(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大豆粉から豆腐に使用されるタンパク質が抽出された残渣である、おからからなる染料及び色素吸着剤。
【請求項２】
清酒の製造工程において、熟成モロミを圧縮した際に得られる残渣である、酒カスからなる染料及び色素吸着剤。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の染料及び色素吸着剤を使用した染色廃液から染料又は色素を吸着する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、染料及び色素吸着剤に関し、さらには、染料及び色素吸着剤を使用した染色廃液から染料又は色素を吸着する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生化学実験においてタンパク質の分離、分析にポリアクリルアミドゲルを支持体とする電気泳動分析が一般に行われ、そのゲルの染色にアミドブラック10ＢやクーマシーブリイアントブルーＲ−250などの染色液が使用されている。その際、タンパク質バンドに染着されない染料及び色素を脱色除去する必要がある。現在、この作業は脱色液を幾度も交換することにより行われているが、回分式の単なる濃度勾配による脱色であり、撹拌等で若干早くなるものの、必ずしも迅速で効率のよい脱色が行われているとは言えない。迅速な脱色を目的として、活性炭あるいはイオン交換樹脂が用いられることがあるが、コストをかけている割りには必ずしも期待する程の早さにはいたっていない。バイオテクノロジーを支える主要な要素技術である電気泳動分析は、ゲルや装置の改良によって以前に比べ迅速な泳動が行われるようになって来たが、染色後の脱色が分析全体を遅くする律速段階となっており、迅速な脱色方法が求められている。
【０００３】
一方、繊維工業において、排出される繊維の染色廃液は、着色していることから汚濁感が強く、和歌山県や川崎市では規制の対象となっており、その有効な脱色方法の開発が望まれている。現在、染色廃液の脱色は、活性炭や木炭などの吸着剤を用いる方法や、オゾン分解による方法、あるいは金属塩や合成高分子の添加により凝集沈殿させるなどの方法が知られている。しかし、吸着剤の利用はランニングコストの面から、また、使用後に再処理の必要がある。オゾンによる分解処理は、装置の設置に多大な費用がかかり、しかもランプの定期的な交換が必要であり、高価であることから、小規模な企業での普及は困難であり、障害となっている。また、金属塩や合成高分子等の添加による凝集沈殿も染料の種類によって用いる凝集剤を変える必要があり、またコストもかさみ、生成した沈殿物の処理が再び必要である。
【０００４】
吸着剤による処理に関しては、活性炭を用いた脱色方法は簡便な使用方法であるが多量の活性炭を必要とし、それ自体が高価であることからコスト高となる。変性デンプンの利用も考案されているが、予めデンプンを化学修飾する必要があり、コスト的にも有利と言えない。また、カチオン化剤を付加した木粉の使用も考案されているが、前処理が必要であり、安価で簡便な利用とは言い難い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、染料及び色素吸着剤に関する従来の上記問題点を解決し、効率よくしかも安価で廃液処理できる染料及び色素吸着剤とそれを使用した処理方法を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、大豆粉から豆腐に使用されるタンパク質が抽出された残渣である、おからからなる染料及び色素吸着剤、又は清酒の製造工程において、熟成モロミを圧縮した際に得られる残渣である、酒カスからなる染料及び色素吸着剤である。あるいは、請求項１又は２に記載の染料及び色素吸着剤を使用した染色廃液から染料又は色素を吸着する方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、植物体中の不溶性プロテインボディー（タンパク粒）及びそれからタンパク質が抽出された残渣である、おから及び酒カスからなる染料及び色素吸着剤である。おからは、大豆粉から豆腐に使用されるタンパク質が抽出された残渣であり、また酒カスは清酒の製造工程において、熟成モロミを圧縮した際に得られる残渣であり、いずれも不溶性のタンパク質であるプロテインボディー（タンパク粒）が多量に残存する植物性食品廃棄物である。
【０００８】
おから及び酒カスは、従来用いられている活性炭及びイオン交換樹脂に比較して染料を効率よく吸着し、脱色するが、これらの効果は豆腐及び清酒を製造した後の残渣であるおから及び酒カスに残存している不溶性のプロテインボディー（タンパク粒）によるものである。おから及び酒カスは生あるいは乾燥したおから及び酒カスである。生の状態のおから及び酒カスを用いる場合は、腐敗を防止するため無菌状態でパックされることが好ましい。
【０００９】
本発明の染料及び色素吸着剤であるおから及び酒カス等は、食品副産物として大量に発生し、乾燥に必要なコストを勘案しても活性炭やイオン交換樹脂よりも遥かに安価で入手できる。おから及び酒カス等を乾燥する場合にも、公知の粉体乾燥技術を用いた常法により行うことができる。おから及び酒カス等の有効利用は食品産業のゼロミッション構想にも合致している。
【００１０】
電気泳動分析におけるゲル染色残液処理に、本発明の染色及び色素吸着剤を利用して行うには、例えば、お茶パックにおからを詰め密封した後、目的とする染色残液に当該パックを投入し、浸漬させる。好ましくは、振とう、又はポンプ等で染色残液を循環させる。
【００１１】
繊維工業における繊維染色廃液の処理の場合に、本発明の染色及び色素吸着剤を利用して行うには、袋におから等を用いた本発明の染料及び色素吸着剤を入れ、染色液に浸漬させる。あるいは、円筒形の装置に本発明の染料及び色素吸着剤を詰め、染色廃液を流すことにより染料を吸着させることができる。この場合、染色液のpHを２〜３に調整すると、吸着効率はさらによくなる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。しかし、これらの実施例は本発明の実施態様を具体的に説明するものであり、本発明の範囲を電気泳動分析からの染色廃液及び繊維工業での染色廃液への利用に限定するものではない。以下の実施例、比較例及び試験例では、吸着の評価は吸光度を測定し、以下の式により算出した吸着率で示した。
吸着率（％）＝（Ａｉ−Ａｔ）／Ａｉ×１００
ここでＡｉは処理前の吸光度、ＡＴは一定処理後の吸光度の測定値である。測定する吸光度はあらかじめ求めた各染料の吸収極大波長付近で測定した。
【００１３】
実施例１
ＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲルのゲル染色にタンパク質検出感度に優れるものとして使用されるクーマシーブリリアントブルーＲ−250（Fluka AG、スイス）を染料として吸着を行った。染色液は2.5ｇのクーマシーブリリアントブルーＲ−250，500mlのメタノール、100mlの酢酸を混合、溶解して１Ｌに調整した。脱色液は、250mlのメタノール、70mlの酢酸を混合、溶解して１Ｌに調整した。脱色液と染色液を混合して600nmの吸光度が0.194のモデル染色廃液を調整した。モデル染色廃液50mlにおから0.5ｇを加えて、15分間、室温で放置後、No.５Ｃ（東洋濾紙）の濾紙で濾過した所、600nmの吸光度は0.027であり、吸着率は86.0％であり、染色液はほとんど透明になった。
【００１４】
比較例１
吸着剤としておからに代えて、キムワイプ（商標）、活性炭、クロム皮粉、又はキトサンをそれぞれ0.5ｇを加えた以外は実施例１と同じ条件で吸着を行った。キムワイプは、実験室でよく用いられる十條キンバリー(株)製のシート状（12×21.5cmで二つ折になっている）になったパルプ繊維であり、染色液に投入される脱色補助剤としてもちいられるものである。クロム皮粉は皮タンパク質をクロム化合物で鞣したものであり、主成分はタンパク質のコラーゲン繊維である。キトサンは、カニから調整された食品廃棄物で、廃水処理の凝集剤として用いられる。キトサン及び活性炭（粒状）は片山化学工業(株)から入手した。15分の吸着処理後の吸光度と吸着率は表１のとおりである。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
15分間の短い処理時間であったが、活性炭は染料をほとんど吸着しなかった。クロム皮粉も活性炭よりもかなり吸着し、染料はタンパク質に吸着するとおもわれるが、おからには及ばなかった。キトサンは、処理中に溶解して、吸着率は測定できなかった。
【００１７】
試験例１
クーマシーブリリアントブルーの濃度を変化させて吸着能力をおからと活性炭で比較検討した。試験は、600nmの吸光度が0.790である初期濃度の染色液30mlに0.3ｇの試料を加え、室温で30分間撹拌し、濾過後、吸着量を測定した。その結果を表２に示す。おからは、2500ppmの高濃度の染料でも95％以上の吸着でき、未だ飽和されていなく、活性炭に比べ単位重量当たりの吸着量はかなり高いと考えられる。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
試験例２
クーマシーブリリアントブルーＲ−250の染色液を用いて吸着速度を試験した。染色液30mlを入れた共栓付き三角フラスコに0.3ｇのおからと活性炭を入れ、室温で100ストローク／minで撹拌し、15分毎に吸光度を測定した。その結果を図１に示す。おからは、吸着試験後15分で定常状態に達するのに対し、活性炭は90分でもまだ非定常状態であり、吸着は徐々に進行し、24時間後には約86％に吸着率は向上するものの、定常状態になるにはかなりの長い時間を必要とすると考えられる。
【００２０】
実施例２
初期濃度が600nmの吸光度で0.897のクーマシーブリリアントブルーＲ−250溶液50mlに、おから1.0ｇを加えて、室温で140rpmで１時間撹拌し、放置後、濾紙で濾過した所、600nmの吸光度は0.047であり、吸着率は94.8％であった。溶液は完全に透明になった。
【００２１】
比較例２
吸着剤としておからに代えて、脱脂大豆（不二製油(株)）、脱色パックとして市販されているイオン交換樹脂と思われる吸着剤（Continental Laboratory Products Inc.,フナコシ(株)販売）、又は活性炭を加えた以外は実施例２と同じ条件で吸着を行った。吸着処理後の吸光度と吸着率は表のとおりである。
【００２２】
【表３】
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【００２３】
撹拌速度を上げたことから市販吸着剤と活性炭は比較的高い吸着率を示したが、溶液はまだわずかに青色を呈していた。なお、大豆油を抽出した後の脱脂大豆は、多くの大豆タンパク質を含むことから、高い吸着率が予想されたが、おからよりも吸着率は悪く、溶液はまだ青色を呈していた。クーマシーブリリアントブルーＲ−250はタンパク質の比色定量に使用されることから、吸光度が高いのは脱脂大豆から可溶化したタンパク質に染料が結合し、染色しているためと予測される。
【００２４】
実施例３
初期濃度が600nmの吸光度が0.667のクーマシーブリリアントブルーＲ−250溶液50mlに湿重量２ｇの酒粕を加えて、室温で140rpmで1.5時間撹拌し、放置後、濾紙で濾過した所、600nmの吸光度は0.027であり、吸着率は95.8％とおからと同程度の高い値を示した。
【００２５】
実施例４
繊維工業の捺染に用いられている染料のSupracen Yellow ＧＲ200％（ＢＡＹＥＲ社製）についておからを用いて吸着を行った。初期濃度が吸光度で0.792に調製した液をpH２〜３に調整し、室温で１時間撹拌しながら吸着させ、濾過後、400nmの吸光度を測定し、染料の吸着量を求めた。その結果を表４に示す。
【００２６】
【表４】
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【００２７】
比較例４
おからに代えて、活性炭を用いた以外は実施例４と同じ条件で吸着を行った。その結果を表５に示す。
【００２８】
【表５】
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【００２９】
実施例５
繊維工業の捺染に用いられている染料のSupracen Red Ｂ（ＢＡＹＥＲ社製）についておからを用いて吸着を行った。初期濃度が吸光度で0.730に調製した液をpH２〜３に調整し、室温で１時間撹拌しながら吸着させ、濾過後、500nmの吸光度を測定し、染料の吸着量を求めた。その結果を表６に示す。
【００３０】
【表６】
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【００３１】
比較例５
おからに代えて、活性炭を用いた以外は実施例５と同じ条件で吸着を行った。その結果を表７に示す。
【００３２】
【表７】
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【００３３】
実施例６
繊維工業の捺染に用いられている染料のSupracen Blue ＧＥ200（ＢＡＹＥＲ社製）についておからを用いて吸着を行った。初期濃度が吸光度で0.731に調製した液をpH２〜３に調整し、室温で１時間撹拌しながら吸着させ、濾過後、600nmの吸光度を測定し、染料の吸着量を求めた。その結果を表８に示す。
【００３４】
【表８】
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【００３５】
比較例６
おからに代えて、活性炭を用いた以外は実施例６と同じ条件で吸着を行った。その結果を表９に示す。
【００３６】
【表９】
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【００３７】
【発明の効果】
本発明の、染料及び色素吸着剤は、電気泳動分析後のタンパク質バンドに染着されなかった余剰の染料及び色素を、非常に安価で、かつ短時間で効率よく吸着して脱色することができる。また、繊維染色廃液から染料を効率よく吸着できるので繊維工業の分野で有用である。その他、上記の利用以外にも、多種の産業分野において着色・脱色に有用である。さらに食品廃棄物の有効利用にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のおからからなる染料及び色素吸着剤、クーマシーブリリアントブルーＲ−250の染色液を用いて吸着率の経時変化の活性炭との比較を示す図である。
【図１】
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