JPH05184378A - キトサンの製造方法 - Google Patents

キトサンの製造方法

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JPH05184378A
JPH05184378A JP29743591A JP29743591A JPH05184378A JP H05184378 A JPH05184378 A JP H05184378A JP 29743591 A JP29743591 A JP 29743591A JP 29743591 A JP29743591 A JP 29743591A JP H05184378 A JPH05184378 A JP H05184378A
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JP
Japan
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chitosan
extraction
aqueous solution
alkali
insoluble substance
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JP29743591A
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Yasuyuki Takiguchi
泰之 滝口
Toru Chiba
徹 千葉
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/26Preparation of nitrogen-containing carbohydrates

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Abstract

(57)【要約】 【目的】糸状菌からキトサンを製造する方法において、
糸状菌から得られたアルカリ不溶物質を希酸で処理して
キトサンを抽出する工程で抽出量を高め、生産量が高い
キトサンの製造方法を提供することを目的とする。 【構成】糸状菌を熱アルカリ性溶液により処理して得ら
れたアルカリ不溶物質に、0.5〜10w/v%の有機酸
水溶液を添加し、温度を50〜100℃に保持して攪
拌、混合してキトサンを抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微生物培養によるキト
サンの製造方法に関するものであり、さらに詳しくはキ
トサンを抽出する工程に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、セルロースに次ぐバイオマスとし
てキトサンが注目されている。キトサンの用途は、高分
子凝集剤、固定化担体、多孔性ビーズ等多方面への利用
が期待されている。
【0003】キトサンの工業的な製造方法としては、カ
ニ殻やエビ殻などの甲殻類クチクラを酸およびアルカリ
で脱灰および除タンパクし、単離したキチンを熱濃アル
カリで脱アセチル化して得られる。現在、原料となる甲
殻類クチクラは水産加工工場の廃棄物を利用している
が、キトサンの需要が多く国内ではこれらの原料が不足
している。原料であるカニ等の漁獲量も年度や季節によ
り左右され、価格がそれに従って影響を受ける。さら
に、キチンを脱アセチル化する工程で多量に生じる廃水
は、高い生物化学的酸素要求量(Biochemical Oxygen D
emand : BOD)を示し、環境を汚染することになり好まし
くない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、ムコラ
セアエ(Mucoraceae)科に属する糸状菌の細胞壁にキト
サンが多量に含まれている(S. Bartnicki-Garcia,S.An
n. Rev. Microbiol. 22,87-108 (1968) )ことに着目
し、糸状菌を培養することによりキトサンを製造する方
法を発明した。この発明は特願平3−231893号と
して出願している。この方法では、培養により得られた
糸状菌を熱希アルカリ性溶液で除タンパクし、アルカリ
不溶物質を得る。このアルカリ不溶物質を酢酸等の希酸
に溶解してキトサンを抽出する。その溶液から希酸に溶
解せずに残った不溶物質を遠心分離して除き、上澄液を
水酸化ナトリウム等でアルカリ性にするとキトサンが析
出する。
【0005】糸状菌からキトサンを製造する方法は、単
位培養液当たりのキトサン生産量が低いため、甲殻類か
らキトサンを製造する方法に比べ価格が高くなる。本発
明者らは、前記の特許出願済みの発明において、糸状菌
の培養条件を検討することによりキトサンの生産性を高
めたが、さらにキトサンの生産性を高めるために鋭意研
究した。
【0006】本発明の目的は、糸状菌からキトサンを製
造する方法において、種々の条件を検討し、生産量が高
いキトサンの製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】糸状菌からキトサンを製
造する方法において、糸状菌のアルカリ不溶物質を希酸
で処理して得られるキトサンの抽出量を増加させる因子
として、抽出温度、抽出溶媒の酸の濃度、および抽出時
間を検討した。その結果、抽出温度を上げることにより
抽出量が大幅に増加することを発見し、本発明を完成す
るに至った。
【0008】即ち本発明のキトサンの製造方法は、糸状
菌を熱アルカリ性溶液で処理して得られたアルカリ不溶
物質に、0.5〜10w/v%の有機酸水溶液を添加
し、温度を50〜100℃に保持して攪拌、混合してキ
トサンを抽出する。
【0009】本発明において使用するムコラセアエの糸
状菌は、特にアブシディア・コエルレア(Absidia coer
ulea)が好ましい。この菌株は財団法人発酵研究所(住
所:大阪市淀川区十三本町2−17−85)のAbsidia
coerulea IFO 5301として管理されており、同
所より入手可能である。
【0010】糸状菌をアルカリ性溶液により熱処理し除
タンパクするとアルカリ不溶物質が得られる。アルカリ
性溶液としては特に水酸化ナトリウムが好ましく、水酸
化ナトリウム水溶液を加熱して120℃程度とし糸状菌
を処理する。
【0011】次に、アルカリ不溶物質に有機酸水溶液を
添加してキトサンを抽出する。有機酸水溶液としては酢
酸、乳酸、酪酸、シュウ酸が挙げられるが、これらのう
ち酢酸が特に好ましい。有機酸水溶液の濃度は0.5〜
10w/v%程度であればよい。このときの抽出温度を
50〜100℃、好ましくは80〜100℃の範囲に保
持するとキトサンの抽出量が高い。
【0012】
【作用】糸状菌から得られたアルカリ不溶物質を希酸で
処理してキトサンを抽出するとき、抽出液を加熱して温
度を上げるに従って抽出量の割合が増加する。従来では
30℃程度で抽出を行っていたが、この抽出温度は10
0℃程度まで上げることができる。30℃におけるキト
サン抽出量の割合は、アルカリ不溶物質の20〜30%
程度であったが、温度を100℃にした場合では、キト
サン抽出量の割合を70%程度にまで高めることができ
る。
【0013】また、抽出液を高温にすると抽出液の粘度
が低くなるため、キトサンの分離、および回収操作が容
易である。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0015】実施例1 3リットルの小型発酵槽に、グルコースを50g/リッ
トル、ペプトンを25g/リットル、酵母エキスを15
g/リットル、麦芽エキスを15g/リットル、および
硫酸マグネシウム7水和物を10g/リットルの割合で
含む培地(pH6.0)を2リットル加える。この培地
を121℃、20分間で高圧蒸気滅菌後、アブシディア
・コエルレア(Absidia coerulea) IFO 5301株前培養菌
体100mlを接種し、27℃、通気量3リットル/
分、回転数300rpmで70時間培養した。培養後、得られ
た菌体を水洗し、2w/v%の水酸化ナトリウム水溶液
に懸濁し、オートクレーブ中で121℃、60分間で加
熱した。得られたアルカリ不溶物質は、洗液が中性にな
るまで水洗した後、凍結乾燥して保存した。
【0016】前記のアルカリ不溶物質の粉末を0.50
0g採り、これに2w/v%の酢酸水溶液100mlを
添加して懸濁、30℃、1時間、マグネチック・スター
ラーで攪拌してキトサンを抽出した。この溶液を遠心分
離(12,000Xg、10分間)して、上澄液と沈殿に分離し
た。沈殿物に2w/v%の酢酸水溶液100mlを加
え、同様にして再抽出を行った。1回目と2回目の上澄
液である各抽出液は、吸引濾過で不溶物を取り除いた
後、それぞれの抽出液に40w/v%の水酸化ナトリウ
ム水溶液を添加して抽出液をpH8.5以上にするとキ
トサンが析出した。析出したキトサンは遠心分離により
集め、中性になるまで水洗し、凍結乾燥した。2回目の
抽出後、沈殿した抽出残渣もアルカリ性にした後、水
洗、凍結乾燥した。これら3個の各試料はさらに50℃
で真空乾燥後、秤量した。
【0017】抽出した後、凍結乾燥した2個のキトサン
の試料を乳鉢で混合、粉砕した後、100メッシュ通過
粉末を測定試料とし、キトサンの分子量および脱アセチ
ル化度を測定した。分子量はGPC法(Gel Permeation
Chromatography )によりポリエチレンオキサイドを標
準物質として測定した。脱アセチル化度はコロイド滴定
法で測定した。この場合は前記したように、アルカリ不
溶物質を2w/v%の酢酸水溶液を添加して30℃
時間攪拌するというキトサン抽出条件であり、これを抽
出の標準条件とした。
【0018】次に、上記の抽出条件を変え、以下の条件
でキトサンの抽出を行った。第1は抽出温度を80℃に
してその他の条件は標準条件と同じ場合、第2は抽出溶
媒を10w/v%の酢酸を使用しその他の条件は標準条
件と同じ場合、第3は抽出時間を8時間にしてその他の
条件は標準条件と同じ場合である。抽出後は標準条件と
同様に処理してキトサンの試料を得、分子量および脱ア
セチル化度を測定した。 前記の各試料の測定結果を表
1に示す。キトサン抽出量が最も多かった条件は抽出温
度を80℃とした場合であり、0.5003gのアルカ
リ不溶物質からの抽出量は0.1791gであり、標準
条件の抽出量0.1119gの1.6倍であった。ま
た、標準条件及び80℃で抽出したキトサンの脱アセチ
ル化度はそれぞれ75.7%及び80.1%、分子量は
それぞれ390,000 および352,000 であり、80℃で抽出
してもキトサンは変化していないことがわかる。
【0019】
【表1】
【0020】実施例2 実施例1と同様にして得たアルカリ不溶物質の粉末を
0.500g採り、これに2w/v%の酢酸水溶液10
0mlを添加して懸濁し、温度を30℃、50℃、80
℃、及び100℃に変化させて設定し、それぞれ実施例
1と同様にして抽出を行い、キトサンの試料を調製し
た。各試料につき、実施例1と同様にして抽出量、分子
量、及び脱アセチル化度を測定し、さらに抽出液の粘度
をE形粘度計(東京計器製)で測定した。表2はその結
果である。表2からわかるように、抽出温度の上昇と共
に抽出量が増加し、100℃では30℃の約2.4倍で
ある。分子量は抽出温度の上昇に伴ってわずかに増加し
たが、脱アセチル化度は略同一であった。抽出液の粘度
は温度上昇と共に低下し、100℃では30℃の5分の
1に減少した。
【0021】また、抽出温度が30℃、50℃、及び1
00℃の場合のキトサンの赤外吸収スペクトルを測定
し、図1はその結果である。図1からわかるように各吸
収スペクトルはよく似ており、略同一のキトサンである
といえる。
【0022】
【表2】
【0023】実施例3 実施例1と同様にして得たアルカリ不溶物質の粉末を
0.500g採り、実施例1の標準条件において、抽出
温度を80℃とし、キトサンを抽出する2w/v%の酢
酸水溶液を変えて以下の水溶液を使用する他は実施例1
と同様にしてキトサンを抽出し、試料を調製した。キト
サンの抽出は2w/v%の酢酸、2w/v%の乳酸、
0.01規定の塩酸、0.01規定の硫酸、0.1規定
の硫酸を使用してそれぞれ行った。各試料につき、実施
例1と同様にして抽出量、分子量、及び脱アセチル化度
を測定した。表3はその結果である。
【0024】
【表3】
【0025】無機酸である塩酸および硫酸の抽出量は、
有機酸である酢酸および乳酸の抽出量の10〜20%程
度であった。また、硫酸の濃度を0.01規定から0.
1規定に高めるとキトサンの抽出量は低下した。無機酸
の場合、抽出量が少なかったため脱アセチル化度の測定
はできなかった。無機酸を使用した場合の分子量につい
ては、有機酸の場合の2分の1〜3分の1程度であり、
これは強酸のもとでキトサンを加熱したためキトサンの
加水分解が進行したためであると考えられる。
【0026】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明のキ
トサンの製造方法はキトサンの抽出量が多いため、キト
サンの生産量が高い。キトサンの抽出を高温下で行と、
抽出液の粘度が低くなり、キトサンの回収も容易であ
り、製造が簡単である。また、抽出残渣が大幅に減少
し、単位培養液当たりのキトサン生産量が高いため、キ
トサンの製造コストも安くなる。得られたキトサンは、
低温で抽出した場合も高温で抽出した場合も略同じであ
り、差は認められない。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例2において、抽出温度が30℃、50
℃、及び100℃の場合のキトサンの赤外吸収スペクト
ルの測定曲線である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 糸状菌を熱アルカリ性溶液で処理して得
    られたアルカリ不溶物質に、0.5〜10w/v%の有
    機酸水溶液を添加し、温度を50〜100℃に保持して
    攪拌、混合してキトサンを抽出することを特徴とするキ
    トサンの製造方法。
JP29743591A 1991-11-13 1991-11-13 キトサンの製造方法 Pending JPH05184378A (ja)

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