(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケラチン含有材料を、水と炭素数３のアルコールの含有比が２５：７５〜７５：２５（重量％）であるアルコール含有水溶液に浸漬する工程、還元剤として２−メルカプトエタノールを添加し当該材料含有液を常圧でかつ当該アルコール含有水溶液の沸点以下の温度に加熱してケラチン含有材料に含有されるタンパク質を可溶化して抽出する工程、当該タンパク質を不溶解残渣から分離する工程を包含することを特徴とするタンパク質含有溶液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタンパク質含有溶液およびその製造方法に関し、より詳しくはケラチン含有材料からタンパク質を抽出したタンパク質含有溶液およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、動物の毛ないし羽毛類から得られるケラチン含有材料からタンパク質を抽出する方法としては、還元剤や酸化剤の水溶液もしくはこれに界面活性剤や尿素、塩酸グアニジン、トリクロロ酢酸などのタンパク質変性剤を加えた溶液で抽出する方法、アルカリ処理または酸処理を施した後、タンパク質加水分解酵素を用いてタンパク質の分子量を低分子量化させて抽出する方法などがある（例えば、特公昭５５−３８３５８号公報、特公昭６０−４０８９１号公報、特開平３−７５９５号公報、特開平４−１８９８３２号公報）。また特公昭５６−１８１７２号公報には、鳥類ケラチン質材料からＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ) またはその水溶液を用いてタンパク質を抽出する方法が開示されている。
【０００３】
しかしながら、上記の界面活性剤やタンパク質変性剤を用いた方法では、タンパク質変性剤を除去する必要があり、そのため工程が煩雑となり、また大スケールではコストなどの問題もある。加えて、変性剤を除いたタンパク質含有溶液の保存安定性も悪く、不溶化したタンパク質が沈降するなどの問題もある。加水分解によりタンパク質の分子量を低下させて抽出する方法はｐＨを調節したり、特殊な反応容器が必要になるなど種々の問題がある。また、ＤＭＦを用いた方法では、ＤＭＦの沸点が高いため、その後に種々の用途に使用する場合、ＤＭＦを乾燥して除去する際の温度を高温にする必要があり、その結果、抽出されたタンパク質が熱変性してしまいタンパク質の特性を失う等の問題がある。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の欠点を解決しようとするものであり、その目的は、タンパク質を変性させることなく、簡略な工程で得られ、かつ種々の用途に使用する場合の溶剤除去時にタンパク質の熱変性のないようなタンパク質含有溶液およびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記目的を達成するために、特定のアルコール含有溶液を用いることによりケラチン含有材料からタンパク質を変性させることなく高収量で得ることを見出し本発明に到達した。
【０００６】
即ち、本発明は、ケラチン含有材料を炭素数３のアルコール含有溶液に浸漬してケラチン含有材料に含有されるタンパク質を抽出してなることを特徴とするタンパク質含有溶液である。
好適な実施態様は、アルコール含有溶液がアルコール含有水溶液であり、タンパク質の分子量が２５００〜３００００の範囲であることである。
【０００７】
また、本発明は、ケラチン含有材料を炭素数３のアルコール含有溶液に浸漬する工程、当該材料含有液を常圧でかつ当該アルコール含有溶液の沸点以下の温度に加熱してケラチン含有材料に含有されるタンパク質を可溶化して抽出する工程、当該タンパク質を不溶解残渣から分離する工程を包含することを特徴とするタンパク質含有溶液の製造方法である。
好適な実施態様は、アルコール含有溶液にさらに還元剤を添加することである。
【０００８】
次に本発明を詳細に説明する。
本発明のタンパク質含有溶液は、ケラチン含有材料を炭素数３のアルコール含有溶液に浸漬して、ケラチン含有材料に含有されるタンパク質を抽出してなる。
【０００９】
ケラチンとは構造タンパク質の一種であり、羊毛、モヘヤ、カシミヤ、ラクダ等の獣毛繊維、羽毛、毛髪、爪、蹄等の部分に多量に存在する。このようなケラチン含有材料は、例えば、羊毛であれば繊維屑もしくは古着、羽毛であれば鶏肉業からの多量の廃棄物より入手することができる。
【００１０】
本発明の炭素数３のアルコールとは、ｎ−プロピルアルコール（沸点９７．４℃）、イソプロピルアルコール（沸点８２．７℃）である。このようなアルコールを用いることにより、ケラチン含有材料に浸透し、タンパク立体構造やタンパク極性にダメージを与えてタンパク質を可溶化させて抽出しやすくして、高収量でタンパク質を得ることができる。
【００１１】
炭素数が１〜２のアルコール、例えばメチルアルコール、エチルアルコールでは、ケラチン含有材料の可溶化の程度が低く、高収量でタンパク質が得られない。また炭素数４以上のアルコール、例えばｎ−ブチルアルコールでは、単独で完全に水溶液化しないためにケラチン含有材料に上述のダメージを与えることができず、全くタンパク質を可溶化させることができない。加えて、水と相溶性のある有機溶剤、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど高沸点グリコールおよびその誘導体でも一部可溶化するものもあるが、炭素数が３のアルコールには可溶化の程度は全く及ばない。また、ジオキサン、テトラハイドロフラン等のエーテル類、メチルエチルケトン、シクロへキサノン、イソホロン等のケトン類などでも全くタンパク質を可溶化させることができない。
【００１２】
本発明で用いられる炭素数３のアルコール含有溶液は、好ましくは水溶液である。水溶液とすることにより、ケラチン含有材料へさらに浸透しやすくなる。水と炭素数３のアルコールの含有比は、好ましくは２５：７５〜９０：１０（重量％）、より好ましくは３０：７０〜８５：１５、特に好ましくは４０：６０〜８０：２０である。水の含有比が２５未満の場合、当該水溶液の沸点が低くなってタンパク質の抽出量が少なくなり、逆に含有比が９０を超える場合、タンパク質の可溶化の程度が低くなる場合があり好ましくない。
【００１３】
また、上記アルコール水溶液と相溶する溶剤であればさらに添加して用いてもよい。このような溶剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
【００１４】
本発明のタンパク質含有溶液は、例えば以下のようにして製造される。
まず、ケラチン含有材料を炭素数３のアルコール含有溶液に浸漬して攪拌する。この時、必要に応じて超音波処理を施し、ケラチン含有材料を完全にアルコール含有溶液に浸漬させる。このアルコール含有溶液には、還元剤を添加することが好ましく、この還元剤はケラチン含有材料に含まれるシスチンを還元する目的で使用される。その還元剤としては、例えば２−メルカプトエタノール、チオグリコール酸、ジチオスレイトール、ジチオエリトリトール等のチオール類、トリプロピルホスフィン等のトリアルキルホスフィン、亜硫酸水素ナトリウム等の無機還元化合物などか挙げられ、中でも２−メルカプトエタノール、チオグリコール酸が好ましい。還元剤の添加量はケラチン含有材料に対して５０重量％以下であることが好ましく、０．５〜３０重量％の使用量で十分な還元効果が得られるためこの範囲で使用されることがより好ましい。
【００１５】
次に、これらを常圧で、かつ当該アルコール含有溶液の沸点（Ｔｂ℃）以下の温度で加熱攪拌して、ケラチン含有材料中に存在するタンパク質を可溶化して抽出する。この加熱温度は、好ましくは（Ｔｂ−３０）℃〜Ｔｂ℃、より好ましくは（Ｔｂ−２５）℃〜（Ｔｂ−５）℃である。またこの加熱攪拌時間は、１〜６時間程度が好ましい。
【００１６】
次いで当該アルコール含有溶液中の不溶解残渣を分離してタンパク質含有溶液を得る。分離方法としては、周知の方法、例えば漣過、遠心分離が採用される。
【００１７】
このような方法で得られたタンパク質含有溶液中のタンパク質の分子量は、還元剤の添加された状態で２５００〜３００００の間であり、主構成成分は８０００以下である。
【００１８】
得られたタンパク質含有溶液は、そのままでもしくは必要に応じて溶剤を一部または全部除去して種々の用途に使用され得る。例えば、公知の製膜方法、成形方法により種々の高分子膜、フィルム、繊維、不織布等に成形される。また、例えば膜強度を改良する目的で、溶液中のタンパク質をさらに高分子量化させるため公知の架橋剤を添加しても良い。架橋剤としては、例えば、イソシアネート、メラミン、オキサゾリン、ホルマリン、エポキシ、シリコーン等が挙げられる。さらに、他の樹脂と併用して製膜しても良い。このような樹脂として、ポリエステル樹脂、ポリビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、セルロース誘導体樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリウレタン系樹脂などが挙げられる。また、生体由来の生体高分子と混合しても良い。
【００１９】
また、上記用途以外にアミノ酸の栄養的可能性から食品添加物に使用されても良い。さらに、繊維、特に天然繊維の改質剤としても使用される。さらにまた、毛髪改質剤、材木レべリング剤、金属の捕集剤など様々な用途に用いることができる。
【００２０】
【作用】
タンパク質の抽出に炭素数３のアルコール含有溶液を使用することにより、ケラチン含有材料に浸透し、タンパク立体構造やタンパク極性にダメージを与えてタンパク質を可溶化させて抽出しやすくし、高収量でタンパク質を得ることができる。また得られたタンパク質含有溶液を種々の用途に使用する場合に、当該アルコールの沸点が比較的低いため、容易に除去できかつタンパク質の熱変性がない。また、抽出時にタンパク質変性剤を使用する必要がなく、また加水分解等の処理の必要もないので、工程が簡略化される。さらにタンパク質変性剤を使用しないので、タンパク質の保存安定性は悪くならない。
【００２１】
【実施例】
以下に本発明を実施例をさらに詳しく説明する。
実施例１
５００ｍｌのフラスコに羽毛パウダー（粒径５０μｍ以下）１０ｇを５０％ｎ−プロピルアルコール水溶液２００ｇ中に浸漬し、還元剤として２−メルカプトエタノールを２ｇを加えた後、室温で超音波処理を３０分間行った。その後、反応溶液を７５℃まで加温して攪拌を開始した。２時間攪拌後未溶解部分を濾別しタンパク質抽出溶液Ａを得た。
得られたタンパク質抽出溶液Ａのタンパク質濃度をバイオラッド社製プロテイン濃度測定キットを用いて調べた。また、構成タンパク質の分子量をＳＤＳ−ポリアクリルアミド電気泳動法によって分析した。それらの結果を表１に示す。
【００２２】
実施例２
実施例１において、ｎ−プロピルアルコールの代わりにイソプロピルアルコールを用いたこと以外は実施例１と同様の方法でタンパク質抽出溶液Ｂを得た。得られたタンパク質抽出溶液Ｂのタンパク質濃度および構成タンパク質の分子量を表１に示す。
【００２３】
実施例３
実施例１において、５０％ｎ−プロピルアルコール水溶液の代わりに２５％ｎ−プロピルアルコール水溶液を用いたこと以外は実施例１と同様の方法でタンパク質抽出溶液Ｃを得た。得られたタンパク質抽出溶液Ｃのタンパク質濃度濃度および構成タンパク質の分子量を表１に示す。
比較例１〜６
実施例１において、ｎ−プロピルアルコールの代わりに表１に示す溶剤を用いたこと以外は実施例１と同様の方法でタンパク質抽出溶液Ｄ〜Ｉを得た。得られたタンパク質抽出溶液Ｄ〜Ｉのタンパク質濃度を表１に示す。またこれらの溶液の構成タンパク質の分子量については検出できなかった。
【００２４】
【表１】
0003777634.tif 000002
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の製造方法によれば、簡略な工程で、高収量でタンパク質含有溶液を得ることができる。また、このようなタンパク質含有溶液を種々の用途に用いても、タンパク質の熱変性がなく容易に溶剤を除去することができる。