JPH03277601A - 甲殻類の処理方法 - Google Patents

甲殻類の処理方法

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JPH03277601A
JPH03277601A JP2077030A JP7703090A JPH03277601A JP H03277601 A JPH03277601 A JP H03277601A JP 2077030 A JP2077030 A JP 2077030A JP 7703090 A JP7703090 A JP 7703090A JP H03277601 A JPH03277601 A JP H03277601A
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cuticle
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deacetylation
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Akikiyo Motogami
章清 元上
Nakamichi Yamazaki
仲道 山崎
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HOKKAIDO CHIIKI KAIHATSU KENKYUSHO
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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、例えばカニ、エビ、昆虫類等の甲殻類の資源
化方法に関するものである。 特に、本発明は、例えばカニ、エビ、昆虫類等の甲殻類
のクチクラから、クチクラに含有される炭酸カルシウム
等を成分とする無機塩、タンパク質、キチンを脱灰処理
及び脱タンパク質処理、さらには必要に応じて脱アセチ
ル化処理することによりキトサンを生成する方法に関す
るものである。
【発明の背景】
キチンは、N−アセチル−D−グルコサミン残基が多数
β−(1,4)結合した天然高分子であり、キトサンは
キチンの分子中のアセトアミド基(NHCOCH,)を
加水分解して脱アセチル化(脱CH3Co○H)したも
ので、D−グルコサミン残基が多数β−(1,4)結合
した天然高分子である。 そして、キトサンは、例えば排水浄化凝集剤、化粧品素
材、食品素材、医薬品及び医療品素材として多方面の用
途が期待されているバイオマス資源であると言われてい
る。 現在、キチンやキトサンの原料は、食品加工場で廃棄さ
れているカニやエビの殻(クチクラ)であり、これらの
クチクラは、下記の表1に示す如く、主にキチン、タン
パク質及び炭酸カルシウムの3成分からなり、キチンの
含有量は10〜30%程度である。 表1(g/100g) ところで、クチクラからキチンを単離する現在の製法は
、第8図に示す如く、クチクラの粉末1に対して50倍
量の希塩酸(2NのHCjりを用い、室温下の条件で〜
4日時間かけて反応させることにより無機塩の除去を行
い、次いでこの脱灰物に30倍量のカセイソーダ水溶1
ffl(IN(7)NaOH)を添加し、そして36時
間もの長時間にわたって煮沸してタンパク質を除き、そ
のあと水、エタノール、エーテル等で順次洗浄して、キ
チンを単離生成している。 しかしながら、このような方法は、長時間かけての希塩
酸、熱希カセイソーダによる処理である為、キチン自体
に解重合、脱アセチル化などの変性を招来し、反応設備
も大型なものである等の問題がある。 尚、このキチンを原料として、40〜60%の濃カセイ
ソーダ溶液で3〜5時間加熱すると、脱アセチル化され
たキトサンが得られる。 又、キトサンの工業的製法を目的として、腐敗防止のた
め除タンパクを先に行ったり、原料の粉砕形状に種々の
考慮が払われたり、そして脱灰処理においては希塩酸の
代わりにEDTAを用いる方法が、又、徐タンパクにお
いては熱希アルカリの代わりにプロテアーゼ産生菌を用
いる方法が、さらに菌類の細胞壁に含まれるキチン及び
キトサンの存在に着目し、菌類の大量培養によってキト
サンを抽出する方法が試みられているが、実用化には至
っていない。 このようにクチクラからキトサンを生成するには、これ
までの方法では〜数日といったかなりの時間がかかり、
脱灰、脱タンパク賞、脱アセチル化の3工程を要し、そ
して反応工程がバッチ式である為、設備が大型化し、制
御性が悪く、生産性も低い。
【発明の開示】
本発明の第1の目的は、甲殻類のクチクラからキトサン
を得るのに長時間を要さず、生産性が高い甲殻類の資源
化方法を提供することである。 本発明の第2の目的は、甲殻類のクチクラからキトサン
が高収率で得られ、生産性が高い甲殻類の資源化方法を
提供することである。 本発明の第3の目的は、甲殻類のクチクラから得られる
キトサンの純度が高い甲殻類の資源化方法を提供するこ
とである。 上記本発明の目的は、甲殻類のクチクラと酸性溶液とを
混合し、約100〜150℃の温度条件下で反応させ、
クチクラの灰分を脱灰することを特徴とする甲殻類の資
源化方法によって達成される。 尚、この甲殻類の資源化方法において、反応脱灰後の溶
液を濾過し、残渣を水、アルコールで洗浄することが、
又、さらに反応脱灰物とアルカリ溶液とを混合し、約1
20〜180℃の温度条件下で脱アセチル化反応を行う
ことが、又、脱アセチル化反応後の溶液を濾過し、水、
アルコールで洗浄することが好ましい。 又、上記甲殻類の資源化方法において、甲殻類のクチク
ラは粉末状に粉砕されていることが好ましく、そして粉
末状クチクラ1重量部対して酸性溶液、例えば2NのH
C1水溶液が約10〜30体積部用いられる。 又、反応脱灰物とアルカリ溶液との混合に際しては、脱
灰物1重量部対して15NのNaOHが約20〜40体
積部用いられる。 すなわち、本発明は、襄温高圧条件下で反応を行うこと
のできる水熱法をクチクラからキトサンを生成する脱灰
工程に取り入れることで反応時間の短縮化を図れ、又、
除タンパク工程や脱アセチル化の工程にも上記の手段を
取り入れることで、反応時間の短縮、生成工程の簡略化
が図れ、生産性良くキトサンが得られるのである。 そして、水熱条件下における約1時間以内の塩酸処理で
クチクラから無機塩除去がほぼ完全に行え、すなわち脱
灰率がほぼ100%のものとなり、不純物のない高品質
のキトサンが得られる。 又、水熱条件下における約3時間以内のアルカリ処理で
、脱灰物から高い脱アセチル化度のキトサンを高収率で
得ることができ、そして反応温度、反応時間を調整する
ことにより、所望の脱アセチル化度で所望の分子量のキ
トサンが得られる。
【実施例】
第1図は、本発明に係る甲殻類の資源化方法のフローチ
ャートである。 先ず、第1図に示す如く、エビ、カニ等の甲殻類の甲殻
(クチクラ)を粉末状に粉砕した後、クチクラ粉末1に
対して20倍量の塩酸水溶液(2NのHCl)を添加し
、オートクレーブ中で約100〜150℃の水熱条件下
で約2時間以内、例えば1時間以内の脱灰反応を行わせ
る。 これにより、クチクラに30〜70%程度含有されてい
るCa5Mg、、Pを主成分とする無機塩(CaCOx
が多い)を熱水塩酸で反応させ、塩化物として塩酸可溶
分を溶解し、クチクラから脱灰される。 脱灰後、吸引濾過により分離し、この残渣を水及びエタ
ノールの洗浄液で洗浄、分離して脱灰物を得る。 次いで、脱灰物1に対して30倍量の15NのNaOH
水溶液を加え、掻き混ぜながらオートクレーブで約12
0〜180℃の水熱条件下で5時間以内の除タンパク、
脱アセチル化反応を行わせ、反応後、吸引濾過し、そし
て水及びエタノールの洗浄液で洗浄するとキトサンが得
られる。 ところで、上記の工程(水熱脱灰反応)における反応温
度と脱灰率との関係を調べると、第2図に示す通りであ
り、反応温度を上げると脱灰率は向上し、例えば反応温
度120℃1反応時間1時間での脱灰率はほぼ100%
となり、高品質の脱灰物(キトサンの中間原料)を得る
ことができる。 すなわち、約100℃以上、より好ましくは約110℃
以上、さらに好ましくは約120〜150℃の温度で水
熱脱灰反応を行うと、高品質の脱灰物(キトサンの中間
原料)を得ることができる。 又、第3図に、クチクラ、クチクラの室温での脱灰処理
試料、クチクラの120℃での水熱処理試料、試薬キチ
ンの粉末X線回折図を示す。 このクチクラのX線回折図における2θ=30”付近に
あるピークは炭酸カルシウムであり、これに対して室温
処理及び水熱処理の試料では炭酸カルシウムのピークは
認められず、両者とも脱灰できていることが判る。 しかしながら、試薬キチンにみられる2θ=10°付近
のピークは、120℃での水熱処理を行った試料には明
確に認められ、結晶性が良いことを示しているのに対し
、室温処理を行った試料ではそのピークがブロードであ
り、室温処理を行った試料のものは結晶性が悪いことを
示している。 第4図に、水熱処理により生成したキトサンの脱アセチ
ル化度及び収率と反応温度(反応時間1時間)との関係
を示す。 これによれば、反応温度が高くなるにつれて脱アセチル
化度は高くなり、脱アセチル化度は反応温度130°(
4’は約80%、150’Cでは約90%であり、どち
らの温度でも収率はほぼ100%であった。 尚、反応温度180℃では、脱アセチル化度は約96%
であるが、収率が約86%と低下した。 又、反応温度が約130℃〜150℃で得た生成キトサ
ンは白色であったのに対し、反応温度が約180℃で得
た生成キトサンは灰色を呈しており、高温での収率の低
下に対応して分子鎖の亀裂及び分解によってキトサンの
構造が一部変化するものと推察され、分解を起こさない
脱アセチル化のための反応温度は約160 ”C以下、
好ましくは約150℃以下であった。 第5図に、水熱処理時間(反応温度150℃)と脱アセ
チル化度及び収率との関係を示す。 これによれば、反応時間が長くなるにつれて脱アセチル
化度は上昇し、3時間で約100%に達することが判る
。 一方、収率は反応時間が長くなるにつれてやや減少の傾
向を示し、3時間の反応で収率は約98%、5時間で約
92%であった。 それ故、高収率で、脱アセチル化度の高いキトサンを生
成する好適な条件は、反応温度が約120〜180℃2
より好ましくは約130〜150℃1反応時間は約5時
間以内、より好ましくは約3時間以内が望ましいことが
判る。 第6図に、アルカリ水熱処理における反応温度(反応時
間1時間)と生成キトサンの分子量並びに重合度の関係
を、第7図に、アルカリ水熱処理における反応時間(反
応温度150℃)と生成キトサンの分子量並びに重合度
の関係を示す。 これによれば、高分子量のキトサンを得る条件は、反応
温度が約130〜150℃、反応時間が約1時間以内で
あることが望ましい。 【効果1 本発明に係る甲殻類の資源化方法は、甲殻類のクチクラ
と酸性溶液とを混合し、約100〜150℃の温度条件
下で反応させ、クチクラの灰分を脱灰するので、クチク
ラの脱灰処理が短時間で、かつ、効率よく行え、そして
純度が高く、さらには脱アセチル化度が高く、かつ分子
量の大きなキトサンを収率良く得られるようになり、又
、コンパクトな設備でキトサンを製造できるようになる
等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る甲殻類の資源化方法のフローチャ
ートであり、第2図は水熱脱灰反応における反応温度と
脱灰率との関係を示すグラフ、第3図はクチクラ、クチ
クラの室温での脱灰処理試料、クチクラの120℃での
水熱処理試料、試薬キチンの粉末X線回折図、第4図は
水熱処理により生成したキトサンの脱アセチル化度及び
収率と反応温度(反応時間1時間)との関係をグラフ、
第5図は水熱処理時間(反応温度15(1’c)と脱ア
セチル化度及び収率との関係を示すグラフ1.第6圀は
アルカリ水熱処理における反応温度(反応時間1時間)
と生成キトサンの分子量並びに重合度との関係を示すグ
ラフ、第7図はアルカリ水熱処理における反応時間(反
応温度150℃)と生成キトサンの分子量並びに重合度
との関係を示すグラフであり、第8図は従来のクチクラ
からキトサンを得る工程を示すフローチャートである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)甲殻類のクチクラと酸性溶液とを混合し、約10
    0〜150℃の温度条件下で反応させ、クチクラの灰分
    を脱灰することを特徴とする甲殼類の資源化方法。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の甲殻類の資源化方法
    において、反応脱灰後の溶液を濾過し、残渣を水、アル
    コールで洗浄する方法。
  3. (3)特許請求の範囲第1項又は第2項記載の甲殼類の
    資源化方法において、反応脱灰物とアルカリ溶液とを混
    合し、約120〜180℃の温度条件下で脱アセチル化
    反応を行う方法。
  4. (4)特許請求の範囲第3項記載の甲殼類の資源化方法
    において、脱アセチル化反応後の溶液を濾過し、水、ア
    ルコールで洗浄する方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1247819A1 (en) * 2001-04-04 2002-10-09 Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. Purified chitins and production process thereof
CN114014952A (zh) * 2021-09-24 2022-02-08 长春工业大学 一种虾蟹壳催化水热制备壳聚糖的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1247819A1 (en) * 2001-04-04 2002-10-09 Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. Purified chitins and production process thereof
CN114014952A (zh) * 2021-09-24 2022-02-08 长春工业大学 一种虾蟹壳催化水热制备壳聚糖的方法

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