JPH0629281B2 - 低分子キトサンの製造方法 - Google Patents

低分子キトサンの製造方法

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JPH0629281B2
JPH0629281B2 JP817688A JP817688A JPH0629281B2 JP H0629281 B2 JPH0629281 B2 JP H0629281B2 JP 817688 A JP817688 A JP 817688A JP 817688 A JP817688 A JP 817688A JP H0629281 B2 JPH0629281 B2 JP H0629281B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は低分子キトサンの製造方法、特に過酸化水素
によりキトサンを低分子化する方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
キトサンはカチオン性高分子物質として凝集剤等に使用
されている。この場合、用途に応じて任意の分子量のキ
トサンが要求されるため、天然から得られるキトサンを
低分子化して低分子キトサンを製造している。従来、キ
トサンを低分子化する方法として、次の方法が知られて
いる。
pH6〜12で過酸化水素を0.007〜0.35重量%の濃度と
なるように添加する方法(特公昭56−33401号)。
アルカリ処理による脱アセチル化と並行して、グリコ
シド結合の切断をはかる方法。
キチンを希酸で処理してグリコシド結合を切断後、脱
アセチル化する方法。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の方法には次のような問
題点があった。まずの方法では過酸化水素の添加量を
多くしても、無着色の低分化キトサンとしては分子量が
16,000位のものまでしか得られず、微黄色ないしは黄色
のものとしても12,000のキトサンまでしか得られない。
また,の方法でも、任意の分子量のキトサンを得る
ことが極めて困難であって、得られるキトサンの1重量
%酢酸溶液で粘度50cP以下のキトサンを得ることは困難
である。
本発明の目的は、上記問題点を解決するため、従来のも
のよりもさらに分子量が低い低分子量キトサンを製造す
ることが可能な方法を提案することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、キトサンを酸に溶解し、次いでアルカリを添
加してキトサンを懸濁させた後、過酸化水素を添加する
ことを特徴とする低分子キトサンの製造方法である。
本発明において製造する低分子キトサンの分子量の範囲
は、固有粘度〔η〕で表わすと、約0.20〜2.0dl/gのも
のである。この固有粘度のキトサンは、そのまま蒸留水
に懸濁させても溶解する程には低い分子量ではなく、ま
た前記特公昭56-33401号の方法で得られるものほど分子
量は高くない。また、アミノ基の含有率をコロイド当量
値(pH4で測定)で表わすと、4.0meq/gキトサン以上、
通常5.0meq/gキトサン以上であり、極めて高いアミノ基
含有率の低分子キトサンである。
本発明において、キトサンの固有粘度〔η〕は、キトサ
ンをこれと同量の酢酸を用いて水に溶解し、この溶液と
同量の0.4N酢酸+0.2N酢酸ナトリウムとを混合して測定
に用いる溶液を調製し、希釈には0.2N酢酸+0.1N酢酸ナ
トリウムを用いて、30℃でウベローデ粘度計を用いて測
定した値である。
原料キトサンは、カニ、エビ等の節足動物の甲羅、殻等
を脱タンパク質、脱カルシウムして得られるキチンを全
部または一部脱アセチル化したもので、任意の純度、分
子量のものが使用できるが、できるだけ低分子量のもの
がよく、このため高分子量のキトサンは予め固有粘度
〔η〕が5dl/g以下となるように低分子化しておくのが
好ましい。
カニ、エビ等の甲羅を脱タンパク質、脱カルシウムする
ことによってキチンが得られ、このキチンを脱アセチル
化するとキトサンが得られるが、このようにして得られ
るキトサンの分子量、脱アセチル化度は原料および処理
方法によってまちまちである。また、粉末は大きくて粉
砕しにくいため、粗粒子状、微粉末状、繊維状であり、
低分子化を行う場合、その分子量およびアミノ基の含有
率を制御することが困難である。そこで、キトサンを一
度酸を用いて溶液とし、次いでこれにアルカリを添加す
ることによって懸濁させると、微細で均一な粒径のキト
サンが得られるため、これに過酸化水素を添加して低分
子化を行うと、反応が十分行われ、分子量およびアミノ
基の含有率の制御が容易になる。
この場合、カニ、エビ等の甲羅から得られたキトサンは
分子量が高いため、0.5〜1重量%程度の濃度にしかす
ることができず、このため溶解に1〜3時間程度の時間
を要するとともに、撹伴エネルギーも多大となり、さら
にキトサンを低分子化するのに大きな反応容器を必要と
する。そこでキトサンを予め固有粘度〔η〕が5dl/g以
下となるように低分子化することにより、2〜10重量%
程度の濃度に5〜10分間程度の時間で溶解することがで
き、しかるのちアルカリで懸濁させ、過酸化水素を添加
して低分子化すると、効率よく低分子キトサンを得るこ
とができるので好ましい。
キトサンを予め低分子化する方法としては、前記した公
知方法を採用することができる。特に効率面から過酸化
水素を用いて予備処理する方法が好ましい。なお、予備
処理としての低分子化は固有粘度が5dl/g以下、好まし
くは1〜3dl/g程度とする。
キトサンを溶解するのに用いる酸としては酢酸、塩酸な
ど、キトサンを溶解できる酸であれば任意のものが使用
でき、水溶液として使用されるが、過酸化水素により分
解されないものが好ましい。キトサンを溶解する酸溶液
の酸の濃度は0.05〜20重量%、好ましくは0.5〜10重量
%、これに溶解するキトサンの濃度は0.05〜20重量%、
好ましくは0.5〜10重量%程度である。
キトサンを溶解した酸溶液は、アルカリ添加に先立って
濾過等により不溶解分を除去するのが好ましい。不溶解
分除去の方法は特に制限はないが、溶液の粘度が高いた
め、ステンレス鋼製金網等により濾過を行う方法が適し
ている。
不溶解分を除去したキトサンの酸溶液は、アルカリを添
加してキトサンを懸濁させ、懸濁液とする。キトサンを
懸濁させるのに用いるアルカリも特に限定されず、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム等が使用できる。
こうして生成するキトサン懸濁液に過酸化水素を添加し
てキトサンの低分子化を行う。低分子化する時の条件は
特に限定されないが、白色粉末の低分子キトサンを得る
にはpH7〜12、温度40〜90℃の範囲が望ましい。
過酸化水素の添加量はキトサン1gに対して0.05〜1g、
好ましくは0.1〜0.3g程度であり、これを一度に添加す
ると、発泡やキトサンの変質等の問題があるため、連続
的または間欠的に分割して添加するのが望ましい。この
ときの過酸化水素の添加速度は0.01〜1g/・分、好ま
しくは0.05〜0.5g/・分とし、少なくとも4g/添加
するのが望ましい。低分子化の反応は攪拌しながら0.5
〜5時間、好ましくは1〜3時間行うことにより低分子
キトサンが得られる。
こうして得られる低分子キトサンは、固有粘度〔η〕が
約0.20〜2.0dl/gの極めて分子量の低いものであり、カ
ニ、エビ等の甲羅から得られたキトサンにそのまま多量
の過酸化水素を添加しても得られないものである。そし
て過酸化水素の添加量が多少多くなっても、白色〜淡黄
色で良質の低分子量キトサンが得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、キトサンを酸に溶解し、次いでアルカ
リを添加してキトサンを懸濁させた後、過酸化水素を添
加して低分子化するようにしたので、原料キトサンをそ
のまま過酸化水素で低分子化する場合に比べ、はるかに
低分子量であって、白色で良質の低分子キトサンを効率
よく製造することができる。
また、予め固有粘度が5dl/g以下にまで予備的に低分子
化したキトサンを用いると、酸溶解時間が短時間です
み、溶解濃度も増加するうえ、撹拌エネルギーも少なく
てすむ。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について説明する。なお、%は重
量%である。
実施例1〜3、比較例1〜3 原料キトサンの粒子径の分布を篩を用いて測定した。9
メッシュ通過〜200メッシュ残留の範囲にあり、平均粒
子径は16〜24メッシュの間にあった。このキトサンの物
性値を次に示す。
蒸発残分*1/製品=90.4% 灰分*2/蒸発残分=2.1% 固有粘度*3=13.8(dl/gキトサン*4) コロイド当量値(CE,pH4)=5.1meq/gキトサン*4 *1 105℃ *2 600℃ *3 30℃、0.2N酢酸+0.1N酢酸ナトリウム *4 キトサン=蒸発残分−灰分とした。
原料キトサン50gを、純水5.0と濃塩酸50mlを用いて溶
解し(10時間)、これを攪拌機を用いて十分に攪拌しな
がら、NaOH溶液を用いてpH11に調整してキトサンを懸濁
させ、全量を6.0にした。
これを、次の条件でH2O2水を添加し、攪拌機を用いて十
分に攪拌しながらキトサンの低分子化を行った。
反応温度 70℃ pH 11.0 反応時間 2時間 H2O2 0.7〜7.0g/l(35%H2O2水溶液を添加)添加方
法は、1.5ml/6・分(=0.088gH2O2/・分)の速度で
ローラーポンプを用いて添加した。
比較例として、濃塩酸を添加することによるキトサンの
溶解およびNaOH溶液を添加することによるキトサンの沈
殿という操作を行わずに、同じ条件で低分子化反応を行
った。
低分子化反応終了後のキトサンは、室温に冷却後NaBH4
を添加して還元処理した後、ポリプロピレン製濾布を用
いて濾過した。次いで純水を用いて洗浄濾過する操作を
繰り返し、溶解している極低分子量キトサン、塩類、過
剰のNaOHを除去した後、凍結乾燥して低分子量キトサン
試料を得た。
得られた試料について、物性と色調を調べた結果を表1
に示す。
以上の結果実施例1〜3では、〔η〕が大きく低下し、
CEの低下は比較例ほど激しくない。また、得られた粉末
は白色〜淡黄色である。これに対して比較例1〜3で
は、H2O2を添加しても〔η〕があまり低下せず、CEが低
下する。また得られた粉末は黄褐色〜茶褐色である。
以上の結果から、キトサンを酸、アルカリ処理すること
により、従来例では得られなかったような低分子キトサ
ンが得られることがわかる。
実施例4 実施例1の原料キトサン400gを純水6に懸濁し、70
℃、pH11に調整後30gのH2O2水を加え、撹拌しながらさ
らに1.5ml/6・分の速度でH2O2水を供給した。全部で
56gのH2O2の供給が終了してから、30分間そのままの状
態(70℃、pH11、撹拌)に保った。
30分後に金網上に反応懸濁液を移し、十分に洗浄後、減
圧乾燥してキトサン粉末を得た。このものの固有粘度は
5dl/g、コロイド当量は5.0meq/gであった。
次にこの予備低分子化キトサン310gに310mlの濃塩酸と
純水5を添加して溶解した。溶解時間は10分間で、濃
度は5.8%であった。
溶解液を濾過して不溶解分を除去後、撹拌しながら水酸
化ナトリウムでpH11に調整してキトサンを懸濁させ、全
量を6とし、これを実施例1と同様にしてH2O2水を49
g添加したものについて粉末化したところ、固有粘度が
0.27dl/g、コロイド当量が4.8meq/g、収率24%であるこ
とがわかった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】キトサンを酸に溶解し、次いでアルカリを
    添加してキトサンを懸濁させた後、過酸化水素を添加す
    ることを特徴とする低分子キトサンの製造方法。
  2. 【請求項2】キトサンは固有粘度が5dl/g以下となるよ
    うに、予め低分子化されたものである請求項1記載の低
    分子キトサンの製造方法。
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