JP3011759B2 - Sericin fine powder and its production method - Google Patents
Sericin fine powder and its production methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 <産業上の利用分野> 本発明は、セリシン微粉体に、また絹繊維の精練処理
後の廃液からそれを回収ないし製造する方法に、関する
ものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION <Industrial application field> The present invention relates to a method for recovering or producing sericin fine powder and waste liquid after refining of silk fiber. is there.
絹繊維は、その独特の風合い、優雅な光沢等が好まれ
て、古くから珍重されている。この絹の繊維は、絹の本
質であるフイブロインの表面がニカワ状のタンパク質で
あるセリシンで外覆された構造、いわゆる二重構造、を
形成して、他の繊維に見られない特殊な繊維形態を形成
している。しかしながら、この生糸の状態では、絹繊維
本来の特性である独特の柔らかくてしなやかな風合い、
優雅で気品のある光沢、鮮明な染色性等の特長を発揮す
ることができない。絹独特の性質は該フイブロインより
構成される繊維によって発揮されるため、絹繊維や絹織
物の加工においては、フイブロインの周囲を被覆してい
るセリシンを溶解除去する処理が行なわれている。Silk fibers have been prized since ancient times for their unique texture, elegant luster, and the like. This silk fiber forms a structure in which the surface of fibroin, which is the essence of silk, is covered with sericin, a glue-like protein, a so-called double structure, and is a special fiber form not found in other fibers Is formed. However, in the state of this raw silk, the unique soft and supple texture that is the original characteristic of silk fiber,
Elegant and dignified gloss and sharp dyeability cannot be exhibited. Since the unique properties of silk are exhibited by the fibers composed of the fibroin, in the processing of silk fibers and silk fabrics, a treatment for dissolving and removing sericin coating around fibroin is performed.
繭糸から製糸された該生糸に含まれるセリシンの割合
いは20〜30%とかなり高く、このような蛋白成分を含む
精練廃液を河川に流すことは大きな公害となるため許さ
れないところから、過去種々の処理法が検討されてい
る。例えば、凝集沈殿法、過法、活性炭吸着法などが
挙げられるが、何れも実用化にはそれぞれ難点があり、
現在、絹精練廃液の処理は、主として活性汚泥法による
生化学的消化で実施している。この場合、公害対策施設
としては膨大なものとなり、また該施設の運転経費も高
額に及ぶ。The proportion of sericin contained in the raw silk made from cocoon yarn is quite high at 20 to 30%, and flowing scouring waste liquid containing such a protein component into rivers is not permitted because it poses a great pollution. Is being studied. For example, a coagulation sedimentation method, an excess method, an activated carbon adsorption method and the like can be mentioned, but each has its own problems in practical use,
At present, the treatment of silk smelting waste liquid is mainly performed by biochemical digestion using the activated sludge method. In this case, the pollution control facility is enormous, and the operation cost of the facility is also high.
一方、このセリシンには化粧品、医薬品などの材料と
して重要なアミノ酸の一種であるセリンが約30重量%と
高率に含まれており、今日でもこの貴重なセリンの一部
は、生糸から直接抽出により得ている現状からすると、
絹精練の廃液からセリシンを分離回収する技術は水質の
汚濁防止、資源の利用などの面から重要なものであるこ
とは明白である。Sericin, on the other hand, contains a high percentage of serine, an important amino acid as a material for cosmetics and pharmaceuticals, at about 30% by weight. Even today, some of this valuable serine is directly extracted from raw silk. From the current situation obtained by
It is clear that the technology for separating and recovering sericin from the waste liquid of silk scouring is important from the viewpoints of water pollution prevention and resource utilization.
<従来の技術> 従来より、この絹の精練廃液よりセリシンを固形分と
して分離回収する方法は種々試行されている。その方法
には、化学精練法または酵素精練法によって絹繊維より
そこに含有されるセリシンを部分加水分解して溶出させ
てから、下記の手段によってセリシンを回収することか
らなるものである。<Prior Art> Conventionally, various methods for separating and recovering sericin as a solid content from this silk scouring waste liquid have been tried. The method comprises partially hydrolyzing and eluted sericin contained in silk fibers by a chemical scouring method or an enzyme scouring method, and then recovering the sericin by the following means.
(1) 有機酸あるいは無機酸によってセリシンの等電
点pH4.5〜5.0に調整したのち、無機凝集剤あるいは有機
凝集剤を添加してセリシンを析出させ、これを別して
乾燥することにより、セリシンを粉体として得る。(1) After adjusting the isoelectric point of sericin to pH 4.5 to 5.0 with an organic acid or an inorganic acid, an inorganic coagulant or an organic coagulant is added to precipitate sericin, which is separated and dried to obtain sericin. Obtain as a powder.
(2) メタノール、エタノール、ジオキサン等の水溶
液溶媒を混合してセリシンを析出させたのち、これを
別乾燥して、セリシンを粉体として得る。(2) Sericin is precipitated by mixing an aqueous solvent such as methanol, ethanol, dioxane or the like, and then dried separately to obtain sericin as a powder.
これらの方法は、それなりに有用であるが、経済的な
回収と云う観点においては工業化には難点があって(こ
れまでの試みは、廃水処理への負荷を低減することが主
目的であったために、タンパク質セリシンが沈殿となっ
て生成するが分離が非常に難しい)、実用化されていな
いのが現状である。Although these methods are useful as such, they have disadvantages in industrialization from the viewpoint of economical recovery (prior attempts have been made to reduce the load on wastewater treatment because of the In addition, the protein sericin is produced as a precipitate, but is very difficult to separate), and at present, it has not been put to practical use.
ところで、セリシンは、上記のように、セリン源とし
て有用なものであり、これはまた、ポリペプチドとし
て、合成皮革、成型品、繊維布帛のコーティング加工な
どの機能改質充填剤として有用なものであるが、上記の
ような方法で得られたセリシンを乾燥したのちに粉砕を
行なって粉体として得た例はあるけれども、粒径が大き
かったり不揃いであったりしており、また用途に応じた
水分率のコントロールが行いにくいために、上記のよう
なポリペプチドを粉砕して粉体としての用途には必ずし
も満足すべきものとはいい難い。また、フイブロインを
粉砕して粉体として得る試みがあるが、粒径が不揃いで
しかも数100μmの大きな粒子が多数存在しているため
に、粉体としての応用を困難にしている。By the way, as described above, sericin is useful as a serine source, and it is also useful as a polypeptide as a functional-modifying filler such as a synthetic leather, a molded product, and a coating process of a fiber cloth. Although, there are examples of sericin obtained by the method described above dried and pulverized and then obtained as a powder, but the particle size is large or irregular, and depending on the application Since it is difficult to control the moisture content, it is difficult to say that the above-mentioned polypeptide is not always satisfactory for use as a powder by pulverizing the polypeptide. There is also an attempt to pulverize fibroin to obtain a powder, but the application as a powder is difficult due to the large number of large particles of several hundred μm having irregular particle diameters.
従って、絹の精練廃液よりセリシンを固形分として分
離回収するには、回収セリシンの物性ならびに分離回収
法のいずれにも問題があったのであって、それが解決さ
れれば裨益するところは大きい。Therefore, in order to separate and recover sericin as a solid content from the waste liquid of silk scouring, there are problems in both the physical properties of the recovered sericin and the separation and recovery method.
なお、フイブロイン粉体製造に関して、塩を含むフイ
ブロイン溶液を透析により精製したのち、噴霧乾燥法
(特開昭56−40675号公報)あるいは凍結乾燥(特開昭6
1−180800号公報)により粉体状フイブロインペプチド
を得る方法が知られているが、得られる粉体の平均粒径
は10〜40μmと大きいようである。また、塩を含むフイ
ブロイン溶液に凝固性塩を添加してフイブロインを凝固
析出させたのち、乾燥後粉砕して1〜100μmの粒子径
を得る方法も開示されているが(特開昭55−139427号公
報)、得られる粉体は粒径分布が広く、大きい粒子を含
んでいるようである。For the production of fibroin powder, a fibroin solution containing a salt is purified by dialysis and then spray-dried (JP-A-56-40675) or freeze-dried (JP-A-6-40675).
No. 1-180800), a method for obtaining a powdery fibroin peptide is known, but the average particle size of the obtained powder seems to be as large as 10 to 40 μm. There is also disclosed a method in which a coagulable salt is added to a fibroin solution containing a salt to coagulate and precipitate fibroin, followed by drying and pulverization to obtain a particle diameter of 1 to 100 μm (Japanese Patent Laid-Open No. 55-139427). Publication), the resulting powder has a wide particle size distribution and seems to contain large particles.
<要 旨> 本発明は上記の点に解決を与えることを目的とし、特
定の物性のセリシン粉体を提供することならびに特定の
方法で絹精練廃液を処理することによって、この目的を
達成しようとするものである。<Summary> The present invention aims to provide a solution to the above points, and aims to achieve this object by providing sericin powder having specific physical properties and treating silk refined waste liquid by a specific method. Is what you do.
すなわち、本発明による分子量が300〜50,000の範囲
にある生糸由来のセリシンからなるセリシン微粉体は、
平均粒径5μm以下で粒径の分布範囲が狭く、かつ、粒
子形状が実質的に球形であること、を特徴とするもので
ある。That is, sericin fine powder comprising sericin derived from raw silk having a molecular weight in the range of 300 to 50,000 according to the present invention,
It is characterized by an average particle size of 5 μm or less, a narrow particle size distribution range, and a substantially spherical particle shape.
また、本発明による一つのセリシン微粉体の製造法
は、化学精練による絹精練廃液を限外過に付して分子
量が5000〜50,000の範囲にあるセリシンを含んでなるセ
リシン溶液を得た後、これを100cP以下の粘度にコント
ロールした状態で噴霧乾燥に付すこと、を特徴とするも
のである。Further, one method for producing sericin fine powder according to the present invention is to subject a silk scouring waste liquid by chemical scouring to an ultra-excess to obtain a sericin solution containing sericin having a molecular weight in the range of 5,000 to 50,000, This is subjected to spray drying while controlling the viscosity to 100 cP or less.
そして、本発明による他のセリシン微粉体の製造法
は、酵素精練による絹精練廃液を逆滲透膜に付して分子
量が300〜10,000の範囲にあるセリシンを含んでなるセ
リシン溶液を得た後、これを100cP以下の粘度にコント
ロールした状態で噴霧乾燥に付すこと、を特徴とするも
のである。And, another method for producing sericin fine powder according to the present invention is to obtain a sericin solution containing sericin having a molecular weight in the range of 300 to 10,000 by subjecting a silk scouring waste liquid obtained by enzyme scouring to a reverse osmosis membrane, This is subjected to spray drying while controlling the viscosity to 100 cP or less.
ここでの、「粒径の分布範囲が狭い」ということは、
平均粒径に対して、上下5μm以内に80%以上のものが
存在しかつ最大25μmを越えるものが1%以下であるこ
とを意味する。また、「粒子形状が実質的に球形」とい
うことは、巨視的な球を指すものであって真球のみを意
味するものではなく、具体的には長軸と短軸の比が2:1
までの楕円までを含みかつ、粉体の表面に鋭角部分が存
在しない個体を指す。Here, "the distribution range of the particle size is narrow" means that
It means that 80% or more exists within 5 μm above and below the average particle size and 1% or less exceeds 25 μm at the maximum. Also, that the `` particle shape is substantially spherical '' refers to a macroscopic sphere and does not mean only a true sphere, and specifically, the ratio of the long axis to the short axis is 2: 1
Up to an ellipse and an individual having no acute-angled portion on the surface of the powder.
<効 果> 本発明によるセリシン微粉体は、その物性によって、
前記のポリペプチドとして有利に用いることができる。
すなわち、本発明により得られるセリシン微粉体は、粒
径が小さく、かつ球形をしており、しかも均一な状態で
揃っている。その上、水分のコントロールも可能である
特徴を持っているので、合成皮革、成型品、繊維布帛の
コーティング加工などの機能改質充填剤として使用する
場合は、主剤となる樹脂類との混合性、成型時の気泡混
入性、塗布表面のタッチの改良などにおいて好都合なも
のであり、また化粧品等への保湿剤としての用途におい
ても、この特性は有用なものである。<Effects> The sericin fine powder according to the present invention has
It can be advantageously used as the above-mentioned polypeptide.
That is, the sericin fine powder obtained according to the present invention has a small particle size, is spherical, and is uniform in a uniform state. In addition, it has the feature of being able to control moisture, so when it is used as a functional modification filler for synthetic leather, molded products, fiber fabric coating, etc., it is miscible with the base resin. This property is advantageous in terms of improving air bubble incorporation at the time of molding, touch of a coated surface, and the like, and is also useful in use as a humectant for cosmetics and the like.
特に、本発明の場合セリシンを溶液状態のままで精製
する特徴があるために、簡便な方法でセリシン微粉体を
得ることができる。また、本発明によるセリシン微粉体
の製造法は、これを絹精練廃液の処理法として捉えるな
らば、セリシン個体を経済的に回収する方法として、工
業的実施の可能なものである。すなわち、該廃液の廃水
処理設備、設備の運転経費などの廃水処理負荷の軽減が
図れる大きな利点がある。In particular, in the case of the present invention, sericin is purified in a solution state, so that sericin fine powder can be obtained by a simple method. In addition, the method for producing fine sericin powder according to the present invention can be industrially implemented as a method for economically recovering individual sericin, if this is regarded as a method for treating silk scouring waste liquid. That is, there is a great advantage that the wastewater treatment load such as the wastewater treatment equipment for the wastewater and the operation cost of the equipment can be reduced.
<絹精練廃液> 絹の精練そのものは周知のものであり、また従って本
発明による処理の対象である絹精練廃液(以下、精練液
という)も周知のものである。<Silk scouring waste liquid> Silk scouring itself is well-known, and accordingly, silk scouring waste liquid (hereinafter referred to as a scouring liquid) to be treated by the present invention is also well-known.
絹の精練の代表的なものとして化学精練法および酵素
精練法があることは前記したところであって、本発明を
適用する精練液はこれらのいずれの方法によって得られ
たものであっても良い。精練法の一つとして発酵精練法
があるが、これは酵素精練法の一種であると当業界にお
いても認識されており、本発明においても酵素精練法の
範疇に入るものとして取り扱うものとする。As described above, there are chemical scouring and enzyme scouring as typical examples of silk scouring. The scouring solution to which the present invention is applied may be one obtained by any of these methods. As one of the scouring methods, there is a fermentation scouring method, which is also recognized in the art as a kind of enzyme scouring method, and will be treated as being included in the category of the enzyme scouring method in the present invention.
化学精練法は、アルカリ水溶液、すなわち一般に炭酸
ナトリウムまたは硅素ソーダ、まれには水酸化ナトリウ
ムやアンモニア等、の0.5〜2.5%(重量)水溶液、にマ
ルセル石鹸等の界面活性剤を同じく0.5〜2.5%(重量)
混合し、pHが11.5以上のかなり強いアルカリ水溶液で、
温度95℃以上で3〜4時間にわたって絹を処理すること
からなる。化学精練法は、現在最も行なわれている精練
方法である。In the chemical scouring method, an alkali aqueous solution, that is, a 0.5 to 2.5% (weight) aqueous solution of generally sodium carbonate or silicon soda, rarely sodium hydroxide or ammonia, and a surfactant such as Marcel soap are also added to a 0.5 to 2.5% aqueous solution. (weight)
Mix, with a strong alkaline aqueous solution with a pH of 11.5 or more,
Treating the silk at a temperature of 95 ° C. or higher for 3-4 hours. Chemical scouring is currently the most practiced scouring method.
一方、酵素精練を実施する場合は、pH9〜10におい
て、蛋白質分解酵素数ppm〜数百ppmが溶存する液で絹を
2〜3時間処理する。その場合に用いる酵素としては、
通常の蛋白質分解酵素、放線菌から得られるプロナー
ゼ、パパインから得られる酵素酢、アスペルギルス・ニ
ガー等のカビから得られるプロテアーゼ、バチルス・ズ
ブチリス等の細菌から得られるプロテアーゼ例えばズブ
チリシンB,P,N,およびトリプシン、キモトリプシン、パ
パイン、プロリン等が挙げられ、これらを単独あるいは
2種以上混合して利用することができる。使用する酵素
の量は、通常酵素の種類、純度、反応条件等によって異
なるが、通常は数ppmから数百ppmのオーダーである。こ
の場合の処理条件は使用する酵素の種類、濃度等によっ
て異なるが、通常pH5〜9、好ましくは6〜8.5で、温度
が20〜50℃、好ましくは30〜45℃、である。On the other hand, when performing enzyme scouring, silk is treated with a solution in which several ppm to several hundred ppm of protease is dissolved at pH 9 to 10 for 2 to 3 hours. In that case, the enzyme used
Ordinary proteolytic enzymes, pronase obtained from actinomycetes, enzyme vinegar obtained from papain, protease obtained from molds such as Aspergillus niger, protease obtained from bacteria such as Bacillus subtilis, such as subtilisin B, P, N, and Trypsin, chymotrypsin, papain, proline and the like can be mentioned, and these can be used alone or as a mixture of two or more. The amount of the enzyme to be used usually varies depending on the type, purity, reaction conditions and the like of the enzyme, but is usually on the order of several ppm to several hundred ppm. The treatment conditions in this case vary depending on the type and concentration of the enzyme used, but are usually pH 5 to 9, preferably 6 to 8.5, and a temperature of 20 to 50 ° C, preferably 30 to 45 ° C.
発酵精練も酵素精練の一種であるが、酵素濃度が低い
ため、処理時間は24〜48時間必要である。Fermentation scouring is also a type of enzyme scouring, but requires a processing time of 24-48 hours due to the low enzyme concentration.
これらの方法によって得られた精練液は、セリシン濃
度が通常約0.5%〜2%のものである。なお、精練廃液
中のセリシンは、絹の外皮として存在していたときに比
べれば、精練処理によって解重合が行なわれて分子量が
低下している。すなわち、精練処理でセリシンのアミド
結合は加水分解を受け、ペプチドとしてコロイド状に精
練液に溶解して行く。この場合、加水分解で生成するペ
プチドの分子量は、処理時間よりも処理液のアルカリ濃
度に相関する。The scouring solution obtained by these methods usually has a sericin concentration of about 0.5% to 2%. Note that sericin in the scouring waste liquid has been depolymerized by the scouring treatment and has a reduced molecular weight compared to when sericin was present as the outer skin of silk. That is, the amide bond of sericin undergoes hydrolysis in the scouring treatment, and is dissolved as a peptide in a colloidal form in the scouring solution. In this case, the molecular weight of the peptide generated by hydrolysis is more correlated with the alkali concentration of the treatment liquid than with the treatment time.
<精練液の処理> 本発明がこれらすべての精練法に対して適応できて、
最終的にセリシン微粉体を得ることができることは前記
したところである。ただし、精練液からのセリシン濃縮
/精練工程には、採用した精練法に依存して、幾つかの
相違点が生じる。<Treatment of scouring liquid> The present invention is applicable to all these scouring methods,
As described above, sericin fine powder can be finally obtained. However, the sericin concentration / refining process from the refining solution has some differences depending on the refining method employed.
セリシン微粉体を得るためには、得られた精練液中の
セリシンを濃縮精製する必要がある。本発明の場合に
は、限外過法を用いることによってこの工程を非常に
簡便かつ高効率で行なうことができる。濃縮に先立ち
(あるいは濃縮後に)、過、濃度の調整、除菌、その
他の予備処理を行なうことができることはいうまでもな
い。In order to obtain sericin fine powder, it is necessary to concentrate and purify sericin in the obtained scouring liquid. In the case of the present invention, this step can be carried out very simply and with high efficiency by using the ultrafiltration method. It goes without saying that prior to (or after) concentration, excess, adjustment of concentration, sterilization, and other pretreatments can be performed.
化学精練により得られる精練液からセリシンを回収す
る場合には、セリシンの分子量が300〜50,000の範囲に
あって、しかもブロードに分布しているため、この精練
液から分子量5000〜50,000のセリシン溶液を得るために
は、分画分子量20,000前後の限外過膜を用いて濃縮精
製するのが効率的に好ましい。この場合、分画分子量2
0,000(ポリエチレングリコール(PEG)換算分子量)前
後の膜(表1)を用いることによって(一般的精練助剤
である炭酸ナトリウムまたは硅素ソーダ、まれには水酸
化ナトリウムやアンモニア、そしてマルセル石鹸等の界
面活性剤は、限外過膜の分画分子量よりも十分に小さ
いために、膜から外に流出することが起こり、セリシン
の純度は濃縮と同時に向上していく現象がおきる)、非
常に簡単に化学精練精練液よりセリシンの純度の高い濃
縮液を得ることができる。また、高純度を必要とすると
きには、濃縮の後に蒸留水を加えて置換による精製を行
なうことによって、任意の純度にまで簡便に連続工程と
して精製を行なうことができる。When sericin is recovered from a scouring solution obtained by chemical scouring, the molecular weight of sericin is in the range of 300 to 50,000, and it is distributed broadly. In order to obtain it, it is efficient and preferable to carry out concentration and purification using an ultraperm membrane having a molecular weight cut off of around 20,000. In this case, the molecular weight cut off 2
By using a membrane (Table 1) of about 0,000 (molecular weight in terms of polyethylene glycol (PEG)) (an interface between sodium carbonate or silicon soda which is a general scouring aid, rarely sodium hydroxide or ammonia, and Marcel soap etc.) Since the activator is sufficiently smaller than the molecular weight cut-off of the ultra-membranous membrane, it may flow out of the membrane, and the purity of sericin increases as it is concentrated. It is possible to obtain a concentrated solution having a higher purity of sericin than a chemical scouring solution. Further, when high purity is required, purification can be carried out to a desired purity simply as a continuous step by purifying by substitution by adding distilled water after concentration.
酵素精練の場合には、セリシンを濃縮精製する工程に
おいて精練液中に存在するのは、酵素と塩が主成分とな
るために、蛋白質純度は初期から比較的高く、従って、
限外過法を用いてセリシンの濃縮を行なうだけで十分
な純度の蛋白質濃縮液を得ることができる。In the case of enzymatic scouring, in the step of concentrating and purifying sericin, the protein present in the scouring solution is relatively high from the beginning because the enzyme and the salt are the main components.
A protein concentrate with sufficient purity can be obtained only by concentrating sericin using the ultrafiltration method.
酵素精練を行なった浴中のセリシンの分子量は、一般
的に300〜10,000の範囲にあり、具体的な処理として
は、分画分子量の比較的小さな限外過膜を用いること
が好ましく、分画分子量10,000程度のものを用いると良
い。この場合、得られるセリシンの分子量は5000〜10,0
00の範囲にある。また、純度的に脱塩のみで対応できる
場合には、逆滲透膜を用いて脱塩濃縮をすることが、セ
リシンの回収率を高める。この場合に得られるセリシン
の分子量は、300〜10,000である。The molecular weight of sericin in the enzymatic scouring bath is generally in the range of 300 to 10,000, and as a specific treatment, it is preferable to use an ultra-perm membrane having a relatively small molecular weight cut-off. It is preferable to use one having a molecular weight of about 10,000. In this case, the molecular weight of the resulting sericin is 5000-10,0
It is in the range of 00. In addition, when desalination alone can be used for purification, desalting and concentration using a reverse osmosis membrane enhances the sericin recovery rate. The molecular weight of sericin obtained in this case is between 300 and 10,000.
発酵精練の場合にも、セリシン濃縮液の作成方法は酵
素精練と同様であり、限外過膜も比較的分画分子量の
小さいものを用いることが好ましい。ただし、発酵精練
の場合には、濃縮前の処理として、ポアーサイズ0.2μ
m程度の精密過膜によって細菌の除去を行なうことが
望ましい。Also in the case of fermentation scouring, the method for preparing a sericin concentrate is the same as in enzyme scouring, and it is preferable to use an ultraperm membrane having a relatively small molecular weight cut-off. However, in the case of fermentation scouring, as a treatment before concentration, pore size 0.2μ
It is desirable to remove bacteria by a precision membrane of about m or so.
なお、本発明においても限外過は、電気透析を同時
に実施して行なうことができて、過を完全にあるいは
速やかに行なうのに資することができる。従って、本発
明での「限外過」は、そのように理解するものとす
る。In the present invention, the ultrafiltration can be performed by simultaneously performing the electrodialysis, which can contribute to performing the ultrafiltration completely or promptly. Therefore, "extreme excess" in the present invention is to be understood as such.
適当な限界過膜、たとえば、表1に示すもの、を用
いて限外過を行なって、セリシン濃度が約0.5%〜2
%であった精練液を濃縮する。セリシン溶液の濃縮は、
濃度的にはできるだけ高濃度にするのが、乾燥の効率か
ら考えると好ましいが、セリシン溶液の純度が増した場
合に、濃縮と比例して溶液の粘度が高くなるため、また
ゲル化が始まるために、10%前後までの濃縮が好まし
い。また、限外過工程において徐々にではあるがセリ
シンが分解するために、長時間の限外過は収率の低下
をまねく。 Ultrafiltration is performed using a suitable limiting membrane, such as those shown in Table 1, to achieve a sericin concentration of about 0.5% to 2%.
Concentrate the scouring liquid which was%. Concentration of sericin solution
In terms of concentration, it is preferable to make the concentration as high as possible from the viewpoint of drying efficiency.However, when the purity of the sericin solution increases, the viscosity of the solution increases in proportion to the concentration, and gelation starts. Preferably, the concentration is up to around 10%. In addition, since the sericin is gradually decomposed in the ultrafiltration step, a long-term ultrafiltration leads to a decrease in the yield.
<セリシンの微粉体化> 限外過によって濃縮されたセリシン溶液を粉体化す
る方法には各種のものがありえて、一例として1)凍結
乾燥法、2)減圧乾燥法、3)噴霧乾燥法、などを挙げ
ることができようが、乾燥された粉体の粒径をコントロ
ールしようとした場合には、本発明製造法に従って噴霧
乾燥法を行なうことが望ましい。他の乾燥法の場合に
は、乾燥工程において同時に粒径をコントロールするこ
とは困難である。<Pulverization of sericin> There are various methods for pulverizing a sericin solution concentrated by ultrafiltration. For example, 1) freeze drying method, 2) vacuum drying method, 3) spray drying method However, when the particle size of the dried powder is to be controlled, it is desirable to carry out the spray drying method according to the production method of the present invention. In the case of other drying methods, it is difficult to simultaneously control the particle size in the drying step.
本発明においては、前記のように、溶液状態でセリシ
ンの純粋な溶液を得ることができるので、このままの状
態で噴霧乾燥に付すことができる。In the present invention, as described above, since a pure solution of sericin can be obtained in a solution state, spray drying can be performed as it is.
この噴霧乾燥法についてはセリシン溶液を噴霧乾燥す
る場合の噴霧方法については、代表的なものとして表2
に示すものがある。Regarding the spray drying method, a typical spray method in the case of spray drying a sericin solution is shown in Table 2 below.
There are the following.
この霧状セリシン水溶液は、通常110〜250℃、好まし
くは150〜200℃、の雰囲気中で短時間にて乾燥粉体化す
ることが好ましい。250℃付近の高温で乾燥を行なうと
水滴が突沸することによって球状を維持しない。目的と
する性能を有するセリシン微粉体を得るために、噴霧乾
燥条件を適宜選ぶことができる。 It is preferable that this atomized sericin aqueous solution is dried and powdered in an atmosphere of usually 110 to 250 ° C., preferably 150 to 200 ° C. in a short time. When drying is performed at a high temperature of about 250 ° C., the spherical shape is not maintained due to bumping of water droplets. Spray drying conditions can be appropriately selected in order to obtain sericin fine powder having desired performance.
噴霧乾燥を行なうスプレードライヤーについては特別
制限がなく、各社・各仕様のスプレードライヤーを用い
ることができる。ただし、非常に水分率の高い溶液の噴
霧を行なう場合には、セリシンが乾燥不十分のために壁
面に付着する現象が起こるので、乾燥室の径が100cm以
上のものを用いるのが好ましい。乾燥室径の小さいスプ
レードライヤーを用いた場合には、乾燥温度をできるだ
け高く(200℃以上)することによって対応することが
できる。There is no particular limitation on the spray dryer that performs spray drying, and spray dryers of various companies and specifications can be used. However, when spraying a solution having a very high water content, a phenomenon in which sericin adheres to the wall surface due to insufficient drying occurs. Therefore, it is preferable to use a drying chamber having a diameter of 100 cm or more. When a spray dryer having a small drying chamber diameter is used, it is possible to cope with the problem by increasing the drying temperature as high as possible (200 ° C. or higher).
スプレードライヤーにおける噴霧形式には、先にも示
したように様々なものがあるが、平均粒径5μm前後あ
るいは、5μm以下のものを得たい場合には、遠心エネ
ルギーを利用した回転ディスク型のアトマイザー(一般
に、ロータリーアトマイザーと呼ばれている)を用いる
のが効果的である。この場合のアトマイザーの径は、10
0mm以上のものが好ましく、かつアトマイザーの回転数
を毎分20,000回転以上とすることが好ましい。平均粒径
5μm以下の微粉体を安定して作成することができるか
らである。なお、原理的には、遠心噴霧方式の場合、上
記の大径のアトマイザーより小径の物で高回転数にする
ことによって、あるいは大径の物で低回転にて同様の噴
霧状態を作ることはできるが、現実はそのようなことは
行なわれていないようである。As described above, there are various types of spraying in a spray dryer, but when it is desired to obtain an average particle diameter of about 5 μm or less than 5 μm, a rotary disk atomizer using centrifugal energy is used. It is effective to use a rotary atomizer (generally called a rotary atomizer). The diameter of the atomizer in this case is 10
The diameter is preferably 0 mm or more, and the number of revolutions of the atomizer is preferably 20,000 or more per minute. This is because a fine powder having an average particle size of 5 μm or less can be stably prepared. In principle, in the case of the centrifugal spraying method, it is not possible to make a similar spraying state by increasing the rotation speed with a smaller diameter object than the above large diameter atomizer or at a lower rotation speed with a large diameter atomizer. Yes, but it doesn't seem to happen in reality.
噴霧乾燥を行なう場合には、乾燥に付す溶液の状態に
よって、生成粒子の粒径に大きな影響が生じる。When spray drying is performed, the state of the solution subjected to drying has a great influence on the particle size of the produced particles.
本発明製造法は、この点を解明して、良好な粒子特性
の粒状セリシンを得るのに成功したものである。すなわ
ち、具体的には、セリシン溶液を噴霧する場合には、セ
リシン溶液が約1%を越えると部分的なゲル化の開始と
ともに溶液の粘度が急上昇するので、そのような高粘度
液を噴霧乾燥室に供給すると粒径が小さくしかも粒度分
布の揃った噴霧乾燥物を得ることができない。このよう
なところから、噴霧乾燥に供給すべきセリシン溶液はセ
リシン濃度が1%以下のものであることが必要というこ
とになるのであるが、一方、濃度1%以下のセリシン溶
液を噴霧乾燥した場合には、一旦は粒径は5μm前後の
ものができあがるけれども、粉体粒子が極端に中空状態
であるために、熱風中で乾燥後に常温に戻る際に、粉体
内部の空気が収縮するにともなって、粉体が収縮して、
表面に激しい凹凸を持ったセリシン粉体となる。そのよ
うなセリシン粉体は、本発明による実質的に球形の粒子
からなるセリシン微粉体とはいえない。The production method of the present invention has succeeded in elucidating this point and obtaining granular sericin having good particle characteristics. Specifically, when the sericin solution is sprayed, if the sericin solution exceeds about 1%, the viscosity of the solution sharply increases with the start of partial gelation. When supplied to the chamber, a spray-dried product having a small particle size and a uniform particle size distribution cannot be obtained. From this, it is necessary that the sericin solution to be supplied for spray drying has a sericin concentration of 1% or less. On the other hand, when a sericin solution having a concentration of 1% or less is spray-dried. In the first place, a powder with a particle size of about 5 μm is completed, but the air inside the powder shrinks when returning to room temperature after drying in hot air because the powder particles are extremely hollow. And the powder shrinks,
Sericin powder with severe irregularities on the surface. Such sericin powder is not a sericin fine powder comprising substantially spherical particles according to the present invention.
本発明によるセリシン微粉体の製造法は、この点にも
解決を与えたものであって、供給液の温度をコントロー
ルして、具体的には供給液を加熱して、粘度を低下さ
せ、あるいはゲル化を防ぐことによって、10%前後の濃
度でセリシン溶液を噴霧乾燥に付することが可能となっ
た。The method for producing sericin fine powder according to the present invention also provides a solution to this point, and controls the temperature of the supply liquid, specifically, heats the supply liquid to reduce the viscosity, or By preventing gelation, it became possible to subject the sericin solution to spray drying at a concentration of around 10%.
すなわち、噴霧乾燥供給液としてのセリシン溶液の最
適条件は濃度と温度とによって支配されるので、本発明
はセリシン溶液の所与の温度での粘度を100cp(センチ
ポイズ)以下、好ましくは60cp以下、にコントロールす
ることによって、この最適条件を実現する。10%前後の
濃度のセリシン溶液の場合は、その粘度を100cp以下に
するには温度を約60℃以上にすればよい。なお、セリシ
ン溶液の粘度は、所与の温度でB型粘度計によって測定
したものである。That is, since the optimum conditions of the sericin solution as the spray-drying feed solution are governed by the concentration and the temperature, the present invention reduces the viscosity of the sericin solution at a given temperature to 100 cp (centipoise) or less, preferably 60 cp or less. Control achieves this optimal condition. In the case of a sericin solution having a concentration of about 10%, the temperature may be increased to about 60 ° C. or more to reduce the viscosity to 100 cp or less. The viscosity of the sericin solution was measured at a given temperature using a B-type viscometer.
噴霧乾燥において水分率に影響するファクターは多い
が、とくに影響を与えるのは、乾燥温度と、噴霧された
液滴(粉体)の乾燥室内における滞留時間である。There are many factors that affect the moisture content in spray drying, but the factors that particularly affect the drying temperature and the residence time of the sprayed droplets (powder) in the drying chamber.
作成された粉体を他の高分子材料に対して混合して用
いる場合には、できるだけ水分率を低下させたものが応
用範囲が広がる。When the prepared powder is mixed with another polymer material and used, the range of application is widened if the moisture content is reduced as much as possible.
<実施例> 以下の実施例は本発明を説明するためのものである。
なお、実施例中の測定は次の方法で行なったものであ
る。<Example> The following example is for describing the present invention.
In addition, the measurement in an Example is performed by the following method.
(I) ペプチドの粒径測定 走査型電子顕微鏡による写真撮影により得られる粉体
状セリシンペプチドの写真上の任意の1,000個の当該粒
子の粒径を測定する。ここでは、日立製作所製のSEMに
よって測定を行なった。(I) Particle Size Measurement of Peptide The particle size of 1,000 arbitrary particles on a photograph of the powdery sericin peptide obtained by photographing with a scanning electron microscope is measured. Here, the measurement was performed by an SEM manufactured by Hitachi.
(II) ペプチドの水分率測定 水分率計による水分率測定から決定する。ここでは、
ザルトリウス社製の水分率計を用い、任意の約3グラム
について3回測定してその平均値を水分率とした。(II) Moisture content measurement of peptide Determined by moisture content measurement with a moisture content meter. here,
An arbitrary about 3 g was measured three times using a moisture meter manufactured by Sartorius, and the average value was defined as the moisture rate.
(III) セリシン濃度の測定 紫外分光光度計を用いて吸光度を測定することによっ
て、セリシン溶液の濃度を求めた。なお、この場合の吸
光度から濃度への換算は、前もって検量線を作成するこ
とによって行なった。(III) Measurement of Sericin Concentration The concentration of the sericin solution was determined by measuring the absorbance using an ultraviolet spectrophotometer. In this case, the conversion from the absorbance to the concentration was performed by preparing a calibration curve in advance.
(IV) ペプチドの分子量の測定 SDS−page電気泳動法または、ゲル過法によって分
子量の測定を行なった。(IV) Measurement of molecular weight of peptide The molecular weight was measured by SDS-page electrophoresis or gel permeation.
(V) 精練液の粘度 所与の温度での、B型粘度計によるみかけ上の粘度に
より表示した。(V) Viscosity of scouring liquid It was indicated by apparent viscosity by a B-type viscometer at a given temperature.
〔実施例1〕(絹の化学精練およびセリシン溶液の濃縮
/精製) 絹精練を硅素ソーダの1.5%(重量)水溶液にマルセ
ル石鹸1.0(重量)を混合し、pHが11.5以上のかなり強
いアルカリ水溶液中、温度95℃以上で3時間処理を行な
った。ここでのセリシン濃度は、約1.0%であった。こ
こで得られた精練液を限外過に付し、セリシン濃度を
約10%にまで濃縮を行なった。限外過膜には、分画分
子量20,000(PEG換算)のポリスルホン系の膜を用い
た。[Example 1] (Chemical scouring of silk and concentration / purification of sericin solution) Silk scouring was mixed with 1.5% (by weight) aqueous solution of silicon soda and Marcel soap 1.0 (by weight), and a very strong alkaline aqueous solution having a pH of 11.5 or more was used. The treatment was performed at a temperature of 95 ° C. or higher for 3 hours. The sericin concentration here was about 1.0%. The scouring solution obtained here was subjected to an ultrafiltration and concentrated to a sericin concentration of about 10%. A polysulfone-based membrane having a molecular weight cut-off of 20,000 (calculated as PEG) was used as the ultra-supermembrane.
硅素ソーダおよびマルセル石鹸は、それらの分子量
が、限外過膜の分画分子量20,000に比較して十分に小
さいので、膜を透過する。ゆえに、濃縮と同時にセリシ
ンの純度も結果的に向上することになり、簡便な方法で
濃縮工程と精製工程を複合化したことになる。また、高
純度を必要とするときには、濃縮の後に蒸留水を加えて
精製を行なうことにより、任意の純度にまで精製を行な
うことができる。ここでは、濃縮液と等量の純水を加え
て再濃縮を行なった。Silicon soda and Marcel soap permeate the membrane because their molecular weights are sufficiently small compared to the molecular weight cut off of the ultra-membranous membrane of 20,000. Therefore, the concentration of sericin is improved at the same time as the concentration, and the concentration step and the purification step are combined by a simple method. Further, when high purity is required, purification can be performed to an arbitrary purity by adding distilled water after concentration and performing purification. Here, reconcentration was performed by adding the same amount of pure water as the concentrated liquid.
以上の処理で精練液(セリシン濃度約1%)を約8%
濃度のセリシン溶液とした。このときのセリシンの分子
量は、6,000〜50,000に分布していた。化学精練後のセ
リシンの分子量は300〜50,000に主に分布していること
から、本濃縮法を用いることによって、非常に効率よく
濃縮精製が行なえることが確認された。About 8% of scouring solution (sericin concentration about 1%)
A sericin solution of a concentration was obtained. At this time, the molecular weight of sericin was distributed between 6,000 and 50,000. Since the molecular weight of sericin after chemical scouring is mainly distributed in the range of 300 to 50,000, it was confirmed that concentration and purification could be performed very efficiently by using the present concentration method.
〔実施例1−2〕(絹の酸素精練およびセリシン溶液の
濃縮/精製) 絹精練を酵素プロテアーゼ10ppm水溶液pH8.0中にて3
時間行なった。ここでの酵素は、精練用として一般に販
売されているものを用いた。ここで得られたセリシン濃
度は約0.5%であり、分子量の分布幅は300〜10,000であ
った。この後に得られたセリシン溶液を逆滲透膜に付し
て、セリシン濃度約6%にまで濃縮脱塩を行なった。[Example 1-2] (Oxygen scouring of silk and concentration / purification of sericin solution) Silk scouring was performed in a 10 ppm aqueous solution of enzyme protease at pH 8.0.
Time went on. The enzymes used here were those generally sold for scouring. The sericin concentration obtained here was about 0.5%, and the distribution range of the molecular weight was 300 to 10,000. Thereafter, the resulting sericin solution was applied to a reverse osmosis membrane, and concentrated and desalted to a sericin concentration of about 6%.
〔実施例2〕(粒径コントロール) 実施例1−1で調製したセリシン濃縮液を、スプレー
ドライヤー(大河原化工機社製)を用いて噴霧乾燥し
た。この時に、遠心噴霧の遠心力を変化させて、また乾
燥温度を変化させて、噴霧を行なった。[Example 2] (Particle size control) The sericin concentrate prepared in Example 1-1 was spray-dried using a spray drier (manufactured by Okawara Kakoki Co., Ltd.). At this time, spraying was performed by changing the centrifugal force of the centrifugal spray and changing the drying temperature.
使用したスプレードライヤーは、下記の特性のもので
ある。The spray dryer used has the following characteristics.
乾燥室径:1,200mm以上 アトマイザー径:120mm以上 回収装置:サイクロン+バグフィルター(回収率95%
以上) 噴霧乾燥条件は、下記の通りである。Drying chamber diameter: 1,200 mm or more Atomizer diameter: 120 mm or more Collection device: cyclone + bag filter (recovery rate 95%
Above) The spray drying conditions are as follows.
セリシン溶液:濃度約8%(60℃〜70℃で、粘度50cp
で供給) アトマイザー回転数:20,000rpm 乾燥温度:200℃ 得られた実験結果は、下記の通りである。Sericin solution: about 8% concentration (at 60 ° C to 70 ° C, viscosity 50cp
Atomizer rotation speed: 20,000 rpm Drying temperature: 200 ° C. The experimental results obtained are as follows.
回転式アトマイザーの回転数が15,000rpmを越えた条
件から粉体としてセリシンを得た。また、回転数が上昇
するに伴って、生成するセリシンの粒径が小さくなるこ
とが確認された。 Sericin was obtained as a powder under the condition that the rotation number of the rotary atomizer exceeded 15,000 rpm. Further, it was confirmed that the particle size of sericin produced decreased as the number of rotations increased.
(ロ) 実験結果2(供給液の温度の影響) スプレードライヤー運転条件 回転数:20,000rpm 乾燥温度:200℃ このとき、供給液の粘度は50℃を越えた温度で100cP
以下であった。この結果から供給液の粘度をコントロー
ルすることによって粒径の分布範囲がコントロールでき
ることが確認された。(B) Experimental result 2 (effect of supply liquid temperature) Spray dryer operating conditions Rotation speed: 20,000 rpm Drying temperature: 200 ° C At this time, the viscosity of the supply liquid is 100 cP at a temperature exceeding 50 ° C.
It was below. From this result, it was confirmed that the distribution range of the particle size can be controlled by controlling the viscosity of the supply liquid.
以上の試験を行なったところ、遠心噴霧機の回転数を
20,000rpm以上、供給液の温度60℃以上、乾燥温度200℃
以上で、平均粒径5μm以下の微粉体が得られた。ここ
で均一な微粉体を製造するために最も効果的であったの
が供給液の調温であった。After performing the above tests, the rotational speed of the centrifugal sprayer was
20,000rpm or more, supply liquid temperature 60 ℃ or more, drying temperature 200 ℃
Thus, a fine powder having an average particle size of 5 μm or less was obtained. Here, the most effective method for producing uniform fine powder was temperature control of the supply liquid.
添付の第1図は、得られたセリシン微粉体の走査型電
子顕微鏡写真を示す。FIG. 1 attached shows a scanning electron micrograph of the obtained sericin fine powder.
また、下記はこのセリシン微粉体の粒度分布の測定結
果を示すものである。The following shows the measurement results of the particle size distribution of the sericin fine powder.
〔比較例〕 凝集法によるセリシンの分離 比較実験として、実施例1と同様なセリシンを含む化
学精練処理後の廃液に付して、これまでの一般的タンパ
ク質の分離法である無機酸を加える方法と有機溶媒を加
える方法とによってセリシンの分離を試みた。無機酸と
しては塩酸を用い、有機溶媒としてはメタノールを用い
た。 [Comparative Example] Separation of sericin by agglomeration method As a comparative experiment, a method of adding an inorganic acid, which is a conventional general protein separation method, to wastewater after a chemical scouring treatment containing sericin as in Example 1 And the method of adding an organic solvent to separate sericin. Hydrochloric acid was used as the inorganic acid, and methanol was used as the organic solvent.
実験方法は、精練廃液を塩酸にてpH3.5に調整し、そ
のときのセリシンの沈殿量を、溶液中のセリシンの濃度
変化から追跡した。有機溶媒の場合には、沈殿が生成す
るまで有機溶媒を加え、同様にして追跡を行なった。In the experimental method, the pH of the scouring waste liquid was adjusted to 3.5 with hydrochloric acid, and the sedimentation amount of sericin at that time was traced from the change in the concentration of sericin in the solution. In the case of an organic solvent, the organic solvent was added until a precipitate was formed, and tracking was performed in the same manner.
結果を下表に示す。無機酸を添加した場合には、セリ
シンの等電点pH3.9付近から沈殿の生成が始まり、pH3.8
から3.5まで変化させても同様の沈殿生成量であった。
このときの沈殿生成量は、約60%と算出された。これに
対して、有機溶媒を添加した場合には、もとの精練廃液
に対して2倍量以上添加しても沈殿は生成しなかった。The results are shown in the table below. When an inorganic acid was added, formation of a precipitate started around the isoelectric point of sericin at pH 3.9, and pH 3.8.
Even when the amount was changed from 3.5 to 3.5, the same amount of precipitate was formed.
The amount of precipitate generated at this time was calculated to be about 60%. On the other hand, when the organic solvent was added, no precipitate was formed even if it was added in an amount of twice or more to the original scouring waste liquid.
このようにして得られたセリシンを別することを試
みたが、フィルターの目詰まりが著しくて実用には適し
ていないと判断し、回収を断念した。故に、噴霧乾燥を
行なうだけのセリシンを得ることも不可能であった。そ
こで、凍結乾燥してセリシンの乾燥体とすることを試み
たが、得られた粉体の粒径は数μm〜数100μmと不均
一なものしかえることができなかった。 An attempt was made to separate the sericin thus obtained, but the filter was found to be too clogged and was not suitable for practical use, and the recovery was abandoned. Therefore, it was not possible to obtain sericin just for spray drying. Thus, an attempt was made to freeze-dry to form a dried form of sericin. However, the obtained powder had a particle size of several μm to several hundred μm, which was non-uniform.
第1図は、実施例で得られたセリシン微粉体の粒子構造
を示す走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 1 is a scanning electron micrograph showing the particle structure of the sericin fine powder obtained in the example.
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C07K 1/34 C07K 1/34 C12P 21/06 C12P 21/06 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08H 1/00 - 1/06 C12P 21/00 - 21/06 A61K 7/00 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI C07K 1/34 C07K 1/34 C12P 21/06 C12P 21/06 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C08H 1 / 00-1/06 C12P 21/00-21/06 A61K 7/00
Claims (3)
く、かつ粒子形状が実質的に球形であることを特徴とす
る、分子量が300〜50,000の範囲にある生糸由来のセリ
シンからなる、セリシン微粉体。1. Sericin derived from raw silk having a molecular weight in the range of 300 to 50,000, characterized by an average particle size of 5 μm or less, a narrow particle size distribution range, and a substantially spherical particle shape. , Sericin fine powder.
して分子量が5,000〜50,000の範囲にあるセリシンを含
んでなるセリシン溶液を得た後、これを100cP以下の粘
度にコントロールした状態で噴霧乾燥に付すことを特徴
とする、セリシン微粉体の製造法。2. A silk scouring waste liquid obtained by chemical scouring is subjected to ultrafiltration to obtain a sericin solution containing sericin having a molecular weight in the range of 5,000 to 50,000, and then controlling the viscosity to 100 cP or less. A method for producing fine sericin powder, which is subjected to spray drying.
して分子量が300〜10,000の範囲にあるセリシンを含ん
でなるセリシン溶液を得た後、これを100cP以下の粘度
にコントロールした状態で噴霧乾燥に付すことを特徴と
する、セリシン微粉体の製造法。3. A silk scouring waste solution obtained by enzymatic scouring is applied to a reverse osmosis membrane to obtain a sericin solution containing sericin having a molecular weight in the range of 300 to 10,000, and then controlled to a viscosity of 100 cP or less. A method for producing fine sericin powder, which is subjected to spray drying.
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