(57)【要約】本方法は、複合体の収率を高め、複合体を形成するゲストの量を増加させ、さらには複合体の粒子サイズを小さくするために、シクロデキストリンの濃度を１５％（ｗ／ｗ）以上に高めて、沈殿工程によって複合体を形成することを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
シクロデキストリンとゲストとの複合体の収率を高める方法であって：
（ａ）溶媒中において、シクロデキストリンが約１５％（ｗ／ｗ）以上の濃度で存在し、かつ約１：１から約１０：１のシクロデキストリン：ゲスト分子のモル比を有する、シクロデキストリンとゲスト分子の溶液を形成し；
（ｂ）前記溶液を混合して沈殿物として複合体を形成させ；さらに
（ｃ）前記沈殿物を前記溶液から分離して前記複合体を回収する、各工程を含んでなる方法。
【請求項２】
前記沈殿物を乾燥させる工程をさらに含んでなる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記シクロデキストリンが、修飾シクロデキストリン、非修飾シクロデキストリン、分枝シクロデキストリン、非分枝シクロデキストリン、あるいはそれらの組合せであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記溶媒が、水または有機溶媒、あるいは水と有機溶媒との混合物であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
シクロデキストリンと複合体を形成するゲストの量を増加させる方法であって：
（ａ）溶媒中において、シクロデキストリンが約１５％（ｗ／ｗ）以上の濃度で存在し、かつ約１：１から約１０：１のシクロデキストリン：ゲスト分子のモル比を有する、シクロデキストリンとゲスト分子の溶液を形成し；
（ｂ）前記溶液を混合して沈殿物として複合体を形成させ；さらに
（ｃ）前記沈殿物を前記溶液から分離して前記複合体を回収する、各工程を含んでなる方法。
【請求項６】
前記沈殿物を乾燥させる工程をさらに含んでなる請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記シクロデキストリンが、修飾シクロデキストリン、非修飾シクロデキストリン、分枝シクロデキストリン、非分枝シクロデキストリン、あるいはそれらの組合せであることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記溶媒が、水または有機溶媒、あるいは水と有機溶媒との混合物であることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項９】
シクロデキストリンとゲストとの複合体のサイズを小さくする方法であって：
（ａ）溶媒中において、シクロデキストリンが約１５％（ｗ／ｗ）以上の濃度で存在し、かつ約１：１から約１０：１のシクロデキストリン：ゲスト分子のモル比を有する、シクロデキストリンとゲスト分子の溶液を形成し；
（ｂ）前記溶液を混合して沈殿物として複合体を形成させ；さらに
（ｃ）前記沈殿物を前記溶液から分離して前記複合体を回収する、各工程を含んでなる方法。
【請求項１０】
前記沈殿物を乾燥させる工程をさらに含んでなる請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記シクロデキストリンが、修飾シクロデキストリン、非修飾シクロデキストリン、分枝シクロデキストリン、非分枝シクロデキストリン、あるいはそれらの組合せであることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記溶媒が、水または有機溶媒、あるいは水と有機溶媒との混合物であることを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
優先権主張
本出願は、２０００年１２月２１日出願の米国仮特許出願第６０／２５７，３７８号に基づき、米国特許法第１１９（ｅ）条の国内優先権を主張する。
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、シクロデキストリン複合体を作成する方法、より詳細には、沈殿によってシクロデキストリンとゲストとの複合体を形成する方法に関する。
【０００３】
２．発明の関連技術
シクロデキストリン（「シャルディンガーデキストリン」とも称される）、シクロアミロース、シクロマルトースおよびシクログルカンは、α１，４結合によってお互いに結合して環状化合物を形成したアンヒドログルコースのオリゴマーである。６員環をαシクロデキストリン；７員環をβシクロデキストリン；さらに８員環をγシクロデキストリンと称する。また、それら６、７および８員環は、それぞれ、シクロマルトヘキサオース、シクロマルトヘプタオースおよびシクロマルトオクタオースとも称される。
【０００４】
通常、酵素または酸でデンプン懸濁液を処理して、１から５の間のＤＥを有するゼラチン化および液化した懸濁液を作成することによって、シクロデキストリンを得る。次に、所定のシクロデキストリングリコシルトランスフェラーゼ（ＣＧＴ）に適したｐＨ、温度および時間において、ゼラチン化および液化したデンプン懸濁液をＣＧＴで処理する。酵素であるＣＧＴは、バシラス・マセランス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｍａｃｅｒａｎｓ）、バシラス．マガテリウム（Ｂ．ｍａｇａｔｅｒｉｕｍ）、バシラス．サーキュランス（Ｂ．ｃｉｒｃｕｌａｎｓ）、バシラス．ステアロサーモフィルス（Ｂ．ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｈｉｉｌｕｓ）およびバシラス・エスピー（Ｂ． ｓｐ．）（好アルカリ性）等のような微生物から得られる。ゼラチン化および液化したデンプン懸濁液をＣＧＴで処理することによって得られた消化物をさらに分離及び精製工程にかけて、シクロデキストリンを得る。
【０００５】
シクロデキストリンの商業的に重要な側面の１つは、他の化合物と複合体を形成し得ることである。物理的に、シクロデキストリンはドーナツ状である。ドーナツの内側は疎水性である。その結果、シクロデキストリンは、水よりも極性が低くかつシクロデキストリンの空洞径に対応する外側の幾何的大きさを有する物質と包接化合物を形成することができる。シクロデキストリンの外側は、その親水性を高めるために修飾されることが多い。シクロデキストリンまたは修飾されたシクロデキストリンを不溶性または疎水性化合物と結合させることによって、親水性複合体を形成することができる。簡単に言うと、それによって、水に不溶性である化合物を水溶性にすることができる。明細書および請求項において用いられている「シクロデキストリン」の用語は、シクロデキストリンそれ自体のみならず、修飾シクロデキストリンおよび分枝シクロデキストリン、ならびにそれらの組合せおよび混合物をも意味する。
【０００６】
シクロデキストリンとゲスト分子との複合体を形成するための、最も広く用いられている方法は、水にシクロデキストリンとゲスト分子とを溶解させ、さらに形成された沈殿物を回収することを含む。通常、１０％（ｗ／ｗ）以下のシクロデキストリン水溶液を形成し、その後、ゲストをその溶液中に混合する。混合し続けて、得られた沈殿物を回収する。
【０００７】
そのような工程を用いる際の問題の１つは、ゲスト分子とシクロデキストリンとの溶液を形成するのに用いられる水の容量が多いことである。そのような大きな容量の水は、処理上の問題をもたらし、さらには複合体を回収するために濾過工程を必要とする。さらには、その沈殿物は、通常、特定の用途に不適当なものとなるような大きな粒子径を有する。シクロデキストリンの当業者は、沈殿法が、複合体を形成するための商業的に実現可能な方法ではないことを通常認識している。
【０００８】
発明の概要
高濃度のシクロデキストリンを沈殿工程の間に用いることによって、複合体の収率、生産効率、および粒子径を制御することができることを発見した。さらには、本発明の沈殿法が、商業的に実現可能であることを発見した。
【０００９】
概して、本発明は、複合体の収率を高める方法であって：
（ａ）液体溶媒中において、シクロデキストリンが約１５％以上の濃度で存在し、かつ約１：１から約１：１０のシクロデキストリン：ゲスト分子の分子比を有する、シクロデキストリンとゲスト分子の溶液を形成し；
（ｂ）前記溶液を混合して沈殿物として複合体を形成させ；さらに
（ｃ）前記沈殿物を前記溶液から分離して前記複合体を回収する、各工程を含む。
【００１０】
必要に応じて、回収した複合体を乾燥させる。同様に、溶液中のシクロデキストリンの濃度を高めることによって、生産効率も高められる。また、溶液中のシクロデキストリンの濃度を高めることによって、回収された複合体の粒子サイズが小さくなる。
【００１１】
溶液中における高濃度のシクロデキストリンを用いることによって、動的平衡が、シクロデキストリンとゲストとの結合、複合体形成に選択的となる。このことは、複合体の溶解性レベルがより急速に限界を超えるために沈殿のより速い形成を引き起こす、より多くの複合体が存在することを意味する。反応の平衡を維持するため、複合体の沈殿は、次々に、更なる複合体形成を促進させる。言い換えると、このことは、より高い複合体の収率、および母液中における複合体のより少ない損失をもたらす。
【００１２】
さらには、複合体の粒子サイズ、ならびに収率および生産効率を制御できることは驚くべきことであり、かつ予想外である。沈殿の間に、複合体を形成していないシクロデキストリンが複合体に付着するのが一般的であるため、当業者は、複合体のサイズは大きく、収率は低く、さらに生産効率は低下すると考えるであろう。従って、当業者は、高濃度のシクロデキストリンを有する溶液を用いる結果、大きな粒子サイズ、低い生産効率、および低い収率を予想するであろう。実際に、それとは全く逆の現象が起きること、すなわち、複合体が小さな粒子サイズを有し、生産効率が上昇し、さらに収率が上昇することは、驚くべきことであり、かつ予想外である。
【００１３】
溶液中のシクロデキストリンの濃度が高いことを除いては、従来の装置を用いて、従来のやり方でシクロデキストリン溶液の形成を行った。
【００１４】
形成時の溶液の温度は、好ましくは、約２０℃から約１００℃であり、より好ましくは約６０℃から約８０℃である。室温を越える温度は、シクロデキストリンの溶解性を高める。
【００１５】
加熱の代わりに、あるいは加熱に加えて、溶液のｐＨはシクロデキストリン溶液の形成を補助する。高いｐＨ（例えば１２）において、室温で、５０％以上のβシクロデキストリン溶液が得られる。好ましくは、約１１から約１３にｐＨを調整して、溶液中のシクロデキストリン濃度を高める。ゲストの添加後、ｐＨを中性に戻す。従来の装置を用いて、従来のやり方で、高いｐＨに調整し、さらに中性ｐＨに戻した。
【００１６】
圧力はほぼ大気圧であるが、わずかに高い圧力を本発明の方法において用いて差し支えない。
【００１７】
本方法が実施される容器は、混合のための羽根車を備えた大きなバットが適切である。混合工程は、混合手段を有する適切な容器を用いて、バッチ工程において実施される。
【００１８】
好ましくは、最初にシクロデキストリンを溶媒に加え、溶媒を混合して溶液を形成し、その後、ゲストをその溶液に混合する。しかしながら、シクロデキストリンとゲストを同時に溶液に加えても差し支えない。
【００１９】
溶液中のシクロデキストリンの量は、約１５％（ｗ／ｗ）以上であり、より好ましくは約２０％（ｗ／ｗ）以上である。約２０％（ｗ／ｗ）から約４０％（ｗ／ｗ）のシクロデキストリン濃度で、良好な結果が得られた。
【００２０】
好ましくは、１つのタイプのシクロデキストリン（例えば非修飾βシクロデキストリン）のみを用いる。しかしながら、２種類以上のシクロデキストリン（例えばβシクロデキストリンと修飾βシクロデキストリン）を用いても差し支えない。純粋なシクロデキストリンを得るために必要な工程は費用がかかるため、産業上の用途において、純粋な形態のシクロデキストリンを用いないことはより経済的である。様々なシクロデキストリン、ならびにデンプン粒のオリゴマーおよび画分を含む、原料のままのシクロデキストリン消化物を本発明において用いて差し支えないことを当業者は理解するであろう。シクロデキストリンに加えて、例えばデンプン、粘性物質、マルトデキストリン、および界面活性剤のような他の材料を加えて差し支えない。
【００２１】
好ましくは、単一の化学ゲストが本発明において用いられるが、１つ以上のタイプのゲスト分子を本発明において用いても差し支えない。溶液中におけるゲスト分子に対するシクロデキストリンのモル比は、好ましくは、約１：１から約１０：１であり、より好ましくは約２：１から約５：１である。
【００２２】
混合工程は、従来のやり方で、従来の装置を用いて実施される。溶液が形成されるバット中の羽根車が、溶液を混合する適切な手段である。複合体を形成するため、高速で混合を行う必要がある。形成工程の間に用いられた温度および圧力は、混合工程に亘り維持される。
【００２３】
混合工程は、複合体が形成され、さらに沈殿物が溶液から析出するのに十分な時間行われる。好ましくは、混合を実施するのに必要な時間は、約１時間から約２４時間であり、より好ましくは、約５時間から約１２時間である。
【００２４】
用いられる溶媒は、好ましくは水であるが、有機溶媒、または水と有機溶媒との混合物を用いても差し支えない。適切な有機溶媒として、メチルアルコール、エチルアルコール、およびジメチルスルホキシドが挙げられる。ゲスト分子はしばしば溶媒に不溶性であるため、形成工程が「真」溶液を形成しないことが理解されるであろう。むしろ、溶液は化合物のブレンドまたは混合物である。
【００２５】
沈殿を促進させるために、溶液をほぼ室温まで冷却しても差し支えない。冷却は沈殿を促進させる。冷却工程が、複合的な容器を用いて半連続的に行われる場合、混合が継続されかつ溶液を冷却できる第２の容器に混合溶液が移される。
【００２６】
溶液からの沈殿の分離は、固相−液相分離の従来手段を用いて、従来のやり方で行われる。適切な手段として、真空濾過、遠心、およびデカンテーションが挙げられる。それら方法の組合せを用いて、溶液から沈殿を分離して差し支えない。
【００２７】
沈殿した複合体の乾燥は、従来手段を用いて、従来のやり方で行われる。適切な乾燥技術として、ホットエアーオーブン、凍結乾燥、または五酸化リンを用いたデシケーターが挙げられる。
【００２８】
本発明のそれら態様および他の態様は、以下の１つ以上の実施例を参照することによってより完全に理解されるであろう。
【００２９】
実施例１
本実施例は、溶液中のシクロデキストリンの固体レベルを高めることによって、高い収率の沈殿が得られることを示す。本実施例の結果を以下の表１に報告する。
【００３０】
【表１】
2004516344.tif 000002
βシクロデキストリンと水とを用いて各溶液を作成した。固体レベルに基づいて、混合物を約１４０゜Ｆ（６０℃）から約２１２゜Ｆ（１００℃）まで加熱し、さらに磁気撹拌棒で撹拌した。それぞれ、１００ｇのシクロデキストリンを用い、水の量を変化させて様々な濃度を提供した。例えば、１０％溶液は１００ｇのβシクロデキストリンと９００ｇの水を含有するのに対して、１５％溶液は１００ｇのβシクロデキストリンと５６６．６ｇの水を含有する。
【００３１】
各溶液に、２５ｇのラズベリー人工香味料（＃００５４１６， Ｔｈｅ Ｅｄｌｏｎｇ Ｃｏｒｐ．， ２２５ Ｓｃｏｔｔ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｅｌｋ Ｇｒｏｖｅ， ＩＬ ６０００７−１２９９）をゲストとして添加した。加熱を止め、１晩（〜１８時間）撹拌しながら、混合物を室温まで冷却した。約３時間に亘る真空濾過によって、各沈殿生成物を集め、さらに、２時間に亘り１００℃で乾燥させて、綿毛のような（ｆｌｕｆｆｙ）、乾燥粉末を作成した。各生成物の重量を測り、式、収率（％）＝沈殿物の重量／（ＢＣＤの重量＋香味料の重量）、
すなわち、
【数１】
2004516344.tif 000003
を用いて、生成物の収率（％）を計算した。
【００３２】
溶液中のシクロデキストリンの濃度が上昇するにつれ、得られる沈殿物の量のみならず、収率も上昇することが分かる。ゲストとシクロデキストリンの量は各溶液において同じ（１００ｇのＢＣＤ、２５ｇのラズベリー香味料）であるため、この結果は驚くべきものであり、かつ予期しないものである。溶液間での違いは、水の量の減少のみである。従って、水の量の減少が、より多くの沈殿形成を促進させる。沈殿物は１００％複合体であると仮定されているが、沈殿物の一部は、複合体を形成していないシクロデキストリン、および複合体を形成していない香味料であることも分かっている。
【００３３】
実施例２
本実施例は、溶液中の高いシクロデキストリン濃度において集められた沈殿物では、その集められた沈殿物中のゲストの割合（％）も高いことを示す。以下の表はその結果を示す。
【００３４】
【表２】
2004516344.tif 000004
実施例１において調製された各複合体から、５０±１ｍｇの試料（二重）を正確に測り、１５ｍｌの試験管に入れた。水（５ｍｌ）およびクロロホルム（５ｍｌ）を試験管に加え、さらにネジ蓋で堅く密封した。６８±２℃の水浴中に入れる前に、サンプル管を手動で激しく振とうさせた。試料を６８℃で約２時間インキュベートし、その間、３０分間隔で、試料を手動で振とうさせた。インキュベーションが完了すると、水相と有機相がはっきり分離するまで、試料を２時間以上室温に置いた。クロロホルム相（下側）の一部を回収して、既知量のラズベリー香味料（同じ抽出工程を経た）を定量のための標準として用いて、ＧＣ（ガスクロマトグラフィー）分析を行った。表２は、複合体１００ｇ当たりの香味料の量（ｇ）として定義された、平均積載割合（％）（ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｌｏａｄ）を示す。回収された全香味料は、以下の式を用いて計算された：
回収された香味料（ｇ）＝（積載％）×（複合体の重量（ｇ））。
【００３５】
従って、溶液中のシクロデキストリン濃度が上昇することによって、沈殿物中のゲストの量も増加した。このようにして、高いシクロデキストリン濃度において、より複合体形成が生じる。
【００３６】
実施例３
本実施例は、溶液中のシクロデキストリン濃度が上昇するにつれ、複合体の粒子径が小さくなることを示す。結果を以下の表３に報告する。
【００３７】
【表３】
2004516344.tif 000005
実施例１において調製された各複合体の試料（三重）をＳｙｍｐａｔｅｃｈＴＭ Ｌａｓｅｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅｒで分析した。報告されたデータは容積に基づく。Ｘ５０＝５０％の粒子が．．．μｍより小さく、Ｘ１０＝１０％の粒子が．．．μｍより小さいことを意味する。
【００３８】
実施例４
本実施例は、単一のゲスト分子に関して、溶液中の高濃度のシクロデキストリンが、得られる沈殿物中における高濃度のゲストをもたらすことを示す。
【００３９】
無水物ベースで５０ｇのＢＣＤに、８．２％（ｗ／ｗ）のＢＣＤおよび１５％（ｗ／ｗ）のＢＣＤを含有する溶液を調製する量（すなわち、各々５６２．５ｇおよび１５０ｇ）の水を別々に添加した。８．０ｇのメタノールを添加する前に、各懸濁液を５５℃まで予備加熱した。混合物を５５℃、２００ｒｐｍで４時間撹拌した。加熱を止め、内容物を、１晩（〜２０時間）、室温まで冷却させた。混合物を冷蔵庫（〜４℃）に移し、さらに１８時間放置し、その後、真空濾過によって沈殿物を回収した。１００℃で２時間乾燥させた後、生成物を粉末として得た。
【００４０】
８．２％溶液から得られた生成物は、明らかなメントールの臭いを有していたが、２５％溶液から得られた生成物は全くその臭いが無かった。２５％生成物中のメントールはシクロデキストリンと複合体を形成していたのに対して、８．２％生成物中においてゲストの一部は複合体を形成しない状態のままであり、その結果メントールの臭いを有していることが、他の分析によって示された。
【００４１】
実施例５
本実施例は、γシクロデキストリン（ＧＣＤ）が高濃度で複合体を形成することを示す。
【００４２】
水中の１２０ｇのＧＣＤを約３５℃まで加熱することによって、３５％溶液を調製した。撹拌しながら、防虫剤であるＤＥＥＴ（Ｎ，Ｎ−ジエチル−３−メチルベンズアミド、３５．４ｇ）をＧＣＤ溶液に添加した。加熱を止め、実施例１に記載のように複合体形成工程を進めた。７５℃のオーブン中において乾燥させた後、１９．４％のＤＥＥＴを含有する粉末として、生成物（１５７ｇ、〜１００％）を得た。
【００４３】
実施例６
本実施例は、αシクロデキストリン（ＡＣＤ）が高いシクロデキストリン濃度で複合体を形成することを示す。
【００４４】
水中の５０ｇのＡＣＤを約４０℃まで加熱することによって、２０％溶液を調製した。撹拌しながら、活性のある薬剤化合物であるＮ−ドコサノール（８．４ｇ）をＡＣＤ溶液に添加した。加熱を止め、実施例１に記載のように複合体形成工程を進めた。凍結乾燥後、１４．３％のゲストを含有する粉末として、生成物（５８．２ｇ、〜９９．７％）を得た。
【００４５】
本発明の精神および範囲を逸脱することなく、例示の目的で選択された本発明の好ましい実施例に対して成される全ての変化および修飾が請求項に包含されることを意図していることが理解されるであろう。
【国際公開パンフレット】
2004516344.tif 000006
2004516344.tif 000007
2004516344.tif 000008
2004516344.tif 000009
2004516344.tif 000010
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2004516344.tif 000013
2004516344.tif 000014
2004516344.tif 000015
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2004516344.tif 000017
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2004516344.tif 000019
2004516344.tif 000020
2004516344.tif 000021
2004516344.tif 000022
2004516344.tif 000023
2004516344.tif 000024
【国際調査報告】
2004516344.tif 000025