キチン分解物の製造方法
【課題】 キチンを加水分解することでＮアセチルグルコサミンと、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物とを容易に作り分けることができるキチン分解物の製造方法を提供する。
【解決手段】 キチンを３０％以上の濃塩酸を用いて、反応温度５℃以上３０℃以下にて加水分解する加水分解工程を有し、製造するキチン分解物の種類に応じて前記加水分解工程における反応時間を１時間以上１２０時間以下の範囲で設定する。
【解決手段】 キチンを３０％以上の濃塩酸を用いて、反応温度５℃以上３０℃以下にて加水分解する加水分解工程を有し、製造するキチン分解物の種類に応じて前記加水分解工程における反応時間を１時間以上１２０時間以下の範囲で設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、キチンを加水分解して、キチン分解物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カニ、エビ等の甲殻類、イカ甲や菌類の細胞等から抽出されるキチンを加水分解することにより得られるキチンオリゴ糖に、いくつかの生理活性が見い出されている。例えば、キチンを限定分解して得られ、Ｎアセチルグルコサミンがβ１，４グリコシド結合してなるキチンオリゴ糖は、抗腫瘍活性や免疫賦活作用を有することが見い出されている。又、近年注目されている５大栄養素に次ぐものとして食物繊維が挙げられるが、難消化性食物繊維としてキチンオリゴ糖及びキトオリゴ糖が挙げられ、不溶性食物繊維としてはキチン及びキトサンが挙げられる。
【０００３】
キチンの低分子化技術の一つである加水分解は、塩酸等酸触媒、キチナーゼ等酵素を利用して行うことが可能である。この加水分解により得られたキチンの単糖であるＮアセチルグルコサミン、キチンオリゴ糖、ヘテロオリゴ糖及び低分子化物等は食することができる。
【０００４】
ここで、キチンの加水分解は塩酸を用いて行うことが一般的であり、製造する目的物に応じて反応温度や反応時間を変更される。非特許文献１では、３０％塩酸を用いたキチンの加水分解について述べられている。この文献では、反応温度を４０℃、反応時間を４．５時間とした場合において、Ｎアセチルグルコサミンの生成量が最大となり、キチンの５０％がＮアセチルグルコサミンに変換されたとされている。又、この文献では、反応時間をさらに長くすることで、グルコサミンの生成量が増大すると述べられている。
【０００５】
又、非特許文献２では、３７％塩酸を用いたキチンの加水分解について述べられている。この文献では、反応温度を４０℃、反応時間を約５時間とした場合において、キチンの９０％がＮアセチルグルコサミンに変換されたとされている。又、この文献では、すべてのキチンがグルコサミンに変換されるまでに、７２０時間を要したことが述べられている。
【０００６】
上記非特許文献１，２によれば、同一の反応温度である４０℃であるにもかかわらず、塩酸の濃度によって、Ｎアセチルグルコサミンに変換されるキチンの割合が大きく変化している。即ち、塩酸によるキチンの加水分解において、Nアセチルグルコサミンへの変換には、塩酸の濃度が影響すると考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Falk,M.;Smith,D.G.;McLachla,J.;McInnes,A.G.Can.J.Chem.1966,44(19),2269-2276
【非特許文献２】Aslak Einbu and Kjell M. Vaarum. Biomacromolecules 2008,9,1870-1875
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、キチンの加水分解においては、該キチンがキチンオリゴ糖に変換され、続いて該キチンオリゴ糖がＮアセチルグルコサミンに変換され、更に該Ｎアセチルグルコサミンが脱アセチル化されてグルコサミンとなる。非特許文献１，２に開示される方法おいては、反応時間が５時間程度でＮアセチルグルコサミンが多く生成されており、キチンが急速に分解されていることが示唆されている。従って、これらの文献に開示される方法では、Ｎアセチルグルコサミンと、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を作り分けていくことが困難である。
【０００９】
本願発明は、上記のような課題を解決することを目的としてなされたものであり、キチンを加水分解することでＮアセチルグルコサミンと、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物とを容易に作り分けることができるキチン分解物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載のキチン分解物の製造方法は、キチンを３０％以上の濃塩酸を用いて、反応温度５℃以上３０℃以下にて加水分解する加水分解工程を有し、製造するキチン分解物の種類に応じて前記加水分解工程における反応時間を１時間以上１２０時間以下の範囲で設定することを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載のキチン分解物の製造方法は、前記キチンが、１００ｃｐｓ以下の粘度であることを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載のキチン分解物の製造方法は、前記濃塩酸が、前記キチンに対し３倍量以上１２倍量以下であることを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載のキチン分解物の製造方法は、前記反応時間を５時間以上２４時間以下に設定して、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造することを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載のキチン分解物の製造方法は、前記反応時間を４８時間以上９６時間以下に設定して、Ｎアセチルグルコサミンを製造することを特徴としている。
【００１５】
請求項６記載のキチン分解物の製造方法は、請求項５記載のキチン分解物の製造方法において、製造したＮアセチルグルコサミンを結晶化した後に残存する母液を脱水する脱水工程と、該脱水工程により得た残留物を３０％以上の濃塩酸を用いて、反応温度５℃以上３０℃以下にて加水分解する２次加水分解工程とを有し、Ｎアセチルグルコサミンを製造することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載のキチン分解物の製造方法では、反応温度を５℃以上３０℃以下として、キチンを３０％以上の濃塩酸を用いて加水分解する加水分解工程の反応時間を、製造するキチン分解物の種類に応じて１時間以上１２０時間以下の範囲で設定することで、Ｎアセチルグルコサミンと、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物とを作り分けて製造することができ、又、前記加水分解により変換したＮアセチルグルコサミンが脱アセチル化されてグルコサミンとなることも抑制することができる。
【００１７】
請求項２記載のキチン分解物の製造方法では、キチンが粘度１００ｃｐｓ以下であるので、濃塩酸に均一に溶解しやすい。そのため、本キチン分解物の製造方法は、製造されるキチン分解物の収量を増やすこと等ができる。
【００１８】
請求項３記載のキチン分解物の製造方法は、濃塩酸がキチンに対し３倍量以上１２倍量以下であるので、キチンの溶解性を良くする等して、効率よくキチン分解物を製造することができる。
【００１９】
請求項４記載のキチン分解物の製造方法では、反応時間を５時間以上２４時間以下に設定することで、Ｎアセチルグルコサミンと作り分けて、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造することができる。
【００２０】
請求項５記載のキチン分解物の製造方法では、反応時間を４８時間以上９６時間以下に設定することで、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物と作り分けて、Ｎアセチルグルコサミンを製造することができる。
【００２１】
請求項６記載のキチン分解物の製造方法では、請求項５記載のキチン分解物の製造方法においてＮアセチルグルコサミンを結晶化した後に残存する母液から、脱水工程、２次加水分解工程を経て、Ｎアセチルグルコサミンを生成することができるので、キチンからの実質的なＮアセチルグルコサミンの製造量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係るＨＰＬＣ分析の結果を示すグラフ。
【図２】実施例２に係るＨＰＬＣ分析の結果を示すグラフ。
【図３】実施例３に係るＨＰＬＣ分析の結果を示すグラフ。
【図４】実施例４に係るＨＰＬＣ分析の結果を示すグラフ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に説明する本発明のキチン分解物の製造方法は、出発原料であるキチンを、濃塩酸を使用して加水分解する加水分解工程を含み、キチン分解物として、Ｎアセチルグルコサミンとキチンオリゴ糖を含むキチン分解物とを作り分けて製造できるものである。
【００２４】
前記キチンは、カニ、エビ等甲殻類、イカから抽出される物等であり、酸処理等によりカルシウム分が除去され、更に水酸化ナトリウム処理等により蛋白質が除去されたものである。
【００２５】
又、キチンは、脱アセチル化度が５％以下のものが望ましい。これは、キチンの脱アセチル化度が高いと、前記加水分解工程において、キチン分子鎖中の脱アセチル化された部分であるグルコサミン残基のアミノ基が酸性条件下でプラスにチャージされるため、グリコシド結合の酸素へのプロトネーションが阻害され、前記キチン分子鎖の加水分解反応が遅くなり、又、製造目的物でないヘテロオリゴ糖の生成量が多くなってしまうためである。これに対し、キチンの脱アセチル化度を５％以下とした場合には、上記のような現象の発生を抑制して、キチンオリゴ糖、Ｎアセチルグルコサミンの収量を増やすことができる。
【００２６】
又、キチンは、１００ｃｐｓ以下の低粘度とすることが望ましい。これは、キチンの粘度を１００ｃｐｓ以下とすることで、前記加水分解工程にて、キチンを濃塩酸中に均一に溶解させやすくなり、キチン分子鎖の加水分解反応が均一に進行し易くなるためである。キチン分子鎖の加水分解反応を均一に進行させることは、Ｎアセチルグルコサミンを製造する場合において、製造されたキチン分解物中のキチンオリゴ糖の量を低減して、当該Ｎアセチルグルコサミンの結晶性を向上できることにつながる。更に、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造する場合においては、収量を多くすることにつながる。
【００２７】
尚、キチンの粘度は、塩化リチウムの８ｗｔ％ジメチルアセトアミド溶液を用いて、キチンの０．２ｗｔ％のジメチルアセトアミド溶液を作成し、これを回転粘度計を用いて２５℃の条件下で測定することにより求めた。
【００２８】
又、キチンは、５ｍｍ以下の大きさに粉砕していることが望ましい。これは、キチンの大きさを５ｍｍ以下とすることで、キチンを１００ｃｐｓ以下の低粘度とした場合と同様の効果を得ることができるためである。勿論、キチンを５ｍｍ以下の大きさに粉砕すると共に、１００ｃｐｓ以下の低粘度とすることは、より効果的である。
【００２９】
又、キチンは、水分率を１０％以下とすることが望ましい。これは、キチンの水分率を１０％以下とすることで、前記加水工程中に濃塩酸の濃度が低下することを抑制することができるためである。
【００３０】
前記加水分解工程は、上記のように調整されたキチンに対し、重量比で３倍量以上、より好ましくは５倍量以上の濃塩酸を使用して行う。これは、濃塩酸をキチンに対し３倍量以上とすることでキチンの濃塩酸への溶解が好適に行われ、更に５倍量以上とすることでキチンの濃塩酸への溶解がより好適に行われるためである。但し、濃塩酸の量は、前記キチンに対し重量比で１２倍量以下、より好ましくは１０倍量以下とする。これは、濃塩酸をキチンに対し１２倍量以下とすることで、後工程における中和の際に使用するＮａＯＨ等のアルカリの使用量を削減でき、更に１０倍量以下とすることで前記アルカリの使用量を一層削減することができるためである。
【００３１】
又、加水分解工程は、前記キチンと前記濃塩酸とを反応槽に入れておこなう。この反応槽は、濃塩酸の影響を受けず、撹拌機能を有し、外部から温調できるあって、更に、密閉性を有しているものが好ましい。
【００３２】
又、加水分解工程に用いる濃塩酸の濃度は３０％以上であり、より好ましくは３５％以上である。これは、加水分解工程において、キチン分子鎖の加水分解と、Ｎアセチルグルコサミンの脱アセチル反応、即ちグルコサミンへの変換とが同時に進行するが、３０％以上の濃塩酸を用いることで、キチン分子鎖の加水分解反応の速度が、Ｎアセチルグルコサミンの脱アセチル反応の速度をはるかに上回るようになり、更に３５％以上の濃塩酸を使用することで、キチン分子鎖の加水分解反応と、Ｎアセチルグルコサミンの脱アセチル反応との速度差がより大きくなるためである。
【００３３】
又、濃塩酸の濃度は、加水分解工程中において、高い状態に保つ必要がある。これは、同工程中に濃塩酸の濃度が低下することで、Ｎアセチルグルコサミンの脱アセチル反応が促進されるためである。尚、濃塩酸の濃度は、上記のようにキチンの水分率を水分率は１０％以下とすること、及び前記反応槽を密閉性を有するものとすることで、容易に高い状態に保つことができる。
【００３４】
尚、加水分解工程における反応温度は、前記反応槽を温調して、５℃以上、より好ましくは２０℃以上とする。これは、反応温度を５℃以上とすることで、キチン分子鎖の加水分解反応を進行させることができ、更に２０℃以上とすることで、より好適にキチン分子鎖の加水分解反応を進行させることができるためである。但し、反応温度は、３０℃以下、より好ましくは２５℃以下とする。これは、反応温度を３０℃以下とすることで、Ｎアセチルグルコサミンの脱アセチル反応を抑制することができ、更に２５℃以下とすることで、Ｎアセチルグルコサミンの脱アセチル反応をより抑制できるからである。
【００３５】
又、加水分解工程における反応時間は、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造する場合と、Ｎアセチルグルコサミンを製造する場合とで異なる。
【００３６】
まず、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造する場合においては、加水分解工程における反応時間を、１時間以上、より好ましくは５時間以上に設定する。これは、反応時間を１時間以上とすることでキチン分子鎖の加水分解反応を進めてキチンオリゴ糖を生成することができ、更に５時間以上とすることでキチン分子鎖の加水分解反応をより進めてキチンオリゴ糖の収量を多くすることができるためである。但し、反応時間は、４８時間未満、より好ましくは２４時間以下とする。これは、反応時間を４８時間未満とすることで、キチンオリゴ糖の殆んどがＮアセチルグルコサミンに加水分解されてしまうことを防ぐことができ、更に２４時間以下とすることで、キチンオリゴ糖の収量を多くすることができるためである。尚、このキチンオリゴ糖を含むキチン分解物を、より甘味の高いものとする必要がある場合には、反応時間を２４時間以上、４８時間未満に設定することが好ましい。これは、製造されるキチンオリゴ糖を含むキチン分解物中に、甘味の高いＮアセチルグルコサミンが多く含まれるようになるためである。
【００３７】
一方、Ｎアセチルグルコサミンを製造する場合においては、加水分解工程における反応時間を、４８時間以上、より好ましくは７２時間以上に設定する。これは、反応時間を４８時間以上とすることで、製造されるＮアセチルグルコサミン中に含まれるキチンオリゴ糖を少なくすることができ、更に７２時間以上とすることで、キチンオリゴ糖の含有量をより低減して、製造されるＮアセチルグルコサミンの結晶性を向上できるためである。但し、前記反応時間は、１２０時間以下、より好ましくは９６時間以下に設定する。これは、反応時間を１２０時間以下とすることで、Ｎアセチルグルコサミンが脱アセチル化されることにより生成されるグルコサミンの量を少なくすることができ、更に９６時間以下とすることで、前記グルコサミンの量をより少なくすることができるためである。
【００３８】
以上説明した加水分解工程後は、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造する場合、及びＮアセチルグルコサミンを製造する場合何れも、中和工程、濾過工程、脱塩工程、イオン変換工程を順次行う。尚、濾過工程、イオン交換工程については、必要に応じて実施すればよく、省略することも可能である。又、イオン交換工程後、又は該イオン交換工程を省略した場合における脱塩工程後は、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造する場合において乾燥工程、Ｎアセチルグルコサミンを製造する場合において結晶化工程を行うことで、夫々目的物を製造することができる。
【００３９】
前記中和工程では、冷却機能及び撹拌機能を有する中和槽に砕氷を所定量投入後、前記加水分解工程後の反応液を投入し、該反応液を急冷しつつ、アルカリ、例えば４８％ＮａＯＨを投入して中和する。この中和工程では、中和中に中和熱が生じるが、前記中和槽の冷却機能を利用する等により、冷却して速やかに中和処理を行うことが必要である。これは、中和熱の上昇により、Ｎアセチルグルコサミンが脱アセチル化されて、グルコサミンに変換されてしまうからである。
【００４０】
前記濾過工程では、濾過槽に、中和工程後の反応液、活性炭、及びセライト等の濾過補助剤を投入して脱色濾過する。
【００４１】
前記脱塩工程では、電気透析膜を具備した脱塩装置により、濾過工程後の反応液を脱塩処理する。尚、濾過工程を省略した場合には、中和工程後の反応液を脱塩処理する。又、脱塩工程終了時の反応液の設定電気伝導度は、１〜１０ｍＳ／ｃｍとすることが適当である。
【００４２】
前記イオン交換工程では、強酸性樹脂等からなるカチオン交換樹脂及び弱塩基性樹脂等からなるアニオン交換樹脂を使用して、イオン交換により前記脱塩工程において十分に除去された無かった塩を脱塩し、更にグルコサミンやグルコサミン残基を持つヘテロオリゴ糖等製造目的物でない成分の除去を行う。
【００４３】
前記乾燥工程では、イオン交換工程又は脱塩工程後の反応液を、そのまま又は濃縮後に、凍結乾燥、又はスプレードライして紛体とする。この紛体が、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物である。
【００４４】
前記結晶化工程では、イオン交換工程又は脱塩工程後の反応液を濃縮して、Ｎアセチルグルコサミンを結晶化させ、該結晶化したＮアセチルグルコサミンを反応液と分離する。
【００４５】
ここで、前記結晶化工程において、結晶化したＮアセチルグルコサミンと分離された反応液は母液と呼ばれ、該母液を利用してＮアセチルグルコサミンを更に製造することができる。以下では、このＮアセチルグルコサミンの製造方法について説明する。
【００４６】
前記母液に対しては、まず脱水工程を行う。これは、後工程において、濃塩酸の濃度が低下することを防ぐためである。母液は、凍結乾燥、又はスプレードライにより処理されて、水分量が５％程度以下の粉末等の残留物とされる。
【００４７】
次に、前記脱水工程で得られた残留物を、濃塩酸を使用して加水分解する２次加水分解工程を行う。これは、上記説明した加水分解工程と同様であるが、反応時間のみ変更される。具体的には、反応時間を２４時間以上に設定する。これは、反応時間を２４時間以上とすると、反応液中に存在するジＮアセチルキトビオースの量を少なくすることができるためである。但し、反応時間は７２時間以下に設定する。これは、反応時間を７２時間以下とすると、Ｎアセチルグルコサミンが脱アセチル化されてグルコサミンになることを抑制できるためである。
【００４８】
前記２次加水分解工程後は、上記説明した中和工程、濾過工程、脱塩工程、イオン交換工程、結晶化工程を順次行う。尚、濾過工程、イオン交換工程については、必要に応じて実施すればよく、省略することも可能である。
【００４９】
以上説明した本発明のキチン分解物の製造方法では、加水分解工程において、反応温度を５℃以上３０℃以下として、キチンを３０％以上の濃塩酸を用いて加水分解することで、Ｎアセチルグルコサミンに変換されるキチンの割合を高くすると共に、反応速度を抑えることができる。これにより、本製造方法では、加水分解工程の反応時間を１時間以上１２０時間以下の範囲で設定することで、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物と、Ｎアセチルグルコサミンとを作り分けて製造することができる。特に、本キチン分解物の製造方法では、反応時間を５時間以上２４時間以下に設定することでキチンオリゴ糖を含むキチン分解物を、４８時間以上９６時間以下に設定することでＮアセチルグルコサミンを好適に製造することができる。
【００５０】
又、本発明のキチン分解物の製造方法では、Ｎアセチルグルコサミンが脱アセチル化されて生成されるグルコサミンや、グルコサミン残基を持つヘテロオリゴ糖の生成量を抑制することができる。このグルコサミン及びヘテロオリゴ糖は、製造目的物でなく、イオン交換工程においてカチオン交換樹脂により除去する必要があるが、上記のように本発明の製造方法では、グルコサミン及びヘテロオリゴ糖の生成量を抑制できるので、前記カチオン交換樹脂に係る負担が小さく、該カチオン交換樹脂の容量を小さくすることができる。又、本発明の製造方法では、グルコサミン等の生成量が抑制されることに基づき、イオン交換工程を省略することも可能である。
【００５１】
又、本発明のキチン分解物の製造方法では、結晶化工程において残存する母液から、脱水工程、２次加水分解工程を経て、Ｎアセチルグルコサミンを生成することができるので、キチンからの実質的なＮアセチルグルコサミンの製造量を増加させることができる。尚、この脱水工程、２次加水分解工程を経てNアセチルグルコサミンを製造する方法は、本発明のキチン分解物の製造方法以外の方法によりキチンを分解してNアセチルグルコサミンを製造する際に生じる母液を使用しても行うことができる。
【００５２】
次に、本願発明のキチン分解物の製造方法を実施例により更に詳細に説明するが、本願発明はこれに限定されるものでなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【実施例１】
【００５３】
出発原料としてキチン（ＴＣＬ：甲陽ケミカル製）５ｇを使用した。このキチンは、脱アセチル化度が５％以下、粘度が数１０ｃｐｓであり、５ｍｍ以下に粉砕されたものである。
【００５４】
まず、前記キチン５ｇを２００ｍｌの三角フラスコに入れ、５０ｍｌの３５％濃塩酸に分散、溶解し、又、ウォータバスの加温により反応温度を２５℃に保ちつつ加水分解する加水分解工程を行った。この加水分解工程は、反応時間を、５時間、２４時間、４８時間、７２時間、９６時間に夫々設定して行った。
【００５５】
前記加水分解工程後は、各反応液中に約３００ｇの氷を投入し反応液を急冷させ、４８％ＮａＯＨを用いてｐＨ５〜６に中和する中和工程を行った。該中和工程後は、活性炭で一昼夜脱色し、セライトと共に濾過して濾過工程を行った。該濾過工程後は、電気透析膜を具備した脱塩装置（マイクロアシライザーＳ３：旭化成工業製）にて、電気伝導度が１〜２ｍｓ／ｃｍとなるまで脱塩する脱塩工程を行った。
【００５６】
前記脱塩工程後の反応液については、５００ｍｌに調整して、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）分析を行った。尚、このＨＰＬＣ分析は、カラム（Ｓｈｏｄｅｘ Ａｓａｈｉｐａｋ ＮＨ２Ｐ−５０ ４Ｅ、Ｓｈｏｄｅｘ Ａｓａｈｉｐａｋ ＮＨ２ｐ−５０Ｇ ４Ａ：何れも昭和電工製）の温度を２７〜３０℃、移動相をアセトニトリル／水＝７５／２５（Ｖ／Ｖ）、流量を０．７ｍｌ／ｍｉｎに設定し、検出器として示差屈折計を使用して行った。その結果は、表１及び図１に示す通りである。
【００５７】
尚、表１において、ＧｌｃＮＡｃはＮアセチルグルコサミン、ＧｌｃＮはグルコサミン、ＧｌｃＮＡｃ２はジＮアセチルキトビオースであり、又、図１において、ａはＮアセチルグルコサミン、ｂはグルコサミン、ｃはジＮアセチルキトビオースに対応するピークである。又、反応時間とは前記加水分解工程の反応時間である。
【００５８】
【表１】
【００５９】
このＨＰＬＣ分析の結果によれば、反応時間が５時間では、前記キチンが殆んど水可溶となっておらず分解が殆んど進んでいないが、反応時間が２４時間以上では、キチンが９０％以上水可溶となって、Ｎアセチルグルコサミンの生成が認められるようになる。又、反応時間が４８時間以上では、Ｎアセチルグルコサミンの量に大きな差が認められないが、ジＮアセチルキトビオースに対するＮアセチルグルコサミンの量が多くなる。ジＮアセチルキトビオースに対するＮアセチルグルコサミンの量は、反応時間が長くなるほど大きくなっており、Ｎアセチルグルコサミンの結晶性が良くなると考えられる。
【００６０】
従って、Ｎアセチルグルコサミンを製造する場合には、加水分解工程における反応時間を４８時間以上、９６時間以下とすればよく、特にＮアセチルグルコサミンの結晶性を考慮するのであれば、加水分解工程における反応時間を７２時間以上、９６時間以下とすればよいことが示された。
【００６１】
尚、脱塩工程後の反応液うち、加水分解工程における反応時間を７２時間、９６時間としたものに対し、イオン交換工程、結晶化工程を順次行ったところ、何れも、約２ｇの白色のＮアセチルグルコサミンの結晶を得ることができた。又、同反応液に対し、イオン交換工程を省略して、結晶化工程を行った場合でも、結晶を得ることができた。
【実施例２】
【００６２】
前記結晶化工程により得られた母液を、スプレードライして粉末とする脱水工程を行った。尚、以下では、この粉末を母液ＳＤ品とする。
【００６３】
次に、前記母液ＳＤ品１０ｇを２００ｍｌ三角フラスコに入れて、１００ｍｌの３５％濃塩酸に分散、溶解し、又、ウォータバスの加温により反応温度を２５℃に保ちつつ加水分解する２次加水分解工程を行った。この２次加水分解工程は、反応時間を、２４時間、４８時間、７２時間に夫々設定して行った。尚、この２次加水分解工程において、反応液を観察したところ、母液ＳＤ品の濃塩酸への溶解が進むと共に濃赤色に変化し、７２時間経過時においても外観的な変化は見られなかった。
【００６４】
前記２次加水分解工程後は、実施例１の場合と同様の中和工程、脱塩工程を順次行った。該脱塩工程後は、強酸性樹脂からなるカチオン交換樹脂でグルコサミン及びグルコサミン残基を持ったヘテロオリゴ糖を除去し、弱塩基樹脂からなるアニオン交換樹脂にて中和するイオン交換工程を行った。
【００６５】
前記イオン交換後の反応液については、実施例１の場合と同様のＨＰＬＣ分析を行った。このＨＰＬＣ分析の結果を表２及び図２に示す。尚、表２において、ＧｌｃＮＡｃはＮアセチルグルコサミン、ＧｌｃＮはグルコサミン、ＧｌｃＮＡｃ２はジＮアセチルキトビオースであり、又、図２において、ａはＮアセチルグルコサミン、ｃはジＮアセチルキトビオースに対応するピークである。又、反応時間とは２次加水分解工程の反応時間である。
【００６６】
【表２】
【００６７】
このＨＰＬＣ分析の結果によれば、反応時間が０時間、即ち母液ＳＤ品そのものでは、ジＮアセチルキトビオースに対するＮアセチルグルコサミンの量が、１．５倍程度であったが、反応時間が７２時間では、６．３倍程度まで高まっていた。又、Ｎアセチルグルコサミンの生成量は、反応時間を２４時間とした場合と、７２時間とした場合とで殆んど差がなかった。
【００６８】
更に、別途行った薄層クロマトグラフィー分析では、反応時間の経過と共に、母液ＳＤ品中に含まれているキチンオリゴ糖のスポットが消失していくことが観察された。
【００６９】
従って、前記母液よりＮアセチルグルコサミンを製造する場合には、２次加水分解工程における反応時間を２４時間以上、７２時間以下とすればよく、特にＮアセチルグルコサミンの結晶性を考慮するのであれば、２次加水分解工程における反応時間を４８時間以上、７２時間以下とすればよいことが示された。
【実施例３】
【００７０】
出発原料としてキチン（ＴＣＬ：甲陽ケミカル製）５０ｇを使用した。このキチンは、脱アセチル化度が５％以下、粘度が数１０ｃｐｓであり、５ｍｍ以下に粉砕されたものである。
【００７１】
まず、前記キチン５０ｇを２５０ｍｌの３５％濃塩酸に分散、溶解し、又、ウォータバスの加温により反応温度を２５℃に保ちつつ加水分解する加水分解工程を行った。この加水分解工程の反応時間は、１７時間に設定した。
【００７２】
前記加水分解工程後は、実施例１と同様の中和工程、濾過工程、脱塩工程、イオン交換工程を順次行った。該イオン交換工程後の反応液に対しては、凍結乾燥による乾燥工程を行って紛体とした。これにより、１９．１２ｇのキチンオリゴ糖を含むキチン分解物が製造された。
【００７３】
製造されたキチンオリゴ糖を含むキチン分解物については、ＨＰＬＣ分析を行った。尚、このＨＰＬＣ分析は、カラム（Ｓｈｏｄｅｘ Ａｓａｈｉｐａｋ ＮＨ２Ｐ−５０ ４Ｅ、Ｓｈｏｄｅｘ Ａｓａｈｉｐａｋ ＮＨ２ｐ−５０Ｇ ４Ａ：何れも昭和電工製）の温度を２７〜３０℃、移動相をアセトニトリル／水＝６５／３５（Ｖ／Ｖ）、流量を０．８ｍｌ／ｍｉｎに設定し、検出器として示差屈折計を使用して行った。その結果は図３に示す通りである。尚、図３において、ｄは１糖、ｅは２糖、ｆは３糖、ｇは４糖、ｈは５糖、ｉは６糖、ｊは７糖に対応するピークである。
【００７４】
このＨＰＬＣ分析の結果によれば、製造したキチンオリゴ糖を含むキチン分解物には、１糖が２３．２９％、２糖が１５．９５％、３糖が１５．９１％、４糖が１５．０５％、５糖が１２．２８％、６糖が９．３４％含まれおり、１〜６糖が合計で９１．８％含まれていた。又、このキチンオリゴ糖を含むキチン分解物には、７糖も３．３１％含まれていた。
【実施例４】
【００７５】
出発原料として、実施例３で使用したキチンより脱アセチル化度が低いキチンを５０ｇ使用した。このキチンは、粘度が数１０ｃｐｓであり、５ｍｍ以下に粉砕されたものである。
【００７６】
前記キチンに対し、実施例３と同様の加水分解工程、中和工程、濾過工程、脱塩工程、、イオン交換工程、乾燥工程を順次行った。これにより、２４．８５ｇのキチンオリゴ糖を含むキチン分解物が製造された。尚、この製造されたキチンオリゴ糖を含むキチン分解物の量は、実施例３の場合と比べて多いが、これは、出発原料としたキチンの脱アセチル化度が低いことに起因するものと考えられる。
【００７７】
又、製造されたキチンオリゴ糖を含むキチン分解物については、実施例３と同様のＨＰＬＣ分析を行った。このＨＰＬＣ分析の結果を図４に示す。尚、図４において、ｄは１糖、ｅは２糖、ｆは３糖、ｇは４糖、ｈは５糖、ｉは６糖、ｊは７糖、ｋは８糖に対応するピークである。
【００７８】
このＨＰＬＣ分析の結果によれば、製造したキチンオリゴ糖を含むキチン分解物には、１糖が２１．８４％、２糖が１５．５６％、３糖が１６．２７％、４糖が１４．２５％、５糖が１１．９２％、６糖が１０．４０％含まれており、１〜６糖が合計で９０．２％含まれていた。又、このキチンオリゴ糖を含むキチン分解物には、７糖が４．１５％、８糖が０．６５％含まれていた。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係るＮアセチルグルコサミン、及びキチンオリゴ糖を含むキチン分解物の製造方法は、Ｎアセチルグルコサミンと、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を作り分けられる製造方法として用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、キチンを加水分解して、キチン分解物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カニ、エビ等の甲殻類、イカ甲や菌類の細胞等から抽出されるキチンを加水分解することにより得られるキチンオリゴ糖に、いくつかの生理活性が見い出されている。例えば、キチンを限定分解して得られ、Ｎアセチルグルコサミンがβ１，４グリコシド結合してなるキチンオリゴ糖は、抗腫瘍活性や免疫賦活作用を有することが見い出されている。又、近年注目されている５大栄養素に次ぐものとして食物繊維が挙げられるが、難消化性食物繊維としてキチンオリゴ糖及びキトオリゴ糖が挙げられ、不溶性食物繊維としてはキチン及びキトサンが挙げられる。
【０００３】
キチンの低分子化技術の一つである加水分解は、塩酸等酸触媒、キチナーゼ等酵素を利用して行うことが可能である。この加水分解により得られたキチンの単糖であるＮアセチルグルコサミン、キチンオリゴ糖、ヘテロオリゴ糖及び低分子化物等は食することができる。
【０００４】
ここで、キチンの加水分解は塩酸を用いて行うことが一般的であり、製造する目的物に応じて反応温度や反応時間を変更される。非特許文献１では、３０％塩酸を用いたキチンの加水分解について述べられている。この文献では、反応温度を４０℃、反応時間を４．５時間とした場合において、Ｎアセチルグルコサミンの生成量が最大となり、キチンの５０％がＮアセチルグルコサミンに変換されたとされている。又、この文献では、反応時間をさらに長くすることで、グルコサミンの生成量が増大すると述べられている。
【０００５】
又、非特許文献２では、３７％塩酸を用いたキチンの加水分解について述べられている。この文献では、反応温度を４０℃、反応時間を約５時間とした場合において、キチンの９０％がＮアセチルグルコサミンに変換されたとされている。又、この文献では、すべてのキチンがグルコサミンに変換されるまでに、７２０時間を要したことが述べられている。
【０００６】
上記非特許文献１，２によれば、同一の反応温度である４０℃であるにもかかわらず、塩酸の濃度によって、Ｎアセチルグルコサミンに変換されるキチンの割合が大きく変化している。即ち、塩酸によるキチンの加水分解において、Nアセチルグルコサミンへの変換には、塩酸の濃度が影響すると考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Falk,M.;Smith,D.G.;McLachla,J.;McInnes,A.G.Can.J.Chem.1966,44(19),2269-2276
【非特許文献２】Aslak Einbu and Kjell M. Vaarum. Biomacromolecules 2008,9,1870-1875
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、キチンの加水分解においては、該キチンがキチンオリゴ糖に変換され、続いて該キチンオリゴ糖がＮアセチルグルコサミンに変換され、更に該Ｎアセチルグルコサミンが脱アセチル化されてグルコサミンとなる。非特許文献１，２に開示される方法おいては、反応時間が５時間程度でＮアセチルグルコサミンが多く生成されており、キチンが急速に分解されていることが示唆されている。従って、これらの文献に開示される方法では、Ｎアセチルグルコサミンと、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を作り分けていくことが困難である。
【０００９】
本願発明は、上記のような課題を解決することを目的としてなされたものであり、キチンを加水分解することでＮアセチルグルコサミンと、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物とを容易に作り分けることができるキチン分解物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載のキチン分解物の製造方法は、キチンを３０％以上の濃塩酸を用いて、反応温度５℃以上３０℃以下にて加水分解する加水分解工程を有し、製造するキチン分解物の種類に応じて前記加水分解工程における反応時間を１時間以上１２０時間以下の範囲で設定することを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載のキチン分解物の製造方法は、前記キチンが、１００ｃｐｓ以下の粘度であることを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載のキチン分解物の製造方法は、前記濃塩酸が、前記キチンに対し３倍量以上１２倍量以下であることを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載のキチン分解物の製造方法は、前記反応時間を５時間以上２４時間以下に設定して、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造することを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載のキチン分解物の製造方法は、前記反応時間を４８時間以上９６時間以下に設定して、Ｎアセチルグルコサミンを製造することを特徴としている。
【００１５】
請求項６記載のキチン分解物の製造方法は、請求項５記載のキチン分解物の製造方法において、製造したＮアセチルグルコサミンを結晶化した後に残存する母液を脱水する脱水工程と、該脱水工程により得た残留物を３０％以上の濃塩酸を用いて、反応温度５℃以上３０℃以下にて加水分解する２次加水分解工程とを有し、Ｎアセチルグルコサミンを製造することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載のキチン分解物の製造方法では、反応温度を５℃以上３０℃以下として、キチンを３０％以上の濃塩酸を用いて加水分解する加水分解工程の反応時間を、製造するキチン分解物の種類に応じて１時間以上１２０時間以下の範囲で設定することで、Ｎアセチルグルコサミンと、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物とを作り分けて製造することができ、又、前記加水分解により変換したＮアセチルグルコサミンが脱アセチル化されてグルコサミンとなることも抑制することができる。
【００１７】
請求項２記載のキチン分解物の製造方法では、キチンが粘度１００ｃｐｓ以下であるので、濃塩酸に均一に溶解しやすい。そのため、本キチン分解物の製造方法は、製造されるキチン分解物の収量を増やすこと等ができる。
【００１８】
請求項３記載のキチン分解物の製造方法は、濃塩酸がキチンに対し３倍量以上１２倍量以下であるので、キチンの溶解性を良くする等して、効率よくキチン分解物を製造することができる。
【００１９】
請求項４記載のキチン分解物の製造方法では、反応時間を５時間以上２４時間以下に設定することで、Ｎアセチルグルコサミンと作り分けて、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造することができる。
【００２０】
請求項５記載のキチン分解物の製造方法では、反応時間を４８時間以上９６時間以下に設定することで、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物と作り分けて、Ｎアセチルグルコサミンを製造することができる。
【００２１】
請求項６記載のキチン分解物の製造方法では、請求項５記載のキチン分解物の製造方法においてＮアセチルグルコサミンを結晶化した後に残存する母液から、脱水工程、２次加水分解工程を経て、Ｎアセチルグルコサミンを生成することができるので、キチンからの実質的なＮアセチルグルコサミンの製造量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係るＨＰＬＣ分析の結果を示すグラフ。
【図２】実施例２に係るＨＰＬＣ分析の結果を示すグラフ。
【図３】実施例３に係るＨＰＬＣ分析の結果を示すグラフ。
【図４】実施例４に係るＨＰＬＣ分析の結果を示すグラフ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に説明する本発明のキチン分解物の製造方法は、出発原料であるキチンを、濃塩酸を使用して加水分解する加水分解工程を含み、キチン分解物として、Ｎアセチルグルコサミンとキチンオリゴ糖を含むキチン分解物とを作り分けて製造できるものである。
【００２４】
前記キチンは、カニ、エビ等甲殻類、イカから抽出される物等であり、酸処理等によりカルシウム分が除去され、更に水酸化ナトリウム処理等により蛋白質が除去されたものである。
【００２５】
又、キチンは、脱アセチル化度が５％以下のものが望ましい。これは、キチンの脱アセチル化度が高いと、前記加水分解工程において、キチン分子鎖中の脱アセチル化された部分であるグルコサミン残基のアミノ基が酸性条件下でプラスにチャージされるため、グリコシド結合の酸素へのプロトネーションが阻害され、前記キチン分子鎖の加水分解反応が遅くなり、又、製造目的物でないヘテロオリゴ糖の生成量が多くなってしまうためである。これに対し、キチンの脱アセチル化度を５％以下とした場合には、上記のような現象の発生を抑制して、キチンオリゴ糖、Ｎアセチルグルコサミンの収量を増やすことができる。
【００２６】
又、キチンは、１００ｃｐｓ以下の低粘度とすることが望ましい。これは、キチンの粘度を１００ｃｐｓ以下とすることで、前記加水分解工程にて、キチンを濃塩酸中に均一に溶解させやすくなり、キチン分子鎖の加水分解反応が均一に進行し易くなるためである。キチン分子鎖の加水分解反応を均一に進行させることは、Ｎアセチルグルコサミンを製造する場合において、製造されたキチン分解物中のキチンオリゴ糖の量を低減して、当該Ｎアセチルグルコサミンの結晶性を向上できることにつながる。更に、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造する場合においては、収量を多くすることにつながる。
【００２７】
尚、キチンの粘度は、塩化リチウムの８ｗｔ％ジメチルアセトアミド溶液を用いて、キチンの０．２ｗｔ％のジメチルアセトアミド溶液を作成し、これを回転粘度計を用いて２５℃の条件下で測定することにより求めた。
【００２８】
又、キチンは、５ｍｍ以下の大きさに粉砕していることが望ましい。これは、キチンの大きさを５ｍｍ以下とすることで、キチンを１００ｃｐｓ以下の低粘度とした場合と同様の効果を得ることができるためである。勿論、キチンを５ｍｍ以下の大きさに粉砕すると共に、１００ｃｐｓ以下の低粘度とすることは、より効果的である。
【００２９】
又、キチンは、水分率を１０％以下とすることが望ましい。これは、キチンの水分率を１０％以下とすることで、前記加水工程中に濃塩酸の濃度が低下することを抑制することができるためである。
【００３０】
前記加水分解工程は、上記のように調整されたキチンに対し、重量比で３倍量以上、より好ましくは５倍量以上の濃塩酸を使用して行う。これは、濃塩酸をキチンに対し３倍量以上とすることでキチンの濃塩酸への溶解が好適に行われ、更に５倍量以上とすることでキチンの濃塩酸への溶解がより好適に行われるためである。但し、濃塩酸の量は、前記キチンに対し重量比で１２倍量以下、より好ましくは１０倍量以下とする。これは、濃塩酸をキチンに対し１２倍量以下とすることで、後工程における中和の際に使用するＮａＯＨ等のアルカリの使用量を削減でき、更に１０倍量以下とすることで前記アルカリの使用量を一層削減することができるためである。
【００３１】
又、加水分解工程は、前記キチンと前記濃塩酸とを反応槽に入れておこなう。この反応槽は、濃塩酸の影響を受けず、撹拌機能を有し、外部から温調できるあって、更に、密閉性を有しているものが好ましい。
【００３２】
又、加水分解工程に用いる濃塩酸の濃度は３０％以上であり、より好ましくは３５％以上である。これは、加水分解工程において、キチン分子鎖の加水分解と、Ｎアセチルグルコサミンの脱アセチル反応、即ちグルコサミンへの変換とが同時に進行するが、３０％以上の濃塩酸を用いることで、キチン分子鎖の加水分解反応の速度が、Ｎアセチルグルコサミンの脱アセチル反応の速度をはるかに上回るようになり、更に３５％以上の濃塩酸を使用することで、キチン分子鎖の加水分解反応と、Ｎアセチルグルコサミンの脱アセチル反応との速度差がより大きくなるためである。
【００３３】
又、濃塩酸の濃度は、加水分解工程中において、高い状態に保つ必要がある。これは、同工程中に濃塩酸の濃度が低下することで、Ｎアセチルグルコサミンの脱アセチル反応が促進されるためである。尚、濃塩酸の濃度は、上記のようにキチンの水分率を水分率は１０％以下とすること、及び前記反応槽を密閉性を有するものとすることで、容易に高い状態に保つことができる。
【００３４】
尚、加水分解工程における反応温度は、前記反応槽を温調して、５℃以上、より好ましくは２０℃以上とする。これは、反応温度を５℃以上とすることで、キチン分子鎖の加水分解反応を進行させることができ、更に２０℃以上とすることで、より好適にキチン分子鎖の加水分解反応を進行させることができるためである。但し、反応温度は、３０℃以下、より好ましくは２５℃以下とする。これは、反応温度を３０℃以下とすることで、Ｎアセチルグルコサミンの脱アセチル反応を抑制することができ、更に２５℃以下とすることで、Ｎアセチルグルコサミンの脱アセチル反応をより抑制できるからである。
【００３５】
又、加水分解工程における反応時間は、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造する場合と、Ｎアセチルグルコサミンを製造する場合とで異なる。
【００３６】
まず、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造する場合においては、加水分解工程における反応時間を、１時間以上、より好ましくは５時間以上に設定する。これは、反応時間を１時間以上とすることでキチン分子鎖の加水分解反応を進めてキチンオリゴ糖を生成することができ、更に５時間以上とすることでキチン分子鎖の加水分解反応をより進めてキチンオリゴ糖の収量を多くすることができるためである。但し、反応時間は、４８時間未満、より好ましくは２４時間以下とする。これは、反応時間を４８時間未満とすることで、キチンオリゴ糖の殆んどがＮアセチルグルコサミンに加水分解されてしまうことを防ぐことができ、更に２４時間以下とすることで、キチンオリゴ糖の収量を多くすることができるためである。尚、このキチンオリゴ糖を含むキチン分解物を、より甘味の高いものとする必要がある場合には、反応時間を２４時間以上、４８時間未満に設定することが好ましい。これは、製造されるキチンオリゴ糖を含むキチン分解物中に、甘味の高いＮアセチルグルコサミンが多く含まれるようになるためである。
【００３７】
一方、Ｎアセチルグルコサミンを製造する場合においては、加水分解工程における反応時間を、４８時間以上、より好ましくは７２時間以上に設定する。これは、反応時間を４８時間以上とすることで、製造されるＮアセチルグルコサミン中に含まれるキチンオリゴ糖を少なくすることができ、更に７２時間以上とすることで、キチンオリゴ糖の含有量をより低減して、製造されるＮアセチルグルコサミンの結晶性を向上できるためである。但し、前記反応時間は、１２０時間以下、より好ましくは９６時間以下に設定する。これは、反応時間を１２０時間以下とすることで、Ｎアセチルグルコサミンが脱アセチル化されることにより生成されるグルコサミンの量を少なくすることができ、更に９６時間以下とすることで、前記グルコサミンの量をより少なくすることができるためである。
【００３８】
以上説明した加水分解工程後は、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造する場合、及びＮアセチルグルコサミンを製造する場合何れも、中和工程、濾過工程、脱塩工程、イオン変換工程を順次行う。尚、濾過工程、イオン交換工程については、必要に応じて実施すればよく、省略することも可能である。又、イオン交換工程後、又は該イオン交換工程を省略した場合における脱塩工程後は、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造する場合において乾燥工程、Ｎアセチルグルコサミンを製造する場合において結晶化工程を行うことで、夫々目的物を製造することができる。
【００３９】
前記中和工程では、冷却機能及び撹拌機能を有する中和槽に砕氷を所定量投入後、前記加水分解工程後の反応液を投入し、該反応液を急冷しつつ、アルカリ、例えば４８％ＮａＯＨを投入して中和する。この中和工程では、中和中に中和熱が生じるが、前記中和槽の冷却機能を利用する等により、冷却して速やかに中和処理を行うことが必要である。これは、中和熱の上昇により、Ｎアセチルグルコサミンが脱アセチル化されて、グルコサミンに変換されてしまうからである。
【００４０】
前記濾過工程では、濾過槽に、中和工程後の反応液、活性炭、及びセライト等の濾過補助剤を投入して脱色濾過する。
【００４１】
前記脱塩工程では、電気透析膜を具備した脱塩装置により、濾過工程後の反応液を脱塩処理する。尚、濾過工程を省略した場合には、中和工程後の反応液を脱塩処理する。又、脱塩工程終了時の反応液の設定電気伝導度は、１〜１０ｍＳ／ｃｍとすることが適当である。
【００４２】
前記イオン交換工程では、強酸性樹脂等からなるカチオン交換樹脂及び弱塩基性樹脂等からなるアニオン交換樹脂を使用して、イオン交換により前記脱塩工程において十分に除去された無かった塩を脱塩し、更にグルコサミンやグルコサミン残基を持つヘテロオリゴ糖等製造目的物でない成分の除去を行う。
【００４３】
前記乾燥工程では、イオン交換工程又は脱塩工程後の反応液を、そのまま又は濃縮後に、凍結乾燥、又はスプレードライして紛体とする。この紛体が、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物である。
【００４４】
前記結晶化工程では、イオン交換工程又は脱塩工程後の反応液を濃縮して、Ｎアセチルグルコサミンを結晶化させ、該結晶化したＮアセチルグルコサミンを反応液と分離する。
【００４５】
ここで、前記結晶化工程において、結晶化したＮアセチルグルコサミンと分離された反応液は母液と呼ばれ、該母液を利用してＮアセチルグルコサミンを更に製造することができる。以下では、このＮアセチルグルコサミンの製造方法について説明する。
【００４６】
前記母液に対しては、まず脱水工程を行う。これは、後工程において、濃塩酸の濃度が低下することを防ぐためである。母液は、凍結乾燥、又はスプレードライにより処理されて、水分量が５％程度以下の粉末等の残留物とされる。
【００４７】
次に、前記脱水工程で得られた残留物を、濃塩酸を使用して加水分解する２次加水分解工程を行う。これは、上記説明した加水分解工程と同様であるが、反応時間のみ変更される。具体的には、反応時間を２４時間以上に設定する。これは、反応時間を２４時間以上とすると、反応液中に存在するジＮアセチルキトビオースの量を少なくすることができるためである。但し、反応時間は７２時間以下に設定する。これは、反応時間を７２時間以下とすると、Ｎアセチルグルコサミンが脱アセチル化されてグルコサミンになることを抑制できるためである。
【００４８】
前記２次加水分解工程後は、上記説明した中和工程、濾過工程、脱塩工程、イオン交換工程、結晶化工程を順次行う。尚、濾過工程、イオン交換工程については、必要に応じて実施すればよく、省略することも可能である。
【００４９】
以上説明した本発明のキチン分解物の製造方法では、加水分解工程において、反応温度を５℃以上３０℃以下として、キチンを３０％以上の濃塩酸を用いて加水分解することで、Ｎアセチルグルコサミンに変換されるキチンの割合を高くすると共に、反応速度を抑えることができる。これにより、本製造方法では、加水分解工程の反応時間を１時間以上１２０時間以下の範囲で設定することで、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物と、Ｎアセチルグルコサミンとを作り分けて製造することができる。特に、本キチン分解物の製造方法では、反応時間を５時間以上２４時間以下に設定することでキチンオリゴ糖を含むキチン分解物を、４８時間以上９６時間以下に設定することでＮアセチルグルコサミンを好適に製造することができる。
【００５０】
又、本発明のキチン分解物の製造方法では、Ｎアセチルグルコサミンが脱アセチル化されて生成されるグルコサミンや、グルコサミン残基を持つヘテロオリゴ糖の生成量を抑制することができる。このグルコサミン及びヘテロオリゴ糖は、製造目的物でなく、イオン交換工程においてカチオン交換樹脂により除去する必要があるが、上記のように本発明の製造方法では、グルコサミン及びヘテロオリゴ糖の生成量を抑制できるので、前記カチオン交換樹脂に係る負担が小さく、該カチオン交換樹脂の容量を小さくすることができる。又、本発明の製造方法では、グルコサミン等の生成量が抑制されることに基づき、イオン交換工程を省略することも可能である。
【００５１】
又、本発明のキチン分解物の製造方法では、結晶化工程において残存する母液から、脱水工程、２次加水分解工程を経て、Ｎアセチルグルコサミンを生成することができるので、キチンからの実質的なＮアセチルグルコサミンの製造量を増加させることができる。尚、この脱水工程、２次加水分解工程を経てNアセチルグルコサミンを製造する方法は、本発明のキチン分解物の製造方法以外の方法によりキチンを分解してNアセチルグルコサミンを製造する際に生じる母液を使用しても行うことができる。
【００５２】
次に、本願発明のキチン分解物の製造方法を実施例により更に詳細に説明するが、本願発明はこれに限定されるものでなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【実施例１】
【００５３】
出発原料としてキチン（ＴＣＬ：甲陽ケミカル製）５ｇを使用した。このキチンは、脱アセチル化度が５％以下、粘度が数１０ｃｐｓであり、５ｍｍ以下に粉砕されたものである。
【００５４】
まず、前記キチン５ｇを２００ｍｌの三角フラスコに入れ、５０ｍｌの３５％濃塩酸に分散、溶解し、又、ウォータバスの加温により反応温度を２５℃に保ちつつ加水分解する加水分解工程を行った。この加水分解工程は、反応時間を、５時間、２４時間、４８時間、７２時間、９６時間に夫々設定して行った。
【００５５】
前記加水分解工程後は、各反応液中に約３００ｇの氷を投入し反応液を急冷させ、４８％ＮａＯＨを用いてｐＨ５〜６に中和する中和工程を行った。該中和工程後は、活性炭で一昼夜脱色し、セライトと共に濾過して濾過工程を行った。該濾過工程後は、電気透析膜を具備した脱塩装置（マイクロアシライザーＳ３：旭化成工業製）にて、電気伝導度が１〜２ｍｓ／ｃｍとなるまで脱塩する脱塩工程を行った。
【００５６】
前記脱塩工程後の反応液については、５００ｍｌに調整して、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）分析を行った。尚、このＨＰＬＣ分析は、カラム（Ｓｈｏｄｅｘ Ａｓａｈｉｐａｋ ＮＨ２Ｐ−５０ ４Ｅ、Ｓｈｏｄｅｘ Ａｓａｈｉｐａｋ ＮＨ２ｐ−５０Ｇ ４Ａ：何れも昭和電工製）の温度を２７〜３０℃、移動相をアセトニトリル／水＝７５／２５（Ｖ／Ｖ）、流量を０．７ｍｌ／ｍｉｎに設定し、検出器として示差屈折計を使用して行った。その結果は、表１及び図１に示す通りである。
【００５７】
尚、表１において、ＧｌｃＮＡｃはＮアセチルグルコサミン、ＧｌｃＮはグルコサミン、ＧｌｃＮＡｃ２はジＮアセチルキトビオースであり、又、図１において、ａはＮアセチルグルコサミン、ｂはグルコサミン、ｃはジＮアセチルキトビオースに対応するピークである。又、反応時間とは前記加水分解工程の反応時間である。
【００５８】
【表１】
【００５９】
このＨＰＬＣ分析の結果によれば、反応時間が５時間では、前記キチンが殆んど水可溶となっておらず分解が殆んど進んでいないが、反応時間が２４時間以上では、キチンが９０％以上水可溶となって、Ｎアセチルグルコサミンの生成が認められるようになる。又、反応時間が４８時間以上では、Ｎアセチルグルコサミンの量に大きな差が認められないが、ジＮアセチルキトビオースに対するＮアセチルグルコサミンの量が多くなる。ジＮアセチルキトビオースに対するＮアセチルグルコサミンの量は、反応時間が長くなるほど大きくなっており、Ｎアセチルグルコサミンの結晶性が良くなると考えられる。
【００６０】
従って、Ｎアセチルグルコサミンを製造する場合には、加水分解工程における反応時間を４８時間以上、９６時間以下とすればよく、特にＮアセチルグルコサミンの結晶性を考慮するのであれば、加水分解工程における反応時間を７２時間以上、９６時間以下とすればよいことが示された。
【００６１】
尚、脱塩工程後の反応液うち、加水分解工程における反応時間を７２時間、９６時間としたものに対し、イオン交換工程、結晶化工程を順次行ったところ、何れも、約２ｇの白色のＮアセチルグルコサミンの結晶を得ることができた。又、同反応液に対し、イオン交換工程を省略して、結晶化工程を行った場合でも、結晶を得ることができた。
【実施例２】
【００６２】
前記結晶化工程により得られた母液を、スプレードライして粉末とする脱水工程を行った。尚、以下では、この粉末を母液ＳＤ品とする。
【００６３】
次に、前記母液ＳＤ品１０ｇを２００ｍｌ三角フラスコに入れて、１００ｍｌの３５％濃塩酸に分散、溶解し、又、ウォータバスの加温により反応温度を２５℃に保ちつつ加水分解する２次加水分解工程を行った。この２次加水分解工程は、反応時間を、２４時間、４８時間、７２時間に夫々設定して行った。尚、この２次加水分解工程において、反応液を観察したところ、母液ＳＤ品の濃塩酸への溶解が進むと共に濃赤色に変化し、７２時間経過時においても外観的な変化は見られなかった。
【００６４】
前記２次加水分解工程後は、実施例１の場合と同様の中和工程、脱塩工程を順次行った。該脱塩工程後は、強酸性樹脂からなるカチオン交換樹脂でグルコサミン及びグルコサミン残基を持ったヘテロオリゴ糖を除去し、弱塩基樹脂からなるアニオン交換樹脂にて中和するイオン交換工程を行った。
【００６５】
前記イオン交換後の反応液については、実施例１の場合と同様のＨＰＬＣ分析を行った。このＨＰＬＣ分析の結果を表２及び図２に示す。尚、表２において、ＧｌｃＮＡｃはＮアセチルグルコサミン、ＧｌｃＮはグルコサミン、ＧｌｃＮＡｃ２はジＮアセチルキトビオースであり、又、図２において、ａはＮアセチルグルコサミン、ｃはジＮアセチルキトビオースに対応するピークである。又、反応時間とは２次加水分解工程の反応時間である。
【００６６】
【表２】
【００６７】
このＨＰＬＣ分析の結果によれば、反応時間が０時間、即ち母液ＳＤ品そのものでは、ジＮアセチルキトビオースに対するＮアセチルグルコサミンの量が、１．５倍程度であったが、反応時間が７２時間では、６．３倍程度まで高まっていた。又、Ｎアセチルグルコサミンの生成量は、反応時間を２４時間とした場合と、７２時間とした場合とで殆んど差がなかった。
【００６８】
更に、別途行った薄層クロマトグラフィー分析では、反応時間の経過と共に、母液ＳＤ品中に含まれているキチンオリゴ糖のスポットが消失していくことが観察された。
【００６９】
従って、前記母液よりＮアセチルグルコサミンを製造する場合には、２次加水分解工程における反応時間を２４時間以上、７２時間以下とすればよく、特にＮアセチルグルコサミンの結晶性を考慮するのであれば、２次加水分解工程における反応時間を４８時間以上、７２時間以下とすればよいことが示された。
【実施例３】
【００７０】
出発原料としてキチン（ＴＣＬ：甲陽ケミカル製）５０ｇを使用した。このキチンは、脱アセチル化度が５％以下、粘度が数１０ｃｐｓであり、５ｍｍ以下に粉砕されたものである。
【００７１】
まず、前記キチン５０ｇを２５０ｍｌの３５％濃塩酸に分散、溶解し、又、ウォータバスの加温により反応温度を２５℃に保ちつつ加水分解する加水分解工程を行った。この加水分解工程の反応時間は、１７時間に設定した。
【００７２】
前記加水分解工程後は、実施例１と同様の中和工程、濾過工程、脱塩工程、イオン交換工程を順次行った。該イオン交換工程後の反応液に対しては、凍結乾燥による乾燥工程を行って紛体とした。これにより、１９．１２ｇのキチンオリゴ糖を含むキチン分解物が製造された。
【００７３】
製造されたキチンオリゴ糖を含むキチン分解物については、ＨＰＬＣ分析を行った。尚、このＨＰＬＣ分析は、カラム（Ｓｈｏｄｅｘ Ａｓａｈｉｐａｋ ＮＨ２Ｐ−５０ ４Ｅ、Ｓｈｏｄｅｘ Ａｓａｈｉｐａｋ ＮＨ２ｐ−５０Ｇ ４Ａ：何れも昭和電工製）の温度を２７〜３０℃、移動相をアセトニトリル／水＝６５／３５（Ｖ／Ｖ）、流量を０．８ｍｌ／ｍｉｎに設定し、検出器として示差屈折計を使用して行った。その結果は図３に示す通りである。尚、図３において、ｄは１糖、ｅは２糖、ｆは３糖、ｇは４糖、ｈは５糖、ｉは６糖、ｊは７糖に対応するピークである。
【００７４】
このＨＰＬＣ分析の結果によれば、製造したキチンオリゴ糖を含むキチン分解物には、１糖が２３．２９％、２糖が１５．９５％、３糖が１５．９１％、４糖が１５．０５％、５糖が１２．２８％、６糖が９．３４％含まれおり、１〜６糖が合計で９１．８％含まれていた。又、このキチンオリゴ糖を含むキチン分解物には、７糖も３．３１％含まれていた。
【実施例４】
【００７５】
出発原料として、実施例３で使用したキチンより脱アセチル化度が低いキチンを５０ｇ使用した。このキチンは、粘度が数１０ｃｐｓであり、５ｍｍ以下に粉砕されたものである。
【００７６】
前記キチンに対し、実施例３と同様の加水分解工程、中和工程、濾過工程、脱塩工程、、イオン交換工程、乾燥工程を順次行った。これにより、２４．８５ｇのキチンオリゴ糖を含むキチン分解物が製造された。尚、この製造されたキチンオリゴ糖を含むキチン分解物の量は、実施例３の場合と比べて多いが、これは、出発原料としたキチンの脱アセチル化度が低いことに起因するものと考えられる。
【００７７】
又、製造されたキチンオリゴ糖を含むキチン分解物については、実施例３と同様のＨＰＬＣ分析を行った。このＨＰＬＣ分析の結果を図４に示す。尚、図４において、ｄは１糖、ｅは２糖、ｆは３糖、ｇは４糖、ｈは５糖、ｉは６糖、ｊは７糖、ｋは８糖に対応するピークである。
【００７８】
このＨＰＬＣ分析の結果によれば、製造したキチンオリゴ糖を含むキチン分解物には、１糖が２１．８４％、２糖が１５．５６％、３糖が１６．２７％、４糖が１４．２５％、５糖が１１．９２％、６糖が１０．４０％含まれており、１〜６糖が合計で９０．２％含まれていた。又、このキチンオリゴ糖を含むキチン分解物には、７糖が４．１５％、８糖が０．６５％含まれていた。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係るＮアセチルグルコサミン、及びキチンオリゴ糖を含むキチン分解物の製造方法は、Ｎアセチルグルコサミンと、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を作り分けられる製造方法として用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キチンを３０％以上の濃塩酸を用いて、反応温度５℃以上３０℃以下にて加水分解する加水分解工程を有し、製造するキチン分解物の種類に応じて前記加水分解工程における反応時間を１時間以上１２０時間以下の範囲で設定することを特徴とするキチン分解物の製造方法。
【請求項２】
前記キチンは、１００ｃｐｓ以下の粘度であることを特徴とする請求項１記載のキチン分解物の製造方法。
【請求項３】
前記濃塩酸は、前記キチンに対し３倍量以上１２倍量以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のキチン分解物の製造方法。
【請求項４】
前記反応時間を５時間以上２４時間以下に設定して、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造することを特徴とする請求項１〜３の何れか記載のキチン分解物の製造方法。
【請求項５】
前記反応時間を４８時間以上９６時間以下に設定して、Ｎアセチルグルコサミンを製造することを特徴とする請求項１〜３の何れか記載のキチン分解物の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のキチン分解物の製造方法において、製造したＮアセチルグルコサミンを結晶化した後に残存する母液を脱水する脱水工程と、
該脱水工程により得た残留物を３０％以上の濃塩酸を用いて、反応温度５℃以上３０℃以下にて加水分解する２次加水分解工程とを有し、Ｎアセチルグルコサミンを製造することを特徴とするキチン分解物の製造方法。
【請求項１】
キチンを３０％以上の濃塩酸を用いて、反応温度５℃以上３０℃以下にて加水分解する加水分解工程を有し、製造するキチン分解物の種類に応じて前記加水分解工程における反応時間を１時間以上１２０時間以下の範囲で設定することを特徴とするキチン分解物の製造方法。
【請求項２】
前記キチンは、１００ｃｐｓ以下の粘度であることを特徴とする請求項１記載のキチン分解物の製造方法。
【請求項３】
前記濃塩酸は、前記キチンに対し３倍量以上１２倍量以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のキチン分解物の製造方法。
【請求項４】
前記反応時間を５時間以上２４時間以下に設定して、キチンオリゴ糖を含むキチン分解物を製造することを特徴とする請求項１〜３の何れか記載のキチン分解物の製造方法。
【請求項５】
前記反応時間を４８時間以上９６時間以下に設定して、Ｎアセチルグルコサミンを製造することを特徴とする請求項１〜３の何れか記載のキチン分解物の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のキチン分解物の製造方法において、製造したＮアセチルグルコサミンを結晶化した後に残存する母液を脱水する脱水工程と、
該脱水工程により得た残留物を３０％以上の濃塩酸を用いて、反応温度５℃以上３０℃以下にて加水分解する２次加水分解工程とを有し、Ｎアセチルグルコサミンを製造することを特徴とするキチン分解物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２１７３９６（Ｐ２０１２−２１７３９６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８７１５４（Ｐ２０１１−８７１５４）
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（３９１００３１３０）甲陽ケミカル株式会社 (17)
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（３９１００３１３０）甲陽ケミカル株式会社 (17)
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