JPH0251533A

JPH0251533A - 水溶性ケラチン蛋白質の製造方法

Info

Publication number: JPH0251533A
Application number: JP63202582A
Authority: JP
Inventors: Kuniomi Saeki; 佐伯　邦臣; Ichiji Yokogawa; 横川　市次; Kokichi Uehara; 上原　孝吉
Original assignee: Nippi Inc
Current assignee: Nippi Inc
Priority date: 1988-08-13
Filing date: 1988-08-13
Publication date: 1990-02-21
Anticipated expiration: 2010-03-08
Also published as: JPH0721061B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は羊毛、羽毛、毛髪、牛や豚等の体毛、角、爪お
よび蹄等を構成している物質の主成分である硬蛋白のケ
ラチン（本明細書では以下「ケラチン蛋白質゛」と呼ぶ
）にアルカリ処理を施した後、酸またはアルカリによる
部分加水分解、酵素分解、酸化分解または還元分解を施
すことによって、目的とする所望の分子量を有するケラ
チン蛋白質を製造する方法に関するものである。本発明
によって製造されるケラチン蛋白質は、食品、化粧品お
よび工業的製品等に使用される。

（従来技術）従来、多くの研究者によってケラチン蛋白質を可溶化す
る様々な方法が提案されている。

かかる従来法は基本的には、ケラチン蛋白質中のシスチ
ン残基に存在するジスルフィド結合（−Ｓ　−Ｓ　−’
）を還元剤で開裂させてチオール基（−５ｌｌ）としく
第一工程）、次いで液体媒体中で酵素等を作用させて主
鎖のペプチド結合を切断する（第二工程）二つの工程か
らなる。この方法の第一工程では、まず尿素水を添加す
ることによってケラチン蛋白質を膨潤させ、次いでチオ
グリフール酸、メルカプトエタノール、チオグリセリン
およびチオサリチル酸等のメルカプタン類または硫化ソ
ーダ、硫化カリウム、硫化カルシウム、硫化トリエタノ
ールアミン、硫化ジェタノールアミンおよび硫化モノエ
タノールアミン等の硫化物等の還元剤を用いてジスルフ
ィド結合を開裂させる。

また第二工程では、一般にｐＨ１−３の領域でペプシン
等の酸性酵素、ｐＨ５−８の領域でプロメライン等の中
性酵素を長時間作用させてペプチド結合を切断する。か
かる二工程からなる方法が、現在水溶性ケラチンの製造
方法の研究の中心となってＪ／％る。

（発明が解決しようとする課題）しかし、かかる従来法にはその構成に特有の課題がある
。

従来法の第二工程におけるペプチドの切断の容易性は、
第一工程の条件によって左右される。従って、第一工程
の内容や条件をいかなるものにするかが現在も重要な課
題となっており、当業者間で種々検討がなされている。

しかし、第一工程で還元剤を効率良く働かせるためには
ｐｉ−１をアルカリ領域にしなければならないという制
限があり、条件の検討は必ずしも容易でない。

さらに、従来法の第一工程および酵素等を使用する第二
工程はともに操作が煩雑であり反応の制御が比較的困鮭
である。また、各工程に要する時間が長くかつ経費も高
いという問題がある。さらに、従来法は各工程のロスが
大きいため収率も悪いという点が課題となっている。

（課題を解決するための手段）本発明は、かかる従来法の課題を解決し、食品、化粧品
、工業用製品等の使用目的に応じた所望の分子量の水溶
性ケラチン蛋白質を、処理時間が短くて簡便な工程で収
率良く得る方法を提供するものである。

本発明の適用対象とするケラチンは、羊毛、羽毛、毛髪
、牛や豚等の体毛、角、爪および蹄等を構成するケラチ
ン蛋白質のいずれであっても良い。

本発明は、本質的にアルカリ処理および部分分解の二工
程を含む方法である。そして本発明の主たる特徴は、ケ
ラチン蛋白質にアルカリ地理を施すことによって、従来
法と根本的に異なる機構を経て水溶性ケラチン蛋白質を
製造する点にある。

本発明のアルカリ処理は、アルカリ性塩の溶液にケラチ
ン蛋白質を浸漬することによって行う。

本発明のアルカリ性塩は溶液にしたときにアルカリ性を
示す塩を広く含むが、その中でも水酸化カルシウム、水
酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを用いるのが好ま
しい。また、特に好ましく一般的なのは水酸化カルシウ
ムである。

かかるアルカリ性塩の溶液にケラチン蛋白質を浸漬する
ことによって、ケラチン分子中のジスルフィド結合（−
３−３−）は部分的にチオエーテル結合（−３−）に変
わる。ジスルフィド結合を開裂してチオール基（−Ｓ　
Ｈ）にする従来法と異なり、本発明はチオエーテル結合
をケラチン蛋白質中に部゛公的に形成させる点に新規な
特徴がある。

具体的には、ケラチン蛋白質中のジスルフィド結合を存
するシスチン残基をチオエーテル結合を有するランチオ
ニン残基に変えることを特徴とする。

チオエーテル結合は、非常に強固であるためアルカリ処
理後のペプチド分解工程において切断されることはなく
最後までケラチン蛋白質中に残存する。従って、アルカ
リ処理の段階でランチオニン残基生成を制御することに
よって、最終生成物たる水溶性ケラチン蛋白質の分子量
を調節することが可能になる（試験例２）。

ランチオニン残基生成の制御は、アルカリ性塩溶液の濃
度、アルカリ処理の時間および温度等の条件のいずれか
一つを変化させることによって行っても良いし、またこ
れらの条件を組合わせて行ってもよい。具体的には、ア
ルカリ性塩として水酸化カルシウムを使用する場合には
濃度０．１重量％から飽和溶液（３−４ｆｆｉｆｆｉ％
）のものまで用いることができ、ｐＨは１１−１３の範
囲で、処理温度は４０°Ｃ以下、浸漬時間は２４時間以
内で変えることができる。また、水酸化ナトリウムまた
は水酸化カリウムを使用する場合には濃度０．００１−
０．Ｉ　Ｎののものまで用いることができ、ｐＨは１１
−１３の範囲で、処理温度は４０°Ｃ以下、浸漬時間は
２４時間以内で変えることができる。アルカリ処理中、
アルカリ性塩の溶液は撹拌してもよい。また、アルカリ
処理の前後にケラチン蛋白質を適宜通常の方法により水
洗する。

処理対象とするケラチン蛋白質について、予めアルカリ
処理条件とランチオニン残基生成量との関係を明らかに
しておけば、所望の分子量の水溶性ケラチン蛋白質を効
率良く得ることができる。

例えば試験例１で用いたケラチンについては、アルカリ
処理の時間が長ければシスチン残基からランチオニン残
基への変換率が高まり、その具体的関係は第１表に示す
通りになっている。かかる関係を処理温度等の他の条件
についても明らかにしておけば、所望の分子量を有する
水溶性ケラチンを得るための条件を適確に選択すること
が可能となる。さらに、アルカリ処理後のペプチド分解
の条件とも組合わせることによって分子量調節をより適
確に行うことが可能となる。このように従来法に比べて
本発明には変化させることができる条件が多いｔ；め、
本発明はより高い精度で分子量を調節できる点にも特徴
がある。

本試験例によるアルカリ処理は、シスチン残基とランチ
オニン残基以外のアミノ酸残基になんら実質的な変化を
与えないことも試験例１から明らかになっている。従っ
て、本発明のアルカリ処理はシスチン残基に選択的に作
用するものであり、好ましくない副反応を伴うものでは
ない。また、本発明のアルカリ処理はアルカリ性塩の溶
液にケラチン蛋白質を浸漬するという非常に簡便なもの
で処理時間も短い点で実用性が極めて高い。

ケラチン蛋白質はアルカリ処理した後、ペプチド結合の
部分分解に処される。かかる部分分解は酸加水分解、ア
ルカリ加水分解、酵素分解、酸化分解または還元分解等
の通常用いられる方法をそのまま使用することができる
。上述の従来法では、アミノ酸レベルにまで分解が進行
してしまうため酸またはアルカリ部分分解を行うことが
できないのに比べて、本発明ではペプチド分解法の選択
の幅が大きくなっている。本発明によって酸加水分解を
行う場合には例えば１０−３０重量％の塩酸４−８ｋｇ
に対して１−２ｋｇの割合でケラチン蛋白質を加え８０
−１００　’Ｃで１−１０時間分解を行う。部分分解を
行った後は、アニオン交換樹脂で脱酸する。また、アル
カリ加水分解を行う場合には例えば０．１−１０％の水
酸化ナトリウム水溶液４−８ｋｇに対して１−２ｋｇの
割合でケラチン蛋白質を加え７Ｏ−１００℃で１−５時
間分解を行う。部分分解を行った後は、カチオン交換樹
脂で脱酸する。

本発明の水溶性ケラチン蛋白質の製造方法は、上述のア
ルカリ処理およびペプチドの部分分解以外の工程を含ん
でも良い。例えば、ペプチドの部分分解後に脱塩、濾過
、脱臭および脱色等の精製を行ってもよい。また、部分
分解、精製後に濃縮し乾燥してもよい。さらに、溶液状
にしておいて防腐剤等を添加してもよい。

本発明をさらに以下の実施例、試験例によって具体的に
説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例、試験例に
限定されるものではない。

実施例１ケラチン蛋白質１ｋｇを水洗後、１重量％水酸化カルシ
ウム水溶液に６時間浸漬した。その後、ケラチン蛋白質
を水洗し、３０重量％塩酸酸性溶液４Ｃを加えて１００
　’Ｏで２時間沸騰した。この溶液を活性炭で脱色、脱
臭処理して淡黄褐色のオリゴケラチンを得た。得られた
オリゴケラチンの分子量はゲル濾過法による測定の結果
約１０００であることが判明した。

実施例２ケラチン蛋白質１ｋｇを水洗後、ｌＩｉ量％水酸化カル
シウム水溶液に２時間浸漬した。その後、ケラチン蛋白
質を水洗し、１０ｉｉ量％塩酸酸性溶液４１を加えて１
００℃で４時間沸騰した。この溶液を活性炭で脱色、脱
臭処理して淡黄褐色のオリゴケラチンを得に。得られＩ
ニオリボケラチンの分子量はゲル濾過法による測定の結
果約４００であることが判明した。

実施例３ケラチン蛋白質１ｋｇを水洗後、０．５重量％水酸化カ
ルシウム水溶液に２４時間浸漬した。その後、ケラチン
蛋白質を水洗し、５０％過ギ酸５区を加えて３５°Ｃで
２４時間酸化分解した。この溶液を活性炭で脱色、脱臭
処理して淡黄褐色のオリゴケラチンを得た。得られたオ
リゴケラチンの分子量はゲル濾過法による測定の結果約
１０００であることが判明した。

試験例１ケラチン蛋白質を水洗後、最終濃度が０．５重量％にな
るような水酸化カルシウム溶液に室温で浸漬した。浸漬
を行っていないケラチン蛋白質および浸漬を開始してか
ら１，２．６および２４時間後に取出したケラチン蛋白
質を水洗後、ケラチン蛋白質中のシスチン残基、ランチ
オニン残基等のアミノ酸残基の組成を調べた。その結果
は、第１表に示す通りである。

第１表システィン酸　　　　　５８アスパラギン酸　　　６１．５トレオニン　　　　　　７２．２セリン　　　　　　１１１．６グルタミン酸　　　　１２５．８プロリン　　　　　　　７５．７ランチオニン　　　　　２．３グリシン　　　　　　７９．０アラニン　　　　　　５３２シスチン　　　　　　　７０９バリン　　　　　　５７．ｌメチオニン　　　　　　４５イソロイシン　　　　お、３０イシン　　　　　　７３．０チロシン　　　　　　２９．９フェニルアラニン　　２４．７リジン　　　　　　　３３，０ヒスチジン　　　　　Ｉ４．９５．０　　　　４．８６λ３　　　　６１．１７１．３　　　　６９．８１１０．４　　　　１０６．９１２９．５　　　　１２７．８７５．６　　　　７３．９２４．３　　　　茜Ｊ７８．８　　　　７６、．１５３、１　　　　５２．８詔、３　　　　５２．８５７．７　　　　５６．３４、２　　　　４．５：１１．９　　　　３３．３７１．１　　　　７１．６１９．０　　　　１９．５２２、２　　　　２５．１所、５　　　　３８．９１４．２　　　　１４．７試験例２ケラチン蛋白質を水洗後、２．０重量％水酸化カルシウ
ム水溶液に２８℃で１，６および２４時間浸漬した。そ
の後、水洗し中和したケラチン蛋白質１ｋｇを、２．９
重量％水酸化ナトリウム水溶液８１に入れ８０℃で３時
間加水分解した。加水分解後のケラチン蛋白質を濾過、
脱塩した後波長２８（１＋ｍの紫外線で検出しながらセ
ファデックス（Ｓｅｐｈ！ｄｅｘ）　Ｇ　−７５カラム
を通して分子量の変化を測定した。第１図は浸漬時間１
．６および２４時間の試料それぞれのクロマトグラムで
ある。

それぞれの試料のピークと卵白アルブミン、牛アルブミ
ンおよびチトクローム゛Ｃ等の標準物質の検量曲線との
比較から、浸漬時間１．６および２４時間の試料のピー
クの分子量はそれぞれ９，７００．１９．０００および
３６　、ＯＯＯであると推定される。本試験例によって
、アルカリ性塩への浸漬時間を長くしてランチオニン残
基を多くしておくと最終生成物の分子量が大きくなるこ
とが示された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、試験例２の条件により水酸化カルシウム溶液
に浸漬しｔ；後アルカリ加水分解したケラチン蛋白質の
セファデックスＧ−７５によるクロマトグラムである。

Claims

【特許請求の範囲】

ケラチン蛋白質をアルカリ性塩の溶液中に浸漬した後、
酸またはアルカリによる部分加水分解、酵素分解、酸化
分解または還元分解をして水溶性ケラチン蛋白質を製造
する方法