(57)【要約】【課題】酸・アルカリ触媒を用いずに水だけで、烏賊骨または甲殻類の外郭を含む原料から有機物を効率的に製造しうる方法および装置を提供する。【解決手段】原料としてたとえば烏賊骨を亜臨界水に接触させる。これにより、βキチンが固体残渣の形で得られ、ペプチドが水溶液の形で得られる。亜臨界水の温度Θおよび圧力Ｐのそれぞれを１５０〜３００［℃］および０．５〜８．６［ＭＰａ］のそれぞれに調節される。亜臨界水が高温であるほど烏賊骨と亜臨界水との接触時間Ｔが短くなるように調節される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
烏賊骨または甲殻類の外郭を含む原料由来の有機物を製造する方法であって、前記原料を亜臨界水に接触させる工程を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、亜臨界水の温度Θおよび圧力Ｐのそれぞれを１５０〜３００［℃］および０．５〜８．６［ＭＰａ］のそれぞれに調節する工程と、亜臨界水が高温であるほど短くなるように前記原料と亜臨界水との接触時間Ｔを調節する工程と、をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、Θ［℃］−Ｔ［ｍｉｎ］平面における点（１５０，１２０）、（２００，６０）、（２５０，２０）および（３００，２）に基づいて定義されている近似曲線にしたがって、前記原料と亜臨界水との接触時間Ｔが調節されることを特徴とする方法。
【請求項４】
烏賊骨または甲殻類の外郭を含む原料由来の有機物を製造する装置であって、
前記原料を水とともに出し入れ自在に収容する反応容器と、
前記反応容器に収容されている水の温度に応じた信号を出力する温度センサと、
前記反応容器に収容されている水の圧力に応じた信号を出力する圧力センサと、
前記温度センサの出力信号および前記圧力センサの出力信号に基づき、前記反応容器に収容されている水の温度および圧力を調節して当該水を亜臨界状態に制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、烏賊骨等を原料として有機物を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
イカ軟骨等の烏賊骨由来のβキチン質を製造する手法が提案されている（特許文献１〜３参照）。カニまたはエビなどの甲殻類の外殻由来のαキチン質を製造する手法が提案されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５４４９９号公報
【特許文献２】特開平１１−２４３９０５号公報
【特許文献３】特開２００６−３２１９６１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】平野茂博、キチン・キトサンの開発と応用、シーエムシー出版（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、当該手法によれば、酸・アルカリ触媒を用いるため、廃液処理および酸・アルカリ触媒と生成物の分離のための工程が必要であった。また、反応に要する時間が３時間〜３日と比較的長いため、その誘導体の製造効率の向上が望まれる。
【０００６】
そこで、本発明は、酸・アルカリ触媒を用いずに水だけで、烏賊骨または甲殻類の外郭を含む原料から有機物を効率的に製造しうる装置および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】
【０００７】
本発明の有機物製造方法は、烏賊骨または甲殻類の外郭を含む原料由来の有機物を製造する方法であって、前記原料を亜臨界水に接触させる工程を含んでいることを特徴とする。前記方法において、亜臨界水の温度Θおよび圧力Ｐのそれぞれを１５０〜３００［℃］および０．５〜８．６［ＭＰａ］のそれぞれに調節する工程と、亜臨界水が高温であるほど短くなるように前記原料と亜臨界水との接触時間Ｔを調節する工程と、をさらに含んでいることが好ましい。前記方法において、Θ［℃］−Ｔ［ｍｉｎ］平面における点（１５０，１２０）、（２００，６０）、（２５０，２０）および（３００，２）に基づいて定義されている近似曲線にしたがって、前記原料と亜臨界水との接触時間Ｔが調節されることが好ましい。
【０００８】
本発明の有機物製造装置は、烏賊骨または甲殻類の外郭を含む原料由来の有機物を製造する装置であって、前記原料を水とともに出し入れ自在に収容する反応容器と、前記反応容器に収容されている水の温度に応じた信号を出力する温度センサと、前記反応容器に収容されている水の圧力に応じた信号を出力する圧力センサと、前記温度センサの出力信号および前記圧力センサの出力信号に基づき、前記反応容器に収容されている水の温度および圧力を調節して当該水を亜臨界状態に制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の装置および方法によれば、亜臨界水をたとえば原料としての烏賊骨に接触させるだけで、酸触媒およびアルカリ触媒を用いずに当該烏賊骨由来の有機物が短時間で効率的に製造されうる。この有機物としては、βキチンが烏賊骨の固体残渣の形で得られ、かつ、ペプチド（タンパク質）が水溶液の形で得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態としての有機物製造装置の構成説明図。
【図２】亜臨界水処理の温度および時間の相関関係を表わす近似曲線の説明図。
【図３】亜臨界水処理条件と固体残渣重量との関係に関する説明図（その１）。
【図４】亜臨界水処理条件と固体残渣重量との関係に関する説明図（その２）。
【図５】亜臨界水処理条件と固体残渣のＸＲＤ測定結果との関係に関する説明図。
【図６】亜臨界水処理条件と固体残渣の分子量との関係に関する説明図
【図７】亜臨界水処理条件とペプチド量および炭素量との関係に関する説明図。
【図８】亜臨界水処理条件とペプチドの分子量との関係に関する説明図。
【図９】ＡＣＥ阻害活性の試験結果に関する説明図。
【図１０】亜臨界水処理条件と固体残渣重量との関係に関する説明図（その３）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（有機物製造装置の構成）
図１に示されている本発明の一実施形態としての有機物製造装置は、蓋または扉の開閉によって原料Ｘおよび水の出し入れが可能な反応容器１０と、反応容器１０の収容物を加熱するための加熱器１１と、反応容器１０に接続されている排水管２０と、コンピュータにより構成されている制御装置３０と、を備えている。
【００１２】
反応容器１０には、その内部温度に応じた信号を出力する温度センサＳ１と、その内部圧力に応じた信号を出力する圧力センサＳ２とが設けられている。排水管２０には、排水管２０を流れる水溶液を冷却するように構成されている冷却器２２と、背圧調整バルブ２１とが上流から順に設けられている。
【００１３】
制御装置３０は、温度センサＳ１の出力信号に基づき、加熱器１１の発熱量を制御することにより、反応容器１０に収容されている水の温度Θを調節するようにプログラムされている。制御装置３０は、圧力センサＳ２の出力信号に基づき、背圧調整バルブ２１の開度を制御することにより、反応容器１０に収容されている水の圧力Ｐを調節するようにプログラムされている。制御装置３０は、反応容器１０に収容されている水の温度Θおよび圧力Ｐを制御して当該水を亜臨界状態に制御する。
【００１４】
反応容器１０に対して液相状態または亜臨界状態の水を供給するための給水管が接続されていてもよい。
【００１５】
（有機物の製造方法）
まず、蓋が開放されて原料Ｘとして烏賊骨（イカの骨）が水とともに反応容器１０に収容され、蓋が閉塞されて反応容器１０が密閉される。この状態で、制御装置３０により、反応容器１０内の水が亜臨界状態に維持されるようにその温度Θおよび圧力Ｐが制御される。これにより、水が亜臨界状態になり、亜臨界水を原料Ｘに接触させることができる。
【００１６】
亜臨界水の温度Θは１５０〜３００［℃］の範囲に含まれるように制御され、かつ、亜臨界水の圧力Ｐは０．５〜８．６［ＭＰａ］の範囲に含まれるように制御されることが好ましい。
【００１７】
亜臨界水が高温であるほど亜臨界水による原料Ｘの処理時間Ｔが短くなるように調節されることが好ましい。たとえば、原料Ｘと亜臨界水との接触時間Ｔは、亜臨界水温度Θに基づき、図２に示されている曲線にしたがって制御されることが好ましい。この曲線は、Θ［℃］−Ｔ［ｍｉｎ］平面における点（１５０，１２０）、（２００，６０）、（２５０，２０）および（３００，２）に基づいて定義されている近似曲線である。近似法としては、多項式近似または指数近似などが採用されうる。たとえば、指数近似の場合、当該曲線は関係式（１）のように表わされる。
【００１８】
Ｔ＝ｅｘｐ（−α（Θ−β））‥（１）。
【００１９】
当該接触時間Ｔの経過後、背圧調整バルブ２１が開放されて排水管２０を通じて反応容器１０から水が導出される。そして、反応容器１０の蓋が開放され、βキチンが固体残渣の形態で得られる。また、ペプチドが、反応容器１０から流出して冷却器２２において冷却された水（ペプチド水溶液）の形態で得られる。
【００２０】
（実施例）
（Θ，Ｐ）＝（１５０，０．５）、（２００，１．５）、（２５０，４．１）および（３００，８．６）のそれぞれの条件下で、第１〜第４実施例のそれぞれの亜臨界水処理が実施された。
【００２１】
図３（ａ）、図３（ｂ）図４（ａ）および図４（ｂ）のそれぞれには、第１〜第４実施例のそれぞれの亜臨界水処理条件と原料Ｘの固体残渣重量との関係が示されている。図３（ａ）、図３（ｂ）図４（ａ）および図４（ｂ）から、Θが高温であるほど、亜臨界処理時間の延長に伴う固体残渣重量の減少率が上昇することがわかる。
【００２２】
図３（ａ）から、Θ＝１５０［℃］の場合、亜臨界処理時間が１２０［ｍｉｎ］に至っても、固体残渣の重量が本来的なβキチンの含有量（烏賊骨の約３０％を占める。）よりも多く、当該固体残渣にはその他の有機物（ペプチド）が残存していることがわかる。図３（ｂ）から、Θ＝２００［℃］の場合、亜臨界処理時間が６０［ｍｉｎ］に至っても、固体残渣の重量が本来的なβキチンの含有量（烏賊骨の約３０％を占める。）よりも多く、当該固体残渣にはその他の有機物（ペプチド）が残存していることがわかる。
【００２３】
図４（ａ）から、Θ＝２５０［℃］の場合、亜臨界処理時間が３０［ｍｉｎ］に至ると固体残渣の重量が本来的なβキチンの含有量とほぼ同じになることがわかる。図４（ｂ）から、Θ＝３００［℃］の場合、亜臨界処理時間が３［ｍｉｎ］に至ると固体残渣の重量が本来的なβキチンの含有量よりも少なく、βキチンが分解されて水に溶出していることがわかる。
【００２４】
図５（ａ）および図５（ｂ）のそれぞれには、第２および第４実施例のそれぞれの亜臨界水処理条件と原料Ｘの固体残渣のＸＲＤ測定結果との関係が示されている。図５から、Θが高温であるほど、固体残渣のＸＲＤパターンがβキチンのＸＲＤパターンに迅速に近似していくこと、ひいてはβキチンの固体残渣の形での回収または製造効率が上昇することがわかる。
【００２５】
図６（ａ）および図６（ｂ）のそれぞれには、第２および第４実施例のそれぞれの亜臨界水処理条件と原料Ｘの固体残渣の分子量測定結果との関係が示されている。図６から、固体残渣として得られるβキチンの分子量が、Θが高温であるほど迅速に減少し、亜臨界処理条件（Ｐ，Θ，Ｔ）の制御によって、得られるβキチンの分子量が制御されうることがわかる。
【００２６】
図７（ａ）および図７（ｂ）のそれぞれには、第２および第４実施例のそれぞれの亜臨界水処理により得られたペプチドおよび炭素量の定量結果との関係が示されている。ペプチド（タンパク質）はＬｏｗｒｙ法により定量され、炭素量はＴＯＣ（全有機体炭素計）を用いて定量された。図７から、Θが高温であるほど、ペプチドおよび炭素量がともに早期に増大すること、ひいてはペプチドの水溶液の形での回収または製造効率が上昇することがわかる。
【００２７】
図８（ａ）および図８（ｂ）のそれぞれには、第２および第４実施例のそれぞれのの亜臨界水処理により得られたペプチドの分子量との関係が示されている。分子量はゲル濾過法により測定された。図８から、亜臨界処理条件（Ｐ，Θ，Ｔ）の制御によって、得られるペプチドの分子量が制御されうることがわかる。
【００２８】
図９には、第２および第４実施例のそれぞれの亜臨界水処理により得られたペプチドのＡＣＥ阻害活性（血圧降下作用）の測定結果が一点鎖線および二点鎖線のそれぞれにより示されている。ＡＣＥ阻害活性は、Ｃｈｅｎｇらの方法（Ｃｈｅｕｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｂｉｎｄｉｎｇ  ｏｆ  ｐｅｐｔｉｄｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  ａｎｄ  ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓ  ｏｆ  ａｎｇｉｏｔｅｎｓｉｎ−ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ  ｅｎｚｙｍｅ：Ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＣＯＯＨ−ｔｅｒｍｉｎａｌ  ｄｉｐｅｐｔｉｄｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ，  Ｊ  Ｂｉｏｌ  Ｃｈｅｍ．，２５５，４０１（１９８０）参照）の改変方法にしたがって測定された。
【００２９】
具体的には、０．２［ｍｇ／ｍＬ］牛血清アルブミンを含む１００［ｍＭ］ホウ酸ナトリウム（ｐＨ８．３）で溶解した０．０５［ｕｎｉｔｓ／ｍＬ］ウシ肺臓由来ＡＣＥ  ２５［μＬ］が試料２５［μＬ］に添加かつ混合され、３７［℃］で５［ｍｉｎ］にわたりプレインキュベーションが行われた。０．５［Ｍ］塩化ナトリウムを含む１００［ｍＭ］ホウ酸ナトリウム（ｐＨ８．３）で溶解した８．３［ｍＭ］ヒプリル−Ｌ−ヒスチジル−Ｌ−ロイシン（基質）７５［μＬ］が当該混合溶液に添加かつ混合され，３７［℃］で９０［ｍｉｎ］にわたり反応が促進された。アセトニトリル：メタノール：酢酸＝５：５：１の混合溶媒で溶解した１０［μｇ／ｍＬ］カプトプリル溶液２５０［μＬ］が当該混合溶液に添加かつ混合され、その反応が停止された。基質がＡＣＥによって加水分解されて生じた馬尿酸がＨＰＬＣ法にしたがって定量され、ＡＣＥ阻害活性が測定された。
【００３０】
当該測定にはＨＰＬＣが用いられ、分析用カラムにはＪ’ｓｐｈｅｒｅ−ＯＤＳ−Ｍ８０（４．６  ｍｍ×２５０  ｍｍ）（ＹＭＣ，  Ｋｙｏｔｏ，  Ｊａｐａｎ）が用いられた。分析は室温で行われた。各試料溶液が１０［μＬ］インジェクトされ、分析条件は流速０．７［ｍＬ／ｍｉｎ］に調節され、移動相には２０［％］メタノール／８０［％］２０［ｍＭ］リン酸アンモニウム緩衝液（ｐＨ３．２）が用いられた。馬尿酸は検出波長２２８［ｎｍ］において検出された。本条件で馬尿酸のピークは１７［ｍｉｎ］付近に出現するため、このピーク面積に基づきＡＣＥ阻害活性が以下の式にしたがって算出された。
【００３１】
ＡＣＥ阻害活性［％］＝（（−試料のピーク面積）−（＋試料のピーク面積））／（（−試料のピーク面積））×１００
図９から、Θが高温であるほどＡＣＥ阻害活性の高いペプチドが早期に得られること、ひいては亜臨界処理条件（Ｐ，Θ，Ｔ）の制御によってＡＣＥ阻害活性の高いペプチドを選択的に製造しうることがわかる。
【００３２】
亜臨界水の採用によって、酸触媒およびアルカリ触媒がなくてもβキチンおよびペプチドを抽出可能であるが、必要に応じて酸触媒またはアルカリ触媒を反応容器１０等の反応系に共存させてもよい。
【００３３】
（本発明の他の実施形態）
原料Ｘとして烏賊骨ではなく甲殻類の外郭（カニ殻）が用いられ、（Θ，Ｐ）＝（３００，８．６）、（３５０，１６．６）および（４００，３７．１）のそれぞれの条件下で亜臨界水処理が実施された。図１０には、各亜臨界水処理条件と原料Ｘの固体残渣重量との関係が、実線、一点鎖線および二点鎖線のそれぞれにより示されている。図１０から、Θが高温であるほど、亜臨界処理時間の延長に伴う固体残渣重量の減少率が上昇することがわかる。
【符号の説明】
【００３４】
１０‥反応容器、１１‥加熱器、２０‥排水管、２１‥背圧調整バルブ、２２‥冷却器、３０‥制御装置、Ｓ１‥温度センサ、Ｓ２‥圧力センサ、Ｘ‥原料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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