(57)【要約】【課題】化粧品、医薬品、および、食品として利用されるコンニャクマンナン（ＫＭ）誘導体を提供すること。【解決手段】精製又は微粉化ＫＭ（０．２ｇ）をＫＭ中の水酸基の０〜１５倍モルの水（０〜１．０ｍＬ）を含むＤＭＦ（ジメチルホルムアミド；（ＣＨ３）２ＮＣＨＯ）中に１２時間浸漬し、膨潤させる。次いで、１．４Ｍ　ＤＭＦ−ＳＯ３錯体（３０ｍＬ）を加え２５度（摂氏）で１時間反応させる。次いで、反応物をアセトンに投入し反応を停止させ、沈殿物をアセトンで数回洗浄後、水に溶解し、水酸化ナトリウム水溶液で中和後、脱イオン水で透析する。次いで、反応物のナトリウム塩を得るため水酸化ナトリウム水溶液を添加する。次いで、アセトンー水混合（９：１）の溶液中で反応物を沈殿させ、生成物をアセトンー水混合液で洗浄する。生成物を再度水に溶解後、凍結乾燥により硫酸化ＫＭを回収する。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能性材料として使用されるものであって、コンニャクマンナンの水酸基の全部または一部が硫酸基に置換された硫酸化コンニャクマンナン。
【請求項２】
機能性材料として使用される硫酸化コンニャクマンナンを含有する化粧品、医薬品、および、食品。
【請求項３】
精製コンニャクマンナンまたは微粉化コンニャクマンナンを準備する工程と、
ＤＭＦ溶剤または精製コンニャクマンナンもしくは微粉化コンニャクマンナン中の水酸基の１５倍モル以下の水を含むＤＭＦ溶剤に精製コンニャクマンナンもしくは微粉化コンニャクマンナンを浸漬し、膨潤させる工程と、
ＤＭＦ−ＳＯ３錯体を加えて反応させ、硫酸化コンニャクマンナンを生成する工程と、
硫酸化コンニャクマンナンを回収する工程と、
を有することを特徴とする硫酸化コンニャクマンナンの合成法。
【請求項４】
前記の精製コンニャクマンナンを準備する工程は、
コンニャク精粉から夾雑物を抽出する工程と、
水に溶解し、遠心分離する工程と、
凍結乾燥する工程と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の硫酸化コンニャクマンナンの合成法。
【請求項５】
前記の微粉化コンニャクマンナンを準備する工程は、
コンニャク精粉から夾雑物を抽出する工程と、
物理的に粉砕する工程と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の硫酸化コンニャクマンナンの合成法。
【請求項６】
前記の硫酸化コンニャクマンナンを回収する工程は、
洗浄剤で前工程の反応物を洗浄する工程と、
アルカリ性水溶液で中和する工程と、
脱イオン水で透析する工程と、
アルカリ性水溶液を添加して反応物の塩を得る工程と、
洗浄剤で洗浄し、凍結乾燥する工程と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の硫酸化コンニャクマンナンの合成法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンニャクマンナンの利用に係り、さらに詳しくは、化粧品、医薬品および食品としての硫酸化コンニャクマンナン及びその合成法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンニャクマンナン（以下ＫＭという。）は、コンニャク粉（精紛）の主成分であって、Ｄ−グルコースとＤ−マンノースとがほぼ１：１．６のモル比でβ―１，４結合した複合多糖類である。
ＫＭには、糖残基１９個につき１個のアセチル基の存在と、グルコースあるいはマンノース残基のＣ―３位から１→３結合により分岐した１１〜１６個の糖残基からなる側鎖が主鎖の糖残基８０個につき１個の割合で存在することが知られている。
ＫＭの化学構造や分子量の解明、あるいは新用途の開発を目的として、１）酢酸、硝酸、安息香酸、またはキサントゲン酸などとのエステル化反応や、２）メチル、カルボキシメチル、ハイドロキシエチル、カルバモイルエチル、またはベンジルなどのエーテル化反応が報告されている。しかし、これら誘導体を用いた工業製品は製造販売されるには至っていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ムコ多糖類のヒアルロン酸（ハイアルロナン）が生体適合性に優れた安全な保水剤として化粧品などに添加されている。保水剤とは、束縛水を多く保有する高保水性を有する材料であって、その高保水性を利用している材料をいう。しかし、ヒアルロン酸は動物の生体組織や菌体などから抽出されるため、その製造コストは極めて高い。そこで、ヒアルロン酸と同様な特性をもっており、ヒアルロン酸に代わる保水剤の探索が課題となる。
中性の複合多糖類であるＫＭは、ムコ多糖類であるヒアルロン酸に較べ、その抽出が簡単である。しかし、ＫＭは保水性は高いが、水への溶解性は低く、また、水溶液の粘性は極めて高いため、そのままでは保水剤としては不適当である。
そこで、本発明は、ヒアルロン酸に代替する新規保水剤として、水への溶解性が高く、保水能力を保持しつつ粘性が低いＫＭ誘導体を提供することを目的とする。
また、硫酸化複合多糖類はヘパリンに認められるように、坑血液凝固活性が高く、ヘパリンは坑血液凝固剤として医用に用いられている。近年、硫酸化多糖類は抗がん剤や坑エイズ剤としての効果も認められ、硫酸化カードランなどの研究報告がある。このように、多糖の硫酸化物は医薬品としての用途の可能性は高い。また、カラギーナンなど硫酸基を含む海藻由来の多糖類はゲル化剤や増粘多糖類として食品工業でも利用されている。
これら機能は硫酸化多糖類に特徴的なものであり、多糖類の一種であるＫＭを利用して、医療材料や食品の増粘剤としての用途が期待されるＫＭ誘導体を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、機能性材料として使用されるものであって、コンニャクマンナンの水酸基の全部または一部が硫酸基に置換された硫酸化コンニャクマンナンを提供することである。
【０００５】
また、本発明は、機能性材料として使用される硫酸化コンニャクマンナンを含有する化粧品、食品および医薬品を提供することである。
【０００６】
さらに、本発明は、精製コンニャクマンナンまたは微粉化コンニャクマンナンを準備する工程と、ＤＭＦ溶剤または精製コンニャクマンナンもしくは微粉化コンニャクマンナン中の水酸基の１５倍モル以下の水を含むＤＭＦ溶剤に精製コンニャクマンナンもしくは微粉化コンニャクマンナンを浸漬し、膨潤させる工程と、ＤＭＦ−ＳＯ３錯体を加えて反応させ、硫酸化コンニャクマンナンを生成する工程と、硫酸化コンニャクマンナンを回収する工程と、を有することを特徴とする硫酸化コンニャクマンナンの合成法を提供することである。
【０００７】
さらに、詳細には、前記の精製コンニャクマンナンを準備する工程は、コンニャク精粉から夾雑物を抽出する工程と、水に溶解し、遠心分離する工程と、凍結乾燥する工程と、を含むことを特徴とする前記の硫酸化コンニャクマンナンの合成法を提供することである。
さらに、詳細には、前記の微粉化コンニャクマンナンを準備する工程は、コンニャク精粉から夾雑物を抽出する工程と、物理的に粉砕する工程と、を含むことを特徴とする前記の硫酸化コンニャクマンナンの合成法を提供することである。
【０００８】
さらに、詳細には、前記の硫酸化コンニャクマンナンを回収する工程は、洗浄剤で前工程の反応物を洗浄する工程と、アルカリ性水溶液で中和する工程と、脱イオン水で透析する工程と、アルカリ性水溶液を添加して反応物の塩を得る工程と、洗浄剤で洗浄し、凍結乾燥する工程と、を含むことを特徴とする前記の硫酸化コンニャクマンナンの合成法を提供することである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、硫酸化ＫＭの合成実験について説明する。
１．硫酸化ＫＭの生成
１．１　ＫＭ試料の調製
最初に、硫酸化ＫＭの生成に要するＫＭ試料の調製について説明する。
コンニャク粉（精粉）をアルコール水溶液あるいはその他の洗浄剤で数回洗浄するなどして夾雑物を抽出した後、水に溶解し、脱イオン水で透析する。次いで１，２００Ｇで遠心分離し、上澄み液を凍結乾燥する。これにより精製ＫＭを調製し、反応原料とする。あるいは、また、コンニャク粉（精粉）をアルコール水溶液あるいはその他の洗浄剤で数回洗浄するなどして夾雑物を抽出した後、物理的に粉砕した微粉化ＫＭを反応原料とする。
【００１０】
１．２　硫酸化反応
次に、硫酸化反応について説明する。硫酸化反応とは、ＫＭの水酸基の全部または一部が硫酸基に置換して、硫酸化ＫＭを生成することをいう。
精製ＫＭ（０．２ｇ）をＤＭＦ（ジメチルホルムアミド：（ＣＨ３）２ＮＣＨＯ）溶液またはＫＭ中の水酸基の１５倍モル以下の水（１．０ｍＬ以下）を含むＤＭＦ溶液中に１２時間浸漬し、膨潤させた。
次いで、１．４Ｍ　ＤＭＦ−ＳＯ３錯体（３０ｍＬ）を加え室温（２５℃）で１時間反応させた。
なお、浸漬時間、錯体の濃度、反応温度および反応時間はそれぞれ幅をもたせて変えてもほぼ同様の結果が得られる。また、微粉化ＫＭを出発原料として硫酸化反応を行っても同様な結果が得られる。
次いで、反応物を洗浄剤としてのアセトンに投入し反応を停止し、沈殿物をアセトンで数回洗浄後、水に溶解し、アルカリ性水溶液である水酸化ナトリウム水溶液で中和後、脱イオン水で透析した。
次いで、反応物の塩を得るためアルカリ性水溶液である水酸化ナトリウム水溶液を添加した。次いで、洗浄剤としてのアセトンー水混合（９：１）の溶液で反応物を沈殿し、生成物をアセトンー水混合液で洗浄する。生成物を再度水に溶解後、凍結乾燥により硫酸化ＫＭを回収した。
【００１１】
２．硫酸化ＫＭの分析方法
次に、硫酸化ＫＭの分析方法について説明する。
２．１　フーリエ変換赤外分光（ＦＴ―ＩＲ）測定
ＫＭへの硫酸化反応の有無を調べるためＦＴ−ＩＲ測定を行った。測定は、ゲルマニウムクリスタル製の顕微ＡＴＲ対物鏡を有する赤外顕微鏡（Ｎｉｃ−Ｐｌａｎ）を装着したＭａｇｎａ７５０（ニコレー社製のフーリエ変換赤外分光光度計）で行った。
【００１２】
２．２　硫黄分析
硫酸化ＫＭ中の硫酸基の定量は、フラスコ燃焼法による硫黄分析法で行った。硫酸化度は、ＫＭの繰り返しユニットであるピラノース環１個当たりの硫酸基の置換度として決定した。
【００１３】
２．３　分子量測定
硫酸化ＫＭの分子量測定は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ（ＧＰＣ）で行った。ＧＰＣ測定にはＲＩ（示差屈折計）検出器を用い、溶離液に０．２Ｍリン酸緩衝液を使用し、カラムはＴＳＫｇｅｌＧＭＰＷＸＬ（ＴＯＳＯＨ）を使用した。平均分子量は標準試料にプルランを使用し検量線で決定した。
【００１４】
３．分析結果
次に、上記の分析方法で分析した結果について説明する。
３．１　硫酸化反応
精製ＫＭへの硫酸化反応を反応系中の水の添加量を変化させ、室温で１時間行った。その時の反応条件と置換度とを、Ｎｏ１からＮｏ４の４つの場合について、次の表１に示す。
【表１】
2004099664.tif 000002
【００１５】
図１は、精製ＫＭと水の添加量を変化させて生成した硫酸化ＫＭとのＦＴ−ＩＲスペクトル図である。図中に記入された０乃至１５．０は反応溶媒中の水の含有量をあらわし、ＫＭは精製ＫＭの場合を表わす。
図１に示すように、硫酸化反応により１２２０ｃｍ−１に硫酸塩のＳ＝Ｏ逆対称伸縮振動に起因する吸収が現れ、硫酸化反応が進行したことが認められた。１２２０ｃｍ−１のピーク強度は、水の添加量の増加により増大したが、水がＫＭ中の水酸基の１５倍モルの試料では硫酸塩のピークは殆ど観測されず、精製ＫＭと同様なパターンを示した。これより、硫酸化反応は少量の水の添加により促進されるが、過剰な水の存在下では置換反応は起こりにくいと考えられる。
【００１６】
３．２　硫酸化度
硫酸化反応の詳細を知るため、フラスコ燃焼法により硫黄分析を行った。硫酸化度は、コンニャクマンナン繰り返しユニットであるピラノース環１個当たりの硫酸基の数を置換度として、定量化した。
水の量ごとの置換度を、表１　ＫＭへの硫酸化反応条件と置換度　に示した。
また、図２は、表１の反応系中の水の量と置換度との関係を示すグラフである。
置換度は、水の添加により増加し、水が約７倍モルを超えた後急激に減少した。置換度即ち硫酸化度の増加は、水の添加によりＫＭの分子運動性が増し、ＫＭ中の水酸基とＤＭＦ−ＳＯ３錯体との反応が促進されたためと考えられる。一方、更なる水の添加による硫酸化度の減少は、ＤＭＦ−ＳＯ３錯体が加水分解により硫酸に変化したため、置換反応が起こらなかったためと考えられる。
本反応では、７．５倍モルの水系での置換度は０．７４となった。これは、ＫＭ中の全水酸基の２５％が硫酸基に変化したことをあらわす。また、ＫＭの水への溶解性は、硫酸化反応により著しく増大する。
【００１７】
３．３　硫酸化ＫＭの分子量
図３は、精製ＫＭへの水の添加量を変化させて合成した硫酸化ＫＭのＧＰＣパターンを示す図である。図３中に記入された０乃至１５．０は反応系中の水の含有量をあらわし、ＫＭは精製ＫＭの場合をあらわす。
水無添加の反応溶液で調製した試料では、溶離液流量７ｍＬ付近と８．４ｍＬ付近との二つのピークが観測された。水の添加量が増えるに伴い、７ｍＬでのピークは減少し、８．４ｍＬでのピークは増加した。しかし、更に水が増加した１５倍モルの系では、８．４ｍＬでのピークは減少し、７ｍＬでのピークが増加した。精製ＫＭが約７ｍＬのピークを示すことから、７ｍＬ付近に出現するピークは未反応ＫＭによるものと考えられる。これは、硫酸化試料中に未反応ＫＭと硫酸化ＫＭとが混在していることを示唆する。
そこで、ＧＰＣクロマトグラムのピーク分離をコンピュータを用いて行い、反応物中の硫酸化ＫＭの重量分率を決定した。
図４は、反応系中の水の量と硫酸化ＫＭの重量分率との関係を示す図である。図４からわかるように、水の添加により硫酸化ＫＭの割合は増加し、水７．５倍モルではほぼ全てのＫＭが硫酸化され、水の著しい反応促進効果が認められた。しかし、更に水が増すと硫酸化反応は抑制され、重量分率は急激に減少した。
【００１８】
以上の実験結果から次の結論が得られる。
１）ＫＭはＤＭＦ−ＳＯ３錯体を硫酸化反応試薬に用いた不均一系、室温で反応時間１時間で硫酸化された。
２）ＫＭの硫酸化反応は、少量の水の添加により促進され、置換度は増大した。水は硫酸化反応をより均一に速く行う効果をもつ。
３）反応溶液に水を添加すると、硫酸化反応に関与するＫＭ分子の割合が増加した。これは、ＫＭの分子運動性が増したためと推定される。
４）過剰の水を添加すると硫酸化反応は生じなかった。これは、ＤＭＦ−ＳＯ３錯体が加水分解され、硫酸に変化したためと推定される。
【００１９】
以上のようにして得られた硫酸化ＫＭは、強電解質の硫酸基が導入され、水酸基に代わり硫酸基が存在するので、水への溶解性が向上し、保水能力を保持しつつ粘性が低下することが認められる。
【００２０】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ヒアルロン酸に代替する新規保水剤として、保水性が高く、水への溶解性が高く、また水溶液の粘性が低いＫＭ誘導体を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】精製コンニャクマンナンと水添加量を変化させ合成した硫酸化コンニャクマンナンのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図。
【図２】硫酸基の置換度とコンニャクマンナンのＯＨ基１個当たりに換算した反応系中の水の量との関係を示す図。
【図３】精製コンニャクマンナンと水添加量を変化させ合成した硫酸化コンニャクマンナンのＧＰＣパターンを示す図。
【図４】硫酸化コンニャクマンナンの重量分率とコンニャクマンナンのＯＨ基１個当たりに換算した反応系中の水の量との関係を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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