(57)【要約】  タンパク質による表面の汚染を防止する方法および組成物が記載されている。そのような方法は、特に乳製品加工業におけるような処理装置に存在するステンレス鋼の処理に有用である。しかしながら、これに限定するものではない。
2007502371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンパク質による表面の汚染を防止する方法であって、表面にシリケートを含む組成物を接触させて、その表面にシリケートのコーティングを形成する工程を少なくとも含む方法。
【請求項２】
組成物のｐＨが約６〜約１０である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
組成物のｐＨが７である請求項２に記載の方法。
【請求項４】
組成物の計算によるシリケート濃度が約０．０４Ｍ〜０．８Ｍである請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
組成物の計算によるシリケート濃度が約０．０８Ｍである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
組成物と表面を約１０℃〜約１２０℃の温度で接触させる請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
組成物を表面と環境温度で接触させる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
組成物を表面と、その表面がシリケートでコーティングされるのに十分な時間、接触させておく請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
組成物を表面と、少なくとも約２０分間〜約６０分間接触させておく請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
組成物を表面と、少なくとも約３０分間接触させておく請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
表面が金属酸化物で構成されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
表面がステンレス鋼である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
表面が乳製品加工業で使用されている装置にある請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
方法が、組成物を表面との接触から洗浄する工程をさらに含む請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
組成物を表面との接触から洗浄するために水を使用する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
方法が、１種もしくはそれ以上のタンパク質を含有する組成物によるタンパク質汚染を防止する方法である請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
１種もしくはそれ以上のタンパク質を含有する組成物がミルクである請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
１種もしくはそれ以上のタンパク質を含有する組成物を処理する方法であって、
（ａ）請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法によりある装置の表面を調製する工程、および
（ｂ）その装置を使用して、１種もしくはそれ以上のタンパク質を含有する組成物を処理する工程、
を少なくとも含む方法。
【請求項１９】
１種もしくはそれ以上のタンパク質を含有する組成物がミルクである請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
装置の表面が金属酸化物で構成されている請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
装置の表面がステンレス鋼である請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
表面のタンパク質による汚染を防止する組成物であって、計算によるシリケート濃度が少なくとも約０．０４Ｍ〜約０．８Ｍであり、かつ、ｐＨが約６〜約１０である組成物。
【請求項２３】
組成物の計算によるシリケート濃度が約０．０８Ｍである請求項２２に記載の組成物。
【請求項２４】
シリケートは塩の形態で提供される請求項２２または２３に記載の組成物。
【請求項２５】
塩がケイ酸ナトリウムである請求項２４に記載の組成物。
【請求項２６】
組成物のｐＨが約７である請求項２２〜２５のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２７】
タンパク質による表面の汚染防止用組成物の製造におけるシリケートまたはその塩の使用。
【請求項２８】
シリケートまたはその塩の量が、組成物中に約０．０４Ｍ〜約０．８Ｍのシリケートを供給するに十分な量である請求項２７に記載の使用。
【請求項２９】
シリケートまたはその塩の量が、組成物中に約０．０８Ｍのシリケートを供給するに十分な量である請求項２８に記載の使用。
【請求項３０】
少なくとも約０．０５％〜約１０％のシリケートまたはその塩が使用される請求項２７または２８に記載の使用。
【請求項３１】
約１％のシリケートまたはその塩が使用される請求項３０に記載の使用。
【請求項３２】
塩がケイ酸ナトリウムである請求項２７〜３１のいずれか１項に記載の使用。
【請求項３３】
表面が金属酸化物で構成されている請求項２７〜３２のいずれか１項に記載の使用。
【請求項３４】
表面がステンレス鋼である請求項３３に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面、特にステンレス鋼表面（但し、これに限るものではない）のタンパク質による汚染を防止するための新規な方法および組成物に関する。本発明は、例えば食品加工、特に乳製品加工業で使用される装置表面のタンパク質による汚染の防止に適用される。
【背景技術】
【０００２】
表面、特にステンレス鋼表面へのタンパク質の吸着は、工業プラント、例えば乳製品加工業の汚染問題の主たるものである。そのようなプラント内の汚染沈着物の生成は、例えばニュージーランド（Ｎｅｗ  Ｚｅａｌａｎｄ）の乳製品加工業界で認識されているように、プラントの運転および製品の安全性を制限する重大な問題である（ミルク加工における汚染の影響と管理（Ｉｍｐａｃｔ  ａｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｆｏｕｌｉｎｇ  ｉｎ  ｍｉｌｋ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、ピー・ド・ヨン（Ｐ．  ｄｅ  Ｊｏｎｇ）、食品の科学と技術の動向（Ｔｒｅｎｄｓ  ｉｎ  Ｆｏｏｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、１９９７年１２月、第８巻）。そのような汚染は、また、タンパク質含有量基準で測定される製品の収率に影響を及ぼす。
【０００３】
タンパク質の汚染に関わる問題は、また、バイオテクノロジー産業、例えば、大規模醗酵反応または組み換え型タンパク質生産の過程でも起こりうる。
【０００４】
そのような汚染の結果、有効な清浄および殺菌を行い、清浄さを保証することが、主要な関心事になっている。そうした汚染に取り組む努力は、一般に、清浄および殺菌技術に焦点が当てられている。清浄および殺菌技術は、例えば加工の中止に至るような定期的な汚染の除去といった欠点を有している。
【０００５】
ここで引用されている刊行物の書誌詳細は、説明の末尾に集められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、表面、特にステンレス鋼表面のタンパク質による汚染を防止する方法および組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様においては、表面のタンパク質による汚染を防止する方法であって、表面にシリケートを含む組成物を接触させて、その表面にシリケートのコーティングを形成する工程を少なくとも含む方法が提供される。
【０００８】
組成物は、ｐＨが約６〜約１０であることが好ましい。組成物は、ｐＨが７であることがより好ましい。
【０００９】
組成物は、計算によるシリケート濃度が約０．０４Ｍ〜０．８Ｍであることが好ましい。組成物は、計算によるシリケート濃度が約０．０８Ｍであることがより好ましい。
【００１０】
組成物と表面は、約１０℃〜約１２０℃の温度で接触させることが好ましい。組成物は表面と環境温度で接触させることがより好ましい。
【００１１】
組成物を表面と、その表面がシリケートでコーティングされるのに十分な時間、接触させておくことが好ましい。組成物は、少なくとも約２０分〜約６０分間、表面と接触させておくことがより好ましい。組成物は、少なくとも約３０分間、表面と接触させておくことがより好ましい。
【００１２】
表面は、金属酸化物で構成されていることが好ましく、ステンレス鋼で構成されていることがより好ましい。表面は、乳製品加工業で使用されている装置のものであることが好ましい。
【００１３】
この方法は、接触後、前記組成物を前記表面から洗浄する（または、組成物を表面との接触から洗浄する）工程をさらに含むことが好ましい。組成物を表面との接触から洗浄するために水を使用することが好ましい。
【００１４】
この方法は、１種もしくはそれ以上のタンパク質を含有する組成物による、タンパク質汚染を防止する方法であることが好ましい。１種もしくはそれ以上のタンパク質を含有する組成物がミルクであることが好ましい。
【００１５】
別の態様では、本発明は、１種もしくはそれ以上のタンパク質を含有する組成物を処理する方法であって、
（ａ）前述したように本発明の方法により任意の装置の表面を調製する工程、および
（ｂ）その装置を使用して、１種もしくはそれ以上のタンパク質を含有する組成物を処理する工程、
を少なくとも含む方法を提供する。
【００１６】
別の態様では、本発明は、タンパク質による表面の汚染防止用組成物の製造におけるシリケートの使用を提供する。
【００１７】
シリケートの量は、組成物中の計算によるシリケート濃度が約０．０４Ｍ〜約０．８Ｍとなるのに十分な量であることが好ましい。シリケートの量は、組成物中の計算によるシリケート濃度が約０．０８Ｍとなるのに十分な量であることがより好ましい。
【００１８】
シリケートは、少なくとも約０．０５％〜約１０％使用することが好ましい。シリケートは、約１％使用することがより好ましい。
【００１９】
シリケートは、ケイ酸ナトリウムであることが好ましい。
【００２０】
また、本発明は、本願明細書に個々にまたは一括して参照または示されている部分、要素および特徴にあり、また、前記部分、要素または特徴の２つもしくはそれ以上の任意または全ての組み合わせにあると、広く言うことができ、そして、本発明が関係する技術分野で周知の等価なものを有する特定の整数がここで言及されている場合、そうした周知の等価なものは、個々に述べられたかのごとく、ここに組み込まれるものとする。
【００２１】
本発明のこれらおよびその他の態様は、あらゆる新規な観点から考慮すべきであるが、単に例として示されている、添付図面を参照した次の記載から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下は、好ましい実施形態を含む本発明の説明であり、一般的な用語で示されている。本発明は、本発明および本発明の特定の例を支持する実験データを提供する「実施例」の項における開示によりさらに説明される。
【００２３】
本発明は、一般に、表面のタンパク質による汚染の防止に関する。本発明は、溶液中のシリケートが、特定の条件の下で、時間の経過とともに重合して、約２〜１０ｎｍ厚さの構造体を形成するという発見に基づいている。驚いたことに、本発明者は、これらの構造体が、表面、特にステンレス鋼に固着し、表面を効果的にコーティングし、その化学的性質を変え、表面に対するタンパク質の親和性を減少させる、すなわち表面へのタンパク質の結合を防止できることを見出した。
【００２４】
本発明者のこの発見は、装置表面にタンパク質が蓄積することによって、頻繁な清浄が必要となり、かつ、例えばミルクなどの最終製品におけるタンパク質含有率を低下させることになる、乳製品加工業に実用的な用途を有する。しかしながら、本発明者らは、表面、特にステンレス鋼のタンパク質による汚染が問題となるいかなる産業にも使用できると考えている。例えば、バイオテクノロジー産業、そこでは、大規模発酵反応で、組み替えタンパクの生産または細胞培養などの過程でのタンパク質の表面への付着は望ましくない。他の産業としては、ワインおよび醸造産業が挙げられる。
【００２５】
上記に従い、本発明は、表面のタンパク質による汚染を防止する方法であって、シリケートを含む組成物を前記表面と接触させる工程を少なくとも含む方法を提供する。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態では、タンパク質は、ミルクなどの複合溶液または混合物中に存在する。しかしながら、本発明は、天然のいかなるタンパク質であっても、また、いかなる形態のタンパク質であっても、それらによる汚染の防止に適用することができる。例えば、タンパク質は分離および／または精製された形態であってもよく、あるいはタンパク質は細胞全体もしくは細胞膜の表面、または合成もしくは天然の他の構造体に付着していてもよい。このような場合には、本発明は、細胞全体、例えば発酵反応で存在している細菌の細胞による表面の汚染防止にまで広がる。タンパク質を含有するこれら種々の溶液または組成物を、ここでは、「１種もしくはそれ以上のタンパク質を含有する組成物」と称することがある。
【００２７】
ここで使用されているように、「防止」という用語は広く解釈されるべきである。これは、タンパク質の表面への付着が完全に阻止されることを必ずしも意味するものではない。したがって、「防止」には、少なくとも、タンパク質の表面に対する親和性または付着を遅らせるかまたは減少させることが含まれる。
【００２８】
本発明によれば、「表面」は１種もしくはそれ以上のタンパク質と接触する装置のいかなる部分をもいう。「表面」は、１種もしくはそれ以上のタンパク質と接触する全表面またはそのような全表面の一部を含む。乳製品加工業においては、装置として、例えば、プラント、または、バット、容器、ポンプ、タンク、ミキサー、冷却器、配管などのプラントの個々の部品、あるいはミルクなどの乳製品の製造または輸送に関わる装置および容器などが挙げられる。他の産業における表面および装置については、当業者であれば容易に判断できよう。しかしながら、一般的な例を挙げるならば、それらにはバイオリアクター、発酵用バットなどが含まれる。
【００２９】
本発明における表面は、ステンレス鋼材で構成されていることが最も好ましい。しかしながら、本発明者は、本発明は他の金属酸化物表面にも適用できると考えている。例を挙げれば、本発明は銅、クロム、鉄またはチタンで構成された表面に適用できる。
【００３０】
本発明における組成物は、約０．０５％〜約１０％のシリケート、例えばシリケート塩を含む。好ましい実施形態では、組成物は約０．５％〜約６％のシリケートを含み、約１％のシリケート（ここで、％は、重量／重量を表す）を含むことがよりいっそう好ましい。
【００３１】
本発明の組成物中のシリケートの含有量がモル濃度（モル／Ｌ、またはＭ）でも表らせることは理解できよう（後述の実施例を参照されたい）。したがって、後述の実施例および上記のシリケートの好ましい重量パーセントに関しては、本発明の組成物は、約０．０４Ｍ〜約０．８Ｍのシリケートを含むことが好ましい。組成物は、約０．０５Ｍ〜約０．６Ｍのシリケート、または、約０．０６Ｍ〜約０．４Ｍのシリケートを含むことがより好ましい。本発明の１つの好ましい実施形態では、組成物は約０．０８Ｍのシリケートを含む。
【００３２】
本発明の組成物中のシリケート濃度は、ここで述べているように、本質的に、組成物を調製した時点での組成物中のモノマーシリケート（ＳｉＯ42-）の濃度、あるいは、配合されたシリケート量に基づいて算出した濃度をいうものとする。「計算によるシリケート濃度」という用語は、このことを反映するものとして、ここで使用される。この明細書の別のところで述べているように、溶液中のモノマーシリケートが重合、あるいはさもなければより大きな構造体を形成するという点で、本発明の組成物の性質は、時間、ｐＨおよび温度とともに変化する。したがって、時間の経過とともに、または、ｐＨもしくは温度を変化させると、遊離モノマーシリケートの濃度は減少する。したがって、本発明が０．０４Ｍ未満のシリケート濃度を有する熟成組成物を包含することは理解されるべきである。例を挙げれば、２週間熟成させた１％ケイ酸ナトリウム溶液では、遊離モノマーシリケート濃度が約０．０２Ｍにまで低下することを、本発明者は指摘している。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態では、シリケートはケイ酸ナトリウムの形態で提供される。しかしながら、代替のシリケート源を使用してもよい。例えば、カリウム、セシウム、マグネシウムまたはカルシウムなどのアルカリまたはアルカリ土類のケイ酸塩を使用できる。本発明が関係する当業者であれば、さらなる代替のシリケート源がわかるであろう。
【００３４】
１つの実施形態では、組成物はシリケートを含む熟成組成物である。ここで使用されているように、シリケートを含む「熟成」組成物とは、少なくとも７２時間、１０週間以上までの期間、静置しておいた組成物をいう。
【００３５】
本発明の別の実施形態では、組成物は、使用の直前、または、使用の１〜２時間前までに、新たに調製される。
【００３６】
好ましい実施形態では、シリケートは水をキャリヤーとする溶液である。しかしながら、本発明におけるシリケートの重合を阻害しないかぎり、代替の希釈剤またはキャリヤーを使用することができる。
【００３７】
本発明においては、組成物は、約６〜約１０のｐＨ、より好ましくは約６．５〜約８のｐＨを有する。１つの特定の好ましい実施形態では、組成物のｐＨは７である。
【００３８】
組成物のｐＨは、本発明に適合する任意の適当な酸を使用して調節できる。例を挙げれば、硫酸、硝酸および塩酸が使用できる。
【００３９】
本発明者らは、本発明におけるシリケートの重合に悪影響を及ぼさないものであれば、本発明の組成物内にシリケート以外の成分が存在することも考えている。例えば、組成物は、ナトリウムまたはカリウムなどの各種傍観イオンを含有してもよい。例えば銀イオンのような抗菌性または殺菌性薬剤を含有してもよい。本発明の組成物中のその他の成分としては、ヒ素、銅、またはクロム、トリフルオロ酢酸またはホウ素原子が挙げられる。
【００４０】
本発明の好ましい実施形態では、組成物は水中で約１％のケイ酸ナトリウムを含み、ｐＨは約７である。そのような組成物のシリケートの計算濃度は約０．０８Ｍとなる。
【００４１】
本発明の組成物は、通常の方法で調製される。例を挙げれば、所要量のシリケート（例えば、ケイ酸ナトリウムなどのシリケート塩）をキャリヤー（好ましくは水）に溶解し、ｐＨを所望の値に調節する。組成物中に他の成分が存在するときは、それらの成分はシリケート化合物の溶解前または溶解後にキャリヤーに溶解させる。
【００４２】
本発明においては、組成物を表面に、その表面がシリケート、特に本発明のシリケート構造体でコーティングされるのに十分な時間、接触させておく必要がある。接触時間は、接触温度や溶液中のシリケート濃度などによって変化する。一例を挙げれば、本発明の方法が室温（例えば、約２５℃）で行われる場合、接触時間は約２０分〜約６０分が好ましく、約２５分〜約４０分がより好ましい。本発明の特に好ましい実施形態では、接触時間は、好ましくは約３０分である。
【００４３】
本発明においては、本発明者が特定したシリケート構造体を全表面に一様にコーティングさせることが特に望ましい。しかしながら、表面へのコーティングが完全とも一様ともいえない場合であっても、表面へのタンパク質の付着を防止または抑制するという本発明の利益が得られることは理解されるべきである。同様に、全表面の一部または特定のエリアのみをコーティングするようにしてもよいことは理解されるべきである。
【００４４】
組成物は、処理すべき表面および／または装置に応じて、任意の適当な手段によって表面に接触させることができる。例を挙げると、乳製品加工プラントにおいては、組成物は、処理すべき表面に十分に接触させることができるだけの量をプラントにポンプまたは吸引によって供給し、本発明における時間、接触させる。
【００４５】
本発明においては、組成物は表面といかなる温度で接触させてもよい。好ましい実施形態では、組成物は表面と室温（例えば、約２５℃）で接触する。しかしながら、本発明者らは、本発明が約１０℃〜約１２０℃の範囲の温度で実施されると考えている。そのような温度範囲は、例えばミルクプラントの運転環境に特に適用可能である。
【００４６】
所望時間、接触させた後、組成物の表面との接触を解く。これは、関係する表面および／または装置に適したものであれば、いかなる手段で行ってもよい。乳製品加工プラントの例に戻れば、例えば、組成物をプラントからポンプまたは吸引により取り除く。あるいは、乳製品加工プラントを水または他の適切な溶液でフラッシングして、組成物を取り除くとともに、後述するような表面の洗浄を行う。
【００４７】
組成物を除去した後、表面を水または他の適当な溶液で洗浄し、表面に付着していない組成物またはシリケート分子を除去する。その後、表面／装置は、設計通りに使用される。
【００４８】
本発明により表面に施されたコーティングは、塩基性条件で表面から除去することができる。例えば、塩基性流体を表面と接触させることにより、シリケートコーティングを除去することができる。そのような流体を、表面を洗浄またはフラッシングするなどの知られている任意の手段で表面と接触させる。本発明のコーティングの除去に適用可能な塩基性流体は、ｐＨが７未満の溶液である。好ましい一例は、ＮａＯＨを含有する溶液であり、より好ましくは、約０．５％〜約３％のＮａＯＨ水溶液である。
【００４９】
本発明の方法を実施する頻度が、処理すべき表面／装置、そのような装置で使われている工業プロセス、使用中に表面／装置と接触する材料に含まれるタンパク質の性質、および表面／装置と接触する材料の量により変化することは、理解できよう。しかしながら、本発明を乳製品加工プラントで使用するについては、本発明者らは定期的な清浄の予定に合わせて工程のプロセスを実施することを考えている。乳製品加工プラントは、しばしば４〜１６時間毎に清浄が行われる。このプロセスでは、ミルクの除去、並びに、燐酸カルシウムなどの無機物、ラクトースなどの有機物およびバクテリアの例えば０．５％ＮａＯＨ洗浄による除去が行われ、その後、酸洗浄、次いで、水によるすすぎが行われる。ＮａＯＨ洗浄には、抗菌剤が含まれていてもよい。本発明の方法は、こうした清浄処理の後、直ちに実施される。
【００５０】
乳製品加工プラントの清浄は４〜１６時間毎に行われることを上で述べた。これは、また、多くの労働力を必要とする。本発明が、清浄をそのように頻繁に行う必要性を減じ、また、清浄時の労働力を減じると予想される。このことは、前述したように、他の業界にも関係することである。
【００５１】
前述したような産業装置表面へのタンパク質の付着は、伝熱係数を低下させるが、これは、例えば発酵分野において、極めて不利である。これは、同時にコストを増大させる。タンパク質の表面への蓄積を防止することが、望ましい伝熱係数を維持することになるという利点を、本発明は有している。
【実施例】
【００５２】
本発明者らは、次のようなｐＨの異なるシリケート溶液の特性を観察した。
【００５３】
【表１】
2007502371.tif 000003
【００５４】
一般に、凝集速度は濃度とともに急速に増大するので、シリカ濃度が１％を超える場合にはいかなる場合でも、凝集体にはおそらく粒子のみでなくオリゴマーも含まれる。さらに、ｐＨが７を超えると、粒子が帯電するため、ゲルは生成されず、粒子の成長のみが起こる。上記情報から、試験は、まずｐＨが１３〜７の範囲の１％シリケート溶液を使用して行い、シリケート溶液の防汚特性を調べた。
【００５５】
物質と方法
標準試料表面の調製
・汚染実験で使用する３１６ステンレス鋼試料を研磨のためにエポキシ樹脂に埋め込んだ。
・試料を最終粒度４０００まで研磨した。
・研磨した試料を埋め込み樹脂から取り出し、エタノールで洗浄し、その後蒸留水中で超音波洗浄した後、乾燥させて保管した。
【００５６】
タンパク質汚染処理
１０％（重量／重量）の乳清タンパク質単離体（ＷＰＩ）溶液の調製
・１０ｇのＷＰＩ、アルセン８９５（Ａｌｃｅｎ  ８９５）をビーカー中の蒸留水９０ｇに、溶液が均一になるまで溶解した。
・ＷＰＩの主要成分はβラクトグロブリン（４０％ｗｔ／ｗｔ）であり、これは高温で変性すると汚染に関与するタンパク質であるとされている。
【００５７】
汚染方法
・ＷＰＩ溶液を湯浴で温度平衡状態の７７℃にまで加熱した後、直ちに処理した試料をその溶液に加えた。
・必要な汚染時間が経過した後、直ちに試料をＷＰＩ溶液から取り出し、蒸留水ですすいで弱く付着しているタンパク質を除去した。
・付着タンパク質の水和状態を維持し、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）解析に供するまで、光による影響を避けるために暗所に保管した。
【００５８】
タンパク質汚染の程度を測定する方法
・タンパク質の水和状態を確実に維持するために、水中で表面のＡＦＭ解析を実施した。ＡＦＭチップを使用し、シリケート層に影響を与えずにタンパク質を除去する力を加えることによって、タンパク質汚染層の約１μｍ2のエリアの分析を行った。
・その後、弱い力を加えて試料の分析エリアのトポグラフィーを撮像した。タンパク質層の深さはトポグラフィー像のプロファイルから測定できるであろう。
【００５９】
１試料当たりのタンパク質汚染平均深さが得られる試料表面の異なるエリアで、この手順を繰り返した。
【００６０】
ステンレス鋼のシリケート処理
使用基材：研磨したステンレス鋼およびマイカ片
・Ｎａ2ＳｉＯ3化合物を５ｇ秤量し、５００ｍｌの蒸留水に加えて、ＳｉＯ2を０．０８１９Ｍ含有する水を調製した。
・目標とするｐＨを、濃Ｈ2ＳＯ4を使用して、１３から１２、１０、９、８、７、６、５、４および２へ調節した。
・各溶液の調製時刻を記録し、ステンレス鋼片とマイカ片を直ちに溶液に浸漬した。この処理を３０分間行った後、基材を取り出した。
・溶液から基材を取り出した後、蒸留水ですすぎ、乾燥させた。
【００６１】
実験では３回の試行を行った。
試行１：
・ＡＦＭおよびＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）技術を用い、基材としてステンレス鋼およびマイカを使用して、シリケートの構造変化を観察。
・ステンレス鋼へのシリケートコーティング成長の現場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）可視化（ｐＨ８で）。
・時間の関数としての未処理のステンレス鋼のタンパク質による汚染の程度。
試行２：
・シリケートで処理したステンレス鋼のタンパク質による汚染の程度の測定。
試行３：
・シリケートで処理したステンレス鋼のタンパク質による汚染の程度の測定および汚染低減に最適なｐＨの決定。
【００６２】
計算
使用薬剤：Ｎａ2ＳｉＯ3
Ｈ2ＳＯ4（９５〜９７％）
与えられたＮａ2ＳｉＯ3化合物：ＦＷ＝１２２．０６ｇ／ｍｏｌ
ＳｉＯ2＝４４〜４７％
形成に必要な量：１％（ｗｔ／ｗｔ）Ｎａ2ＳｉＯ3溶液中に０．０８１９ＭのＳｉＯ2
０．０８１９Ｍ＝０．０８１９モル／リットル
＝０．０８１９モル／１０００ｍｌ
＝０．００８１９モル／１００ｍｌ
必要なＮａ2ＳｉＯ3の質量＝モル×ＦＷ
＝０．００８１９×１２２．０６
＝０．９９９９ｇ
＝１．００ｇ
したがって、５００ｍｌの１％（ｗｔ／ｗｔ）Ｎａ2ＳｉＯ3溶液には、５．００ｇのＮａ2ＳｉＯ3塩が必要である。
【００６３】
結果
試行１
ステンレス鋼およびマイカのシリケート処理
目標ｐＨ：１２、１０、９、８、７、６、５、４および２
原液の調製時刻：１：１５ｐｍ
【００６４】
【表２】
2007502371.tif 000004
【００６５】
シリケート処理マイカ試料のＡＦＭスキャン
使用ＡＦＭモード：空気中での接触モード
【００６６】
【表３】
2007502371.tif 000005
【００６７】
シリケート処理マイカの結果の分析
・表面にコーティングされた物質の量は、ｐＨの関数として直線的な変化を示さないことが判明した。このことは図１のグラフに示されている。
・異なるｐＨ（１２〜２）で得られたスキャンサイズ１０μｍ2の画像を比較することによって、カーブの形が大まかに描かれた。
・概して、得られた結果はシリケートの構造がｐＨの関数として変化することを示した。
【００６８】
シリケート処理ステンレス鋼試料のＡＦＭスキャン
使用ＡＦＭモード：空気中での接触モード
【００６９】
【表４】
2007502371.tif 000006
【００７０】
シリケート処理ステンレス鋼の分析
・処理したマイカ試料と同様に、表面にコーティングされた物質の量はｐＨの関数として直線的な変化を示さなかった。グラフ上の最大点はｐＨ７で観察され、これは、図２のグラフに示されている。
・しかしながら、Ｎａ2ＳｉＯ3溶液のｐＨに対するシリケート処理ステンレス鋼の物質被覆量のプロットは、シリケート処理マイカ試料とは異なっていた。
・違いは、カーブ上の物質被覆量が最大値を示すｐＨ７で生じており、マイカ試料ではここで最小値が観察された。
・低いｐＨでは円筒状の粒子が認められた。
・溶液のｐＨが増加するにしたがって、円筒状粒子の減少が認められた。言い換えれば、粒子は球形により近くなった。
【００７１】
シリケート処理ステンレス鋼試料のＳＥＭ像
試料源：この分析の７日前に前述の手順にしたがって調製したシリケート処理ステンレス鋼
【００７２】
【表５】
2007502371.tif 000007
【００７３】
図３に示すように、ｐＨ７では表面の物質の被覆はかなり均質である。
【００７４】
シリケート処理ステンレス鋼の走査型電子顕微鏡解析
物質による被覆の均質性に関して、ｐＨの関数としてシリケート処理ステンレス鋼試料の表面被覆を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって撮像した。処理溶液はｐＨ１２〜２の範囲のＮａ2ＳｉＯ3溶液である。使用した処理試料は、この分析の７日前に前述した手順にしたがって調製したものである。
【００７５】
この実験を行った目的は、物質の表面被覆の均質性に関して、各試料の画像を識別するためであった。この結果から、異なるｐＨでの処理は、ステンレス鋼上にコーティングされた物質に異なる結果をもたらすと結論できよう。
【００７６】
ステンレス鋼上におけるシリケートコーティングの成長のＡＦＭによる現場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）可視化（ｐＨ８で）
液体中においてナノメートルスケールの分解能で、固体表面の３次元画像を得るために、また、こうしてｐＨ８のシリケート溶液で処理した表面の変化を現場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）で実時間スケールで観察するために、ＡＦＭを使用した。これによって本発明者は、シリケート物質がステンレス鋼上で時間とともに成長するデータを得ることができた。
【００７７】
ＡＦＭの測定は、タッピングモードにより、現場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）でｐＨ８のシリケート溶液中において直接行った。ＡＦＭ像は、同一の表面エリアから、時間とともに物質が堆積する過程で、５分毎に１枚ずつ得た。
【００７８】
実験結果を図４（ａ）〜（ｅ）に示す。
【００７９】
ＡＦＭによる未処理のステンレス鋼試料の汚染のスキャン
ＡＦＭ使用モード：水中における接触モード
【００８０】
短カンチレバーを使用した試行
未処理のステンレス鋼試料の汚染の分析。
【００８１】
【表６】
2007502371.tif 000008
【００８２】
汚染試料から得られた結果は、ステンレス鋼上に堆積するタンパク質の量が汚染時間とともに増加することを示している。
【００８３】
試行２
ＡＦＭによるシリケート処理ステンレス鋼試料の汚染のスキャン
ＡＦＭ使用モード：水中における接触モード
【００８４】
・シリケート処理ステンレス鋼試料のタンパク質による汚染に関して行った初期の研究から、表面物質を分析するために使用した力によって、得られる結果が影響を受けることが判った。例えば、大きな力を加えるとタンパク質の汚染層ばかりでなく、その下のシリケートコーティングまでも除去された。この点に鑑みて、次の分析では、一定の掻取り力で研究が行われたことを確認するために、例えば、異なる力を適用して測定したＡＦＭから得られたプロファイルを使用して行い、こうすることで、タンパク質による汚染を正確に測定することができた。
【００８５】
試行３
ステンレス鋼のシリケート処理
原液の調製時刻：１：５３ｐｍ
【００８６】
【表７】
2007502371.tif 000009
【００８７】
シリケート処理鋼試料のＡＦＭスキャン
ＡＦＭ使用モード：水中における接触モード
【００８８】
【表８】
2007502371.tif 000010
【００８９】
試行３の結果は、図５に示すように、処理したステンレス鋼のタンパク質防汚性能は、ｐＨ７付近で最も良い結果が得られることを示している。
【００９０】
検討
試行１では、ｐＨの関数としてのシリケートの構造変化を決定した。また、タッピングモードによるｐＨ８のシリケート溶液の現場撮像では、シリケート溶液が時間とともに変化することを示した。マイカについて実施した研究は、金属酸化物表面、例えばステンレス鋼についての研究の指標にはならない。しかしながら、そのことによって本発明者は、時間および／またはｐＨの関数としてシリケート溶液の構造変化を分析することになった。
【００９１】
試行２および３は、表面特性がタンパク質の吸着と除去に影響することを示した。異なるｐＨでシリケート溶液によるステンレスの処理を行い、タンパク質による汚染の程度をｐＨの関数として決定した。シリケート処理ステンレス鋼は汚染過程でかなり異なるタンパク質の吸着性または脱着性を示すことが明らかとなった。試行により、７付近で処理した試料が、物質による被覆に関して最も均質となり、ステンレス鋼を処理した他のｐＨと比べて防汚性能が高いことが判った。しかしながら、約６〜約１０の範囲のｐＨが本発明で使用できることは理解されるべきである。
【００９２】
読者が過度の実験を行わずに本発明を実施することができるようにするために、特定の好ましい実施形態についてここで本発明を説明した。当業者であれば、本発明に、具体的に記載したことと異なる変更および修正を加える余地があることを理解するであろう。本発明がそのような全ての変更および修正を含むものであることは理解されるべきである。さらに、発明の名称、見出しなどは、この書類についての読者の理解を促すために提供されているのであり、本発明の範囲を限定するものと読むべきではない。
【００９３】
もしあるならば、上記および下記に引用されるあらゆる出願、特許および刊行物の開示は全て、ここに参照により組み込まれる。
【００９４】
本明細書中での先行技術の参照は、その先行技術がニュージーランド（Ｎｅｗ  Ｚｅａｌａｎｄ）または他の国で通常の一般的な知識の一部を形成しているという認識またはいかなる形態の示唆を行うものでなく、またそのように理解されるべきでない。
【００９５】
本明細書を通して、そしてこの後に続く特許請求の範囲を通して、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」およびそれに類する語は、排他的という意味と反対の包括的という意味、すなわち、「含むが、限定されるものではない（（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」という意味に解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】図１は、マイカ試料上のシリケート被覆量とＮａ2ＳｉＯ3溶液のｐＨの関係を示す。
【図２】図２は、ステンレス鋼試料上のシリケート被覆量とＮａ2ＳｉＯ3溶液のｐＨの関係を示す。
【図３】図３は、ステンレス鋼に付着したシリケートの（ａ）ＳＥＭと（ｂ）ＡＦＭ像との比較を示す。ｐＨ７では、物質の表面に対する被覆のばらつきは少ない。
【図４Ａ】図４Ａは、ａ）未処理のステンレス鋼のトポグラフィーを示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ｂ）シリケート溶液の添加直後に撮影したトポグラフィーを示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、ｃ）１０分後に撮影したトポグラフィーを示す。
【図４Ｄ】図４Ｄは、ｄ）１５分後に撮影したトポグラフィーを示す。
【図４Ｅ】図４Ｅは、ｅ）２０分後に撮影したトポグラフィーを示す。注：図４Ａ〜４Ｅにおいて、高さは表面粗さを示す。高さが高いほど、表面はより粗くなる。
【図５】図５は、タンパク質の汚染の程度をｐＨの関数として示す。
【図１】
2007502371.tif 000011
【図２】
2007502371.tif 000012
【図３】
2007502371.tif 000013
【図４Ａ】
2007502371.tif 000014
【図４Ｂ】
2007502371.tif 000015
【図４Ｃ】
2007502371.tif 000016
【図４Ｄ】
2007502371.tif 000017
【図４Ｅ】
2007502371.tif 000018
【図５】
2007502371.tif 000019
【国際調査報告】
2007502371.tif 000020
2007502371.tif 000021