(57)【要約】【課題】所望の物性を有する天然由来多糖類の微粒子を提供する。【解決手段】天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションから、天然由来多糖類を含有する微粒子を製造する方法であって、上記Ｗ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションと、１）当該第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有する第二水溶液及び／又は２）その第二水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルションとを混合することにより、当該第一水溶液からなる水相中の天然由来多糖類の濃度を制御する濃度調整工程を有することを特徴とする天然由来多糖類を含有する微粒子の製造方法に係る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然由来多糖類を含有し、その平均粒径が０．１〜５０μｍである微粒子。
【請求項２】
積算体積分布の１０％径が５０％径の０．５倍以上、積算体積分布の９０％径が５０％径の１．５倍以下である請求項１記載の微粒子。
【請求項３】
乾燥時の空隙率が０〜５０容積％である請求項１又は２に記載の微粒子。
【請求項４】
天然由来多糖類がキトサンである請求項１〜３のいずれかに記載の微粒子。
【請求項５】
さらに有機酸を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の微粒子。
【請求項６】
天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションから、天然由来多糖類を含有する微粒子を製造する方法であって、
上記Ｗ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションと、１）当該第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有する第二水溶液及び／又は２）その第二水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルションとを混合することにより、当該第一水溶液からなる水相中の天然由来多糖類の濃度を制御する濃度調整工程を有することを特徴とする天然由来多糖類を含有する微粒子の製造方法。
【請求項７】
Ｗ／Ｏエマルションが、多孔質ガラス膜を用いた膜乳化法により得られるエマルションであって、
１）当該多孔質ガラス膜を介して、天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を油相中に分散して得られたエマルション、又は
２）天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルションを多孔質ガラス膜に通過させて得られたエマルション
である請求項６記載の製造方法。
【請求項８】
Ｏ／Ｗ／Ｏエマルションが、多孔質ガラス膜を用いた膜乳化法により得られたエマルションであって、
当該多孔質ガラス膜を介して、天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を水相とするＯ／Ｗエマルションを油相中に分散して得られたエマルション
である請求項６記載の製造方法。
【請求項９】
第一水溶液が、キトサンが有機酸水溶液に溶解した溶液である請求項６〜８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の濃度調整工程で得られた混合物に、さらに天然由来多糖類を不溶化し得る物質を添加することを特徴とする天然由来多糖類を含有する微粒子の製造方法。
【請求項１１】
天然由来多糖類を不溶化し得る物質を、当該物質の水溶液又はその水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルションとして添加する請求項１０記載の製造方法。
【請求項１２】
天然由来多糖類を不溶化し得る物質の水溶液の浸透圧及び／又は添加量を変化させることにより、得られる微粒子の空隙率を制御する請求項１１記載の製造方法。
【請求項１３】
請求項６〜１２のいずれかに記載の製造方法により得られる天然由来多糖類を含有する微粒子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品、医薬品、化粧品等に利用されているキチン、キトサン等をはじめとする天然由来多糖類の微粒子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
天然由来多糖類を基剤とするマイクロカプセルは、ＤＤＳ製剤、生分解性基剤等の様々な用途への応用が期待されている。このマイクロカプセルは、従来より、ノズル滴下法によってカプセル化される方法がよく利用されている。例えば、天然由来多糖類の一つであるキトサンを酢酸水溶液に溶解攪拌させながら、芯液となるカルボキシメチルセルロース水溶液をノズルに通して滴下し、両物質を瞬時に反応させて高分子複合カプセルが生成するという報告例がある（矢吹稔著、「キチン、キトサンの応用」ｐ．１６７−１７４、（１９９０））。ところが、上記のようなノズル滴下法では、粒径がミリオーダーの比較的大きなカプセルしか製造することができない。
【０００３】
このため、さらに小さなカプセルを調製するためには、乳化を経由する手法が用いられている。すなわち、ホモミキサーを用いて調製したエマルションから球状粒子を製造できることが知られている。これについては、例えばポリ乳酸マイクロスフィアを生成させた報告がある（Ｓｕｏｎｇ−Ｈｙｕ　Ｈｙｏｎ著、Ｙｏｎｓｅｉ　Ｍｅｄ　Ｊ．、６、　ｐ．７２０−７３４（２０００））。しかし、この方法で調製さるれエマルションが多分散であるため、得られた球状粒子も多分散となり、単分散粒子を得ることは困難である。特に、天然由来多糖類がキトサンである場合、酸に溶解したキトサンは中和反応によって増粘化する際に、Ｗ／Ｏエマルションの状態で増粘が進むと不定形粒子が固着し、いったん固着するとその再分散が困難となる。このため、キトサンのような増粘する物質を用い、実用性のある粒子又はカプセルを製造することはほとんど不可能である。
【０００４】
これに対し、多孔質ガラス膜を用いる乳化方法を利用して海草由来多糖類の均一球状粒子の製造方法が提案されている（特許第２６０７９９０号）。これは単分散Ｗ／Ｏエマルションから海草由来多糖類の均一粒子を製造する方法である。しかし、多糖類がアルギン酸ナトリウムである場合、反応液のＣａＣｌ２濃度をかなり高くしなければ粒子が形成されず、得られた粒子も緻密体であり、多孔質粒子又はマイクロカプセルを製造できない。また、上記方法では、対象となる物質は海草由来の多糖類に限られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来技術では、粒径等を制御しつつ、キトサン、キチン等の天然由来多糖類の微粒子を製造することが困難であり、かかる製造技術の改良が求められているのが現状である。
【０００６】
従って、本発明の主な目的は、粒径等の所望の物性を制御しながら天然由来多糖類の微粒子をより確実に製造することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、かかる従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、所定のＷ／Ｏエマルションを用いて特定の工程を採用することにより上記目的を達成できることを見出し、ついに本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、天然由来多糖類を含有する微粒子及びその製造方法に係る。
【０００９】
１．　天然由来多糖類を含有し、その平均粒径が０．１〜５０μｍである微粒子。
【００１０】
２．　積算体積分布の１０％径が５０％径の０．５倍以上、積算体積分布の９０％径が５０％径の１．５倍以下である前記項１記載の微粒子。
【００１１】
３．　乾燥時の空隙率が０〜５０容積％である前記項１又は２に記載の微粒子。
【００１２】
４．　天然由来多糖類がキトサンである前記項１〜３のいずれかに記載の微粒子。
【００１３】
５．さらに有機酸を含有する前記項１〜４のいずれかに記載の微粒子。
【００１４】
６．　天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションから、天然由来多糖類を含有する微粒子を製造する方法であって、
上記Ｗ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションと、１）当該第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有する第二水溶液及び／又は２）その第二水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルションとを混合することにより、当該第一水溶液からなる水相中の天然由来多糖類の濃度を制御する濃度調整工程を有することを特徴とする天然由来多糖類を含有する微粒子の製造方法。
【００１５】
７．　Ｗ／Ｏエマルションが、多孔質ガラス膜を用いた膜乳化法により得られるエマルションであって、
１）当該多孔質ガラス膜を介して、天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を油相中に分散して得られたエマルション、又は
２）天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルションを多孔質ガラス膜に通過させて得られたエマルション
である前記項６記載の製造方法。
【００１６】
８．　Ｏ／Ｗ／Ｏエマルションが、多孔質ガラス膜を用いた膜乳化法により得られたエマルションであって、
当該多孔質ガラス膜を介して、天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を水相とするＯ／Ｗエマルションを油相中に分散して得られたエマルション
である前記項６記載の製造方法。
【００１７】
９．　第一水溶液が、キトサンが有機酸水溶液に溶解した溶液である前記項６〜８のいずれかに記載の製造方法。
【００１８】
１０．　前記項６〜９のいずれかに記載の濃度調整工程で得られた混合物に、さらに天然由来多糖類を不溶化し得る物質を添加することを特徴とする天然由来多糖類を含有する微粒子の製造方法。
【００１９】
１１．　天然由来多糖類を不溶化し得る物質を、当該物質の水溶液又はその水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルションとして添加する前記項１０記載の製造方法。
【００２０】
１２．　天然由来多糖類を不溶化し得る物質の水溶液の浸透圧及び／又は添加量を変化させることにより、得られる微粒子の空隙率を制御する前記項１１記載の製造方法。
【００２１】
１３．　前記項６〜１２のいずれかに記載の製造方法により得られる天然由来多糖類を含有する微粒子。
【００２２】
【発明の実施の形態】
１．天然由来多糖類を含有する微粒子
本発明の天然由来多糖類を含有する微粒子（以下「本発明微粒子」ともいう。）は、天然由来多糖類を含有し、その平均粒径が０．１〜５０μｍであることを特徴とする。
【００２３】
平均粒径は、通常０．１〜５０μｍ程度であるが、特に０．５〜２０μｍであることが望ましい。本発明の「平均粒子」とは、積算体積分布において、当該分布の５０体積％に対応する粒径を上記「平均粒径」とする。例えば、図５に実施例で得られたキトサン粒子の積算体積分布（２０）を示す。図５では、縦軸の相対粒子体積数が５０体積％に対応する粒径が「平均粒径」を示し、この場合の平均粒径は約９μｍとなる。
【００２４】
また、本発明粒子は、積算体積分布の１０体積％に対応する粒径（以下「１０％径」という。）が上記５０％径の０．５倍以上であり、かつ、当該分布の９０体積％に対応する粒径（以下「９０％径」という。）が上記５０％径の１．５倍以下であることが望ましい。
【００２５】
本発明粒子は、空隙を有していても良い。すなわち、本発明粒子は、多孔質構造又はマイクロカプセル構造をもつ粒子であっても良い。多孔質構造の場合は、乾燥時の空隙率が０〜５０容積％の範囲であることが好ましい。空隙率は、窒素ガス吸着法により測定することができる。
【００２６】
本発明の天然由来多糖類としては、天然界で合成される多糖類（天然多糖類）であれば限定的されない。例えば、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、アラビアゴム、ジェランガム、キチン、キトサン、カラギーナン等のほか、これらの誘導体も挙げられる。これらは１種又は２種以上で使用することができる。
【００２７】
また、本発明粒子は、天然由来多糖類を主成分（基質）とすれば良く、実質的に天然由来多糖類からなる粒子も包含される。本発明の効果を妨げない範囲内で他の成分を含んでいても良い。例えば、油性乳化剤又は水性乳化剤、浸透圧調整剤、有機酸又は無機酸等が挙げられる。これらは、後記に示すようなものを使用することができる。
【００２８】
２．本発明粒子の製造方法
本発明粒子の製造方法は、天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションから、天然由来多糖類を含有する微粒子を製造する方法であって、
上記Ｗ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションと、１）当該第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有する第二水溶液及び／又は２）その第二水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルションとを混合することにより、当該第一水溶液からなる水相中の天然由来多糖類の濃度を制御する濃度調整工程を有することを特徴とする。図１には、Ｗ／Ｏエマルションを用いた場合の製造フロー図を示す。必要により図１の製造フロー図を使用しながら説明する。
（１）Ｗ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションの水相及び油相
ａ）水相
上記Ｗ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションにおける水相としては、天然由来多糖類の水溶液（第一水溶液）を使用する。天然由来多糖類は限定的でなく、前記に示したものを１種又は２種以上を用いることができる。
【００２９】
第一水溶液を調製する際の溶媒は、通常は水を使用できるほか、各種の水溶液を溶媒として使用することもできる。天然由来多糖類は、一般的には、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、アラビアゴム、ゲランガム等の水可溶性の多糖類、キトサン等の酸に溶解し得る多糖類等に分けられる。
【００３０】
酸に溶解し得る多糖類は、酸の存在下で水に溶解させれば良い。例えば、酸の水溶液に天然由来多糖類を溶解させたり、あるいは水中に天然由来多糖類を懸濁させた後、酸を滴下しながら溶解させれば良い。
【００３１】
酸としては、使用する天然由来多糖類を水に溶解させることができるものであれば限定されず、例えば酢酸、プロピオン酸、酪酸、Ｌ−アスコルビン酸、アクリル酸、クエン酸、マレイン酸、乳酸、リンゴ酸等の有機酸のほか、塩酸、ホウ酸等の無機酸が使用できる。本発明では、これらの中では、特に弱酸が好適である。
【００３２】
第一水溶液の天然由来多糖類の濃度は特に限定されないが、通常は０．００１〜５重量％程度、好ましくは０．１〜２重量％とすれば良い。
【００３３】
また、必要に応じて第一水溶液に添加剤を適宜加えても良い。添加剤としては、溶解している天然由来多糖類を不溶化しないものであれば限定されない。例えば、ＮａＣｌ、ブドウ糖、ラクトース、グリセリン等の浸透圧調整剤、ショ糖脂肪酸エステル、モノグリセリン脂肪酸エステル、ジグリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン酸脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン・ゾルビタン系界面活性剤、レシチン、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油系界面活性剤等の水性乳化剤等が挙げられる。浸透圧調整剤の使用量は、所望の浸透圧に応じて適宜決定することができる。水性乳化剤の使用量は限定的でなく、通常は０．０１〜１０重量％程度とすることができる。
【００３４】
ｂ）油相
油相は、Ｗ／Ｏエマルションの場合には連続相（連続油相）（２）、Ｏ／Ｗ／Ｏエマルションの場合には内油相及び外油相を構成する。
【００３５】
油相の油剤としては、公知のＷ／Ｏエマルション等の油相として使用されているものであれば良く、例えば油脂類、石油系油剤、有機溶剤、合成系油剤等を挙げることができる。これらは１種又は２種以上で使用しても良い。特に、粒子回収の際に油剤を除去する必要がある場合には、沸点の低いヘキサン等の石油系油剤のほか、トルエン、ベンゼン等の有機溶剤を使用することが好ましい。
【００３６】
また、油相には、必要に応じて乳化剤（油性乳化剤）等の添加剤を加えても良い。油性乳化剤としては、ショ糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン縮合リシノレイン酸エステル、ソルビタン系界面活性剤、レシチン、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油系界面活性剤等を使用することができる。油性乳化剤の添加量は、使用する油性乳化剤の種類等に応じて適宜設定すれば良いが、通常０．５〜１０重量％の範囲にすれば良い。
（２）Ｗ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションの調製
本発明では、上記の水相及び油相を用いてＷ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションを調製できる。
【００３７】
ａ）Ｗ／Ｏエマルションの調製
上記第一水溶液を水相（分散水相）として用い、これを油相（連続油相）に分散してＷ／Ｏエマルション（４）を調製する。Ｗ／Ｏエマルション中の分散水相の体積比は限定的ではないが、一般には０．１〜７０容積％、好ましくは１０〜５０容積％に設定すれば良い。
【００３８】
Ｗ／Ｏエマルションを調製するための乳化（３）の方法は特に限定されず、攪拌法、ホモミキサーによる混合方法、多孔質膜を用いる膜乳化法等が利用できるが、特に多孔質膜を用いる膜乳化法による方法が望ましい。
【００３９】
具体的には、１）当該多孔質ガラス膜を介して、天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を油相中に分散して得られたエマルション、又は２）天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルションを多孔質ガラス膜に通過させて得られたエマルションを好適に用いることができる。膜乳化法によれば、分散水相の水滴（粒子）の粒径を制御でき、単分散のエマルションを効率良く製造することができる。
【００４０】
上記多孔質膜の形状は特に限定されず、本発明粒子の製造条件等に応じて適宜決定すれば良い。例えば、板状（平膜状）、円筒状（パイプ状）等の形状が挙げられる。また、多孔質膜の細孔径も限定的でなく、所望の粒径等に応じて適宜選択すれば良い。本発明では、多孔質膜の相対累積細孔分布曲線において、細孔容積が全体の１０％を占める時の細孔径が全体の９０％を占める時の細孔径で除した値が実質的に１から１．５までの範囲内にあるミクロ多孔質膜が好ましい。このような膜自体は、公知の方法によって製造することができる。
【００４１】
貫通孔（細孔）は、その断面形状が楕円状、長方形（スリット状）、正方形等のいずれであっても良い。また、貫通孔は、膜面に対して垂直に貫通していても良いし、斜めに貫通していても良い。貫通孔どうしが絡み合った状態になっても良い。多孔質膜の材質も限定的でなく、例えば、ガラス、セラミックス、シリコン、樹脂、金属等が挙げられる。
【００４２】
本発明方法では、特に多孔質ガラス膜を用いることが望ましい。多孔質ガラス膜としては、例えばガラスのミクロ相分離を利用して製造される多孔質ガラス膜が好適である。具体的には、特許第１５０４００２号に開示されたＣａＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系多孔質ガラス、特許第１５１８９８９号に開示されたＣａＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｎａ２Ｏ系多孔質ガラス、ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｎａ２Ｏ−ＭｇＯ系多孔質ガラス等が挙げられる。これらの多孔質ガラス膜としても、その相対累積細孔分布曲線において、細孔容積が全体の１０％を占める時の細孔径が全体の９０％を占める時の細孔径で除した値が実質的に１から１．５までの範囲内にあるミクロ多孔質ガラス膜が好ましい。
【００４３】
膜乳化法では、多孔質ガラス膜表面の界面化学的性質が単分散エマルション調製に際して重要である（特許第２１０６９５８号及び特許第２７３３７２９号）。例えばＷ／Ｏエマルションを調製する場合は、親油性膜であることが好ましい。従って、多孔質ガラス膜の表面が親油性であればそのまま使用することができ、親水性又は疎油性であれば表面改質により膜表面を親油性化した後に使用すれば単分散Ｗ／Ｏエマルションを安定して生成することができる。
【００４４】
親油化の処理方法としては、表面改質によって多孔質膜自体の細孔構造が損なわれない限り、特に方法は限定されない。例えば、シランカップリング剤等種々の反応試薬を用いて炭化水素基を導入する方法、有機系コーティング剤を付与する方法等が適用できる。
【００４５】
膜乳化法を実施するための装置も限定的でなく、例えば図２に示すような公知の膜乳化装置を使用することができる。天然多糖類含有水相を分散相容器（１１）に入れ、これを圧力計（１２）でモニターしながらポンプ（１３）によって加圧する。一方、分散相容器の先端にはパイプ状多孔質ガラス膜（１４）が装着されており、これを連続油相容器（１５）の連続油相中に浸漬しておく。この連続油相はマグネッチックスターラー（１６）によって回転子（１７）を回転運動させて流動させる。水相は多孔質ガラス膜の細孔を透過した後、均一な水相粒子（１８）となって油相中に分散されることになり、所定の単分散Ｗ／Ｏエマルションが得られる。
【００４６】
ｂ）Ｏ／Ｗ／Ｏエマルションの調製
Ｏ／Ｗ／Ｏエマルションを調製する場合は、第一水溶液に油剤を添加し、攪拌法、膜乳化法等によりＯ／Ｗエマルションを調製する。第一水溶液には適宜水性乳化剤等の添加剤を加え、Ｏ／Ｗエマルション中の油剤の体積割合は０．１〜７０容積％、好ましくは１０〜５０容積％に設定すれば良い。
【００４７】
こうして得られたＯ／Ｗエマルションを膜乳化法等を用いて連続油相に分散すればＯ／Ｗ／Ｏエマルションが得られる。特に、多孔質ガラス膜を介して、天然由来多糖類が溶解した第一水溶液を水相とするＯ／Ｗエマルションを油相中に分散して得られたエマルションを好適に用いることができる。
【００４８】
このときの分散相（Ｏ／Ｗエマルション）の体積割合はＯ／Ｗ／Ｏエマルション中０．１〜７０容積％程度、好ましくは１０〜５０容積％に設定すれば良い。
【００４９】
本発明方法において、Ｏ／Ｗ／Ｏエマルションを使用した場合には、粒子内部が空洞である粒子（マイクロカプセル（中空粒子））を得ることもできる。特に、空隙率が０〜９５体積％のマイクロカプセルを好適に製造することができる。
（３）濃度調整工程
本発明方法では、上記Ｗ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションと、１）当該第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有する第二水溶液及び／又は２）その第二水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルションとを混合することにより、当該第一水溶液からなる水相中の天然由来多糖類の濃度を制御する。
【００５０】
本発明方法では、上記混合により、上記Ｗ／Ｏエマルション又はＯ／Ｗ／Ｏエマルションの天然由来多糖類の水溶液を脱水濃縮することができる。脱水濃縮は、加熱、真空加熱等によっても可能であるが、使用する油剤が低沸点であったり、脱水量を精密にコントロールすることが難しい等の制限があるため、第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有する第二水溶液（５）及び／又は第二水溶液を水相（分散相）とするＷ／Ｏエマルションを混合することにより、混合エマルション（混合物）（６）の状態において、浸透圧差を駆動力となって低浸透圧の分散水滴から水を奪い、第一水溶液の天然由来多糖類を濃縮する。
【００５１】
また、上記濃縮により天然由来多糖類を含有する水相の粘度が高くなるが、後述する不溶化処理により形成した粒子の形状と分散性に多大な影響を及ぼす。すなわち、濃縮率が高く、ゲル化等により高粘度化が進んだ状態になればなるほど水相粒子の変形が少なく、球状に近く、しかも分散性に富む粒子が得られる。なお、上記混合物は、Ｗ／Ｏエマルション又はＷ／Ｏ／Ｗエマルションあるいは両者が混在した状態であっても良い。
【００５２】
第二水溶液は、浸透圧調整剤を水に溶解したものを使用することができる。浸透圧調整剤としては、高い浸透圧を生むことができる物質であれば、その種類に制限はない。例えば、ＮａＣｌ、ＣａＣｌ２等の無機塩類、グルコース、蔗糖等の糖類、グリセリン等が挙げられる。
【００５３】
第二水溶液の濃度は、第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有するように調整すれば良い。具体的には、所望の濃縮率に基づいて、予め第二水溶液の濃度を設定することができる。
【００５４】
ここに、濃縮率ε％は、第一水溶液▲１▼の浸透圧をΠａ、水相体積をＶａ、第二水溶液▲５▼の浸透圧をΠｂ、水相体積をＶｂとし、水の移動が進んで両水相の浸透圧が等しくなった時の平衡浸透圧をΠｅとすると、次式によって概算することができる。
【００５５】
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天然由来多糖類は高分子であることから、通常は溶解量も少なく、一般に浸透圧は低い。従って、本発明方法では、これよりも高い浸透圧の第二水溶液を用意すれば良い。
【００５６】
一般的には、濃縮率の調整によって、得られる微粒子の空隙率を０〜５０体積％の範囲内で制御することができる。すなわち、本発明では、多孔質構造又はマイクロカプセル構造を有する微粒子をつくることができる。
【００５７】
本発明では、第二水溶液をそのまま使用するほか、第二水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルションを単独又は第二水溶液とともに使用することができる。このＷ／Ｏエマルションとしては、水相として上記第二水溶液を使用するほかは、前記ａ）Ｗ／Ｏエマルションの調製と同様にして調製することができる。
（４）不溶化処理
本発明方法は、上記の濃度調整工程で得られた混合物に、さらに天然由来多糖類を不溶化（ないしは固化）し得る物質（不溶化物質）を添加する方法も包含する。不溶化を必要としない場合は、上記混合物をそのまま使用したり、あるいは上記混合物から粒子を回収すれば良い。
【００５８】
上記不溶化物質としては、溶解している天然由来多糖類を不溶化させる（析出させる）ようなものであれば限定的でなく、用いる天然由来多糖類（第一水溶液）の種類によって適宜選択することができる。一般的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の水酸化物；アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属等の無機酸塩（塩化物、炭酸塩等）のほか、アンモニウム塩等の１種又は２種以上を適宜採用すれば良い。
【００５９】
上記不溶化物質は、当該物質の水溶液又はその水溶液を水相とするＷ／Ｏエマルションの形態で添加することが望ましい。これら水溶液又はＷ／Ｏエマルションも、使用する天然由来多糖類（第一水溶液）の種類によって適宜選択することができる。例えば、第一水溶液が弱酸に溶解したキトサンの場合は、ＮａＯＨ、ＮａＣＯ３、（ＮＨ４）２ＣＯ３等を溶解したアルカリ水溶液；第一水溶液がアルギン酸ナトリウム水溶液の場合はＣａＣｌ２、ＦｅＣｌ３等の多価陽イオンを生成する電解質水溶液等を不溶化液として使用できる。
【００６０】
上記不溶化物質の添加量又は濃度（水溶液とする場合）は、使用する天然由来多糖類の不溶化できるのに十分な量であれば良い。従って、使用する天然由来多糖類の種類、濃度等に応じて適宜設定することができる。
【００６１】
特に、本発明方法では、不溶化物質の水溶液の浸透圧は、目的に応じで適宜変更できる。すなわち、（ｉ）上記平衡浸透圧Πｅに等しい浸透圧に設定した場合は、天然由来多糖類の高粘度粒子がそのまま不溶化される。（ｉｉ）Πｅより高く設定した場合は、高粘度粒子がさらに脱水されながら不溶化することになる。（ｉｉｉ）Πｅより低く設定した場合は、水を取り込んで膨潤しながら不溶化する。このように、不溶化液の浸透圧によっても、粒子の粒径、形状、空隙率等を任意的に制御することができる。上記浸透圧は、上記水溶液の濃度等によって適宜変更することができる。同様の制御は、上記水溶液又はＷ／Ｏエマルションの添加量を変えることによって実施することができる。
【００６２】
また、上記水溶液又はＷ／Ｏエマルションを添加しなくても不溶化できる天然由来多糖類も存在する。例えば、カラギーナンの場合ように、溶解と不溶化の境に明確な温度が存在する多糖類では、図１の（１）〜（６）の工程を加温しながら実施し、その後に冷却すれば不溶化した粒子を生成させることができる。
（５）回収
本発明では、上記の濃度調整工程又は不溶化処理で得られた混合物を種々の用途にそのまま使用することができるが、必要に応じて油相を取り除いて洗浄した後に回収しても良い。これにより、固化した天然由来多糖類の粒子を回収（１０）できる。油相の除去方法、洗浄方法等は、本発明の粒子特性に影響を及ぼさない限り、公知の方法に従って行えば良い。例えば、天然由来多糖類がキトサンの場合、不溶化が終了した混合エマルション（８）をろ過等により固液分離し、得られた固形分をアルコールで洗浄した後に乾燥すれば、本発明粒子を固化粒子として回収することができる。
【００６３】
Ｏ／Ｗ／Ｏエマルションを使用した場合も、同じ操作を実施すれば良い。また、必要に応じて、粒子内部の空洞を形成している油相を取り除く工程を実施しても良い。例えば、液中乾燥法、凍結乾燥法等によって上記油相を除去することができる。
【００６４】
本発明の特徴の１つは、均一な大きさの粒子を自由に製造できることにある。これは、Ｗ／Ｏエマルション（４）あるいはＯ／Ｗ／Ｏエマルションの水相粒径あるいはＯ／Ｗ粒径が自由に制御できる膜乳化法の特徴を利用しており、多糖類の水相濃度と浸透圧を精密に調整することで空隙率や粒子の収縮率をコントロールでき、エマルションの粒径分布と同じ形のまま小さい方へシフトした天然由来多糖類の粒子を得ることができる。
【００６５】
本発明微粒子は、粒子内部に有用物質を封入し、有用物質のキャリアとして使用することもできる。有用物質の封入方法自体は公知の方法に従えば良い。例えば、予め第一水溶液を調製する際に併せて有用物質を溶解しておけば本発明微粒子に有用物質を封入することができる。有用物質が有機酸である場合、キトサン等を溶解する弱酸として有機酸を用いることにより、これを微粒子に封入することができる。また例えば、微粒子を回収した後に、有用物質が溶解した溶液（水溶液、アルコール溶液等）に投入して粒子内に有用物質を含浸させる方法でも良い。
【００６６】
【作用】
混合エマルションでは、第一水溶液の水相（１）と第二水溶液の水相（５）の浸透圧差が駆動力となり、低浸透圧の第一水溶液の水が油相を介して第二水溶液の水相の方へ移動し、脱水されることにより第一水溶液の水相粒子内の粘性は非常に高くなる。その結果、濃縮された天然由来多糖類を含有する水相は、通常の方法では得られなかった高粘性の粒子となる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）従来は困難とされていたサブミクロンないしはナノオーダーの天然由来多糖類の微粒子を提供することが可能である。しかも、その粒径を比較的自由に調節することができ、天然由来多糖類の単分散粒子も提供することができる。
（２）製造工程が比較的簡易であり、しかも連続的に天然由来多糖類粒子を製造できることから、本発明方法は工業的規模での生産に適している。
（３）緻密な微粒子〜多孔質構造〜マイクロカプセル構造というような種々の構造をもつ微粒子を比較的容易に製造することができる。
【００６８】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明の特徴をより明確に示す。なお、本発明は、これらの実施例に限定されない。実施例中の「ｗｔ％」は「重量％」、「ｖｏｌ％」は「容積％」をそれぞれ示す。
【００６９】
実施例１
天然由来多糖類としてキトサン、油剤としてｎ−ヘキサン、乳化剤としてテトラグリセリン縮合リシノレイン酸エステル（以下「ＴＧＣＲ」という）（製品名「ＣＲ−３１０」阪本薬品工業製）、多孔質膜として平均細孔径８．８２μｍの疎水性多孔質ガラス膜（エス・ピー・ジーテクノ製）、浸透圧調整剤として食塩ＮａＣｌ、不溶化物質として重炭酸アンモニウム（ＮＨ４）２ＣＯ３をそれぞれ用いた。
【００７０】
また、膜乳化装置として図２に示すような装置を使用した。この装置は、分散相を収容する上部容器（１１）、多孔質ガラス膜（１４）、連続油相を収容する下部容器（１５）、圧力計（１２）、ポンプ（１３）、マグネッチックスターラー（１６）及び回転子（１７）を基本構成とする。ポンプにより上部容器に供給された分散相は、多孔質ガラス膜を介して、下部容器の連続油相中に圧入分散され、水相粒子（１８）を形成する。
【００７１】
まず、１０ｗｔ％の酢酸水溶液にキトサンを溶解し、キトサン濃度を２ｗｔ％となるように調整し、これを水相として用いた。次に、ＴＧＣＲをｎ−ヘキサンに溶解し、ＴＧＣＲ濃度を５ｗｔ％にしたものを油相とした。
【００７２】
疎水性多孔質ガラス膜を介して水相を油相中に圧入分散し、平均粒径２３μｍ、水相の体積割合３３ｖｏｌ％の単分散Ｗ／Ｏエマルション（以下「キトサンエマルション」という。）を調製した。得られたキトサンエマルションの光学顕微鏡による観察結果を図３、レーザー回折／散乱式粒度分布計（製品名「ＳＡＬＤ−２０００」島津製作所製）で測定した水相粒子の積算粒径分布を図５の（１９）にそれぞれ示す。
【００７３】
次に、ＮａＣｌ濃度１．６ｍｏｌ／Ｌの高浸透圧水溶液と上記油相を同じ体積割合で混合し、ホモミキサー（製品名「ＵＬＵＴＲＡ−ＴＵＲＲＡＸ」、ＪＡＮＫＥ　＆　ＫＵＮＫＥＬ製）を用いて、２４０００ｒｐｍで１分間の高速攪拌を行って高浸透圧のＷ／Ｏエマルション（以下「高浸透圧エマルション」という。）を調製した。
【００７４】
キトサンエマルションと高浸透圧エマルションを体積比１：２の割合で混合し、翼型攪拌機にて５００ｒｐｍの回転数で攪拌した。キトサンエマルションの水相から浸透圧差による脱水が終了する３時間後に、今度は、先の混合Ｗ／Ｏエマルションに１．０ｍｏｌ／Ｌ濃度の（ＮＨ４）２ＣＯ３反応水溶液を等量加え、翼型攪拌機を用いて回転数５００ｒｐｍで２０時間攪拌した。
【００７５】
その後、キトサンエマルション、高浸透圧エマルション、反応水溶液が混在する溶液をろ紙を用いて吸引ろ過し、ろ紙上の粒子をエタノールで十分洗浄した。こうして得られたキトサン粒子を走査型電子顕微鏡により観察した結果を図４に示す。図４によれば、従来の手法では製造できなかった均一な大きさのキトサン粒子であることがわかる。
【００７６】
図５（２０）にキトサン粒子の積算粒径分布を示す。キトサンエマルション水相粒子の積算粒径分布がそのまま小さい方へシフトしており、キトサン粒子の粒径分布は水相粒子の粒径分布によって決定できることがわかる。すなわち、本発明の製造方法が確かなものであり、特徴ある天然由来多糖類の粒子を生成
できることが判明した。
【００７７】
実施例２
浸透圧調整剤含有水相の浸透圧によって粒子の形状、分散性等を制御する本発明の特徴を明らかにするため、以下の実験を実施した。
【００７８】
実施例１と同じキトサン含有酢酸水溶液、油相、平均細孔径８．８２μｍの多孔質ガラス膜を用い、膜乳化により単分散Ｗ／Ｏエマルションを調製した。次に、ＮａＣｌ濃度０．１７ｍｏｌ／Ｌと０．５１ｍｏｌ／Ｌの高浸透圧水溶液を準備し、そのＷ／Ｏエマルションをホモミキサーで調製した。
【００７９】
両エマルションを等量混合した後、実施例１と同じ条件で脱水操作、さらに、固化反応を行い、キトサン粒子を回収した。得られた粒子を電子顕微鏡によって観察した結果を図６及び図７にそれぞれ示す。
【００８０】
ＮａＣｌ水溶液の濃度、すなわち、浸透圧が高い場合、図４のように表面が滑らかで球状のキトサン粒子が生成した。一方、浸透圧が低い場合は、図６のように表面の凹凸が著しい粒子になった。図７に示す粒子は、それらの中間の状態であった。また、乾燥状態の空隙率は浸透圧が低いものほど高く、これらを水中に再分散した場合、浸透圧が低いものほどよく膨潤した。
【００８１】
浸透圧が高い場合は、分散水相のキトサン濃縮率は高くなり、キトサン分子が密な高粘度状態で固化反応（不溶化反応）が進んだため、空隙率の低い粒子になったと推測される。一方、浸透圧が低い場合は、キトサン分子がルーズな高粘度状態で固化反応が進み、空隙率が大きな粒子になったと考えられる。図６の粒子を水中に再分散すると水和によって大きく膨潤し、表面が滑らかな粒子に変化する。このことから、図６における粒子表面は、大きな空隙が乾燥によって収縮したために著しい凸凹が形成されたと推定される。
【００８２】
実施例３
キトサン水溶液の濃度が粒径制御に及ぼす影響を以下の実施例で調べた。
【００８３】
キトサンの濃度が０．５ｗｔ％、１ｗｔ％、２ｗｔ％及び３ｗｔ％の４種類の水溶液をそれぞれ準備し、実施例１の手順に従ってキトサン粒子を製造した。ただし、油剤として灯油、油性界面活性剤としてソルビタン・モノオレート（製品名「Ｓｐａｎ８０」和光純薬工業製）をそれぞれ使用した。
【００８４】
図８には、キトサン濃度と平均粒径との関係を示す。平均細孔径が８．８２μｍの多孔質ガラス膜を用いて調製したＷ／Ｏエマルションの水相平均粒径を（２１）、固化反応後に回収したキトサン粒子の平均粒径を（２２）にそれぞれ示す。キトサンの濃度を変化させた場合、その水溶液の粘度は５〜１００ｍＰａ・ｓの範囲で変化した。それにもかかわらず、（２１）のように水相平均粒径は２２〜２３μｍの範囲で一定である。ところが、これを固化反応させると、濃度が低い場合のキトサン粒子は小さく、濃度が高くなるに従って粒径は大きくなった。キトサン粒子の平均粒径をＤｐ、キトサンの濃度をＣｍ、水相平均粒径をＤＷとすると、粒子の空隙率が一定であるとして算出される次式に従った。
【００８５】
Ｄｐ＝Ａ×Ｃｍｌ／３×ＤＷ
（ただし、Ａは実験で求められる定数を示す。）
このことから、生成手順と条件が同一であれば、キトサンの濃度とＷ／Ｏエマルションの水相粒径からキトサン粒子の粒径を制御できることがわかる。
【００８６】
実施例４
使用した多孔質膜の孔径が天然由来多糖類の粒径制御に及ぼす影響を明らかにした。
【００８７】
キトサン水溶液を平均細孔径が２μｍ、５．５μｍ、８．８２μｍ及び１９．４μｍの４種類の多孔質ガラス膜を介して連続油相に圧入分散し単分散Ｗ／Ｏエマルションを調製した。多孔質ガラス膜以外は実施例１と同じ条件にし、キトサン粒子を生成して回収した。
【００８８】
図９には、多孔質ガラス膜の孔径とそれにより得られた粒子の平均粒径との関係を示す。得られたＷ／Ｏエマルションの水相平均粒径を（２３）に示し、キトサン粒子の平均粒径を（２４）に示す。両粒径は直線関係で表され、水相粒径が多孔質ガラス膜で決定されれば、キトサン粒子の粒径もほぼ予想できることがわかる。
【００８９】
実施例３の式を使って求められるキトサン粒子の空隙率は約９０ｖｏｌ％であった。粒径測定に用いたレーザー回折／散乱式粒度分布計は湿式法に基づいており、粒子を水に再分散して粒径を測定する。従って、粒子は水和して膨潤しており、このため空隙率が９０ｖｏｌ％になったと考えられる。この粒子の乾燥状態での空隙率を窒素ガス吸着測定装置（製品名「ソープトマッチック１８００型」ファイソンズ社製）で測定した。具体的には、真空脱気した試料を液体窒素温度に保持し、窒素ガスを物理吸着させることにより、その窒素ガス吸着量（窒素ガスが液化した液体窒素の体積）から空隙率を求めた。その結果、空隙率は５ｖｏｌ％程度しかなく、膨潤が顕著であることが判明した。さらに、これらの水和膨潤と乾燥収縮は繰り返し起こり、天然由来多糖類の粒子に特有の機能であることも明らかになった。
【００９０】
これらの機能を利用し、あらかじめ粒子内に封入した有用成分を水和によって一挙に放出できる新たなタイプのキャリアを調製できることがわかる。
【００９１】
実施例５
Ｗ／Ｏエマルションの代わりにＯ／Ｗ／Ｏエマルションを出発エマルションとし、マイクロカプセルを調製した。
【００９２】
天然由来多糖類としてキトサン、油剤にｎ−ヘキサン、乳化剤としてテトラグリセリン縮合リシノレイン酸エステルＴＧＣＲ、多孔質膜として平均細孔径８．８２μｍの疎水性多孔質ガラス膜、浸透圧調整剤にＮａＣｌ、不溶化物質に（ＮＨ４）２ＣＯ３と苛性ソーダＮａＯＨを用いた。
【００９３】
まず、キトサンが２ｗｔ％、水性界面活性剤のポリオキシエチレン硬化ヒマシ油（製品名「ＨＣＯ−６０」日光ケミカルズ製）が０．５ｗｔ％溶解した酢酸１０ｗｔ％水溶液を水相とした。これに水相と等量のｎ−ヘキサンを添加してホモミキサーによりＯ／Ｗエマルションを調製した。一方、ＴＧＣＲをｎ−ヘキサンに溶解し、濃度５ｗｔ％に調整したものを油相とした。次に、疎水性多孔質ガラスを介して上記Ｏ／Ｗエマルションを油相中に圧入分散し、平均粒径２３μｍ、Ｏ／Ｗ相の体積割合３３ｖｏｌ％のＯ／Ｗ／Ｏエマルションを調製した後、実施例１と同じ手順でマイクロカプセルを調製した。
【００９４】
その結果、キトサン粒子の平均粒径は９μｍ、乾燥状態での空隙率は４５ｖｏｌ％であり、実施例１〜４の粒子より空隙率がはるかに大きなマイクロカプセルが得られることがわかる。また、分散した油相の割合を変えることにより、マイクロカプセルの空隙率を制御できることも判明した。なお、不溶化物質を変えても粒径と空隙率に差がなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】天然由来多糖類を基質とする微粒子の製造フロー図である。
【図２】膜乳化装置の概要を示す図である。
【図３】Ｗ／Ｏエマルションの粒子を観察した結果を示す図（イメージ図）である。
【図４】キトサン粒子の粒子を観察した結果を示す図（イメージ図）である。
【図５】水相粒子とキトサン粒子の積算粒径分布を示す図である。
【図６】ＮａＣｌ濃度０．１７ｍｏｌ／Ｌを浸透圧調整剤水溶液に用いて合成したキトサン粒子の粒子を観察した結果を示す図（イメージ図）である。
【図７】ＮａＣｌ濃度０．５１ｍｏｌ／Ｌを浸透圧調整剤水溶液に用いて合成したキトサン粒子の粒子を観察した結果を示す図（イメージ図）である。
【図８】Ｗ／Ｏエマルションの水相平均粒径とキトサン粒子の平均粒径とを比較した図である。
【図９】Ｗ／Ｏエマルションの水相平均粒径とキトサン粒子の平均粒径を比較した図である。
【符号の説明】
（１）天然由来多糖類含有水相
（２）連続油相
（３）乳化
（４）Ｗ／Ｏエマルション
（５）浸透圧調整剤含有水相
（６）混合エマルション
（７）反応液（天然多糖類を不溶化し得る溶液）
（８）混合エマルション
（９）固化
（１０）回収
（１１）分散相容器（上部容器）
（１２）圧力計
（１３）ポンプ
（１４）多孔質ガラス膜
（１５）連続油相容器（下部容器）
（１６）マグネッチックスターラー
（１７）回転子
（１８）水相粒子
（１９）水相粒子の積算粒径分布
（２０）キトサン粒子の積算粒径分布
（２１）Ｗ／Ｏエマルションの水相平均粒径
（２２）キトサン粒子の平均粒径
（２３）Ｗ／Ｏエマルションの水相平均粒径
（２４）キトサン粒子の平均粒径
【図１】
2004002582.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004002582.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004002582.tif 000008
【図７】
2004002582.tif 000009
【図８】
2004002582.tif 000010
【図９】
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