(57)【要約】【課題】優れた凍結防止効果を有し、両親媒性化合物であり使い易く、高い安全性を有する凍結抑制剤を提供する。【解決手段】炭素数が６〜２０であるアルキル基で、その平均置換数が１〜２であるラフィノースのアルキルエーテル体を有効成分とすることを特徴とする凍結抑制剤。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素数が６〜２０であるアルキル基で、その平均置換数が１〜２であるラフィノースのアルキルエーテル体を有効成分とすることを特徴とする凍結抑制剤。
【請求項２】
ラフィノースが天然由来のものであることを特徴とする請求項１に記載の凍結抑制剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラフィノースのアルキルエーテル体を有効成分とする凍結抑制効果に優れた凍結抑制剤に関する。
さらに詳しくは、両親媒性化合物であり使い易く、高い安全性を有するラフィノースのアルキルエーテル体を使用することで、優れた凍結防止果を有する凍結抑制剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オリゴ糖の一種であるラフィノースは、甜菜が極低温時に自身の細胞を凍結から守る物質として生成されることが知られている。また、トレハロースも凍結防止剤として精子保存などに利用されている。この様に、ラフィノースやトレハロースといったオリゴ糖は凍結防止剤としての機能を有していると考えられる。
さらに、ラフィノースのアルキルエーテル体を含有した化粧料も知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−６８９２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ラフィノース自体の凍結防止効果は知られているが、示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ）を用いて調べてみても水の凝固点を−３℃程度にするくらいの程度の効果しか認められない問題があった。さらにトレハロースについても−４℃程度であり効果としては弱いものであった。
一方、ラフィノースのアルキルエーテル体についてもラフィノースの効果の延長で、凍結防止効果を有する可能性は持っていることが本発明者らは予想されたが、その効果の程度については未知であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明人らは、ラフィノースやトレハロース、スクロースなどのオリゴ糖類と、そのアルキルエーテル体を合成し、その凍結防止効果について調べてみたところ、予想に反し、オリゴ糖類にはほとんど凍結を防止する効果が認められないが、トレハロースやスクロースなどのアルキルエーテル体には弱い凍結防止効果があること、そしてラフィノースのアルキルエーテルには極めて強い凍結防止効果があることを見出した。例えば、ラフィノースのモノドデシルエーテル体は自由水の凝固点を−１１．５℃まで低下させ、束縛水の凝固点に至っては−２６℃まで低下させることを見出した。一方、トレハロースのモノドデシルエーテル体は凝固点降下は認められなかった。このラフィノールのモノドデシルエーテル体が−２６℃まで水を凍らせないというデータは論文上は最も効果の高い部類に属し、さらにアルキルエーテルのような両親媒性化合物ではほとんど見出されたことがないものである。
本発明人らは、このラフィノースのアルキルエーテル体を利用した凍結抑制剤が、上記の様に、極めて優れた凍結防止効果を有することを見出し、また両親媒性化合物であり使い易く、安全性に優れた凍結抑制剤を提供できることを発見し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、第１の本発明は、炭素数が６〜２０であるアルキル基で、その平均置換数が１〜２であるラフィノースのアルキルエーテル体を有効成分とすることを特徴とする凍結抑制剤である。
【０００７】
第２の本発明は、ラフィノースが天然由来のものであることを特徴とする上記の凍結抑制剤にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるラフィノースとは、三糖類の一種で、Ｏ−α−Ｄ−ガラクトピラノシル−（１，６）−Ｏ−α−Ｄ−グルコピラノシル−（１，２）−β−Ｄ−フラクトフラノシドの構造を持つ。ラフィノースは特開平１０−８４９７３号公報にあるように合成的に得る方法と天然から得る方法があるが、天然物が純度で高いものが容易に得られ、イメージに優れることから好ましい。天然物の由来としては、ユーカリのマンナ、サトウダイコンの糖蜜、ワタの実などから得られるが、サトウダイコン（甜菜）の糖蜜由来のものが安定的に供給されることから最も好ましい。
【０００９】
本発明の凍結抑制剤で用いるラフィノースのアルキルエーテル体は、ラフィノースの１１個の水酸基が、炭素数６〜２０のアルキル基でエーテル化され、その平均置換数が１〜２での範囲にあるものが使用可能である。この条件の化合物は両親媒性化合物であり、界面活性作用を有する。本発明では、アルキル基の炭素数は６〜２０の範囲にあって、直鎖状、分岐状のアルキル基であってもよい。また、アルキル基以外に不飽和脂肪族基で一部がエーテル体となっているものを混合されていてもよい。
尚、置換基の数は、例えばプロトンＮＭＲ（核磁気共鳴スペクトル）を用いて測定することができる。
【００１０】
本発明の凍結抑制剤において、ラフィノースのアルキルエーテル体を得る方法としては、後記の実施例に詳細を示すが、例えばナトリウムメトキシドや水素化ナトリウムなどを用いてラフィノースの水酸基をナトリウム化し、ここにアルキルブロマイドやアルキルクロライドを反応させる方法が好ましい。また、この際のアルキルエーテル化の状況は、得られた合成物をカラムで分離した後、プロトンＮＭＲを用いて分析することが好ましい。
【００１１】
本発明の凍結抑制剤中に配合されるラフィノースのアルキルエーテル体の量としては、好ましくは０．１〜１００質量％の範囲であり、さらに好ましくは１〜１００質量％の範囲が挙げられる。例えば、ラフィノースのアルキルエーテル体そのもの、または該エーテル体の水溶液や有機溶媒に溶解して溶液などにして使用する。本発明の凍結抑制剤は、水や蛋白等を含有する、水分や蛋白等が付着する、またはその恐れがある物質、製品、物体等の大きさ、面積、水分量や蛋白量等と、目標とする凝固点効果温度によって凍結抑制剤の量を検討し、例えば水単独であれば水中に好ましくは１〜５０質量％の濃度になるように上記エーテル体を添加、散布などして使用される。上記のラフィノースのアルキルエーテル体は、分子近傍の水分や蛋白などの結晶化を阻害していると考えられることから、使用目的によっては、少量であっても有効に作用する場合がある。
【００１２】
本発明の凍結抑制剤を、各種用途に実際に使用する場合には、上記のラフィノースのアルキルエーテル体以外に製剤中へ配合される成分として、溶剤、各種の油剤、保湿剤、増粘剤、塩類、酸化防止剤、防菌防腐剤、生理活性成分、ｐＨ調整剤、樹脂、粉体、着色剤などを適宜選択して配合することができる。
【００１３】
本発明の凍結抑制剤は、安全性に優れ、化粧品、食品での実績があるラフィノースを原料として作製されたものであり、得られたものの安全性は大変優れたものである。さらに、エーテル体であるため経時での安定性にも優れている特徴を有する。
【００１４】
本発明の凍結抑制剤の用途としては、例えば以下のものを挙げることができる。但し、これに限定されるものではない。
（１）化粧料：寒冷時の製品の凍結防止、肌の保護用途。
（２）医療用：臓器移植時の細胞保護用途、精子、卵子、臍帯血などの凍結保存時の保護剤用途。自己血などの血液成分の凍結保存用途。
（３）一般用：航空機、舗装道路、橋、車両、送電線などの非腐食性・生分解性凍結防止剤。窓、鍵、屋根などの凍結・着氷防止剤。
（４）植物用：植物の霜害、凍害防止用途。花粉や藻類の凍結保存用途。
（５）畜産・漁業用：豚、牛、馬、鶏、サケ、ニシンなどの精子や受精卵の低温時及び凍結時の凝集防止、精子運動性の維持用途。
（６）食品用：低温時の凍結防止用途、冷凍時および解凍時の品質劣化防止用途。酵素の凍結時の劣化防止用途。
（７）その他：希少野生動植物、実験動物の細胞、精子などの冷凍保存用途。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例によって、本発明を具体的に説明する。
【００１６】
［示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ）分析］
理学電機社製のＲｉｇａｋｕ  Ｔｈｅｒｍｏｆｌｅｘ  ＤＳＣ  ８２３０にデータ解析装置Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｔａｔｉｏｎ  ＴＡＳ  １００を接続した解析装置を用いて、下記試料の３０質量％水溶液の分析を実施した。試料を入れたパンを液体窒素を用いて冷却し、−１００℃付近から２Ｋ／分のスピードで昇温し、エンタルピー変化を測定した。そして、これらの吸熱ピークで最大の傾きを示している部分で接線を引き、ＤＳＣ曲線の基線との交わった点を融点とし、その値を求めた。
【００１７】
実施例で用いるモノドデシルラフィノースの合成例
アルゴンガスで内部を乾燥させた１Ｌナスフラスコに、ステアリン酸ナトリウム６１．３ｇ、ラフィノース（無水和物）２００ｇ、プロピレングリコール５００ｍＬ、１−ブロモドデカン１９２ｍＬ、ナトリウムメトキシド４３．２ｇを加え、アルゴンガス下、１２０℃に放置した。最初はラフィノースなどが溶解しなかったが１．５時間後溶解した。この時から２．５時間１２０℃で溶液を攪拌した。
反応溶液を減圧下で１６０℃まで加温してプロピレングリコール、１−ブロモドデカン、副生成物のメタノール、ドデシルアルコールを除去した後、エタノールを加え濾過し、未反応のラフィノース、ステアリン酸ナトリウムを除去した。濾液をいったん濃縮し、メタノールに溶解させ、ヘキサンを加え抽出操作を行い、残存しているドデシルアルコールを除去し再度濃縮した。
濃縮物に水を加え、凍結乾燥後、白色結晶１０２．１ｇを得た。本標品を重水に溶解させプロトンＮＭＲを測定したところラフィノース分子の１１個の水酸基の内のいずれか１個の水酸基にドデシル基がエーテル結合で結合されたモノドデシルラフィノースであることを確認した。
本化合物をさらにカラムを用いて精製し、モノ体のみからなるドデシルラフィノースを得た。
【００１８】
実施例１
水の凍結を抑制する効果を確認するために、上記の方法で得られたラフィノースのエーテル体であるモノドデシルラフィノースを水に溶解させ３０質量％水溶液を作製して実施例１とした。
比較例１
実施例１と同様にしてトレハロースのモノドデシルエーテルを作製した。そして、同様に該エーテル体の３０質量％水溶液を作製して比較例１とした。
【００１９】
比較例２
実施例１と同様にしてスクロースのモノドデシルエーテルを作製した。そして、同様に該エーテル体の３０質量％水溶液を作製して比較例２とした。
【００２０】
比較例３
ラフィースの５水和物の３０質量％水溶液を以って比較例３とした。
【００２１】
比較例４
トレハロースの２水和物の３０質量％水溶液を以って比較例４とした。
【００２２】
比較例５
スクロースの３０質量％水溶液を以って比較例５とした。
【００２３】
［凍結抑制効果の確認］
上記の各３０質量％水溶液について前記の示差走査熱量分析方法を用いエンタルピー変化を測定した。その結果を図１〜３に示す。
【００２４】
図１、図２および図３から、ラフィノース、トレハロース、スクロース、モノドデシルラフィノース、モノドデシルトレハロース及びモノトデデシルスクロース−水混合系における水の融点は、それぞれ−３℃、−４．５℃、−４℃、−１１．５℃、−１．５℃、−７．５℃となった。また、モノドデシルラフィノース−水混合系においては、この他に−２６．２℃にピークトップを持つ吸熱ピークが観察されたことから、中間水（束縛水）の凝固点に至っては−２６．２℃という低温まで凝固させない特性を有していることが判る。また、−４５℃に見られる放熱ピークは、アモルファス状の氷が結晶性の氷に変化する際に発生したものと考えられる。これらのデータから本発明の実施例はラフィノースなどの比較例と比べても極めて大きな凝固点降下効果を有していることが判る。
【００２５】
【発明の効果】
以上のことから、炭素数が６〜２０であるアルキル基で、平均置換数が１〜２であるラフィノースのアルキルエーテル体が優れた凍結防止効果を有する凍結抑制剤となることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】モノドデシルラフィノースエーテル（ＭＤＲと略記）、モノドデシルトレハロースエーテル（ＭＤＴと略記）、モノドデシルスクロースエーテル（ＭＤＳと略記）及びラフィースの５水和物（Ｒａｆｆｉｎｏｓｅと記す）の各３０質量％水溶液について、示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ）によるエンタルピー変化を示す図である。
【図２】トレハロースの２水和物の３０質量％水溶液について、示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ）によるエンタルピー変化を示す図である。
【図３】スクロースの３０質量％水溶液について、示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ）によるエンタルピー変化を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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