(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料であるキチンの酸加水分解に際し、多価酸と塩酸を同時に使用して限定加水分解をすることを特徴とするキチンオリゴ糖の製造方法。
【請求項２】
上記の多価酸が硫酸である請求項１のキチンオリゴ糖の製造方法。
【請求項３】
上記の多価酸がりん酸である請求項１のキチンオリゴ糖の製造方法。
【請求項４】
請求項１、２、または３の方法で製造された高重合度オリゴマーの組成比が高いキチンオリゴマー混合物。
【請求項５】
請求項４のキチンオリゴマー混合物を含有する組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業の属する技術分野】
本発明は、キチンオリゴ糖の製造方法およびその方法で得られた高重合度オリゴマーの組成比が高いキチンオリゴ糖に関する。
【０００２】
【従来の技術】
キチンは無脊椎動物を中心に広く分布する天然多糖であり、その資源量はセルロースに次ぐものといわれて有効利用が期待されている。しかし、キチンは水をはじめ一般的な有機溶剤にも不溶であることから利用性が低く、存在する資源の一部のみがキトサン原料等へ利用されているに過ぎない。キチンはＮ−アセチルグルコサミンがグリコシド結合で直鎖状に連なった分子量が数百万とも見積もられる高分子であるが、部分的にこのグリコシド結合を分解した少糖類（オリゴマー）、特に６糖以下程度のものは水へ溶解することが知られている。また、これらのキチンオリゴマーは抗腫瘍活性、免疫賦活活性などの生理活性を示すことが知られ健康食品等に利用されている。
【０００３】
これらの生理活性は５糖、６糖以上といった水溶性を示すオリゴマーの中で比較的重合度の高い成分に強い活性を示しているが、これらを効率的に製造するのは極めて困難である。何故ならば通常工業的製法に用いられる濃塩酸による酸分解の手法では完全に反応を進ませると単糖しか得られず、比較的オリゴマー成分が多いところで反応を中断してオリゴマーを得ている。この場合には、低重合度のオリゴマーほど多く生成し、分解が十分でないキチンは不溶部として除かれるため収率も４０〜５０％が限度であり、本来オリゴマーとは呼べない単糖が３０〜４０パーセントも含まれる。さらに反応の初期に処理を中断すればいくらかオリゴマー成分の比率が増加するがこの場合には収率が極端に減少するのを避けられない。
【０００４】
また、酵素を利用した製造法も検討されているがキチンが水に溶けない高分子であるため酵素反応の効率が悪いうえ、現在知られているキチン分解酵素のほとんどはキチンを２糖単位で切り出すため高重合度のオリゴマーを得ることは困難である。
キチンオリゴマー各成分はクロマトグラフィー的手法を用いれば各成分の精製や濃縮も可能であるが、もともと低含量の成分を濃縮するのは効率が悪く、またコストも極端に増大する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来と同等のオリゴマー組成の製品の大幅に収率を改善した製造方法の提供を目的とする。
本発明は、高い生理活性を有することが期待できるキチンオリゴマーを低コストで提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原料であるキチンの酸加水分解に際し、多価酸と塩酸を同時に使用して限定加水分解をすることを特徴とするキチンオリゴ糖の製造方法を要旨としている。
【０００８】
上記の多価酸が硫酸であり、その場合、本発明は、原料であるキチンの酸加水分解に際し、硫酸と塩酸を同時に使用して限定加水分解をすることを特徴とするキチンオリゴ糖の製造方法を要旨としている。
【０００９】
上記の多価酸がりん酸であり、その場合、本発明は、原料であるキチンの酸加水分解に際し、りん酸と塩酸を同時に使用して限定加水分解をすることを特徴とするキチンオリゴ糖の製造方法を要旨としている。
【００１０】
また、本発明は、上記いずれかの方法で製造された高重合度オリゴマーの組成比が高いキチンオリゴマー混合物を要旨としている。
【００１１】
さらにまた、本発明は、上記のキチンオリゴマー混合物を含有する組成物を要旨としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
用いるキチンの由来、形状は特に限定されないが迅速な分散を期待する場合には良く粉砕された微粒のキチンが好ましい。
【００１３】
２種類以上の酸、好ましくは多価酸と塩酸の組み合わせからなる２種類以上の酸を使用する。反応溶液は塩酸と多価酸を含んでいれば良く酸の種類、混合する酸の数は特に限定されないが、好ましくは多価酸は硫酸またはリン酸を使用する。濃度も特に限定されないため少量の水で希釈して利用することが可能で例えば濃塩酸：硫酸：水＝１００：１〜１００：１〜１００、好ましくは１００：１０〜２０：１〜１０であり、例えば水は多すぎると酸濃度が薄くなり、多価酸は多くかると、中和にアルカリを多く要するなど好ましくないので、最小限用いるのがよい。７５：６：４は好ましい配合の一つである。
【００１４】
また反応液およびキチンを混合する手順についても特に限定されないが好ましくはあらかじめ混合した反応液に冷時キチンを加える方法で混合される。キチンに対する反応液の量はキチンが十分に分散できれば良く、反応停止時の中和に伴うアルカリの使用量を減じるためにはなるべく少量が望ましく、好ましくはキチン１ｇに対して１５ｍｌ〜２０ｍｌの比率が用いられる。
【００１５】
反応の初期にはキチンが撹拌によって十分に分散または溶解できるまで低温で処理することが望ましく、０〜２０℃が好ましく、さらに好ましくは５〜１５℃が望ましいが１００℃以下であれば特に制限はされない。キチンが反応液に十分に分散された後、反応液は撹拌を維持しながら０〜１００℃の範囲で目的の温度に加熱し３０分から１０時間まで目的の時間処理を継続する。
【００１６】
反応温度と時間は組み合わせ方が重要で目標とするキチンオリゴマーの組成、又は収率に応じて調整される。低温では処理時間を長く、高温では短く調整されるが特に脱アセチル化の副反応を避けたい場合には４時間以下の時間で処理され、この時の温度は２５℃以上であることが望ましい。例えば３０℃で２．５時間の組み合わせは好ましい組み合わせの一つである。
【００１７】
反応の停止は任意のアルカリによる中和で実施されるが通常は水酸化ナトリウム溶液等安価なアルカリで中和される。また、中和による加熱を避けるため一般的には中和前に反応液、中和用アルカリを冷却して中和熱の発生をさけるが本法でも同様の処理は有効である。また同様の理由で反応液を水、氷で希釈してから中和することが望ましい。
【００１８】
中和によって生成する塩は使用した酸とアルカリに応じて異なり、食塩の他に硫酸ナトリウムやリン酸ナトリウムなどが含まれるが、これらは一般的な脱塩装置で除去が可能でこの目的では電気透析が汎用される。
【００１９】
得られたキチンオリゴマー溶液は目的に応じてそのまま利用することも可能であり、濃縮することも完全に乾燥して粉体として利用することも可能である。さらにＲＯ膜、限外濾過膜などの膜分画を利用して組成の調整やより高度な精製も可能であり、一般的なクロマトグラフィー的手法で各成分を濃縮および精製して用いることも可能である。こうした精製等を行うに当っても従来製品より重合度の高いオリゴマーを含む比率が高いため、収率、効率が高く、また、高重合度オリゴマーを高度に濃縮した高品質な製品を得ることができる。
【００２０】
【作用】
本発明の方法で製造されるオリゴマーは単糖の生成こそ避けられないものの重合度の高いオリゴマー成分を高含量で含んでいる。本発明の方法は、製造条件をコントロールすることにより、２糖より３糖が、３糖より４糖が多く含有されるオリゴマーを製造することができ、より好適な条件を選ぶことにより５糖が最大で４，６糖を同レベルで含有するオリゴマーを製造することができる。またこの場合においても収率が従来の製法より劣ることはない。現在知られる他の手法においては、何ら組成を調整する操作を行わずに高重合度オリゴマー成分を高度に含んだキチンオリゴマー製品を得ることはできない。
また、本発明の方法では従来の塩酸のみの分解ではほとんど得られなかった７糖以上の成分も含有する。このため本発明の方法を用いることにより、低コストで高い生理活性を有することが期待できるキチンオリゴマーを提供することができる。
【００２１】
本発明で用いられる加水分解反応は従来の塩酸のみからなる反応に比べグリコシド結合の開裂に極めて強い作用を与えることが可能で、この場合にはより低温、短時間で処理が完了できるため製造効率を上昇させるばかりでなく副反応の脱アセチル化も抑制することが可能である。これより、脱アセチル化という副反応によって生成する副生成物を除去する工程である陽イオン交換樹脂による処理は必ずしも必要ではなくコスト的にも有利な方法である。また、条件をコントロールすることで従来と同等のオリゴマー組成の製品を製造も可能であり、その場合には大幅に収率の改善をはかることができる。
【００２２】
【実施例】
本願発明の詳細を実施例で説明する。本願発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【００２３】
実施例１
濃塩酸１５０ｍｌ、濃硫酸１３ｍｌ、水７ｍｌを混合し、氷冷下撹拌しながらキチン粉末（８０メッシュパス）１０ｇを徐々に加え撹拌を２０分間継続した。反応槽を３０℃に保たれた水浴中に移動し２．５時間撹拌を継続した。１００ｇの氷中に反応液を投入し、水１００ｍｌを加え撹拌しながら２０％水酸化ナトリウム溶液を液が中性となるまで徐々に加え中和によって反応を停止した。未分解のキチンが十分に沈殿するまで室温で一夜放置し、ろ過により沈殿を除いた。ろ液は脱塩装置（旭化成 Micro Acilyzer G3）により脱塩処理し、減圧濃縮ののち凍結乾燥して重量を測定した。得られたオリゴマー組成はＨＰＬＣ（Asahipack NH2P-50 4E）により単糖２８．８％、２糖１０．３％、３糖１１．７％、４糖１３．８％、５糖１４．０％、６糖１２．１％、７糖６．７％、８糖２．３％、９糖０．４％。収率は５５．４％であった。
【００２４】
実施例２
濃塩酸１５０ｍｌ、濃硫酸１２ｍｌ、水８ｍｌを混合し、水浴で１０℃に保ちながら撹拌し、キチン粉末（８０メッシュパス）１０ｇを徐々に加え撹拌を３０分間継続した。反応槽を３４℃に保たれた水浴中に移動し３時間撹拌を継続した。１００ｇの氷中に反応液を投入し、水１００ｍｌを加え撹拌しながら２０％水酸化ナトリウム溶液を液が中性となるまで徐々に加え中和によって反応を停止した。未分解のキチンが十分に沈殿するまで室温で一夜放置し、ろ過により沈殿を除いた。ろ液は脱塩装置（旭化成 Micro Acilyzer G3）により脱塩処理し、減圧濃縮ののち凍結乾燥して重量を測定した。得られたオリゴマー組成はＨＰＬＣ（Asahipack NH2P-50 4E）により単糖２６．７％、２糖１３．７％、３糖１４．０％、４糖１３．９％、５糖１３．４％、６糖１０．４％、７糖５．５％、８糖２．０％、９糖０．３％。収率は７３．０％であった。
【００２５】
実施例３
濃塩酸１５ｍｌに水浴で１０℃に保ち撹拌しながらキチン粉末（８０メッシュパス）１ｇを徐々に加え撹拌を１５分間継続した。反応槽を４０℃に保たれた水浴中に移動し１０分撹拌後、濃硫酸１．６ｍｌ、水０．４ｍｌを加え１．４時間撹拌を継続した。１０ｇの氷中に反応液を投入し、水１０ｍｌを加え撹拌しながら２０％水酸化ナトリウム溶液を液が中性となるまで徐々に加え中和によって反応を停止した。未分解のキチンが十分に沈殿するまで室温で一夜放置し、ろ過により沈殿を除いた。ろ液は脱塩装置（旭化成 Micro Acilyzer G3）により脱塩処理し、減圧濃縮ののち凍結乾燥して重量を測定した。得られたオリゴマー組成はＨＰＬＣ（Asahipack NH2P-50 4E）により単糖２８．１％、２糖９．４％、３糖１１．４％、４糖１３．４％、５糖１３．０％、６糖１１．０％、７糖７．４％、８糖４．０％、９糖１．７％、１０糖０．５％。収率は６１．１％であった。
【００２６】
実施例４
濃塩酸３０ｍｌ、リン酸２．４ｍｌ、水１．６ｍｌを混合し、氷冷下撹拌しながらキチン粉末（８０メッシュパス）２ｇを徐々に加え撹拌を１５分間継続した。反応槽を３５℃に保たれた水浴中に移動し２．５時間撹拌を継続した。３０ｇの氷中に反応液を投入し、水３０ｍｌを加え撹拌しながら２０％水酸化ナトリウム溶液を液が中性となるまで徐々に加え中和によって反応を停止した。未分解のキチンが十分に沈殿するまで一夜放置し、ろ過により沈殿を除いた。ろ液は脱塩装置（旭化成 Micro Acilyzer G3）により脱塩処理し、減圧濃縮ののち凍結乾燥して重量を測定した。得られたオリゴマー組成はＨＰＬＣ（Asahipack NH2P-50 4E）により単糖１９．０％、２糖９．３％、３糖１１．８％、４糖１４．３％、５糖１４．７％、６糖１３．８％、７糖９．３％、８糖５．５％、９糖２．３％。収率は５２．０％であった。
【００２７】
比較例
濃塩酸１０ｍｌを４０℃で撹拌しながらキチン粉末（８０メッシュパス）１ｇを徐々に加え２時間撹拌を継続した。１０ｇの氷中に反応液を投入し、水１０ｍｌを加え撹拌しながら２０％水酸化ナトリウム溶液を液が中性となるまで徐々に加え中和によって反応を停止した。未分解のキチンが十分に沈殿するまで一夜放置し、ろ過により沈殿を除いた。ろ液は脱塩装置（旭化成 Micro Acilyzer G3）により脱塩処理し、減圧濃縮ののち凍結乾燥して重量を測定した。得られたオリゴマー組成はＨＰＬＣ（Asahipack NH2P-50 4E）により単糖３３．１％、２糖１８．２％、３糖１５．３％、４糖１１．６％、５糖８．６％、６糖６．３％、７糖４．０％、８糖２．２％、９糖０．７％。収率は４４．８％であった。
【００２８】
【発明の効果】
高重合度オリゴマー成分を高度に含んだキチンオリゴマー製品を提供することができる。
従来と同等のオリゴマー組成の製品の収率を大幅に向上できる。
低コストで高い生理活性を有することが期待できるキチンオリゴマーを提供することができる。