(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）キチンを含む有機物を、亜臨界状態の酸性水溶液中で処理し、
（ｉｉ）処理後の試料の固相と水相とを分離し、
（ｉｉｉ）固相を得ること
を特徴とする、キチンの精製方法。
【請求項２】
キチンを含む有機物を、４９３Ｋ以下の亜臨界状態の酸性水溶液中で処理する請求項１に記載の精製方法。
【請求項３】
酸性水溶液が有機酸水溶液である請求項１又は２に記載の精製方法。
【請求項４】
キチンを含む有機物を、請求項１〜３のいずれかに記載の精製方法で精製し、精製後のキチンを脱アセチル化することを特徴とするキトサンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キチンを含む有機物を効率よく処理し、有効に利用する方法に関する。詳細には、キチンを含む有機物を、亜臨界又は超臨界状態で処理し、高純度のキチン及び有用な物質を効率よく得る方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
キチンやキトサンは、種々の興味深い機能を有する天然物質として、その需要が高まっている。一方、カニ殻やエビ殻などのキチンやキトサンを含む有機性廃棄物が、魚市場や加工場から大量に排出されており、その廃棄物の有効な処理方法が焦眉の課題になっている。そこで、カニ殻やエビ殻などの廃棄物から、キチンやキトサンを生産する方法が検討されてきた。しかし、それらの有機性廃棄物からキチンやキトサンを単離精製するためには、灰分、蛋白質、脂質及び色素等をキチンから分離する処理が必要である。【０００３】
従来の方法では、その処理に多段階の工程と数日間の日程、多量の試薬や水、更には大量の廃水処理が必要であり、コスト面で大きな負担となっていた。そのため、キチン又はキトサンを含む廃棄物等の利用がほとんど行なわれなくなってきている。【０００４】
一方、これまでにも、有機物や高分子化合物の処理方法として、亜臨界水や超臨界水による方法が報告されている（特開平０５−０３１０００号公報及び特開平１１−３４２３７９号公報参照）。【０００５】
しかし、キチンやキトサンを高純度で取得することは難しかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、キチンを含む有機物から、高純度のキチンを、少ないプロセスで、短時間で、かつ低いコストで取得する方法を提供することを主な目的とする。更に、キチンを含む有機物から、有用物質を取得する方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決することを目的として、鋭意検討を重ねた結果、キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、キチンを効率よく高純度で精製し得ることを見出し、更に検討を重ねて、本発明を完成するに至った。【０００８】
即ち、本発明は、以下の精製方法及び製造方法に関する。【０００９】
項１：キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することを特徴とする、キチンの精製方法。【００１０】
好ましくは、キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、該キチンからの灰分、蛋白質、脂質及び色素の分離を行うことを特徴とする、キチンの精製方法。【００１１】
好ましくは、キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、該キチンからの灰分、蛋白質、脂質及び色素の分離を一段階で行う工程を有する、キチンの精製方法。【００１２】
なお、本明細書における「キチンの精製方法」は「高純度キチンの製造方法」とも換言し得る。【００１３】
項２：キチンを含む有機物を亜臨界状態の酸性水溶液中で処理することを特徴とする、項１に記載の精製方法。【００１４】
好ましくは、キチンを含む有機物を、亜臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、該キチンからの灰分、蛋白質、脂質及び色素の分離を一段階で行う工程を有する、キチンの精製方法。【００１５】
項３：キチンを含む有機物を、４９３Ｋ未満の亜臨界状態の酸性水溶液中で処理する項１又は項２に記載の精製方法。【００１６】
好ましくは、キチンを含む有機物を、４９３Ｋ未満の亜臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、該キチンからの灰分、蛋白質、脂質及び色素の分離を一段階で行う工程を有する、キチンの精製方法。【００１７】
項４：酸性水溶液が有機酸水溶液である項１〜３のいずれかに記載の精製方法。【００１８】
具体的態様には、酸性水溶液が酢酸水溶液である項１〜３のいずれかに記載の精製方法が含まれる。【００１９】
項５：キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理し、処理後のキチンを脱アセチル化することを特徴とするキトサンの製造方法。【００２０】
項５の態様には、項１〜４のいずれかに記載の方法によって、キチンを精製し、得られる精製キチンを脱アセチル化することを特徴とするキトサンの製造方法が含まれる。具体的態様には、キチンを含む有機物を亜臨界状態の酸性水溶液中で処理し、処理後のキチンを脱アセチル化することを特徴とするキトサンの製造方法が含まれる。【００２１】
また、具体的態様には、（１）キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、該有機物における灰分、蛋白質、脂質及び色素の分解を一段階で行ってキチンを得る工程、及び（２）（１）で得られるキチンを脱アセチル化する工程を有する高純度キトサンの製造方法も含まれる。【００２２】
項６：キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することを特徴とする低分子キチン及び／又はキチンオリゴ糖の製造方法。【００２３】
好ましくは、キチンを含む有機物を、亜臨界状態の酸性水溶液中で処理する項６に記載の製造方法。【００２４】
具体的態様には、酸性水溶液が有機酸水溶液、特に酢酸水溶液である項６に記載の製造方法が含まれる。【００２５】
項７：キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理し、得られる低分子キチン及び／又はキチンオリゴ糖を脱アセチル化することを特徴とする低分子キトサン及び／又はキトサンオリゴ糖の製造方法。【００２６】
項７の態様には、項６に記載の方法によって得られる低分子キチン及び／またはキチンオリゴ糖を脱アセチル化することを特徴とする低分子キトサン及び／又はキトサンオリゴ糖の製造方法が含まれる。【００２７】
項８：キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することを特徴とする、キチン分解物及び／又は蛋白分解物の製造方法。【００２８】
好ましくは、キチン分解物及び／又は蛋白分解物は、アミノ酸、有機酸、低分子糖類、ペプチド及び低分子水溶性蛋白質からなる群から選ばれる１以上の化合物である。【００２９】
なお、本発明には、項１〜８から選ばれる１以上の方法を複数並行して実施する場合も含まれる。【００３０】
例えば、本発明の具体的態様の例には、以下の方法が含まれる。【００３１】
項９：キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することを特徴とする、キチンの精製と低分子キチン及び／又はキチンオリゴ糖の製造を、好ましくは一段階で、行う方法、
項１０：キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することを特徴とする、キチンの精製と、低分子キチン、キチンオリゴ糖、キチン分解物及び／又は蛋白分解物の製造を、好ましくは一段階で、行う方法。【００３２】
以下、本発明について、詳細に説明する。【００３３】
キチンを含む有機物
本発明が対象とする有機物は、キチンを含むものであれば、特に限定されず、例えば、キチンを含む生体の構成物自体又はその処理物、或いは有機性廃棄物などを含む。【００３４】
有機性廃棄物には、例えば、魚市場や水産加工処理場から出される食品加工廃棄物、家庭や学校等から出される生ごみや食品残渣等の食品廃棄物等が含まれる。【００３５】
具体的に、キチンを含む有機物には、カニ及び／又はエビの甲殻、昆虫の甲羅や脚、イカの甲や貝等の軟体動物の器官、珪藻類、菌類、キチン或いはキトサンを生産する微生物や細菌、又はそれらの処理物等が含まれる。【００３６】
これらの有機物は、得られた原料をそのまま用いてもよく、また、適当な大きさに粉砕されたものでもよい。また予め乾燥などの前処理を行ったものでもよい。  【００３７】
亜臨界状態又は超臨界状態の処理
本発明は、キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理する工程を含む。【００３８】
キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、キチンからの灰分（具体的には炭酸カルシウム）、蛋白質、脂質及び色素の分離、換言すると、有機物においてキチンに付着している灰分、蛋白質、脂質及び色素のキチンからの除去を一段階で行うことが可能になり、多量の試薬や水の消費並びに大量の廃水の処理を不要とすることができる。また、処理に要するコストを格段に下げることができる。【００３９】
本発明において、亜臨界状態とは、溶媒の温度が４３３〜６４７Ｋ程度、中でも、４３３〜５２３Ｋ程度、特に４３３〜４９３Ｋ程度の状態にあること、及び圧力が０．６２〜２２．１ＭＰａ程度、中でも０．６２〜４．０ＭＰａ程度、特に０．６２〜２．３２ＭＰａ程度の状態にあることを意味する。
本発明において、超臨界状態とは、溶媒の温度が６４７Ｋ以上、特に６４７Ｋ〜６７３Ｋ程度の状態にあること、及び圧力が２２．１ＭＰａ以上、特に２２．１〜３０．０ＭＰａ程度の状態にあることを意味する。【００４０】
本発明では、特に、亜臨界状態で処理を行うことが好ましい。亜臨界状態で処理を行うことは、超臨界状態で処理を行うよりも、キチンの収率、換言すると、キチンの残存率が高くなる。特に、高分子量のキチンの残存率が高くなる。【００４１】
亜臨界状態の中でも、比較的低い温度領域、好ましくは４９３Ｋ（２２０℃）未満の亜臨界状態で処理することにより、高分子量のキチンの収率を更に向上させることができる。比較的低い温度の亜臨界状態の処理は、より高い温度領域の処理に比べてキチンの熱分解が少なく、当初の分子量、或いは、高分子量のキチンの残存率を高くする。【００４２】
一方、比較的高い温度領域の亜臨界状態で処理することにより、低分子キチン、キチンオリゴ糖、キチン分解物及び／又は蛋白分解物の収率を向上させることができる。【００４３】
キチンの精製
本発明は、キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で、処理する工程を含むキチンの精製方法を提供する。亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、キチンが効率よく精製され、高純度のキチンが製造できる。【００４４】
本発明の処理における有機物の量と酸性水溶液の量との割合は、処理の条件等に応じて適宜設定し得るが、通常、重量比で、有機物／酸性水溶液＝0.05〜0.2程度である。【００４５】
本発明で用いる酸性水溶液は、酸成分を水溶液に添加して得ることができる。【００４６】
酸成分の種類は特に限定されず、強酸や弱酸を用いることができる。【００４７】
強酸には、塩酸、硝酸、硫酸等が含まれる。また、弱酸には、酢酸、乳酸、コハク酸、リンゴ酸、蟻酸、ピログルタミン酸、グリコール酸、クエン酸等の有機酸や、リン酸等の無機酸が含まれる。【００４８】
このうち、酢酸や乳酸等の有機酸が、反応器の腐食がない点や、処理中に蛋白質の分解によって生成したものを再利用し得る点で好ましい。【００４９】
具体的に、酸の再利用による処理は、以下のように行うことができる。【００５０】
キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、該キチンからの灰分、蛋白質、脂質及び色素の分離を行い、
該処理において、蛋白質が分解して生じた有機酸を用いて酸性水溶液を調製し、
該調製された酸性水溶液中で、キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態で処理する。【００５１】
これにより、キチンを連続的に精製し、高純度キチンを連続的に製造することができる。【００５２】
酸性水溶液の濃度は、処理条件等に応じて、適宜設定し得る。例えば、酢酸水溶液の場合、有機物中に通常含まれる炭酸カルシウムと酢酸との反応の化学量論モル比である１対２以上程度であればよく、通常１対２〜１対４程度である。特に出来る限り１対２に近い量論モル比が適当である。【００５３】
処理の手順は特に限定されず、適宜設定し得る。例えば、キチンを含む有機物を酸性水溶液に添加し、得られる溶液を、亜臨界状態又は超臨界状態の条件に調製して反応させてもよい。【００５４】
処理時間も特に限定されないが、通常、１〜３０分程度、好ましくは１〜１０分程度である。【００５５】
処理後は、適宜分離精製を行うことができる。例えば、処理後の有機物を、濾過により、キチンが含まれる固相と、アミノ酸、有機酸、糖などの分解物を含む水相とに分離し、必要に応じて更に適宜精製を行って、キチンを単離することができる。【００５６】
キトサンの製造
キチンを含む有機物を、上述のように亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理して得られるキチンを、脱アセチル化処理することにより、高純度キトサンを得ることができる。【００５７】
脱アセチル化処理の方法は特に限定されず、公知の方法を適宜用いることができる。【００５８】
例えば、キチンをアルカリや酵素を用いて処理する方法等を用いることができる。より具体的には、得られたキチンを、30〜60%の高濃度溶融水酸化ナトリウム溶液を用いて、353〜393Kの加熱攪拌条件で30分から5時間かけて処理することにより、脱アセチル化を行うことができる。【００５９】
脱アセチル化の程度は特に限定されず、所望の物性を有するキトサンを得ることを目的として、適宜設定することができる。【００６０】
本方法により、キチンを含む廃棄物を有効に利用して、高純度キトサンを、従来に比べて少ないプロセスで、短時間で、効率よく、しかも低コストで製造することができる。【００６１】
低分子キチン及び／又はキチンオリゴ糖の製造
キチンを含む有機物を、上述のように亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、低分子キチン及び／又はキチンオリゴ糖を効率よく製造することもできる。【００６２】
本明細書において、低分子キチンとは、有機物中に含まれるキチンが分解されて、より低分子となったキチンを意味する。またキチンオリゴ糖とは、キチンの分解により生成するオリゴ糖を意味する。【００６３】
低分子キチン及び／又はキチン分解物は、処理後、適宜分離精製を行うことにより、単離することができる。例えば、処理後の有機物を、濾過により、キチンが含まれる固相と、低分子化して可溶性となったキチン又はキチンオリゴ糖を含む水相とに分離し、必要に応じて更に適宜精製を行うことにより、所望の物質を単離することができる。【００６４】
低分子キトサン及び／又はキトサンオリゴ糖の製造
キチンを含む有機物を上述のように亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理して得られる低分子キチン及びキチンオリゴ糖を、脱アセチル化処理することにより、低分子キトサン及び／又はキトサンオリゴ糖を得ることができる。【００６５】
脱アセチル化処理の方法は特に限定されず、上述と同様に、公知の方法を適宜用いることができる。【００６６】
例えば、低分子キチン又はキチンオリゴ糖をアルカリや酵素を用いて処理する方法等を用いることができる。より具体的には、得られた低分子キチン又はキチンオリゴ糖を、30〜60%の高濃度溶融水酸化ナトリウム溶液を用いて、353〜393Kの加熱攪拌条件で30分から5時間かけて処理することにより、脱アセチル化を行うことができる。【００６７】
脱アセチル化の程度は特に限定されず、所望の物性を有する低分子キトサン又はキトサンオリゴ糖を得ることを目的として、適宜設定することができる。【００６８】
本方法により、キチンを含む廃棄物を有効に利用して、低分子キトサン及びキトサンオリゴ糖を、少ないプロセスで、短時間で、効率よく、しかも低コストで製造することができる。【００６９】
キチン分解物及び／又は蛋白分解物の製造
キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、キチンの一部及び／又は蛋白質が分解して、有用な物質を製造することができる。【００７０】
なお、キチン分解物及び／又は蛋白分解物とは、キチンの分解によって生成する化合物、蛋白質の分解によって生成する化合物及び／又はそれらの混合物を意味する。【００７１】
キチン分解物及び／又は蛋白分解物の具体的な態様の例は、アミノ酸、有機酸、低分子糖類、ペプチド及び低分子水溶性蛋白質からなる群から選ばれる１以上の化合物である。【００７２】
分解によって生成するアミノ酸の例には、シスチン、セリン、バリン、スレオニン、グリシン、プロリン、アラニン、メチオニン、ヒスチジン、アルギニン、ロイシン、イソロイシン、チロシン、リジン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸などが含まれる。【００７３】
また、分解により生成する有機酸の例には、リンゴ酸、コハク酸、乳酸、蟻酸、酢酸、ピログルタミン酸などが含まれる。【００７４】
また、分解により生成する低分子糖類の例には、低分子キチン、キチンオリゴ糖、グルコサミン、エリトロースなどが含まれる。【００７５】
また、他の分解物の例には、リン酸が含まれる。【００７６】
これらの分解物は、資源として回収し、有効に再利用することができる。例えば、医薬品、調味料、健康飲料、添加剤等の成分として利用することができる。【００７７】
従来、キチンを含む有機物の処理においては、脱蛋白処理に高額のコストを要し、しかも蛋白質はそのまま処分されていたが、本方法によれば、簡便かつ効率のよいプロセスで、高純度のキチンを得ることができると共に、アミノ酸、有機酸、低分子糖類等の有用物質を取得することもできる。【００７８】
有機物の有効利用
本発明の方法においては、キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態で処理することにより、上記１又は２以上の態様を、並行して、或いは、一段階で実施することができる。【００７９】
例えば、キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、高純度キチンの製造と、低分子キチン及び／又はキチンオリゴ糖の製造を、好ましくは一段階で、行うことができる。【００８０】
また、キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態の酸性水溶液中で処理することにより、高純度キチンの製造と、低分子キチン、キチンオリゴ糖、キチン分解物及び／又は蛋白分解物の製造を、好ましくは一段階で、行うこともできる。【００８１】
さらに、それらを回収したあとの処理残渣は、メタン発酵などの原料としてエネルギー回収に利用することもできる。【００８２】
このように、本発明の有機物の処理方法は、精製された高純度キチンの取得と共に、他の有用物質の回収利用を行うことができるという優れた利点を有する。【００８３】
なお、本発明における処理方法においては、キチン及びキトサンの製造処理に関する各種の公知技術を必要に応じて付加し得るものである。
【発明の効果】
【００８４】
本発明は、キチンを含む有機物から、従来に比べて少ないプロセスで、短時間で、しかも低コストで、効率よくキチンを精製し、高純度のキチンを得ることができるという、格別な効果を奏する。【００８５】
従来の方法によれば、キチンを含む有機物からキチンを単離する際に、脱灰工程、脱蛋白質工程等に多段階の処理や数日間の日程を要していた。また多量の試薬の消費、更には大量の廃水処理を要していた。【００８６】
これに対し、本発明によれば、キチンを含む有機物において、キチンからの灰分、蛋白質、脂質及び色素の分離を、短時間で効率よく、行うことを可能にする。また、多量な試薬や水の使用や大量の廃水の処理にかかる負担を大幅に低減することができる。従って、本発明によれば、キチンを含む有機物の処理工程に伴うコストを大幅に低減することができる。【００８７】
また、本発明によれば、精製度の高い高純度のキチンを効率よく製造することができる。【００８８】
特に比較的低温の亜臨界状態で処理することにより、高分子量のキチンを高純度で取得することが可能となる。また比較的高温の亜臨界状態で処理することにより、低分子キチン及びキチンオリゴ糖の収率を向上させることもできる。【００８９】
更に、本発明の方法を用いることで、キトサン、低分子キトサン及びキトサンオリゴ糖を、キチンを含む有機物から効率よく取得することも可能になる。【００９０】
また、本発明における亜臨界状態又は超臨界状態の処理において、蛋白質等の分解によりアミノ酸や有機酸等の有用物質が生成され、それらを回収利用することもできる。更に回収した有機酸を利用して、キチンの精製や該有用物質の製造を連続的に実施することも可能にする。【００９１】
更に、本発明の方法によれば、キチンを含む有機物を、亜臨界状態又は超臨界状態で処理することにより、キチンの精製と、有用物質の製造を、並行して、或いは、一段階で、行うことができる。さらに、処理後の残渣を、エネルギー利用することもできる。【００９２】
このように、本発明は、高純度キチンの取得と、有用資源の回収利用を共に行うことができるという優れた利点を有する。【００９３】
本発明によって、キチン、キトサン、キチンオリゴ糖、キトサンオリゴ糖、各種アミノ酸、有機酸、グルコサミンなどの有用な化合物を、廃棄有機物等から、効率よくしかも低コストで生産することが可能になる。また、本発明は、キチンを含む有機物の利用を大きく推進させ得る。【００９４】
このように、本発明は、有機物の有効な処理技術、並びに有用物質の効率のよい生産技術として、有用に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】カニ殻を亜臨界状態の水溶媒中で処理した場合の固相残存率と反応時間との関係を示した図である。
【図２】炭酸カルシウムを亜臨界状態の水溶媒中で処理した場合の炭酸カルシウム残存率と反応温度との関係を示した図である。
【図３】キチンを亜臨界状態の水溶媒中で処理した場合のキチン残存率と反応温度との関係を示した図である。
【図４】炭酸カルシウムを亜臨界状態の酢酸水溶液中で処理した場合の炭酸カルシウム残存率と反応時間との関係を示した図である。
【図５】キチンを亜臨界状態の酢酸水溶液中で処理した場合のキチン残存率と反応時間との関係を示した図である。
【図６】炭酸カルシウムを比較的低い温度の亜臨界状態の酢酸水溶液中で処理した場合の炭酸カルシウム残存率と反応時間との関係を示した図である。
【図７】キチンを比較的低い温度の亜臨界状態の酢酸水溶液中で処理した場合のキチン残存率と反応時間との関係を示した図である。
【図８】カニ殻を亜臨界状態の酢酸水溶液中で処理した場合の炭酸カルシウム回収率と反応温度との関係を示した図である。
【図９】カニ殻を亜臨界状態の酢酸水溶液中で処理した場合の固相残存率と反応温度との関係を示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９６】
以下、実施例及び実験例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例及び実験例に限定されることはない。本方法はズワイガニ以外のカニ、エビ等の甲殻類に対しても適用可能であり、亜臨界連続処理装置等によるキチンの連続精製も可能である。【００９７】
実験例１
まず、比較のために、従来の方法に従って、カニ殻を処理した。【００９８】
カニ殻は、ズワイガニの甲羅の冷凍乾燥品をミニブレンダーによって粉砕したものを試料として用いた。【００９９】
まず2mol/lの塩酸水溶液に、カニ殻を1日浸した。その後、塩酸水溶液を交換し、さらに1日浸すことによって、脱灰処理を行った。それによりカニ殻の初期重量の約40％の炭酸カルシウムが除去された。【０１００】
次に、1mol/lの水酸化ナトリウム水溶液で6時間煮沸し、液を交換してさらに30時間煮沸することにより、脱蛋白処理を行った。それによりカニ殻の初期重量の約25％の蛋白質が除去された。【０１０１】
さらに、エタノール還流で6時間加熱することにより、一部残存している脂質及び色素の除去を行った。【０１０２】
これら多段階の操作により、最終的にはカニ殻の初期重量の約35％に相当する固相が残存した。この残存固相を従来法で生産したキチンとみなした。【０１０３】
実験例２
次に、反応条件を適宜変えながら、以下の手順に従って、カニ殻を亜臨界状態の水溶媒中で処理した。【０１０４】
（手順）
カニ殻は、ズワイガニの甲羅の冷凍乾燥品をミニブレンダーによって粉砕したものを試料として用いた。水は、超純水製造装置（野村マイクロサイエンス社製 ミニピュアーTW-250RU）で製造した超純水を用いた。【０１０５】
内径6.4mm、外径9.5mm、長さ150mm、内容積約8.0cm3のステンレスパイプ（SUS316製）の両端にSWAGELOKキャップを取り付けた反応管を用意した。該反応管に、0.1または0.2gのカニ殻と水2gを入れ、溶存酸素をアルゴンで置換した後、反応管を閉じた。該反応管を、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを1:1の割合で添加して所定温度（533〜593K）に予熱したソルトバスに投入し、所定時間（1〜10分）静置した。その後、ソルトバスから反応管を速やかに取り出し、水中に投じて急冷した。【０１０６】
反応管中の試料について、2500rpmで10分遠心分離し、水で洗浄する工程を３回繰り返した後、ろ過して、水相と固相とに分離した。次いで、それぞれの相について、成分分析を行った。【０１０７】
（測定方法）
生成物として水相に含まれる有機酸は、高速液体クロマトグラフ有機酸分析システム(Shimadzu LC-10A、分離法:イオン排除クロマトグラフ、検出法：ポストカラムpH緩衝化電気伝導度検出法（カラム：Shim-pack  SCR-102H  2本直列、移動相：5mol/m3 p-トルエンスルホン酸水溶液、流量1.33×10-8m3/s、緩衝液: 5mol/m3 p-トルエンスルホン酸水溶液、0.1mol/m3EDTA、20mol/m3 Bis-Tris水溶液、検出器：Shimazu CDD-6A、カラム温度:318K）を用いて分析した。【０１０８】
生成物として水相に含まれるアミノ酸濃度はHPLCシステム(Shimadzu LC-10A 、ISC-07/S1504カラム、移動相：4種類、流量8.33×10-9m3/s、温度：328K)と蛍光光度計(Shimadzu RF-535) を用いて、ポストカラム法（反応試薬：2種類、流量：5×10-9m3/s）により決定した。【０１０９】
水相に含まれる糖は、日本分光(株)製高速液体クロマトグラフ糖分析システムHSS-1500（カラム：Shodex SUGAR KS-804、移動相：水、流量1.0cm3/min、検出器：示差屈折計 MD-2010偏向型、カラム温度:313K）を用いて分析した。【０１１０】
水相中の全有機炭素量(TOC)は、TOC分析装置（Shimadzu TOC-500）により測定した。標準的方法に従って、0.01cm3 の水溶性生成物をTOC分析装置に注入した。測定は、高純度空気流量2.5×10-6m3/sの条件で、全炭素（TC）の標準溶液として250ppmのフタル酸水素カリウム、無機炭素（IC）の標準溶液として250ppmの炭酸水素ナトリウムと炭酸ナトリウムの混合溶液を使用して行い、TOCはTCからICを差し引いて求めた。【０１１１】
炭酸カルシウムが分解・反応して、水相中に溶出しているカルシウムイオンの測定は、セイコーインスツルメント(株)製ICPプラズマ発光分析装置SPS7800を用いて濃度を測定（測定波長393.366nm）して行った。【０１１２】
なお、下記実施例１及び２においても、本実験例と同様の測定方法を用いた。【０１１３】
（結果）
図１に、カニ殻の固相残存率と反応時間との関係を調べた結果を示す。常温・常圧の水では反応は起こらない。しかし、図１に示されるように、533〜593Kの高温で亜臨界水処理を行うことにより、固相の重量は反応時間とともに減少した。このことから、この条件下では脱蛋白が速やかに起こると考えられる。しかし、固相残存率は50%以上となり、従来法（実験例１）から推定される物質収支から考察すると、炭酸カルシウムやキチンは分解されていない可能性が高いと考えられる。【０１１４】
また、反応終了後、水相中に存在するTOCやIC値、アミノ酸濃度、有機酸濃度を測定したところ、ICの値はほぼ0に近く、分解された蛋白質は大部分がアミノ酸、有機酸として加水分解されていることが分かった。アミノ酸は、プロリン、アラニン、メチオニン、ヒスチジン、アルギニンなどが生産されていた。また有機酸は、リンゴ酸、コハク酸、乳酸、蟻酸、酢酸、ピログルタミン酸などが生産されていた。また、それらの収率は反応時間とともに大きくなること、アミノ酸ではアラニンやアルギニン、有機酸では酢酸やピログルタミン酸等の収率が高いことが分かった。【０１１５】
次いで、炭酸カルシウムの分解に関する反応温度と反応時間の影響を調べるために、反応温度を533K又は563K、反応時間を1分又は2分と設定して、実験を行った。その結果、図２に示されるように、563Ｋの亜臨界状態の水溶媒中で2分間処理では、炭酸カルシウムはほとんど分解されなかった。温度が高い程、分解力が強いと考えられるので、563Ｋ以下の亜臨界状態の水溶媒中の処理では、炭酸カルシウムは分解されないと考えられる。同様に、キチンの分解に関する反応温度と反応時間の影響を調べるために、反応温度を533Kと563Kに設定し、反応時間を1分又は2分と設定して実験を行った。その結果、図３に示されるように、563Ｋの亜臨界状態の水溶媒中で2分間処理しても、キチンはほとんど分解されなかった。ただし、色は褐色に変化していることから、一部は熱分解して、糖分のメイラード反応により、メラノイジンが生成しているものと推察される。高純度のキチン生産のためには炭酸カルシウム及び蛋白質をキチンから分離しなければならないが、溶媒として水を用いた場合には十分な結果が得られないことがわかった。【０１１６】
実施例１
実験例１及び２の結果、並びに、処理工程で生成物に酢酸が含まれることや弱酸を用いた方が反応装置の腐食が少ないことなどを考慮し、酢酸水溶液中で亜臨界処理することを試みた。【０１１７】
（手順）
溶媒として酢酸水溶液を用いる以外は、実験例１と同様の手順で、カニ殻を亜臨界状態で処理した。【０１１８】
酢酸水溶液は、酢酸（和光純薬製特級試薬）を、超純水製造装置（野村マイクロサイエンス社製 ミニピュアーTW-250RU）で製造した超純水で、所定濃度に調製したものを用いた。【０１１９】
（結果）
まず、炭酸カルシウムの分解に関する酢酸水溶液の濃度と反応温度の影響を調べるために、炭酸カルシウムに対し化学反応量論モル比で約0.03倍の濃度（0.0174mol/l）又は約3倍の濃度(1.74mol/l）に調整した酢酸水溶液中で、温度を563K、593K又は623Ｋに設定して亜臨界反応を行った。この場合の炭酸カルシウムの残存率と反応時間との関係を調べた結果を図４に示す。【０１２０】
図４の結果から、酢酸濃度0.0174mol/l、すなわち化学反応量論モル比である1対2よりかなり小さい濃度である場合は炭酸カルシウムの分解はほとんど起こらないが、酢酸濃度1.74mol/l、すなわち化学反応量論モル比1対3の場合には１分という非常に短い反応時間においても炭酸カルシウムはほぼ完全に分解し、水相中に酢酸カルシウムとして溶解していることが分かった。【０１２１】
次に、溶媒として酸性水溶液を用いた場合におけるキチンに対する反応温度の影響を調べるために、反応温度を、563K、593K又は623Kに設定して実験を行った。その結果、図５に示すように、酢酸濃度0.174mol/lにおいて、温度563〜623Kの亜臨界状態の酢酸水溶液中の処理によりキチンが分解されること、更に温度が高いほど、また反応時間が長いほど分解量が増加する傾向があることがわかった。【０１２２】
また、反応終了後、水相中に存在するTOCやIC値、アミノ酸濃度、有機酸濃度を測定したところ、分解された蛋白質は大部分がアミノ酸、有機酸として加水分解されていることが分かった。【０１２３】
アミノ酸は、シスチン、セリン、バリン、スレオニン、グリシン、プロリン、アラニン、メチオニン、ヒスチジン、アルギニン、ロイシン、イソロイシン、チロシン、リジン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸などが生産されていた。【０１２４】
また有機酸は、リンゴ酸、コハク酸、乳酸、蟻酸、酢酸、ピログルタミン酸などが生産されていた。【０１２５】
また、分解物には、低分子キチン、キチンオリゴ糖、グルコサミン、エリトロース、リン酸などが含まれていることもわかった。
このように、本法は、アミノ酸、有機酸、低分子キチンやキチンオリゴ糖、グルコサミンなどの糖類等の製法としても、有用であることが明らかになった。【０１２６】
実施例２
高純度で高分子量のキチンを得るためには、炭酸カルシウムや蛋白質を分解し、キチンを分解しない条件が必要である。そのため、比較的温度が低い領域の亜臨界状態での酸性水溶液中で処理を試みた。【０１２７】
（手順）
測定手順は、炭酸カルシウムに対し化学反応量論モル比で約3倍の濃度となる1.74mol/lの酢酸水溶液を用い、453〜523Kの範囲の比較的低い温度で反応温度を設定した以外は、実施例１と同様にして、亜臨界処理を行った。【０１２８】
まず、炭酸カルシウムの分解と反応温度との関係を調べた。結果を図６に示す。【０１２９】
その結果、453Kという亜臨界状態の下限値に近い温度においても、1分という短い反応時間で炭酸カルシウムは90%以上分解されていることが分かった。【０１３０】
更に、キチン残存率と反応温度との関係を調べた。結果を図７に示す。【０１３１】
その結果、図７に示されるように、比較的温度が低い亜臨界状態の場合においては、キチンの約80％以上が分解されずに残っていることが分かった。【０１３２】
次に、カニ殻からの炭酸カルシウム回収率と反応温度との関係を調べた。結果を図８に示す。その結果、酢酸濃度1.74mol/l 、反応時間1分の一定条件で、温度を453〜493Kに変化させて処理を行う場合、炭酸カルシウムの回収率は温度に依存しないことがわかった。更に、従来法（実験例１）で得られた炭酸カルシウムの除去量から判断して本条件においてカニ殻に含まれる炭酸カルシウムがほぼ完全に分解され、水相中に酢酸カルシウムとして溶解していることが分かった。【０１３３】
更に、カニ殻からの固相残存率と反応温度との関係を調べるため、1.74mol/lの酢酸水溶液を用いて、453〜523Kの範囲で温度を設定して処理を行った。測定結果を図９に示す。【０１３４】
その結果、酢酸濃度1.74mol/l 、反応時間1分の一定条件において、反応温度を453〜493Kに変化させた場合、従来法（実験例１）で得られた残存固相の量から判断して、炭酸カルシウム以外にも、カニ殻に含まれる蛋白質、脂質及び色素がキチンから分離していることがわかった。【０１３５】
残存固相は処理温度に関係なく初期重量の約40％であったが、得られた固相をさらに塩酸処理したところICP分析により炭酸カルシウムが3〜5％含まれることがわかった。この値は市販されているキチン（従来法により製造されたもの）に含まれる炭酸カルシウムと同様な値であり、炭酸カルシウムを全く含まない場合の固相残存率との差に相当する。このことから、本発明により非常に純度の高いキチンが得られていることが分かった。【０１３６】
更に、反応時間を長くすると、炭酸カルシウムの残存率が更に低減され、10分後には、炭酸カルシウムが全くない場合、すなわち、純度１００％のキチンと同等の固相残存率が得られた。このことからも、本発明により非常に純度の高いキチンが得られていることが確認できた。【０１３７】
また、反応終了後の水溶液中には、溶媒として水を用いた場合とは異なり、酢酸とグリシンのみが検出されたので、蛋白質の加水分解によって生成した有機酸の一部はカニ殻に含まれる炭酸カルシウムとの反応により塩を形成し、また、アミノ酸の一部は酢酸と炭酸カルシウムの反応によって生成したカルシウムイオンや二酸化炭素により、さらに反応・分解したものと考えられる。【０１３８】
上記実施例と実験例との比較から示されるように、亜臨界状態にして活性化した酸性水溶液を用いることで、キチンを含む有機物における脱灰、脱色、脱蛋白の同時処理を1分程度の短い反応時間で簡単に行うことができ、従来法より少ないプロセス且つ低コストでキチンを含む有機物の処理を実施できることがわかった。【０１３９】
また、弱酸である酢酸を用いることで、強酸、強塩基を使わずに、高純度のキチンを生産することが可能であり、従来法で必要な中和のための水を全く必要とせず、逆に反応後に残った酢酸を酸性水溶液の成分として再利用することも可能であることがわかった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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