌ（５ｇ／ｇカラゲナン）のイオン交換濃度で、最小の含有量で横ばいになったように見える。ナトリウム含有量は、約１２０ｇ／ｌ（６ｇ／ｇカラゲナン）で、最大の含有量で横ばいになったように見える。比較として、実施例１の溶解した中性のκカラゲナン試料については、ゲル化陽イオン組成は、約７０ｇ／ｌ（３．５ｇ／ｇカラゲナン）のイオン交換材料濃度で横ばいになった。いずれの特定の理論によっても拘束されるつもりはないが、この差は、一部は、イオン交換されていないエキスの中のより高い負荷量の陽イオンならびに商業生産で使用される水およびアルコールの中のより高い負荷量の陽イオンによって説明される可能性がある。
【０１０６】
上記の実施形態に対して、その幅広い発明の思想から逸脱することなく変更を加えることができるということを、当業者なら分かるであろう。それゆえ、本発明は開示される特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の特許請求の範囲によって画定される例示的な実施形態の趣旨および範囲のうちにある改変を包含することが意図されている、ということを理解されたい。
【技術分野】
【０００１】
本願は、発明の名称「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｒｅｓｉｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｕｓｅ ｗｉｔｈ Ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ（カラゲナンとともに使用するためのイオン交換樹脂プロセス）」の２００８年３月１４日出願の米国仮特許出願第６１／２０７，８５６号、および発明の名称「Ｋａｐｐａ Ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ（κカラゲナン生成物および製造方法）」の、２００８年３月１４日出願の米国仮特許出願第６１／２０７，８５８号、および発明の名称「Ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ（カラゲナンプロセスおよび装置）」の、２００８年３月１４日出願の米国仮特許出願第６１／２０７，８５７号の優先権の利益を主張する。これらの開示は、その全体を参照により本願明細書に援用したものとする。
【０００２】
本発明は、カラゲナン組成物およびそれを製造するためのプロセスに関する。より具体的には、本発明は、減少したゲル化陽イオンを有するι（イオタ）カラゲナン組成物またはκ（カッパ）カラゲナン組成物、およびカラゲナンエキスの中のゲル化陽イオンを低下させることをもたらすプロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
カラゲナンの生産は、引潮の間に熊手を用いて、または岸に打ち上げられた海藻を集めることによってヤハズツノマタ（ｃｈｏｎｄｒｕｓ ｃｒｉｓｐｕｓ）という紅藻類の種の植物が最初に収穫されたアイルランドに遡ることができる。収穫後、この海藻は、典型的には洗浄され、日光漂白され（ｓｕｎ−ｂｌｅａｃｈｅｄ）、乾燥され、そしてミルクとともに煮沸され、プディングが作られた。この海藻自体は「アイリッシュ・モス」と呼ばれ、欧州のほとんどによく知られるようになった後、１９世紀のアイルランド人の移民がそれを米国にそしてカナダにも持ち込んだ。
【０００４】
今日、この海藻のプディングはアイルランドの文化史にほとんど限定されているが、カラゲナンは、水系の中でゲルを形成する際の機能性食品添加剤としてのその有効性のため、はるかにより重要になった。この水系の中でゲルを形成することは、ビール（この用途では、カラゲナンは、１５０年を超える年月にわたって清澄剤（ｆｉｎｉｎｇ）として使用されてきた）から加工肉ならびにミルク飲料およびデザートなどの食品まで；経口投与されるゲルカプセルなどの医薬調剤；練り歯磨きおよびスキンケア調剤などのパーソナルケア製品；ならびに消臭剤ジェルおよびクリーニングゲルなどの家庭用品を含めた実に様々な応用例でカラゲナンを有用なものにする。
【０００５】
カラゲナンの抽出および生産の現代の方法は、最近の５０年でかなり進歩した。今日、野生で育った海藻から集めるよりも、Ｋａｐｐａｐｈｙｃｕｓ ｃｏｔｔｏｎｉｉ（Ｋａｐｐａｐｈｙｃｕｓ ａｌｖａｒｅｚｉｉ）、Ｅｕｃｈｅｍａ ｓｐｉｎｏｓｕｍ（Ｅｕｃｈｅｍａ ｄｅｎｔｉｃｕｌａｔｕｍ）などのカラゲナン含有植物、および上述のヤハズツノマタは、特に地中海の一部において、およびインド洋の多くにわたっておよびアジアの太平洋の海岸線に沿って、より一般的にナイロンロープに沿って播種され、大量養殖栽培事業で収穫されているということが、恐らくは非常に重要である。１９世紀のプロセスにおけるのとまさに同じように、現代のプロセスにおいても、さらなる加工前に、この海藻原料はまず、不純物を除去するために水の中で徹底的に洗浄され、次いで乾燥される。次いで、Ｓｔａｎｌｅｙらに対する特許文献１（この開示は参照により本願明細書に援用したものとする）に記載されているように、カラゲナンはこの洗浄された海藻から抽出され、これと同時に、低濃度のアルカリ塩の添加によってわずかにアルカリ性にされた溶液（すなわち、この溶液のｐＨは例えば９〜１０の範囲まで上げられる）の中にその海藻を入れて、次いでこの溶液を約８０℃の温度に約２０分間から２時間もの長い時間のあいだ加熱することによるアルカリ変性にかけられる。
【０００６】
カラゲナンがゲル化および融解する温度は多くの要因に依存するが、その要因としてはとりわけゲル化陽イオン（カリウムおよびカルシウムイオンなど）の濃度が挙げられる。一般的に言えば、ゲル化陽イオンの濃度が高いほど、カラゲナンのゲル化温度および融点は高い。このような陽イオンは、カラゲナンがゲル化剤として添加される組成物に由来するだけでなく、そのカラゲナン自体からも由来する可能性がある。
【０００７】
比較的高いゲル化陽イオン濃度を有するカラゲナン生成物は、比較的高い温度での加工を必要とする。より低い温度でのプロセスは加工時間を節約し、費用がより安く、かつカラゲナンが含まれている組成物の調製に悪影響を及ぼさないため、一般に、より低い温度でのプロセスが好ましい。より高い温度は中に含まれる基本の食材を損なう可能性がある食品組成物については、より低い温度での加工はとりわけ重要である。
【０００８】
カラゲナン含有海藻をアルカリ変性にかけると、得られたカラゲナン生成物の中のゲル化陽イオン濃度を低下させるという所望の結果が得られる。しかしながら、このゲル化陽イオンレベルを減らすことができる程度は限られている。なぜなら、その海藻の中のカラゲナンを解重合（従って、損傷）しないように比較的低い濃度のアルカリだけが使用されてもよいからである。このように、ゲル化陽イオン濃度が減らされるとしても、ゲル化陽イオン濃度は依然として高い。
【０００９】
例えば、アルカリ変性プロセスが使用されない場合（つまり、中性の抽出プロセスにおいて）、ιまたはκカラゲナンの中の典型的な陽イオン濃度レベルは、
【表１】
である。
【００１０】
水酸化カルシウムをアルカリ変性剤として利用する特許文献１におけるように、アルカリ変性工程がこれらのゲル化陽イオン濃度を減少させるために使用される場合（つまり、慣用的な抽出プロセスにおいて）、ιまたはκカラゲナンの中の得られた陽イオン濃度レベルは、
【表２】
である。
【００１１】
分かるように、特許文献１に教示されるアルカリ変性工程はマグネシウムおよびナトリウムイオンのレベルを著しく減少させたが、カリウムおよびカルシウムなどの他のゲル化陽イオンは減少させなかった。
【００１２】
対照的に、特許文献２におけるように水酸化ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムなどの他のアルカリが使用される場合、ιカラゲナン中の典型的な陽イオンレベルは、
【表３】
である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第３，０９４，５１７号明細書
【特許文献２】米国特許第６，０６３，９１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述の内容を考慮すると、カラゲナンを解重合することもなく、何らかの他の形でカラゲナンを損傷することもなく、ゲル化陽イオンの濃度を低下させ、これによりゲル化温度および融点を低下させるためのプロセスについての当該技術分野のニーズがある。加えて、製造プロセスによって生産されるカラゲナン材料の融点およびゲル化温度を正確に制御する製造を可能にするであろうプロセスについてのニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
１つの実施形態によれば、ある組成物はイオン交換プロセスにかけられたιカラゲナンを含む。このイオン交換されたιカラゲナンは、約６ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３５ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量；約１３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量；および約５ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量を有する。
【００１６】
別の実施形態によれば、ある組成物は、イオン交換プロセスにかけられた慣用的に抽出されたκカラゲナンを含む。このイオン交換されたκカラゲナンは、約５ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３０ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量；約７ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量；および約０．２ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量を有する。
【００１７】
別の実施形態によれば、ある組成物は、イオン交換プロセスにかけられた中性で抽出されたκカラゲナンを含む。このイオン交換されたκカラゲナンは、約４ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３０ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量；約３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量；および約３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量を有する。
【００１８】
別の実施形態によれば、このイオン交換されたカラゲナンは、パーソナルケア製品、食品、家庭用品、または医薬製品において使用されてもよい。
【００１９】
さらに別の実施形態によれば、イオン交換されたカラゲナン組成物を生産するためのプロセスは、（ａ）水系処理溶液を用いてカラゲナン出発物質を抽出して、ιまたはκカラゲナンエキスを形成する工程と、（ｂ）このカラゲナンエキスを酸性の陽イオン交換材料と接触させ、このカラゲナンエキスの陽イオン含有量を減少させて、イオン交換されたカラゲナンエキスを生産する工程とを含む。
【００２０】
さらに別の実施形態によれば、イオン交換されたカラゲナン組成物を生産するためのプロセスは、（ａ）第１のゲル化温度および第１の融点を有する第１のカラゲナンエキスを準備する工程と、（ｂ）この第１のゲル化温度とは異なる第２のゲル化温度およびこの第１の融点とは異なる第２の融点を有する第２のイオン交換されたカラゲナンエキスを準備する工程と、（ｃ）この第１のカラゲナンエキスおよび第２のイオン交換されたカラゲナンエキスを混合して、第１のゲル化温度と第２のゲル化温度との間の第３のゲル化温度および第１の融点と第２の融点との間の第３の融点を有する第３のカラゲナン生成物を形成する工程とを含む。
【００２１】
上記の概要、および以下の、本発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と併せて読まれると、よりよく理解されるであろう。本発明を例証する目的で、現在のところ好ましい実施形態がそれらの図面に示されている。しかしながら、本発明は示されているまさにその配置および手段に限定されないということは理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】κカラゲナンのゲル化温度および融点に対するイオン交換材料濃度の効果を示す。
【図２】慣用的なκカラゲナンの陽イオン組成に対するイオン交換材料濃度の効果を示す。
【図３】中性のκカラゲナンの陽イオン組成に対するイオン交換材料濃度の効果を示す。
【図４】イオン交換されていないκカラゲナンエキスおよび１リットルのエキスあたり１００ｇのイオン交換材料を使用してイオン交換されたκカラゲナンエキスの１：１混合物のゲル化温度および融点を示す。
【図５】慣用的なイオン交換されていないκカラゲナンおよび慣用的なイオン交換されたκカラゲナンの１：１混合物の陽イオン組成を示す。
【図６】中性で抽出されたイオン交換されていないκカラゲナンおよび中性で抽出されたイオン交換されたκカラゲナンの１：１混合物の陽イオン組成を示す。
【図７】ιカラゲナンのゲル化温度および融点に対するイオン交換材料濃度の効果を示す。
【図８】慣用的なιカラゲナンの陽イオン組成に対するイオン交換材料濃度の効果を示す。
【図９】中性のιカラゲナンの陽イオン組成に対するイオン交換材料濃度の効果を示す。
【図１０】イオン交換されていないιカラゲナンエキスおよびエキス１リットルあたり１００ｇのイオン交換材料を使用してイオン交換されたιカラゲナンエキスの混合物のゲル化温度および融点を示す。
【図１１】慣用的なイオン交換されていないιカラゲナンおよび慣用的なイオン交換されたιカラゲナンの１：１混合物の陽イオン組成を示す。
【図１２】中性で抽出されたイオン交換されていないιカラゲナンおよび中性で抽出されたイオン交換されたιカラゲナンの１：１混合物の陽イオン組成を示す。
【図１３】例示的な実施形態に係るイオン交換されたカラゲナン混合物を製造するための例示的なプロセスを示す。
【図１４】慣用的なιカラゲナン混合物のゲル化温度および融点を示す。
【図１５】イオン交換されていない慣用的なιカラゲナン生成物およびイオン交換された慣用的なιカラゲナン生成物の乾燥混合物のゲル化温度および融点を示す。
【図１６】κカラゲナン系における陽イオンレベルに対する、イオン交換樹脂濃度および沈殿用アルコール濃度の効果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本願明細書で使用されるすべての部数、百分率および比は、特段の記載がない限り、重量によって表される。本願明細書に引用されたすべての文献は、参照により援用される。
【００２４】
「アルカリ」は、ブレンステッド−ローリー（Ｂｒｏｎｓｔｅｄ−Ｌｏｗｒｙ）の定義による塩基を意味する。すなわち、アルカリは、プロトン移動反応においてプロトンを受け取る分子またはイオンである。
【００２５】
「溶液」は、限定する意図はないが例えば不均一系混合物、懸濁液、混合物、ゾル、ゲル、分散液、またはエマルションの形態の２以上の物質のいずれかの組み合わせを意味する。
【００２６】
「慣用的な」、「慣用的に抽出された」、または「慣用的に処理された」カラゲナンは、加工の間に高温でアルカリ溶液と接触されることによりアルカリ変性にかけられるカラゲナンを意味する。
【００２７】
「中性の」、「中性で抽出された」、または「中性で処理された」カラゲナンは、加工の間にアルカリ溶液に接触されなかったカラゲナンを意味する。
【００２８】
本願明細書に記載される種々の例示的な実施形態は、カラゲナン生成物、より具体的にはιおよびκカラゲナンに関する。カラゲナンは、一般的な繰り返しの、それぞれｂ−（１−４）およびａ−（１−３）結合したガラクトースおよび３，６−アンヒドロガラクトース残基として、および特徴的な４位で結合した３，６−アンヒドロ−ａ−Ｄ−ガラクトースおよび３位で結合したｂ−Ｄ−ガラクトース−４−スルフェート基を有するとしてより具体的に記載されてもよい。κカラゲナンは、１つの硫酸基の存在だけがιカラゲナンとは異なる。これらの分子は右巻き二重らせんで配列し、これらの鎖は平行かつ三回対称的であり（ｔｈｒｅｅｆｏｌｄ）、ここでもιおよびκカラゲナンはこの点で非常に類似しているが、κカラゲナンはわずかにより多く乱れたらせんを形成する。このらせんは、Ｏ−２およびＯ−６の非置換の位置だけを介しての、そのらせんから外に向かって突き出ているスルフェート基との鎖間水素結合により安定化されている。
【００２９】
上述したように、ゲル化陽イオンの存在とゲル化との間には強い相関がある。理論によって限定されることはないが、三次元的なゲルのネットワークを形成するためのそれらの鎖の隣り合わせでの相互作用を容易にするＮａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、ＮＨ４、Ｃａ２＋などのゲル化（主に、一価の）陽イオンおよびカルシウム原子などのいくつかの二価の陽イオンを介して、ゲルがカラゲナンの中で形成されると考えられる。より高い温度におけるランダムに配向したコイルとしてのカラゲナンからゲル化したネットワークへの正確な変換機構は、いくらか議論の主題となっている。温度が低下するにつれて、カラゲナン分子のランダムコイルは再び凝集してゲルを形成する。ゲル化の１つのモデルでは、ゲルはカラゲナン分子の、二重らせんへの形成によって作り上げられる。特定の形態のカラゲナン（κカラゲナンなど）では、これらの二重らせんは、上述のゲル化陽イオンの影響によってそれ自体が隣り合って凝集して、二重らせんの凝集体を形成し、最終的には三次元的な秩序あるゲルのネットワークのドメインさえ形成するする可能性がある。あるいは、冷却の際に、カラゲナン分子のランダムコイルは二重らせんを形成せず１本のらせん構造だけを形成すること、およびこれらの１本のらせん構造は１本のらせんを形成し、このらせんで、らせんの屈曲部に取り込まれたゲル化陽イオンが分子間凝集を促進することが示唆されてきた。
【００３０】
種々の例示的な実施形態によれば、カラゲナン組成物を作製するためのプロセスは、カラゲナン含有海藻のエキスをイオン交換樹脂と接触させてカラゲナンの中のゲル化陽イオンの量を減少させる工程を含む。この例示的な実施形態は、具体的にはκおよびιカラゲナンに関するが、広い範囲のカラゲナン材料にも同様に適用されてもよい。
【００３１】
例示的な実施形態によれば、このカラゲナンはカラゲナン含有材料から抽出されてもよい。カラゲナン含有材料としては例えば、紅藻が挙げられる。カラゲナンは、公知のおよび後に開発される技術に従ってこのカラゲナン含有物質から抽出されてもよい。例えば、このカラゲナンは、完全にアルカリ変性されたプロセス、または一部アルカリ変性されたプロセスで抽出されてもよいし（すなわち、「慣用的に処理される」）、またはアルカリ変性されていないプロセス、例えば海藻が中性条件下で抽出される（すなわち、「中性で処理される」）プロセスで抽出されてもよい。アルカリ変性されたプロセスまたは一部アルカリ変性されたプロセスでは、カラゲナンは、典型的に水系の処理溶液として水に溶解された水酸化ナトリウム、ならびにその対応する炭酸塩および炭酸水素塩などのアルカリに接触される。このような処理化合物は、唯一の水を除いて、中性で処理されたプロセスでは利用されない。抽出のための適切な技術は、米国特許第３，０９４，５１７号、動第３，９０７，７７０号および米国特許出願公開第２００８−０３１７９２７号（これらの開示は、その全体を参照により本願明細書に援用したものとする）で論じられている。
【００３２】
例示的な実施形態では、上記の慣用的に処理されるまたは中性で処理される抽出プロセスによってもたらされるカラゲナンエキスは、種々のレベルのゲル化陽イオンを含む。このゲル化陽イオンとしては、例えば、カリウム、カルシウム、マグネシウム、およびナトリウムが挙げられる。１つの例示的な実施形態では、慣用的なιカラゲナンエキスは約５０ｍｇ／ｇ Ｋ、約２１ｍｇ／ｇ Ｃａ、約３ｍｇ／ｇ Ｍｇ、および約２５ｍｇ／ｇ Ｎａを含有してもよい。陽イオンの含有量は、本願明細書ではｍｇ／ｇとして表され、これは本願明細書で使用する場合、１グラムのカラゲナンあたりの陽イオンのミリグラムを指す。別の例示的な実施形態では、中性のιカラゲナンエキスは約５４ｍｇ／ｇ Ｋ、約６ｍｇ／ｇ Ｃａ、約７ｍｇ／ｇ Ｍｇ、および約２２ｍｇ／ｇ Ｎａを含有してもよい。別の例示的な実施形態では、慣用的なκカラゲナンエキスは約４９ｍｇ／ｇ Ｋ、約２０ｍｇ／ｇ Ｃａ、約０．４ｍｇ／ｇ Ｍｇ、および約１０ｍｇ／ｇ Ｎａを含有してもよい。別の例示的な実施形態では、中性のκカラゲナンエキスは約４８ｍｇ／ｇ Ｋ、約４ｍｇ／ｇ Ｃａ、約５ｍｇ／ｇ Ｍｇ、および約１１ｍｇ／ｇ Ｎａを含有してもよい。
【００３３】
例示的な実施形態では、上記の慣用的に処理されるまたは中性で処理される抽出プロセスによってもたらされるカラゲナンエキスは、特徴的なゲル化温度（ＴＧ）および融点（ＴＭ）を有する。例えば、上記のゲル化陽イオン含有量を有する慣用的なιカラゲナンは約４０℃のＴＧおよび約４７℃のＴＭを有してもよい。上記のゲル化陽イオン含有量を有する中性のιカラゲナンは約２５℃のＴＧおよび約３８℃のＴＭを有してもよい。上記のゲル化陽イオン含有量を有する慣用的なκカラゲナンは約３７℃のＴＧおよび約６２℃のＴＭを有してもよい。上記のゲル化陽イオン含有量を有する中性のκカラゲナンは約３８℃のＴＧおよび約５２℃のＴＭを有してもよい。
【００３４】
種々の実施形態では、当該カラゲナンエキスはエキス溶液として準備されてもよい。例えば、乾燥されたエキスは水に溶解されてエキス溶液が形成されてもよいし、またはそのエキスがアルカリ条件下で作製される場合、このエキス溶液は中和工程から得られる溶液であってもよい。例示的な実施形態では、エキス溶液は、約１％〜約５％カラゲナン、より好ましくは約２％カラゲナン（すなわち、１０００グラムの溶液あたり約２０グラムのカラゲナンエキス）を含んでもよい。
【００３５】
例示的な実施形態によれば、当該カラゲナンエキスはイオン交換材料と接触されてもよい。イオン交換は、液体媒体（水溶液など）中のイオンが、その液体媒体に不溶性の不動の固体粒子に結合された同じ電荷を帯びたイオンと交換される、可逆的な化学反応である。用語「イオン交換材料」または「イオン交換樹脂」は、本願明細書で使用する場合、すべてのこのような物質を指す。このイオン交換樹脂は、イオン交換基が結合しているポリマー支持体の架橋されているという性質に起因して不溶性になっている。イオン交換樹脂は、交換に利用できる正に帯電した移動性のイオンを有する酸性の陽イオン交換体、および利用できる負に帯電したイオン、典型的に水酸化物イオンを有する塩基性の陰イオン交換体として分類される。
【００３６】
種々の例示的な実施形態では、当該イオン交換材料は酸性の陽イオン交換樹脂である。例示的な酸性の陽イオン交換樹脂としては、スルホン酸陽イオン交換樹脂、カルボン酸陽イオン交換樹脂、アクリル酸陽イオン交換樹脂またはリン酸陽イオン交換樹脂などの有機酸交換樹脂が挙げられる。種々の例示的な実施形態では、当該イオン交換材料はスルホン酸陽イオン交換材料である。例示的なスルホン酸陽イオン交換樹脂としては、例えば、スルホン化スチレン−ジビニルベンゼンコポリマー、スルホン化架橋スチレンポリマー、フェノール−ホルムアルデヒド−スルホン酸樹脂、ベンゼン−ホルムアルデヒド−スルホン酸樹脂、ならびにこれらの組み合わせおよび混合物が挙げられる。種々の例示的な実施形態では、当該イオン交換樹脂は、その酸形態、またはその金属イオン形態、すなわち、ナトリウム形態で準備されてもよい。上記のものなどの酸性の陽イオン交換樹脂は市販されている。例示的な陽イオン交換樹脂としては、以下の商標名、ランクセス社（ＬＡＮＸＥＳＳ ＡＧ）によるＬＥＷＡＴＩＴ Ｓ １４６８；ならびにロームアンドハース社（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）によるＡＭＢＥＲＬＩＴＥ ２５２ Ｎａ、ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ ２００Ｃ Ｎａ、およびＡＭＢＥＲＬＩＴＥ ＩＲ １２０ Ｎａ、で販売されているものなどの、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体に基づく強酸陽イオン交換樹脂のナトリウムイオン形態が挙げられる。本願明細書で提示される指針を使用すれば、当該技術分野の当業者なら、例示的な実施形態とともに使用するための適切な酸性の陽イオン交換樹脂を選択することができるであろう。
【００３７】
例示的な実施形態では、イオン交換プロセス工程の結果として、当該カラゲナンエキスは、減少したレベルのゲル化陽イオンを有してもよい。例えば、当該イオン交換材料がナトリウム形態の酸性の陽イオン交換樹脂である例示的な実施形態では、カラゲナンエキスがそのイオン交換材料と接触するとき、このカラゲナンの二価のイオンＣａおよびＭｇは減少されて、一価のＮａイオンと交換されてもよい。慣用的なιカラゲナンについては、この例示的なイオン交換プロセス工程は、Ｃａ含有量を約１３ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＭｇ含有量を約２ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＮａ含有量を約４５ｍｇ／ｇを超えるまで増加させてもよい。中性のιカラゲナンについては、このイオン交換プロセスは、Ｃａ含有量を約５ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＭｇ含有量を約５ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＮａ含有量を約４５ｍｇ／ｇを超えるまで増加させてもよい。慣用的なκカラゲナンについては、このイオン交換プロセス工程は、Ｃａ含有量を約７ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＭｇ含有量を約０．２ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＮａ含有量を約３０ｍｇ／ｇを超えるまで増加させてもよい。中性のκカラゲナンについては、このイオン交換プロセスは、Ｃａ含有量を約５ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＭｇ含有量を約５ｍｇ／ｇ未満まで減少させてもよく、かつＮａ含有量を約３０ｍｇ／ｇを超えるまで増加させてもよい。
【００３８】
特定のプロセス条件下で、このイオン交換プロセス工程はこのカラゲナンエキスの中のカリウムレベルも低下させるということも、予想外にも見出された。例えば、慣用的なιカラゲナンおよび中性のιカラゲナンでは、Ｋレベルは３５ｍｇ／ｇ未満まで低下する可能性があり、慣用的なκカラゲナンおよび中性のκカラゲナンでは、Ｋレベルは３０ｍｇ／ｇ未満まで低下する可能性がある。
【００３９】
いずれの特定の理論によっても拘束されるつもりはないが、ゲル化陽イオン、特にＫ、Ｃａ、およびＭｇ陽イオンの減少は、当該カラゲナンのゲル化温度および融点の低下に対応すると考えられる。例えば、ゲル化陽イオンを減少させることにより、慣用的なιカラゲナンは約１８℃〜３０℃の低下したＴＧ、および約２７℃〜約３７℃の低下したＴＭを有してもよい。中性のιカラゲナンについては、ゲル化陽イオンを減少させることで、約５℃〜約１７℃の低下したＴＧ、および約１７℃〜約２７℃の低下したＴＭがもたらされてもよい。慣用的なκカラゲナンについては、ゲル化陽イオンを減少させることで、約１０℃〜約２７℃の低下したＴＧ、および約２３℃〜約４５℃の低下したＴＭがもたらされてもよい。中性のκカラゲナンについては、ゲル化陽イオンを減少させることで、約１０℃〜約３５℃の低下したＴＧ、および約２３℃〜約４５℃の低下したＴＭがもたらされてもよい。
【００４０】
例示的な実施形態によれば、使用されるイオン交換材料の量は、エキス溶液の中のカラゲナンエキスの濃度に応じて変わるであろう。そのエキス溶液の中のエキスの濃度がより高いほど、より低い濃度のエキス溶液に関するのと同じ効果を得るために、より多くのイオン交換材料が使用されなければならないであろう。例示的な実施形態では、当該イオン交換材料の濃度は、溶液中で約０．５ｇ／ｇカラゲナン〜約１０ｇ／ｇカラゲナン、より好ましくは溶液中で約１．２５ｇ／ｇカラゲナン〜約１０ｇ／ｇカラゲナン、より好ましくは溶液中で約２．５ｇ／ｇカラゲナン〜約１０ｇ／ｇカラゲナンの範囲であってもよい。当該エキス溶液が２％カラゲナンエキスを含む例示的な実施形態では、当該イオン交換材料の濃度は、約１０ｇ／ｌ〜約２００ｇ／ｌ、より好ましくは約２５ｇ／ｌ〜約２００ｇ／ｌ、より好ましくは約５０ｇ／ｌ〜約２００ｇ／ｌの範囲であってもよい。
【００４１】
例示的な実施形態によれば、当該イオン交換プロセス工程の間の温度は、当該カラゲナンが溶解することを確実にするのに十分高くなければならないが、このイオン交換樹脂に対する損傷を防止するのに十分低くなければならない。種々の例示的な実施形態では、このイオン交換プロセス工程の温度は、約３０℃〜約９０℃、好ましくは約５０℃〜約８０℃、より好ましくは約６０℃〜約７０℃の範囲内であってもよい。
【００４２】
種々の例示的な実施形態では、このイオン交換プロセス工程は非常に速く行われ、当該イオン交換工程は連続プロセスに適合される。例えば、当該カラゲナンエキスまたは溶液は、イオン交換樹脂が充填されたカラムに通されてもよく、この場合は当該エキスの流量およびそのカラムの高さが、当該エキスがイオン交換されうる程度を一部は決定する。当該イオン交換プロセスがバッチプロセスで行われてもよい実施形態では、当該イオン交換プロセス工程は約５〜３０分、好ましくは２０〜３０分を要してもよい。
【００４３】
種々の例示的な実施形態では、当該イオン交換されたカラゲナンは、公知の技術に従って沈殿、乾燥および／または粉砕されてもよい。例示的な実施形態では、当該イオン交換された粉末カラゲナンエキスは、それ自体で組成物または消費者製品として使用されてもよい。例示的な実施形態に係るカラゲナンの生産のためのプロセスの他の態様は特に限定はされず、必要に応じて、従来のカラゲナン技術を使用してもよい。本願明細書で示される特定の工程に加えて、当該例示的な実施形態のプロセスはさらに、典型的にカラゲナン生産に関連する付加的なプロセスを含んでもよい。
【００４４】
種々の例示的な実施形態では、このイオン交換されたカラゲナンは、１以上のさらなるカラゲナンエキスと組み合わされ、または混合され、またはブレンドされてもよい。これらの実施形態では、同じカラゲナンの種類が一緒に使用されるであろうということ、すなわち、ιカラゲナンはιカラゲナンと組み合わされ、κカラゲナンはκカラゲナンと組み合わされるであろうということが想定される。このイオン交換されたカラゲナンをさらなるカラゲナンエキスとブレンドすることで、特有のゲル化特性および融解特性を有する組成物が提供されるということが予想外にも見出された。特定の理論によって拘束されるつもりはないが、混合されたときにその２つのカラゲナン材料は相互作用してイオンを共有し、単に２つの異なるカラゲナンの混合物というよりはむしろ、混成の特性を有するカラゲナン組成物を生じると考えられる。例えば、第１のＴＧおよび第１のＴＭを有するイオン交換されたカラゲナンがそれぞれ第１のＴＧおよび第１のＴＭよりも高い第２のＴＧおよび第２のＴＭを有するイオン交換されていないカラゲナンと混合されると、得られるカラゲナン混合物は第１のＴＧと第２のＴＧとの間の第３のＴＧおよび第１のＴＭと第２のＴＭとの間の第３のＴＭを有するであろう。このカラゲナン混合物の得られるＴＧおよびＴＭは、２つの最初のカラゲナン画分の量の比に関連する。同様に、このカラゲナン混合物は、その２つの最初のカラゲナン画分の割合に関連して、その２つの最初のカラゲナン画分の含有量の間にあるゲル化陽イオン含有量をも有する可能性がある（これは、下記の実施例でさらに例証される）。この２つの最初のカラゲナン画分の割合を制御することにより、当該カラゲナン混合物の特性を制御することができる。
【００４５】
種々の実施形態では、当該イオン交換されたカラゲナンは、上記の出願された米国特許出願で論じられた以前の出願において開示されたもの、ならびに米国特許出願公開第２００８−０３１７９２６号、同第２００８−０３１７７９０号、同第２００８−０３１７７８９号、および同第２００８−０３１７７９１号（これらの開示は、その全体を参照により本願明細書に援用したものとする）において開示されたものなどのイオン交換されていないカラゲナン組成物またはイオン交換されたカラゲナン組成物と組み合わされてもよい。
【００４６】
例示的な実施形態では、２以上のカラゲナンが溶液またはゲルの形態で組み合わされてもよい。他の例示的な実施形態では、この２以上のカラゲナンは個々に乾燥粉末へと加工され、次いでその乾燥形態で一緒に混合されてもよい。ゲルの調製のあいだ、この２以上の画分の中に存在する陽イオンは、上記のとおり相互交換してカラゲナン混合物を形成してもよい。
【００４７】
種々の例示的な実施形態は、そのイオン交換されたカラゲナンエキスを含む混合物を作製するためのプロセスを提供する。図１３を参照すると、例示的なプロセス１では、カラゲナンエキス１０（慣用的にまたは中性で抽出されたιまたはκカラゲナンエキスなど）は圧力下で弁２０へと通されてもよい。弁２０は、入力通路１０からの流れを２つの部分：第１のエキス部分２２、および第２のエキス部分２５へと制御して分けることができるいずれかの装置であってもよい。例えば、弁２０は、分配弁または他の似た装置であってもよい。弁２０は、第２のエキス部分２５をイオン交換体３０へ、およびその中へと導いてもよい。例示的な実施形態では、イオン交換体３０は、ナトリウム形態の酸性の陽イオン交換体などのイオン交換材料を収容する。イオン交換材料の量、およびこのイオン交換体を通る液体の流量は、このイオン交換プロセスの効率（すなわち、交換されたイオンの量）を決定する可能性がある。第２のエキス部分２５がイオン交換体３０を流れるにつれて、この第２のエキス部分のカラゲナンはそのイオン交換材料と接触し、このカラゲナンのゲル化陽イオン含有量を減少させ、イオン交換された第２のエキス部分３５を生成する。イオン交換された第２のエキス部分３５および第１のエキス部分２２は継ぎ手４０で出会う。継ぎ手４０は、イオン交換された第２のエキス部分３５および第１のエキス部分２２を組み合わせてカラゲナン混合物４５を生成することができるいずれの装置であってもよい。例えば、継ぎ手４０は混合弁（ｂｌｅｎｄ ｖａｌｖｅ）またはＴ型継ぎ手（Ｔ−コネクタ）であってもよい。本願明細書で提示される指針を使用すれば、液体の流れ系に精通している当業者は、弁２０、イオン交換体３０、および継ぎ手４０、ならびにプロセス１の他の要素に適した装置をどのようにして選択すべきかを理解するであろう。
【００４８】
例示的な実施形態によれば、プロセス１を通る流れを自動的にまたは手動により制御するために、１つの手段が備えられてもよい。例えば、弁２０および／もしくは継ぎ手４０への、ならびに／または弁２０および／もしくは継ぎ手４０から出る流れを調整するための１つの手段が備えられてもよい。１以上のセンサ（例えば、流体流量センサ、温度センサ、圧力センサ、など）が、プロセス１を通る流体流れをモニターするために１以上の通路および弁に配置されていてもよい。これらのセンサは、コンピューターまたは他のディスプレイ端末などの入力／出力装置に送信されてもよい信号を生成してもよい。人間の操作者はこれらの信号をモニターし、弁２０および／または継ぎ手４０を通る流れ、または他のプロセス設定値を調整してもよい。あるいは、このプロセス設定値の調整は、例えばコンピュータープログラムの中にある予めプログラムされたアルゴリズムを用いて自動化されていてもよい。本願明細書で提示される指針を使用すると、流体の流れ系に精通している当業者は、プロセス１を通る液体流れを制御するための適切な手段をどのようにして選択すべきかを理解するであろう。
【００４９】
例示的な実施形態によれば、プロセス１は、予め定めたゲル化温度および融点を有するカラゲナンエキスを生産するために使用されてもよい。第１のＴＧおよびＴＭを有するイオン交換されていないカラゲナンエキス（すなわち、慣用的にまたは中性で抽出されたιまたはκカラゲナンエキスなど）は水に溶解されて、圧力下で弁２０へとポンプ輸送されてもよいエキス溶液１０が生産されてもよい。次いで弁２０は、エキス溶液１０を２つの部分、当該エキス溶液と同じ第１のＴＧおよびＴＭを有する第１の部分２２、およびイオン交換体３０に向けられる第２の部分２５に分けてもよく、イオン交換体３０は、第２の部分２５を第１のＴＧおよびＴＭよりも低い第２のＴＧおよびＴＭを有するイオン交換された第２の部分３５へと変換する。第１の部分２２およびイオン交換された第２の部分３５が継ぎ手４０で合わされると、得られるカラゲナン混合物４５は、それぞれ第１のＴＧと第２のＴＧとの間、および第１のＴＭと第２のＴＭとの間の第３のＴＧおよびＴＭを有する。弁２０および／または継ぎ手４０は、合わされてカラゲナン混合物４５を生成するイオン交換された第２の部分３５の量に対する第１の部分２２の量の比を変えるように調整されてもよい。第３のＴＧおよびＴＭは、イオン交換された第２の部分３５に対する第１の部分２２の比に比例して変わるであろう。言い換えれば、融点およびゲル化温度は、イオン交換された第２の部分３５に対する第１の部分２２の割合を調節するために弁２０および／または継ぎ手４０の設定値を制御することにより、上昇または低下される可能性がある。
【００５０】
種々の例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は、種々の製品で使用されてもよい。イオン交換されたカラゲナンは、従来のカラゲナン生成物を用いて可能な温度よりも低い温度でゲル化および／または融解が起こらなければならない製品において特に有益である。例えば、上記例示的な実施形態のカラゲナン生成物は、消臭剤ジェル；油中水型エマルション（スキンケアローション剤および低脂肪マーガリンなど）；カプセル剤などの医薬品；および加工肉、鳥肉および魚肉製品などの種々の製品に組み込まれてもよい。これらの製品は、下記でおよび米国特許出願公開第２００８−０３１７６８３号（この開示は、その全体を参照により本願明細書に援用したものとする）でより詳細に論じられる。
【００５１】
例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は、消臭剤ジェルなどの家庭用品で使用されてもよい。例示的な消臭剤ジェルは、１以上の非イオン性界面活性剤を含有し、このジェルが特定の温度（「曇り点」と呼ばれる。典型的に非イオン性界面活性剤は約０℃〜約６０℃の範囲の曇り点を有する）よりも上に加熱されると、非イオン性界面活性剤はあまり溶解しなくなり、このジェルから沈殿して、曇った不透明なジェルに導く。本発明のカラゲナン生成物は、当該界面活性剤の曇り点で、または曇り点より下でゲル化するように調整することができ、従って当該界面活性剤の結晶がそのジェルの中で凍結することを防止し、そうして得られた消臭剤ジェルが曇って不透明になることを防止する。
【００５２】
例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は低温設定消臭剤ジェルで使用されてもよい。従来の消臭剤ジェルはその組成物を約７０〜９０℃に加熱することによって作製され、その後、冷却中にゲル化が起こる。しかしながら、芳香剤材料のうちのいくらかは加熱の間に蒸発するため、この加熱は、消臭剤配合物の中で使用される芳香剤の実質的な喪失をもたらす。上記例示的な実施形態のカラゲナン生成物は、室温でまたは室温より下の温度で溶解するように調整することができ、これにより、芳香剤の喪失はなくなる。いったん溶解すると、この液体消臭剤配合物は、カラゲナンと合わせてゲルのネットワークを形成するゲル化陽イオン（上で論じたように）を含む、その最終容器の中へと注ぎ込むことができる。このような陽イオンは、消臭剤配合物を容器の中へと充填する前にその容器の中へと直接加えられてもよいし、またはこの陽イオンはその容器を予めコーティングするフィルムコーティングなどのコーティングとして加えられてもよい。陽イオンが静止条件下で消臭剤配合物の中へと拡散するにつれて、この消臭剤配合物は均一なジェルへとゲル化するであろう。
【００５３】
例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は、食品またはパーソナルケア製品で使用するためのものなどの油中水型エマルションで使用されてもよい。油中水型エマルションは、水滴の不連続相が分散した連続的な油相によって特徴付けられる。多くの場合、そのエマルションがその水溶性の構成成分を放出するように、この油中水型エマルションが特定の温度で水中油型エマルションへと反転することが所望される。１つの例はマーガリンである。マーガリンでは、エマルションは口の中で反転し、水溶性の芳香および塩類を放出する。ゼラチンはその水相が油相と同じ温度で融解することを確実にするので、ゼラチンは、この水相の好ましい安定剤である。その温度というのはほぼ口の中の温度であり、従って、唾液および口の中のせん断を通して、このエマルションは水中油型エマルションへと反転し、芳香および塩類を放出する。従来のカラゲナン生成物は、口の中の温度で融解するゲルを形成することはできないが、本発明のカラゲナン生成物は、まさにそうするように調整することができる。
【００５４】
パーソナルケア製品に関しては、ほとんどのスキンケアローション剤は、水相が連続相である水中油型エマルションとして生産されている。そうするとスキンケアローション配合物の中で防腐剤を使用することが必要になるため、これは不利である。防腐剤はホルモンといくらかの類似性を有するので、スキンケアローション剤の中の防腐剤、特にパラベン型の防腐剤をなくしたいという要求がある。上記例示的な実施形態のカラゲナン生成物を使用すると、油中水型エマルションの形態のスキンケアローションを提供することが可能になる。これらの油中水型エマルションでは、油の連続相は防腐剤を必要とはしないが、この油中水型エマルションは、皮膚の温度およびそのローションをすりこむことから生じるせん断で、広がりうる水中油型エマルションに反転するであろう。１つの例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は２０〜８０％の油を含む油中水型エマルションで使用されてもよく、そのエマルションは約３７〜５０℃の範囲の温度で反転する。
【００５５】
種々の例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は、香味の封入または薬物の封入のためなどの封入のために使用されてもよい。封入されている薬剤が熱に敏感である場合は、上記例示的な実施形態のイオン交換されたカラゲナン生成物は、その薬剤を低温で封入することができる。イオン交換されたカラゲナンまたはカラゲナン混合物は、イオン交換特性を変えることにより、または所望のＴＧおよびＴＭを有するカラゲナンを与えるように計算された比で２つのカラゲナンをブレンドすることにより、封入された薬剤を所定の目的の温度範囲内で放出するように特別に配合されてもよい。１つの例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は、約３７〜５０℃の範囲の温度で放出されなければならない薬物を封入するために、医薬製品において使用されてもよい。
【００５６】
種々の例示的な実施形態では、イオン交換されたカラゲナンまたはそのイオン交換されたカラゲナンを含む混合物は、加工肉、鳥肉および魚肉製品において使用されてもよい。加工肉、鳥肉および魚肉製品は、約７２℃の低温殺菌温度で熱処理されることが多い。このような製品の水相は、典型的には最高約３％の塩化ナトリウムを含有し、この塩化ナトリウムが従来のカラゲナン生成物の溶解を妨げる。本発明のカラゲナン生成物は、この低温殺菌温度または低温殺菌温度より下の温度で溶解するように調整することができ、このことは、カラゲナン生成物の溶解、従って、最終の加工肉、鳥肉または魚肉製品におけるより均一なゲルにつながる。
【００５７】
上記例示的な実施形態は、これより、以下の限定を意図しない実施例に関連して、より詳細に説明される。これらの実施例およびそれらの付随する本文の説明は、当該例示的な実施形態のプロセスの詳細な説明および実験的なプロセスから得られた結果を提示する。これらの結果のさらなる分析が提示され、そして可能な理論的説明によって補足される。
【実施例】
【００５８】
実験方法：
以下の実験設備、材料および方法を、本実験を実施する際に使用した。これらの実験方法の適用は、例示的な実施形態を例証して、先行技術の文脈の中にそれを置く、下記の具体的な実施例の節で導入される。
【００５９】
設備
・ 温度制御を備えた、マグネチックスターラーおよびヒーター、例えばＪａｎｋｅ ＆ Ｋｕｎｋｅｌ ＧｍｂＨ、ドイツによって製造されたＩｋａｍａｇ Ｒｅｔ。
・ ビーカー、１リットルおよび２リットル。
・ ２リットルのコニカルフラスコ、ブフナー漏斗および真空ポンプ。
・ 濾布。
・ レオメータ − Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＧｍｂＨ、ドイツによって製造されたカップ Ｚ２０／４８ ｍｍおよびローター Ｚ２０ ＤＩＮ を備えるＨａａｋｅ ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ１００。
・ 化学天秤（小数点以下２桁まで秤量する） − Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ ＧｍｂＨ、ドイツによって製造されたＳａｒｔｏｒｉｕｓ Ｂａｓｉｃ Ｂ３１００Ｐ。
・ オートクレーブ、２５リットル。
【００６０】
化学物質：
・ メチル−４−ヒドロキシ安息香酸ナトリウム、分析用、Ｍｅｒｃｋ，ＫＧａＡ、ドイツ、ダルムシュタット イソプロピルアルコール、１００％
・ グリセリン、分析用、Ｓｃｈａｒｌａｕ Ｃｈｅｍｉｅ、スペイン、バルセロナ。
・ レモン油、Ｈ．Ｎ．Ｆｕｓｇａａｒｄ、デンマーク、レズオウア（Ｒｏｅｄｏｖｒｅ）。
・ Ｃｒｅｍｏｐｈｏｒ ＲＨ ４０、ＢＡＳＦ、ドイツ、ルードヴィヒスハーフェン（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ）。
・ イオン交換樹脂、Ｌｅｗａｔｉｔ（登録商標） Ｓ−１４６８、ナトリウム形態の酸性の陽イオン交換樹脂、ＬＡＮＸＥＳＳ、ドイツ、レーバークーゼン（Ｌｅｖｅｒｋｕｓｅｎ）。
【００６１】
慣用的なカラゲーン（ｃａｒｒａｇｅｅｎ）抽出方法：
【００６２】
「慣用的な」カラゲナン抽出は、上記のとおり米国特許第３，０９４，５１７号および同第３，９０７，７７０号に従って実施した。具体的には以下の工程によった。
１． カラゲナンを過剰の水酸化カルシウムを用いて抽出し、高温で２４時間放置して、完全なアルカリ変性をもたらした。
２． 次いでこのエキスを濾過し、二酸化炭素を用いてｐＨ 約９まで中和し、再度濾過し、３体積分の１００％ イソプロパノールの中に沈殿させた。
３． 次いでこの沈殿物を圧しつけ、７０℃で一晩乾燥し、０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。
【００６３】
中性のカラゲーン抽出方法：
【００６４】
脱イオン水を用いた海藻の中性での抽出は、以下のプロセスに従って実施した：
１． 海藻を１リットルの脱イオン水中で３回洗浄し、冷蔵庫の中で保存した。
２． 約１３０ｇの洗浄した海藻を１０リットルのビーカーの中に入れた。
３． ７５００ｍｌの沸騰する脱イオン水を加え、９０℃で１時間抽出を実施した。
４． 抽出された海藻を、珪藻土を濾過助剤として用いて濾過した。
５． 濾過したエキスを３体積分の１００％ イソプロパノールの中に沈殿させ、手で圧しつけ、７０℃で一晩乾燥した。次いで、最終的に０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。
【００６５】
溶解したカラゲナンのイオン交換：
１． ２０ｇの乾燥したカラゲナンを１リットルの脱イオン水に分散させ、撹拌しながら７０℃に加熱することにより溶解させた（２％溶液が生成する）。
２． 種々の量のイオン交換樹脂をこの熱い溶液に加え、この混合物を７０℃で種々の時間のあいだ静置した。
３． この後、この混合物をナイロン布上で濾過し、この液体を３体積分の１００％ イソプロピルアルコールの中で沈殿させ、５００ｍｌの１００％ イソプロピルアルコールの中で１回洗浄した。
４． この沈殿物を７０℃で一晩乾燥し、０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。
【００６６】
中性のκカラゲナン海藻エキスのイオン交換：
【００６７】
中性のκカラゲナンエキスのイオン交換は、以下のようにして実施した：
１． ６００ｇの乾燥Ｅ．ｃｏｔｔｏｎｉｉ海藻を、生産プラントからの水の中で４回洗浄した。
２． 洗浄した海藻を１５リットルの生産プラントからの水とともにオートクレーブに入れ、１００℃で３０分間抽出した。
３． 抽出された海藻をふるいにかけ、約９０℃の温度で３〜４時間静置した。
４． このエキスを珪藻土のフィルターで濾過し、カラゲナンの濃度を決定するために少量の試料をイソプロピルアルコールの中で沈殿させた。
５． このエキスの試料を、異なる量のイオン交換樹脂を用いて７０℃で３０分間イオン交換した。
６． このイオン交換樹脂を、ふるいを用いて除去し、このエキスを３体積分のイソプロピルアルコールの中に沈殿させた。
【００６８】
カラゲナンについてのゲル化温度および融点の測定
【００６９】
カラゲナン組成物のゲル化温度および融点の測定を、以下のカラゲナンを取り込んだ組成を有する組成物を使用して行った。
【表４】
【００７０】
この組成物は、以下のようにして調製した：
１． 水、グリセリンおよびパラベンを混合した。
２． 海藻エキスをこの混合物に分散させ、約６０分間撹拌した。
３． この分散液を撹拌しながら７０℃に加熱した。
４． 次いでこの分散液を５５〜６０℃まで冷却した。
５． レモン油、イソプロピルアルコールおよびＣｒｅｍｏｐｈｏｒ ＲＨ ４０の熱い（約５０℃）調製物を、この冷却した分散液の中へと混合した。
６． 全体の重量を熱い（約６０℃）水を用いて調整し、室温で一晩冷却した。
【００７１】
ゲル化温度および融点は、１℃／分の冷却および加熱速度を使用して、Ｈａａｋｅ ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ１００での温度掃引により測定した。しかしながら、ゲル化温度および融点がより高いいくつかの例では以下のプログラムを通常は使用した。このプログラムはより高い出発温度およびより低い最終温度で実行した：
１． ６５〜５℃、０．５０Ｐａ、ｆ＝０．４６４０Ｈｚ
２． ５〜６５℃、０．５０Ｐａ、ｆ＝０．４６４０Ｈｚ
３． ゲル化温度は、弾性係数、Ｇ’が粘性係数、Ｇ”と交差する冷却掃引の間の温度として定義する。
４． 融点は、弾性係数、Ｇ’が粘性係数、Ｇ”と交差する加熱掃引の間の温度として定義する。
【００７２】
これより、上記の設備、材料および方法を用いて実施した以下の限定を意図しない実施例に関して、本発明をより詳細に記載する。
【００７３】
以下の実施例は、「慣用的な」方法および「中性での」抽出方法によりＥｕｃｈｅｕｍａ ｃｏｔｔｏｎｉｉおよびＥｕｃｈｅｕｍａ Ｓｐｉｎｏｓｕｍを処理することにより得られた結果に関する。さらなるカラゲナン材料を、それを当該イオン交換プロセスにかけることにより、例示的な実施形態に従って調製した。従って、イオン交換プロセスで処理したカラゲナンから得られた結果は、比較となる、先行技術の「慣用的な」および「中性での」抽出と比較とした。
【００７４】
実施例１：慣用的なおよび中性のκカラゲナンのイオン交換
【００７５】
この実施例では、上で提示したそれぞれの方法を使用してＥｕｃｈｅｕｍａ ｃｏｔｔｏｎｉｉを抽出し、「慣用的なκカラゲナン」および「中性のκカラゲナン」を生成した。次いで、これらのエキスの溶液（２％ カラゲナン溶液）を、上で提示した方法を使用して、５０ｇ／ｌ、１００ｇ／ｌ、および２００ｇ／ｌの濃度（それぞれ２．５ｇ／ｇカラゲナン、５ｇ／ｇカラゲナン、および１０ｇ／ｇカラゲナン）のナトリウム形態の酸性の陽イオン交換樹脂を用いてイオン交換した。これらの試料溶液の各々を３体積分の１００％ イソプロピルアルコールの中に沈殿させ、７０℃で一晩乾燥し、０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。ゲル化イオン含有量、ゲル化温度（ＴＧ）および融点（ＴＭ）を、各イオン交換されていない対照試料（０ｇ／ｌと同定した）およびイオン交換した試料について測定した。結果を下記の表１および表２、ならびに図１〜図３に示す。
【表５】
【表６】
【００７６】
上記の表および図１で分かるように、当該κカラゲナン試料をナトリウム形態の酸性の陽イオン交換材料と接触させることにより、慣用的なκカラゲナンおよび中性のκカラゲナンを用いて作製したゲルは低下したＴＧおよびＴＭを有した。加えて、イオン交換濃度が増加するにつれてこのＴＧおよびＴＭは低下し、濃度が２００ｇ／ｌに近づくにつれて最終的には漸減した。慣用的なκカラゲナン試料については、イオン交換された試料についてのＴＧは約１０℃〜約２７℃の範囲であり、ＴＭは約２３℃〜約４５℃の範囲であった。中性で抽出されたκカラゲナン試料については、イオン交換された試料についてのＴＧは約１０℃〜約３５℃の範囲であり、ＴＭは約２３℃〜約４５℃の範囲であった。
【００７７】
上記の表および図２および図３で分かるように、当該κカラゲナン試料をナトリウム形態の酸性の陽イオン交換材料と接触させることにより、このカラゲナンのゲル化陽イオン含有量は低下した。ナトリウムイオンを除いて、このイオン交換材料の濃度が増加するにつれて、各陽イオンのレベルは減少した。対照的に、ナトリウム形態のイオン交換樹脂について予測されるとおり、ナトリウムレベルはイオン交換によって増加した。慣用的なκカラゲナン試料については、イオン交換された試料のカリウム含有量は５〜３０ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のカルシウム含有量は０〜７ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のマグネシウム含有量は０〜０．２ｍｇ／ｇの範囲であった。中性のκカラゲナン試料については、イオン交換された試料のカリウム含有量は４〜３０ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のカルシウム含有量は０〜３ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のマグネシウム含有量は０〜３ｍｇ／ｇの範囲であった。すべての試料について、陽イオン含有量は、最終的には約７０ｇ／ｌの濃度（このデータの内挿に基づく）で横ばいになった。言い換えると、慣用的にまたは中性で抽出されたκカラゲナンについては、７０ｇ／ｌ（３．５ｇ／ｇカラゲナン）以上のイオン交換濃度を用いて最低レベルのゲル化陽イオンを達成することができた。
【００７８】
表１および図１および図２の慣用的なκカラゲナンのデータを比較すると、すべてのゲル化陽イオンのうちで、カリウム含有量がゲル化温度および融点の大きさに最も強く相関しており、特にこのイオン交換濃度が約５０ｇ／ｌ（２．５ｇ／ｇカラゲナン）よりも高い場合はそうであった。同様に、表２および図１および図３の中性のκカラゲナンのデータを比較すると、カリウム含有量がゲル化温度および融点の大きさに最も強く相関しており、特にこのイオン交換濃度が約５０ｇ／ｌ（２．５ｇ／ｇカラゲナン）よりも高い場合はそうであった。
【００７９】
（実施例２：κカラゲナンの混合物）
【００８０】
混合物を、慣用的なκカラゲナンおよび中性のκカラゲナンの両方について、以下のようにして調製した。イオン交換されていないκカラゲナン（０ｇ／ｌと示す）を、１：１の比で、１００ｇ／ｌ ナトリウム形態の酸性の陽イオン交換樹脂（５ｇ／ｇカラゲナン）でイオン交換したκカラゲナンと混合することにより、カラゲナン混合物を調製した。この混合物を７０℃で作製し、撹拌しながら７０℃で５分間〜約１０００分間放置し、この混合プロセスのあいだ周期的に試料を採取した。これらの試料溶液の各々を３体積分の１００％ イソプロピルアルコールの中で沈殿させ、７０℃で一晩乾燥し、０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。ゲル化イオン含有量、ＴＧ、およびＴＭを各混合物試料について測定した。結果を上記の表１および表２、ならびに図４〜図６に示す。
【００８１】
図４〜図６は、イオン交換されていないκカラゲナンとイオン交換されたκカラゲナンとの混合の結果を示す。図４は、イオン交換されていないκカラゲナンエキスと１００ｇ／ｌ イオン交換樹脂（慣用的なκカラゲナンおよび中性のκカラゲナンの両方とも）のイオン交換樹脂濃度でイオン交換したκカラゲナンエキスとの１：１混合物について、経時的にＴＧおよびＴＭを示す。図４で分かるように、この２つのカラゲナン画分を混合して１５分と経たないのうちに、この混合物のＴＧおよびＴＭはそれぞれの個々のκカラゲナン画分のＴＧおよびＴＭのおよそ中間となった。
【００８２】
図５は、イオン交換されていない慣用的なκカラゲナンエキスと１００ｇ／ｌのイオン交換樹脂濃度でイオン交換した慣用的なκカラゲナンエキスとの１：１混合物について、経時的にゲル化陽イオン組成を示す。図６は、イオン交換されていない中性のκカラゲナンエキスと１００ｇ／ｌのイオン交換樹脂濃度でイオン交換した中性のκカラゲナンエキスとの１：１混合物について、経時的にゲル化陽イオン組成を示す。この図で、データは、この２つのカラゲナン画分を混合した後ほとんどすぐに、得られた混合物の陽イオン組成はそれぞれの個々のκカラゲナン画分の陽イオン組成のおよそ中間となったということを示す。
【００８３】
（実施例３：慣用的なιカラゲナンおよび中性のιカラゲナンのイオン交換）
【００８４】
この実施例では、上で提示したそれぞれの方法を使用してＥｕｃｈｅｕｍａ ｓｐｉｎｏｓｕｍを抽出し、「慣用的なιカラゲナン」および「中性のιカラゲナン」を生成した。次いで、これらのエキスの溶液（２％ カラゲナン溶液）を、上で提示した方法を使用して、５０ｇ／ｌ、１００ｇ／ｌ、および２００ｇ／ｌ（それぞれ２．５ｇ／ｇカラゲナン、５ｇ／ｇカラゲナン、および１０ｇ／ｇカラゲナン）のナトリウム形態の酸性の陽イオン交換樹脂濃度を用いてイオン交換した。これらの試料溶液の各々を３体積分の１００％ イソプロピルアルコールの中に沈殿させ、７０℃で一晩乾燥し、０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。ゲル化イオン含有量、ＴＧおよびＴＭを、各イオン交換されていない対照試料（０ｇ／ｌと同定した）およびイオン交換した試料について測定した。結果を下記の表３および表４、ならびに図７〜図９に示す。
【表７】
【表８】
【００８５】
上記の表および図７で分かるように、当該ιカラゲナン試料をナトリウム形態の酸性の陽イオン交換材料と接触させることにより、慣用的なιカラゲナンおよび中性のιカラゲナンを用いて作製したゲルは低下したＴＧおよびＴＭを有した。加えて、イオン交換濃度が増加するにつれてＴＧおよびＴＭは減少し、濃度が２００ｇ／ｌ（１０ｇ／ｇカラゲナン）に近づくにつれて最終的には横ばいになった。慣用的なιカラゲナン試料については、イオン交換された試料についてのＴＧは約１８℃〜約３０℃の範囲であり、ＴＭは約２７℃〜約３７℃の範囲であった。中性で抽出したιカラゲナン試料については、イオン交換された試料についてのＴＧは約５℃〜約１７℃の範囲であり、ＴＭは約１７℃〜約２７℃の範囲であった。
【００８６】
上記の表および図８および図９で分かるように、当該ιカラゲナン試料をナトリウム形態の酸性の陽イオン交換材料と接触させることにより、このカラゲナンのゲル化陽イオン含有量は低下した。ナトリウムイオンを除いて、イオン交換材料の濃度が増加するにつれて、各陽イオンのレベルは減少した。対照的に、ナトリウム形態のイオン交換樹脂について予測されるとおり、ナトリウムレベルはイオン交換によって増加した。慣用的なιカラゲナン試料については、イオン交換された試料のカリウム含有量は６〜３５ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のカルシウム含有量は０〜１３ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のマグネシウム含有量は０〜２ｍｇ／ｇの範囲であった。中性のιカラゲナン試料については、イオン交換された試料のカリウム含有量は６〜３５ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のカルシウム含有量は０〜５ｍｇ／ｇの範囲であり、このイオン交換された試料のマグネシウム含有量は０〜５ｍｇ／ｇの範囲であった。すべての試料について、陽イオン含有量は、最終的には約７０ｇ／ｌ濃度（このデータの内挿に基づく）で横ばいになった。言い換えると、慣用的に抽出したまたは中性で抽出したιカラゲナンについては、７０ｇ／ｌ（３．５ｇ／ｇカラゲナン）以上のイオン交換濃度を用いて最低レベルのゲル化陽イオンを達成することができた。
【００８７】
表３および図７および図８の慣用的なιカラゲナンのデータを比較すると、すべてのゲル化陽イオンのうちで、カリウム含有量がゲル化温度および融点の大きさに最も強く相関しており、特にこのイオン交換濃度が約５０ｇ／ｌ（２．５ｇ／ｇカラゲナン）よりも高い場合はそうであった。同様に、表４および図７および図９の中性のιカラゲナンのデータを比較すると、カリウム含有量がゲル化温度および融点の大きさに最も強く相関しており、特にこのイオン交換濃度が約５０ｇ／ｌ（２．５ｇ／ｇカラゲナン）よりも高い場合はそうであった。
【００８８】
（実施例４：ιカラゲナンの混合物）
【００８９】
混合物を、慣用的なιカラゲナンおよび中性のκカラゲナンの両方について、以下のようにして調製した。イオン交換されていないιカラゲナン（０ｇ／ｌと示す）を、１：１の比で、１００ｇ／ｌ ナトリウム形態の酸性の陽イオン交換樹脂（５ｇ／ｇカラゲナン）でイオン交換したιカラゲナンと混合することにより、カラゲナン混合物を調製した。この混合物を７０℃で作製し、撹拌しながら７０℃で５分間〜約１０００分間放置し、この混合プロセスのあいだ周期的に試料を採取した。これらの試料溶液の各々を３体積分の１００％ イソプロピルアルコールの中で沈殿させ、７０℃で一晩乾燥し、０．２５０ｍｍのふるい上で粉にした。ゲル化イオン含有量、ＴＧ、およびＴＭを各混合物試料について測定した。結果を上記の表３および表４、ならびに図１０〜図１２に示す。
【００９０】
図１０〜図１２は、イオン交換されていないιカラゲナンとイオン交換されたιカラゲナンとの混合の結果を示す。図１０は、イオン交換されていないιカラゲナンエキスと１００ｇ／ｌ イオン交換樹脂（慣用的なιカラゲナンおよび中性のιカラゲナンの両方とも）のイオン交換樹脂濃度でイオン交換したιカラゲナンエキスとの１：１混合物について、経時的にＴＧおよびＴＭを示す。図１０で分かるように、この２つのカラゲナン画分を混合して１５分と経たないうちに、この混合物のＴＧおよびＴＭはそれぞれの個々のιカラゲナン画分のＴＧおよびＴＭのおよそ中間となった。
【００９１】
図１１は、イオン交換されていない慣用的なιカラゲナンエキスと１００ｇ／ｌのイオン交換樹脂濃度でイオン交換した慣用的なιカラゲナンエキスとの１：１混合物について、経時的にゲル化陽イオン組成を示す。図１２は、イオン交換されていない中性のιカラゲナンエキスと１００ｇ／ｌのイオン交換樹脂濃度でイオン交換した中性のιカラゲナンエキスとの１：１混合物について、経時的にゲル化陽イオン組成を示す。この図で、データは、この２つのカラゲナン画分を混合した後ほとんどすぐに、得られた混合物の陽イオン組成はそれぞれの個々のιカラゲナン画分の陽イオン組成のおよそ中間となったということを示す。
【００９２】
これまでの実施例は、イオン交換プロセスにおけるカラゲナン生産のいくつかの態様を示す。しかしながら、カラゲナンの２つの画分が溶解した形態で接触される時間は綿密には制御されなかった。この合わせた画分の調製の間、接触時間は制御したが、エアーゲル（ａｉｒ ｇｅｌ）試料の調製の間の接触時間、冷却の間の接触時間、およびエアーゲル試料を測定するまでの接触時間は、特には制御せず、数時間から数日までばらついていた。従って、上記２つのカラゲナン画分の中のイオンがどれだけ速く分子レベルでの平衡を作り出すかは確定していなかった。
【００９３】
（実施例５：慣用的なιカラゲナンの混合物）
【００９４】
この実験では、個々のエアーゲル調製物を７０℃で形成するために、２つの「慣用的なιカラゲナン」画分を作製した。１つの画分はイオン交換しなかったが、他方の画分は、１００ｇ／ｌ ナトリウム形態の酸性の陽イオン交換材料（５ｇ／ｇカラゲナン）でイオン交換した。次いでこれらの別々のエアーゲル調製物を、６０℃で混合し、すぐにレオメータに移して、測定した。この２つのエアーゲル画分を混合した時から測定を開始した時までに経過した時間は５分未満であった。結果を下記の表５および図１４に示す。
【表９】
【００９５】
上記のデータおよび図１４から分かるように、イオン交換された慣用的なιカラゲナンおよびイオン交換されていない慣用的なιカラゲナンの混合物については、個々のカラゲナン画分の濃度とゲル化温度および融点との間には直線関係がある。１：１の比では、ゲル化温度および融点は表３にあるものと同一であった。
【００９６】
（実施例６：水および油の中での乾燥したιカラゲナンの混合物）
【００９７】
以下の実験では、実施例５の結果を生成するために使用したものと同じ２つの慣用的なιカラゲナン画分の乾燥混合物を混合し、以下のようにして水および油と合わせた。第１の試料では、０．１２ｇのイオン交換されていない材料を０．１２ｇのイオン交換された材料と混合し、水相に分散させた。この材料が適正に分散するとすぐに、この分散液を７０℃に加熱し、６０℃まで冷却し、５０℃の熱い油相に加えた。この加熱の間、約３５〜４０℃で低粘度化（ｔｈｉｎｎｉｎｇ ｏｕｔ）が起こることが観察された。この混合物を４５℃まで冷却し、すぐにレオメータの中へと注ぎ込んだ。分散の開始から測定の開始までの時間は１６分間であった。この第１の試料についてのＴＧおよびＴＭを、図１５にグラフで示す。
【００９８】
第２の試料では、０．１２ｇのイオン交換されていない材料を０．１２ｇのイオン交換された材料と混合し、５０℃で油相に分散させた。次いで７０℃の熱い水相をこの油相に加え、１分間混合した。この試料をすぐにレオメータに移した。分散から測定の開始までの時間は５分間であった。この第２の試料のＴＧおよびＴＭを、図１５にグラフで示す。
【００９９】
これらの結果は、異なるＴＧおよびＴＭを有するカラゲナン画分を乾燥混合して、依然として同じ結果を得ることができる、すなわち、個々のカラゲナン画分の間のＴＧおよびＴＭであるＴＧおよびＴＭを有するカラゲナンゲルを得ることができるということを実証する。この実施例では、ιカラゲナンの乾燥した画分を混合して、このような乾燥混合物を水相に溶解させ、またはまずこのような乾燥混合物を油相に分散させた後には、得られたゲルのＴＧおよびＴＭは、個々のカラゲナン画分のＴＧの間およびＴＭの間に入った。カラゲナンの乾式混合は、カラゲナン画分の特注の乾燥混合物を提供することが容易である場合があるため、カラゲナンの乾式混合は有益である。
【０１００】
（実施例７：海藻エキスのイオン交換）
【０１０１】
上記の実施例では、イオン交換は、溶解したカラゲナンに対して行った。しかしながら、商業生産では、このイオン交換は、典型的には海藻からのカラゲナンエキスに対して行われることになろう。この実施例では、中性のκカラゲナン海藻エキスを調製し、上記の方法に従ってイオン交換プロセスにかけた。溶解したカラゲナンを使用する実験と比較して、海藻エキスを用いた実験は、生産プラントからの水およびアルコールを使用した。プラントからのこの水およびアルコールはともに、典型的には、実験室の脱イオン水および精留されていないアルコールよりも多くの陽イオンを含有する。
【０１０２】
ゲル化陽イオン含有量を、これらの中性で抽出したκカラゲナン試料について測定した。（プラントからの）８０％および１００％ イソプロピルアルコールを使用して沈殿させた試料についての結果を下記の表６、および図１６に示す。
【表１０】
【０１０３】
最初の問題として、これらの結果は、海藻エキスからのイオン交換されていない中性で抽出したκカラゲナンは、溶解したカラゲナンを用いて作製した中性のκカラゲナン試料の陽イオン含有量よりも高い陽イオン含有量を有していたということを示す。理論によって拘束されるつもりはないが、これは、少なくとも一部は、商業生産で使用される水およびアルコールの中のより高い負荷量の陽イオンに起因すると考えられる。１００％ ＩＰＡを用いて沈殿させた試料についてのナトリウムおよびカリウムレベルは、８０％ ＩＰＡを用いて沈殿させた試料についてのナトリウムおよびカリウムレベルよりもわずかに高かった。
【０１０４】
表６および図１６で分かるように、中性で抽出したκカラゲナンをナトリウム形態の酸性の陽イオン交換材料と接触させることにより、そのカラゲナンのゲル化陽イオン含有量は（溶解したカラゲナンに関して観察された結果と同様に）減少した。ナトリウムイオンを除いて、イオン交換材料の濃度が増加するにつれて、各陽イオンのレベルは減少した。対照的に、ナトリウム形態のイオン交換樹脂について予測されるとおり、ナトリウムレベルはイオン交換材料の濃度の増加に伴って増加した。加えて、沈殿の間の異なる量のイオン交換材料および異なるアルコール％におけるゲル化陽イオン含有量。
【０１０５】
この実施例は、カラゲナンのエキスをイオン交換するとき、イオン交換材料の量は、溶解したカラゲナンについて必要な量と比べて増やされる必要がある場合があるということを示す。図１６のデータを内挿することにより、カリウム含有量は、約１２０ｇ／ｌ（２％ 溶液について、すなわち６ｇ／ｇカラゲナン）のイオン交換濃度で、最小の含有量で横ばいになったように見える。カルシウムおよびマグネシウム含有量は、約１００ｇ／ｌ（５ｇ／ｇカラゲナン）のイオン交換濃度で、最小の含有量で横ばいになったように見える。ナトリウム含有量は、約１２０ｇ／ｌ（６ｇ／ｇカラゲナン）で、最大の含有量で横ばいになったように見える。比較として、実施例１の溶解した中性のκカラゲナン試料については、ゲル化陽イオン組成は、約７０ｇ／ｌ（３．５ｇ／ｇカラゲナン）のイオン交換材料濃度で横ばいになった。いずれの特定の理論によっても拘束されるつもりはないが、この差は、一部は、イオン交換されていないエキスの中のより高い負荷量の陽イオンならびに商業生産で使用される水およびアルコールの中のより高い負荷量の陽イオンによって説明される可能性がある。
【０１０６】
上記の実施形態に対して、その幅広い発明の思想から逸脱することなく変更を加えることができるということを、当業者なら分かるであろう。それゆえ、本発明は開示される特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の特許請求の範囲によって画定される例示的な実施形態の趣旨および範囲のうちにある改変を包含することが意図されている、ということを理解されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換プロセスにかけられたιカラゲナンを含む組成物であって、前記ιカラゲナンは、
約６ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３５ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量と、
約１３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量と、
約５ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量と
を含む、組成物。
【請求項２】
前記ιカラゲナンは慣用的に抽出されたカラゲナンであり、かつ約１８℃〜約３０℃のゲル化温度、および約２７℃〜約３７℃の融点を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記ιカラゲナンは中性で抽出されたカラゲナンであり、かつ約５℃〜約１７℃のゲル化温度、および約１７℃〜約２７℃の融点を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
イオン交換プロセスにかけられた慣用的に抽出されたκカラゲナンを含む組成物であって、前記κカラゲナンは、
約５ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３０ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量と、
約７ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量と、
約０．２ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量と
を含む、組成物。
【請求項５】
イオン交換プロセスにかけられた中性で抽出されたκカラゲナンを含む組成物であって、前記κカラゲナンは、
約４ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３０ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量と、
約３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量と、
約３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量と
を含む、組成物。
【請求項６】
前記カラゲナンは約１０℃〜約２７℃のゲル化温度、および約２３℃〜約４３℃の融点を有する、請求項４に記載の組成物。
【請求項７】
前記カラゲナンは約１０℃〜約３５℃のゲル化温度、および約２３℃〜約４５℃の融点を有する、請求項５に記載の組成物。
【請求項８】
パーソナルケア製品、食品、家庭用品、または医薬製品における請求項１、請求項４、または請求項５のいずれか１項に記載のカラゲナンの使用。
【請求項９】
イオン交換されたカラゲナン組成物を生産するためのプロセスであって、
カラゲナン出発物質を水系処理溶液で抽出して、ιまたはκカラゲナンエキスを形成する工程と、
前記カラゲナンエキスを酸性の陽イオン交換材料と接触させ、前記カラゲナンエキスの陽イオン含有量を低下させて、イオン交換されたカラゲナンエキスを生産する工程と
を含む、プロセス。
【請求項１０】
前記接触させる工程は、前記カラゲナンエキスを水に溶解してエキス溶液を形成する工程、および前記イオン交換材料を第１の濃度レベルで前記エキス溶液に加える工程を含み、前記第１の濃度レベルはエキス溶液１リットルあたり約２００ｇのイオン交換材料以下である、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記イオン交換されたカラゲナンエキスを、（１）ιまたはκカラゲナンエキスであり、かつ（２）前記第１の濃度レベルとは異なる第２の濃度レベルで酸性の陽イオン交換材料で処理された第２のイオン交換されたカラゲナンエキスと混合する工程を含む、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記第１の濃度レベルは約１．２５ｇ／ｇカラゲナン〜約１０ｇ／ｇカラゲナンである、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記接触させる工程は約５〜約３０分間行われる、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記カラゲナンエキスはιカラゲナンエキスであり、前記イオン交換されたエキスは、約６ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３５ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量と、約１３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量と、約５ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量とを有する、請求項９に記載のプロセスに従って調製されるイオン交換されたエキス。
【請求項１５】
前記カラゲナンエキスは中性のκカラゲナンエキスであり、前記イオン交換されたエキスは、約４ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３０ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量と、約３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量と、約３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量とを有する、請求項９に記載のプロセスにより調製されるイオン交換されたエキス。
【請求項１６】
前記カラゲナンエキスは慣用的なκカラゲナンエキスであり、前記イオン交換されたエキスは、約５ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３０ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量と、約７ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量と、約０．２ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量とを有する、請求項９に記載のプロセスにより調製されるイオン交換されたエキス。
【請求項１７】
カラゲナン生成物を製造するためのプロセスであって、
（ａ）第１のゲル化温度および第１の融点を有する第１のカラゲナンエキスを準備する工程と、
（ｂ）前記第１のゲル化温度とは異なる第２のゲル化温度および前記第１の融点とは異なる第２の融点を有するイオン交換された第２のカラゲナンエキスを準備する工程と、
（ｃ）前記第１のカラゲナンエキスおよび前記イオン交換された第２のカラゲナンを混合して、前記第１のゲル化温度と第２のゲル化温度との間の第３のゲル化温度および前記第１の融点と第２の融点との間の第３の融点を有するカラゲナン生成物を形成する工程と
を含む、プロセス。
【請求項１８】
前記イオン交換された第２のカラゲナンエキスを準備する工程は、
（ａ）第２のカラゲナンエキスを準備する工程と、
（ｂ）前記第２のカラゲナンエキスを酸性の陽イオン交換材料と接触させ、前記第２のカラゲナンエキスの陽イオン含有量を低下させて、前記イオン交換された第２のカラゲナンエキスを生産する工程と
を含む、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記第１のカラゲナンエキスは慣用的に抽出されたιカラゲナンであり、前記第３のゲル化温度は約１８℃〜約４０℃であり、前記第３の融点は約２７℃〜約４７℃である、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記第１のカラゲナンエキスは中性で抽出されたιカラゲナンであり、前記第３のゲル化温度は約５℃〜約２５℃であり、前記第３の融点は約１７℃〜約３８℃である、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記第１のカラゲナンエキスは慣用的に抽出されたκカラゲナンであり、前記第３のゲル化温度は約１０℃〜約３７℃であり、前記第３の融点は約２３℃〜約６３℃である、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記第１のカラゲナンエキスは中性で抽出されたκカラゲナンであり、前記第３のゲル化温度は約１０℃〜約３８℃であり、前記第３の融点は約２３℃〜約５３℃である、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項１】
イオン交換プロセスにかけられたιカラゲナンを含む組成物であって、前記ιカラゲナンは、
約６ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３５ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量と、
約１３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量と、
約５ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量と
を含む、組成物。
【請求項２】
前記ιカラゲナンは慣用的に抽出されたカラゲナンであり、かつ約１８℃〜約３０℃のゲル化温度、および約２７℃〜約３７℃の融点を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記ιカラゲナンは中性で抽出されたカラゲナンであり、かつ約５℃〜約１７℃のゲル化温度、および約１７℃〜約２７℃の融点を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
イオン交換プロセスにかけられた慣用的に抽出されたκカラゲナンを含む組成物であって、前記κカラゲナンは、
約５ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３０ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量と、
約７ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量と、
約０．２ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量と
を含む、組成物。
【請求項５】
イオン交換プロセスにかけられた中性で抽出されたκカラゲナンを含む組成物であって、前記κカラゲナンは、
約４ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３０ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量と、
約３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量と、
約３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量と
を含む、組成物。
【請求項６】
前記カラゲナンは約１０℃〜約２７℃のゲル化温度、および約２３℃〜約４３℃の融点を有する、請求項４に記載の組成物。
【請求項７】
前記カラゲナンは約１０℃〜約３５℃のゲル化温度、および約２３℃〜約４５℃の融点を有する、請求項５に記載の組成物。
【請求項８】
パーソナルケア製品、食品、家庭用品、または医薬製品における請求項１、請求項４、または請求項５のいずれか１項に記載のカラゲナンの使用。
【請求項９】
イオン交換されたカラゲナン組成物を生産するためのプロセスであって、
カラゲナン出発物質を水系処理溶液で抽出して、ιまたはκカラゲナンエキスを形成する工程と、
前記カラゲナンエキスを酸性の陽イオン交換材料と接触させ、前記カラゲナンエキスの陽イオン含有量を低下させて、イオン交換されたカラゲナンエキスを生産する工程と
を含む、プロセス。
【請求項１０】
前記接触させる工程は、前記カラゲナンエキスを水に溶解してエキス溶液を形成する工程、および前記イオン交換材料を第１の濃度レベルで前記エキス溶液に加える工程を含み、前記第１の濃度レベルはエキス溶液１リットルあたり約２００ｇのイオン交換材料以下である、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記イオン交換されたカラゲナンエキスを、（１）ιまたはκカラゲナンエキスであり、かつ（２）前記第１の濃度レベルとは異なる第２の濃度レベルで酸性の陽イオン交換材料で処理された第２のイオン交換されたカラゲナンエキスと混合する工程を含む、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記第１の濃度レベルは約１．２５ｇ／ｇカラゲナン〜約１０ｇ／ｇカラゲナンである、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記接触させる工程は約５〜約３０分間行われる、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記カラゲナンエキスはιカラゲナンエキスであり、前記イオン交換されたエキスは、約６ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３５ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量と、約１３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量と、約５ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量とを有する、請求項９に記載のプロセスに従って調製されるイオン交換されたエキス。
【請求項１５】
前記カラゲナンエキスは中性のκカラゲナンエキスであり、前記イオン交換されたエキスは、約４ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３０ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量と、約３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量と、約３ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量とを有する、請求項９に記載のプロセスにより調製されるイオン交換されたエキス。
【請求項１６】
前記カラゲナンエキスは慣用的なκカラゲナンエキスであり、前記イオン交換されたエキスは、約５ｍｇ／ｇカラゲナン〜約３０ｍｇ／ｇカラゲナンのカリウム含有量と、約７ｍｇ／ｇカラゲナン未満のカルシウム含有量と、約０．２ｍｇ／ｇカラゲナン未満のマグネシウム含有量とを有する、請求項９に記載のプロセスにより調製されるイオン交換されたエキス。
【請求項１７】
カラゲナン生成物を製造するためのプロセスであって、
（ａ）第１のゲル化温度および第１の融点を有する第１のカラゲナンエキスを準備する工程と、
（ｂ）前記第１のゲル化温度とは異なる第２のゲル化温度および前記第１の融点とは異なる第２の融点を有するイオン交換された第２のカラゲナンエキスを準備する工程と、
（ｃ）前記第１のカラゲナンエキスおよび前記イオン交換された第２のカラゲナンを混合して、前記第１のゲル化温度と第２のゲル化温度との間の第３のゲル化温度および前記第１の融点と第２の融点との間の第３の融点を有するカラゲナン生成物を形成する工程と
を含む、プロセス。
【請求項１８】
前記イオン交換された第２のカラゲナンエキスを準備する工程は、
（ａ）第２のカラゲナンエキスを準備する工程と、
（ｂ）前記第２のカラゲナンエキスを酸性の陽イオン交換材料と接触させ、前記第２のカラゲナンエキスの陽イオン含有量を低下させて、前記イオン交換された第２のカラゲナンエキスを生産する工程と
を含む、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記第１のカラゲナンエキスは慣用的に抽出されたιカラゲナンであり、前記第３のゲル化温度は約１８℃〜約４０℃であり、前記第３の融点は約２７℃〜約４７℃である、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記第１のカラゲナンエキスは中性で抽出されたιカラゲナンであり、前記第３のゲル化温度は約５℃〜約２５℃であり、前記第３の融点は約１７℃〜約３８℃である、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記第１のカラゲナンエキスは慣用的に抽出されたκカラゲナンであり、前記第３のゲル化温度は約１０℃〜約３７℃であり、前記第３の融点は約２３℃〜約６３℃である、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記第１のカラゲナンエキスは中性で抽出されたκカラゲナンであり、前記第３のゲル化温度は約１０℃〜約３８℃であり、前記第３の融点は約２３℃〜約５３℃である、請求項１７に記載のプロセス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公表番号】特表２０１１−５１８２３２（Ｐ２０１１−５１８２３２Ａ）
【公表日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５５０８８２（Ｐ２０１０−５５０８８２）
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３７０４７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１４７４９
【国際公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（５０６１２８３５２）シーピー・ケルコ・ユーエス・インコーポレーテッド (18)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３７０４７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１４７４９
【国際公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（５０６１２８３５２）シーピー・ケルコ・ユーエス・インコーポレーテッド (18)
【Ｆターム（参考）】
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