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JP5773404B2 - Method for producing chitin degradation products - Google Patents
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Description

本発明は、キチン含有原料からキチン分解物を生成する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a chitin degradation product from a chitin-containing raw material.

キチンはカニ、エビなどの甲殻類や昆虫、菌類などに含まれ、地球上で毎年1000億トンも合成されながら、ほとんどが未利用の水産バイオマス資源である。キチンは単糖であるN-アセチル-D-グルコサミンが結合した不溶性多糖であり、キチン多糖およびこれに由来するオリゴ糖および単糖は、優れた抗菌性、保湿性、生体適合性、安全性およびキレート性を有する。このため、当該オリゴ糖または単糖は医用材料、医薬、化粧品、繊維、農業、水処理、食品など多岐に利用されている。   Chitin is contained in crustaceans such as crabs and shrimps, insects, and fungi, and is synthesized almost 100 billion tons every year on the earth. Chitin is an insoluble polysaccharide bound with the monosaccharide N-acetyl-D-glucosamine, and chitin polysaccharides and oligosaccharides and monosaccharides derived from them are superior in antibacterial properties, moisture retention, biocompatibility, safety and Has chelating properties. For this reason, the oligosaccharide or monosaccharide is used in a wide variety of fields such as medical materials, medicines, cosmetics, fibers, agriculture, water treatment, foods, and the like.

結晶性キチン多糖を超臨界水(400℃)処理し、非晶質化および加水分解によりオリゴ糖および単糖を生成する手法が報告されている(非特許文献1参照)。   A method has been reported in which crystalline chitin polysaccharide is treated with supercritical water (400 ° C.) to produce oligosaccharides and monosaccharides by amorphization and hydrolysis (see Non-Patent Document 1).

また、結晶性キチン多糖を強アルカリ処理によりあらかじめ非晶質化し、その非晶質キチン多糖を亜臨界水(220℃以下)処理することによりオリゴ糖および単糖を生成する手法が報告されている(非特許文献2参照)。   In addition, a method has been reported in which crystalline chitin polysaccharide is made amorphous in advance by a strong alkali treatment, and the amorphous chitin polysaccharide is treated with subcritical water (220 ° C or lower) to produce oligosaccharides and monosaccharides. (Refer nonpatent literature 2).

吉田敬、坂志朗ほか、キチン・キトサンの開発と応用、第4章1節、シーエムシー出版(2004)Takashi Yoshida, Shiro Saka et al., Development and application of chitin and chitosan, Chapter 4 Section 1, CMC Publishing (2004) 佐藤公彦、キチン・キトサンの開発と応用、第4章2節、シーエムシー出版(2004)Kimihiko Sato, Development and application of chitin chitosan, Chapter 4 Section 2, CMMC Publishing (2004)

しかし、従来手法によれば、生成オリゴ糖の糖鎖長が完全にはコントロールできない。また、高温で長時間処理するためN-アセチル-D-グルコサミンの化学構造を安定に保持出来ない。このため、生成されるオリゴ糖の糖鎖長が一定せず選択率が低い。また、縮合・重合反応などの副反応または過分解による副生成物も生成される。   However, according to the conventional method, the sugar chain length of the generated oligosaccharide cannot be completely controlled. In addition, the chemical structure of N-acetyl-D-glucosamine cannot be stably maintained because it is treated at high temperature for a long time. For this reason, the sugar chain length of the generated oligosaccharide is not constant and the selectivity is low. In addition, a side reaction such as a condensation / polymerization reaction or a by-product due to excessive decomposition is also generated.

そこで、本発明は、キチン含有原料からキチン分解物の選択率の向上を図りながら、原料から当該キチン分解物を生成する方法を提供することを解決課題とする。   Then, this invention makes it a solution subject to provide the method of producing | generating the said chitin degradation product from a raw material, improving the selectivity of a chitin degradation product from a chitin containing raw material.

前記課題を解決するための本発明のキチン分解物の生成方法は、キチン含有組成物またはキチンからなる原料を、温度−時間平面における図4に示す近似曲線L1およびL2により画定される範囲である指定範囲に含まれる温度および時間で亜臨界水または超臨界水によって処理する第1工程と、前記第1工程において水熱処理された前記原料または当該原料から抽出されたキチンを加水分解する第2工程と、を備え、前記第2工程の前に、前記第1工程において水熱処理された前記原料を粉砕する粉砕工程をさらに備えていることを特徴とする。 The method for producing a chitin degradation product according to the present invention for solving the above-mentioned problems is a range defined by approximate curves L1 and L2 shown in FIG. 4 on the temperature-time plane of a chitin-containing composition or a raw material comprising chitin . A first step of treating with subcritical water or supercritical water at a temperature and time included in a specified range, and a second step of hydrolyzing the raw material hydrothermally treated in the first step or chitin extracted from the raw material And further comprising a pulverization step of pulverizing the raw material hydrothermally treated in the first step before the second step .

本発明は、亜臨界水または超臨界水によって原料を処理する際の温度および時間が、その後の加水分解を経て得られるキチン分解物の選択率の高低に大きく影響するという発明者の知見に基づいている。したがって、本発明によれば、第1工程が行われる際の温度および時間の組み合わせが温度−時間平面における指定範囲に収まるように設定または調節されることにより、キチン分解物の選択率の向上を図りながら、当該キチン分解物を生成することができる。   The present invention is based on the inventor's knowledge that the temperature and time when the raw material is treated with subcritical water or supercritical water greatly affects the level of selectivity of the chitin degradation product obtained through subsequent hydrolysis. ing. Therefore, according to the present invention, the combination of temperature and time when the first step is performed is set or adjusted so as to be within the specified range on the temperature-time plane, thereby improving the selectivity of the chitin degradation product. The chitin degradation product can be produced while being planned.

「指定範囲」は、温度−時間平面において、所望のキチン分解物の収率が極大値を示す点を基準として、当該極大値からの減少率が所定値(たとえば0.10〜0.20)以内に収まるような点群を表わす一対の近似曲線L1およびL2により画定される範囲が指定範囲として設定される。   The “designated range” is based on the point that the yield of the desired chitin degradation product shows a maximum value on the temperature-time plane, and the decrease rate from the maximum value is a predetermined value (for example, 0.10 to 0.20). A range defined by a pair of approximate curves L1 and L2 representing a point group that falls within the range is set as the designated range.

また、発明者の知見によれば、第1工程の後であって第2工程の前に原料が破砕された場合、第1工程の前に原料が破砕された場合と比較して、キチン分解物の収率が高い Further, according to the knowledge of the inventor, when the raw material is crushed after the first step and before the second step, the chitin decomposition is compared with the case where the raw material is crushed before the first step. The yield of the product is high .

前記第2工程の前に、前記第1工程において水熱処理されたキチン含有組成物からなる前記原料を対象として、タンパク質除去処理、無機塩除去処理及び色素除去処理のうち少なくとも1つの処理によってキチンを抽出する第1中間工程をさらに備えていてもよい。前記第2工程が、β−1,4グルコシド結合を加水分解する酵素をキチンに作用させる処理を含む工程であってもよい。前記第2工程が、キチナーゼ、リゾチームおよびキトビアーゼのうち少なくとも1つの酵素をキチンに作用させる処理を含む工程であってもよい。前記第2工程が、塩酸をキチンに作用させる処理を含む工程であってもよい。   Prior to the second step, chitin is obtained by subjecting the raw material comprising the chitin-containing composition hydrothermally treated in the first step to at least one of protein removal treatment, inorganic salt removal treatment, and pigment removal treatment. You may further provide the 1st intermediate process to extract. The second step may be a step including a treatment of causing an enzyme that hydrolyzes a β-1,4 glucoside bond to act on chitin. The second step may include a step of causing at least one enzyme among chitinase, lysozyme and chitobiase to act on chitin. The second step may be a step including a treatment of causing hydrochloric acid to act on chitin.

前記第1工程において、超臨界状態または亜臨界状態の水を溶媒として用いて前記原料を水熱処理してもよい。   In the first step, the raw material may be hydrothermally treated using supercritical or subcritical water as a solvent.

前記原料に由来するキチンおよびその低分子化物のうち一方または両方のアセチルグルコサミン残基のアセチル基を脱アセチル化する第3工程をさらに備えていてもよい。   You may further provide the 3rd process of deacetylating the acetyl group of one or both acetylglucosamine residues among the chitin derived from the said raw material, and its low molecular weight product.

前記キチン含有組成物として、甲殻類の外殻、または、前記甲殻類の外殻としてのカニ殻及びエビ殻のうち一方もしくは両方を用いてもよい。   As the chitin-containing composition, one or both of shellfish shells or crab shells and shrimp shells as shellfish shells may be used.

本発明の一実施形態としてのキチン分解物の生成方法に関する説明図。Explanatory drawing regarding the production | generation method of the chitin decomposition product as one Embodiment of this invention. 水熱処理および加水分解処理に関する模式的な説明図。Schematic explanatory drawing regarding hydrothermal treatment and hydrolysis treatment. キチン分解物の生成結果に関する説明図。Explanatory drawing regarding the production | generation result of a chitin decomposition product. 指定範囲に関する説明図。Explanatory drawing about the specified range. 粉砕処理タイミングに応じたキチン分解物の生成結果に関する説明図。Explanatory drawing regarding the production | generation result of the chitin decomposition product according to a grinding process timing. 粉砕処理時間に応じたキチン分解物の生成結果に関する説明図。Explanatory drawing regarding the production | generation result of the chitin decomposition product according to a grinding | pulverization processing time. 酵素使用量に応じたキチン分解物の生成結果に関する説明図。Explanatory drawing regarding the production | generation result of the chitin decomposition product according to enzyme usage-amount.

(本発明の一実施形態としてのキチン分解物の生成方法)
本発明の一実施形態としてのキチン分解物の抽出方法は、図1に示されているように第1工程(STEP01)およびこれに続く第2工程(STEP02)を備えている。
(Method for producing chitin degradation product as one embodiment of the present invention)
The method for extracting a chitin degradation product according to an embodiment of the present invention includes a first step (STEP01) and a second step (STEP02) subsequent thereto as shown in FIG.

「第1工程」においては、原料が、温度−時間平面における指定範囲に含まれる温度および時間で亜臨界水または超臨界水によって処理される。超臨界状態または亜臨界状態の水が溶媒として用いられてもよい。これにより、図2(a)に模式的に示されている水熱処理前のキチン(結晶性が高い)が、図2(b)に模式的に示されているように結晶性が低くされる。原料としては、キチン含有組成物としての甲殻類の外殻(カニ殻またはエビ殻など)が採用される。   In the “first step”, the raw material is treated with subcritical water or supercritical water at a temperature and time within a specified range in the temperature-time plane. Supercritical or subcritical water may be used as the solvent. As a result, the chitin before hydrothermal treatment (high crystallinity) schematically shown in FIG. 2 (a) is lowered in crystallinity as schematically shown in FIG. 2 (b). As a raw material, a shellfish shell (such as crab shell or shrimp shell) as a chitin-containing composition is employed.

「第2工程」においては、第1工程において水熱処理された原料または当該原料から抽出されたキチンが加水分解される。これにより、図2(c)に模式的に示されているように水熱処理後のキチン(結晶性が低い)に酵素が反応して、選択されたキチン化合物が生成される。   In the “second step”, the raw material hydrothermally treated in the first step or chitin extracted from the raw material is hydrolyzed. As a result, as schematically shown in FIG. 2 (c), the enzyme reacts with the chitin (having low crystallinity) after hydrothermal treatment to produce the selected chitin compound.

第2工程は、β−1,4グルコシド結合を加水分解する酵素をキチンに作用させる処理を含む工程であってもよい。第2工程は、キチナーゼ、リゾチームおよびキトビアーゼのうち少なくとも1つの酵素をキチンに作用させる処理を含む工程であってもよい。第2工程は、塩酸をキチンに作用させる処理を含む工程であってもよい。   The second step may be a step including a treatment of causing an enzyme that hydrolyzes a β-1,4 glucoside bond to act on chitin. The second step may be a step including a treatment of causing at least one enzyme of chitinase, lysozyme and chitobiase to act on chitin. The second step may be a step including a treatment for causing hydrochloric acid to act on chitin.

「指定範囲」は、温度−時間平面において、所望のキチン分解物の収率が極大値を示す点を基準として、当該極大値からの減少率が所定値(たとえば0.10〜0.20)以内に収まるような点まで広がる範囲として、次のような実験により求められた。   The “designated range” is based on the point that the yield of the desired chitin degradation product shows a maximum value on the temperature-time plane, and the decrease rate from the maximum value is a predetermined value (for example, 0.10 to 0.20). The range that extends to a point that is within the range was determined by the following experiment.

(指定範囲を設定するための実験方法)
まず、キチン0.20[g]、水3.0[g]を高温高圧対応の回分式反応器(内容積6[ml])に収納され、それを温度200〜400[℃]の範囲におさまるある温度それぞれに設定した溶融塩炉に入れることで反応を開始させた。また、0〜5[min]の範囲に収まるある時間にわたって反応させた後、反応器を溶融塩炉から取り出し、冷水浴に入れ反応器を冷却することで反応を停止させた。反応器から回収したキチン試料は温度90[℃]の環境下で24[h]にわたり乾燥させた。
(Experiment method to set the specified range)
First, 0.20 [g] of chitin and 3.0 [g] of water are stored in a batch reactor (internal volume 6 [ml]) that supports high temperature and high pressure, and each temperature falls within the range of 200 to 400 [° C]. The reaction was started by placing it in a molten salt furnace set to. Moreover, after making it react over a certain time which falls in the range of 0-5 [min], the reactor was taken out from the molten salt furnace, the reaction was stopped by putting it into a cold water bath and cooling the reactor. The chitin sample collected from the reactor was dried for 24 [h] under an environment of a temperature of 90 [° C.].

さらに、水熱処理後のキチン20[mg]を10[mM]Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH6.0)1.8[ml]に加えた。同緩衝液に溶解したキチナーゼ酵素製剤0.2[ml](10[mg/ml])を加え、反応液を全量2[ml]とした。この反応液を40[℃]、1500[rpm]で震盪させながら一定時間でサンプリングし、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による分析を行って、選択したキチン分解物としてのキトビオースの収率を計測した。   Furthermore, 20 [mg] of chitin after hydrothermal treatment was added to 1.8 [ml] of 10 [mM] M sodium phosphate buffer (pH 6.0). Chitinase enzyme preparation 0.2 [ml] (10 [mg / ml]) dissolved in the same buffer was added to make the total amount of the reaction solution 2 [ml]. The reaction solution was sampled at a constant time while shaking at 40 [° C.] and 1500 [rpm], and analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC) to measure the yield of chitobiose as the selected chitin degradation product. .

図3には、300[℃]の亜臨界水、350[℃]の亜臨界水および400[℃]の超臨界水のそれぞれにより水熱処理されたキチンが、酵素糖化処理(48[h])された場合のキトビオースの収率計測結果が示されている。   In FIG. 3, chitin hydrothermally treated with 300 [° C.] subcritical water, 350 [° C.] subcritical water and 400 [° C.] supercritical water, respectively, is subjected to enzymatic saccharification (48 [h]). The result of the measurement of the yield of chitobiose is shown.

キチンの水熱処理温度が300[℃]である場合、水熱処理時間がtmax(T=300[℃])=10[min](または10±0.20[min]の範囲)であるときに、キトビオースの収率が極大値かつ最大値を示すことが判明した。すなわち、たとえば、水熱処理時間が当該時間tmax(T=300[℃])より短い1〜3[min]程度である場合、キトビオース収率は極大値の半分以下と低い。   When the hydrothermal treatment temperature of chitin is 300 [℃], when the hydrothermal treatment time is tmax (T = 300 [℃]) = 10 [min] (or 10 ± 0.20 [min]), It was found that the yield showed a maximum value and a maximum value. That is, for example, when the hydrothermal treatment time is about 1 to 3 [min] shorter than the time tmax (T = 300 [° C.]), the chitobiose yield is as low as half or less of the maximum value.

キチンの水熱処理温度が350[℃]である場合、水熱処理時間がtmax(T=350[℃])=3[min](または3±0.15[min]の範囲)であるときに、キトビオースの収率が極大値かつ最大値を示すことが判明した。すなわち、たとえば、水熱処理時間が当該時間tmax(T=350[℃])より短い1〜1.5[min]程度である場合、キトビオース収率は極大値の半分以下と低い。水熱処理時間が当該時間tmax(T=350[℃])を超えて5[min]程度である場合、キトビオース収率は極大値の半分以下と低い。   When the hydrothermal treatment temperature of chitin is 350 [℃], when the hydrothermal treatment time is tmax (T = 350 [℃]) = 3 [min] (or 3 ± 0.15 [min]), It was found that the yield showed a maximum value and a maximum value. That is, for example, when the hydrothermal treatment time is about 1 to 1.5 [min] shorter than the time tmax (T = 350 [° C.]), the chitobiose yield is as low as half or less of the maximum value. When the hydrothermal treatment time exceeds the time tmax (T = 350 [° C.]) and is about 5 [min], the chitobiose yield is as low as half or less of the maximum value.

キチンの水熱処理温度が400[℃]である場合、水熱処理時間がtmax(T=400[℃])=1[min](または1±0.10[min]の範囲)であるときに、キトビオースの収率が極大値かつ最大値を示すことが判明した。すなわち、たとえば、水熱処理時間が当該時間tmax(T=400[℃])より短い0[min]または当該時間を超えて2[min]となった場合、キトビオース収率が、水熱処理を実行せずに48[h]にわたり酵素により加水分解処理が実行された場合と同じ程度に低い。   When the hydrothermal treatment temperature of chitin is 400 [℃], when the hydrothermal treatment time is tmax (T = 400 [℃]) = 1 [min] (or 1 ± 0.10 [min]), It was found that the yield showed a maximum value and a maximum value. That is, for example, when the hydrothermal treatment time is 0 [min] shorter than the time tmax (T = 400 [° C.]) or 2 [min] exceeding the time tmax (T = 400 [° C.]), the chitobiose yield is increased by performing the hydrothermal treatment. Without being reduced to the same level as when the hydrolysis treatment was performed by the enzyme over 48 [h].

図4には、図3に示されている実験結果が3次元的に示されている。温度−時間平面において、キトビオースの収率が極大値を示す点(●参照)を基準として、当該極大値からの減少率が所定値(たとえば0.10〜0.20)以内に収まるような点群を表わす一対の近似曲線L1およびL2により画定される範囲が指定範囲として設定される。   FIG. 4 shows the experimental results shown in FIG. 3 three-dimensionally. The point at which the rate of decrease from the maximum value falls within a predetermined value (for example, 0.10 to 0.20) on the temperature-time plane, based on the point where the yield of chitobiose shows the maximum value (see ●) A range defined by a pair of approximate curves L1 and L2 representing a group is set as the designated range.

(本発明のキチン分解物の生成方法の作用効果)
本発明は、亜臨界水または超臨界水によって原料を処理する際の温度および時間が、その後の加水分解を経て得られるキチン分解物の選択率の高低に大きく影響するという発明者の知見に基づいている。したがって、本発明によれば、第1工程が行われる際の温度および時間の組み合わせが温度−時間平面における指定範囲に収まるように設定または調節されることにより、キチン分解物の選択率の向上を図りながら、当該キチン分解物としてのキトビオースを生成することができる。キトビオースは、糖転移反応により高級キチンオリゴ糖を生成することができ、医用材料などへの利用が期待される。
(Operational effect of the method for producing a chitin degradation product of the present invention)
The present invention is based on the inventor's knowledge that the temperature and time when the raw material is treated with subcritical water or supercritical water greatly affects the level of selectivity of the chitin degradation product obtained through subsequent hydrolysis. ing. Therefore, according to the present invention, the combination of temperature and time when the first step is performed is set or adjusted so as to be within the specified range on the temperature-time plane, thereby improving the selectivity of the chitin degradation product. It is possible to produce chitobiose as the chitin degradation product. Chitobiose can produce higher chitin oligosaccharides by transglycosylation and is expected to be used for medical materials.

(本発明の他の実施形態)
発明者の知見によれば、第1工程の後であって第2工程の前に原料が破砕された場合、第1工程の前に原料が破砕された場合と比較して、キチン分解物の収率が高い。そこで、第2工程の前に、第1工程において水熱処理された原料を高エネルギーミルなどにより粉砕する粉砕工程をさらに備えていてもよい。
(Other embodiments of the present invention)
According to the inventor's knowledge, when the raw material is crushed after the first step and before the second step, compared to the case where the raw material is crushed before the first step, The yield is high. Therefore, before the second step, a pulverization step of pulverizing the raw material hydrothermally treated in the first step with a high energy mill or the like may be further provided.

図5には、第2工程(酵素濃度0.1[%])が3時間、24時間および48時間のそれぞれにわたって実行された場合における、当該第2工程実行前の処理条件と、キトビオースの収率との関係が示されている。第1工程も粉砕工程も実行されないままに第2工程が実行された場合のキトビオースの収率が参考のために示されている(×参照)。   FIG. 5 shows the treatment conditions before execution of the second step and the concentration of chitobiose when the second step (enzyme concentration 0.1 [%]) was carried out for 3 hours, 24 hours and 48 hours. The relationship with rate is shown. The yield of chitobiose when the second step is performed without performing the first step and the pulverization step is shown for reference (see x).

粉砕工程の後で第1工程および第2工程が順に実行された場合(▲参照)は、第1工程の後で第2工程が実行された場合(△参照)および単位時間Tにわたる粉砕工程の後で第2工程が実行された場合(○参照)のいずれよりも、キトビオースの収率が低い。   When the first step and the second step are sequentially executed after the pulverization step (see ▲), when the second step is executed after the first step (see △) and the pulverization step over the unit time T The yield of chitobiose is lower than in the case where the second step is performed later (see ○).

ここで、第1工程は400[℃]で1[min]にわたり実行された。単位時間Tは、原料の平均粒子径50[μm]以下、または結晶化度70[%]以下に達するのに要する粉砕時間である。当該所定値は、粉砕に用いられる機械または器具の粉砕機能の相違にかかわらず一定であるため、当該機械または器具の相違に応じて5分、10分または12分など異なる値に設定されうる。   Here, the first step was performed at 400 [° C.] for 1 [min]. The unit time T is a pulverization time required to reach an average particle diameter of the raw material of 50 [μm] or less or a crystallinity of 70 [%] or less. The predetermined value is constant regardless of the difference in the crushing function of the machine or instrument used for crushing, and can be set to a different value such as 5 minutes, 10 minutes or 12 minutes depending on the difference in the machine or instrument.

なお、平均粒子径(D50)は、メタノールを分散媒として、レーザー回折・散乱法の原理による粒度分布測定装置「X−100」(米国マイクロトラック社製)を用いて測定した。また、結晶化度は、X線回折装置「JDX‐3530」(日本電子株式会社製)を用いて、X線にはCu‐Kα線を用い、管電流30mA、管電圧30kVの設定条件で測定した。結晶化度は、回折角―散乱強度プロット図形に基づき、キチン質の第1ピークの散乱強度(高さ)Aと、2θ=16°の散乱強度Bとに基づき、次の式(1)にしたがって算出される値である。   The average particle diameter (D50) was measured using a particle size distribution measuring apparatus “X-100” (manufactured by Microtrack, USA) based on the principle of laser diffraction / scattering method using methanol as a dispersion medium. The crystallinity was measured using an X-ray diffractometer “JDX-3530” (manufactured by JEOL Ltd.), using Cu—Kα rays for X-rays, setting conditions of tube current 30 mA and tube voltage 30 kV. did. The crystallinity is based on the diffraction angle-scattering intensity plot diagram, and based on the scattering intensity (height) A of the first peak of chitin and the scattering intensity B of 2θ = 16 °, Therefore, it is a calculated value.

(A−B)/A×100[%] ..(1)。    (A−B) / A × 100 [%] .. (1).

一方、第1工程が実行された上で単位時間Tにわたり粉砕工程が実行された後、第2工程が実行された場合(◎参照)、キトビオースの収率は90%にまで到達しており、粉砕工程の後で第1工程および第2工程が順に実行された場合(▲参照)、第1工程の後で第2工程が実行された場合(△参照)および粉砕工程の後で第2工程が実行された場合(○参照)のいずれよりも収率が高い。   On the other hand, when the second step is performed after the first step is performed and the pulverization step is performed over the unit time T (see ◎), the yield of chitobiose has reached 90%, When the first step and the second step are sequentially executed after the pulverization step (see ▲), when the second step is executed after the first step (see △), and after the pulverization step, the second step The yield is higher than any of the cases where (see ○).

発明者は、粉砕工程の実行時間を長くすることにより、キトビオースの収率のさらなる向上を図ることができると予測した。しかし、この予測に反して、第1工程が実行された上で単位時間Tの3倍の時間にわたり粉砕工程が実行された後、第2工程が実行された場合(●参照)、キトビオースの収率は70%程度にとどまった。これは、第1工程が実行された上で粉砕工程が実行された後、第2工程が実行された場合、当該粉砕工程の実行時間が調節されることにより、キトビオース収率の向上を図ることができることを意味している。   The inventor predicted that the yield of chitobiose could be further improved by lengthening the execution time of the grinding step. However, contrary to this prediction, if the second step is executed after the first step is executed and the pulverization step is executed for three times the unit time T (see ●), the yield of chitobiose is reduced. The rate remained at around 70%. This is to improve the yield of chitobiose by adjusting the execution time of the crushing process when the second process is executed after the crushing process is executed after the first process is executed. Means you can.

図6には、第2工程が3時間、24時間および48時間のそれぞれにわたって実行された場合における、当該第2工程実行前の処理条件と、キトビオースの収率との関係が示されている。第1工程も粉砕工程も実行されないままに第2工程が実行された場合のキトビオースの収率が参考のために示されている(×参照)。   FIG. 6 shows the relationship between the processing conditions before execution of the second step and the yield of chitobiose when the second step is executed for 3 hours, 24 hours, and 48 hours. The yield of chitobiose when the second step is performed without performing the first step and the pulverization step is shown for reference (see x).

単位時間Tにわたる粉砕工程の後で第1工程および第2工程が順に実行された場合(▲参照)は、第1工程が実行されずに単位時間Tにわたる粉砕工程の後で第2工程が実行された場合(○参照)よりも、キトビオースの収率が低い。その一方、単位時間Tの3倍の時間にわたる粉砕工程の後で第1工程および第2工程が順に実行された場合(■参照)は、単位時間Tにわたる粉砕工程の後で第2工程が実行された場合(○参照)よりも、キトビオースの収率が高い。これは、粉砕工程が実行された上で第1工程が実行された後、第2工程が実行された場合、当該粉砕工程の実行時間が調節されることにより、キトビオース収率の向上を図ることができることを意味している。   When the first step and the second step are sequentially executed after the pulverization step over the unit time T (see ▲), the second step is executed after the pulverization step over the unit time T without executing the first step. The yield of chitobiose is lower than that of the case (see ○). On the other hand, when the first step and the second step are sequentially performed after the grinding step over three times the unit time T (see ■), the second step is performed after the grinding step over the unit time T. The yield of chitobiose is higher than that of the case (see ○). This is to improve the chitobiose yield by adjusting the execution time of the crushing step when the second step is executed after the first step is executed after the crushing step is executed. Means you can.

また、単位時間Tの3倍の時間にわたる粉砕工程の後で第2工程が順に実行された場合(□参照)は、単位時間Tの3倍の時間にわたる粉砕工程の後で第1工程および第2工程が順に実行された場合(■参照)および単位時間Tにわたる粉砕工程の後で第2工程が実行された場合(○参照)のいずれよりも、キトビオースの収率が高い。これは、粉砕工程が実行された上で第1工程が省略されて第2工程が実行された場合、当該粉砕工程の実行時間が調節されることにより、キトビオース収率の向上を図ることができることを意味している。   In addition, when the second step is sequentially executed after the pulverization step over three times the unit time T (see □), the first step and the first step after the pulverization step over three times the unit time T are performed. The yield of chitobiose is higher than when the two steps are executed in sequence (see ■) and when the second step is executed after the pulverization step over the unit time T (see ○). This is because, when the first step is omitted and the second step is executed after the pulverization step is executed, the execution time of the pulverization step is adjusted, thereby improving the chitobiose yield. Means.

図7には、第2工程が3時間、24時間および48時間のそれぞれにわたって実行された場合における、酵素濃度と、キトビオースの収率との関係が示されている。第1工程も粉砕工程も実行されないままに第2工程が酵素濃度0.1%で実行された場合のキトビオースの収率が参考のために示されている(×参照)。   FIG. 7 shows the relationship between the enzyme concentration and the yield of chitobiose when the second step was carried out for 3 hours, 24 hours and 48 hours, respectively. The yield of chitobiose is shown for reference when the second step is performed at an enzyme concentration of 0.1% without performing the first step and the grinding step (see x).

また、第1工程の後で粉砕工程を経て第2工程が酵素濃度0.1%で実行された場合(◎参照)と、第1工程の後で粉砕工程を経て第2工程が酵素濃度0.01%で実行された場合(○参照)とのそれぞれにおけるキトビオースの収率が示されている。   In addition, when the second step is performed at the enzyme concentration of 0.1% through the pulverization step after the first step (see ◎), the second step is performed at the enzyme concentration of 0 after the pulverization step after the first step. The yield of chitobiose is shown for each run at .01% (see circles).

この実験結果から、酵素濃度をある程度低くしても、十分量のキトビオースを生成することができることがわかる。すなわち、酵素使用に要する(無視できないほどの)コストの低減を図りながら、キトビオースの抽出効率を十分に高く維持することができることがわかる。   From this experimental result, it can be seen that a sufficient amount of chitobiose can be produced even if the enzyme concentration is lowered to some extent. That is, it can be seen that the extraction efficiency of chitobiose can be maintained sufficiently high while reducing the cost required to use the enzyme (not negligible).

第2工程の前に、第1工程において水熱処理されたキチン含有組成物からなる原料を対象として、タンパク質除去処理、無機塩除去処理及び色素除去処理のうち少なくとも1つの処理によってキチンを抽出する第1中間工程をさらに備えていてもよい。   Extracting chitin by at least one of protein removal treatment, inorganic salt removal treatment and pigment removal treatment for the raw material comprising the chitin-containing composition hydrothermally treated in the first step before the second step. One intermediate step may be further provided.

原料に由来するキチンおよびその低分子化物のうち一方または両方のアセチルグルコサミン残基のアセチル基を脱アセチル化する第2中間工程をさらに備えていてもよい。   You may further provide the 2nd intermediate | middle process of deacetylating the acetyl group of one or both acetylglucosamine residues among the chitin derived from a raw material, and its low molecular weight product.

S‥指定範囲。 S: Designated range.

Claims (8)

キチン含有組成物またはキチンからなる原料を、温度−時間平面における図4に示す近似曲線L1およびL2により画定される範囲である指定範囲に含まれる温度および時間で亜臨界水または超臨界水によって処理する第1工程と、
前記第1工程において水熱処理された前記原料または当該原料から抽出されたキチンを加水分解する第2工程と、を備え
前記第2工程の前に、前記第1工程において水熱処理された前記原料を粉砕する粉砕工程をさらに備えていることを特徴とするキチン分解物の生成方法。
A chitin-containing composition or a raw material comprising chitin is treated with subcritical water or supercritical water at a temperature and time included in a specified range which is a range defined by approximate curves L1 and L2 shown in FIG. A first step of
A second step of hydrolyzing the raw material hydrothermally treated in the first step or chitin extracted from the raw material ,
The method for producing a chitin decomposition product, further comprising a pulverization step of pulverizing the raw material hydrothermally treated in the first step before the second step .
請求項記載の方法において、
前記第2工程の前に、前記第1工程において水熱処理されたキチン含有組成物からなる前記原料を対象として、タンパク質除去処理、無機塩除去処理及び色素除去処理のうち少なくとも1つの処理によってキチンを抽出する第1中間工程をさらに備えていることを特徴とするキチン分解物の生成方法。
The method of claim 1 , wherein
Prior to the second step, chitin is obtained by subjecting the raw material comprising the chitin-containing composition hydrothermally treated in the first step to at least one of protein removal treatment, inorganic salt removal treatment, and pigment removal treatment. A method for producing a chitin degradation product, further comprising a first intermediate step of extraction.
請求項1または2記載の方法において、
前記第2工程が、β−1,4グルコシド結合を加水分解する酵素をキチンに作用させる処理を含む工程であることを特徴とするキチン分解物の生成方法。
The method according to claim 1 or 2 , wherein
The said 2nd process is a process including the process which makes the enzyme which hydrolyzes a β-1,4 glucoside bond act on chitin, The production method of the chitin degradation product characterized by the above-mentioned.
請求項1〜のうちいずれか1つに記載の方法において、
前記第2工程が、キチナーゼ、リゾチームおよびキトビアーゼのうち少なくとも1つの酵素をキチンに作用させる処理を含む工程であることを特徴とするキチン分解物の生成方法。
The method according to any one of claims 1 to 3 ,
The method for producing a chitin degradation product, wherein the second step includes a treatment of causing at least one enzyme of chitinase, lysozyme and chitobiase to act on chitin.
請求項1〜のうちいずれか1つに記載の方法において、
前記第2工程が、塩酸をキチンに作用させる処理を含む工程であることを特徴とするキチン分解物の生成方法。
In the method according to any one of claims 1 to 4 ,
The method for producing a chitin degradation product, wherein the second step includes a treatment of causing hydrochloric acid to act on chitin.
請求項1〜のうちいずれか1つに記載の方法において、
前記第1工程において、超臨界状態または亜臨界状態の水を溶媒として用いて前記原料を水熱処理することを特徴とするキチン分解物の生成方法。
The method according to any one of claims 1-5 ,
In the first step, the raw material is hydrothermally treated using supercritical or subcritical water as a solvent.
請求項1〜のうちいずれか1つに記載の方法において、
前記原料に由来するキチンおよびその低分子化物のうち一方または両方のアセチルグルコサミン残基のアセチル基を脱アセチル化する第2中間工程をさらに備えていることを特徴とするキチン分解物の生成方法。
The method according to any one of claims 1-6 ,
A method for producing a chitin degradation product, further comprising a second intermediate step of deacetylating one or both acetylglucosamine residues of chitin derived from the raw material and its low molecular weight product.
請求項1〜のうちいずれか1つに記載の方法において、
前記キチン含有組成物として、甲殻類の外殻、または、前記甲殻類の外殻としてのカニ殻及びエビ殻のうち一方もしくは両方を用いることを特徴とするキチン分解物の生成方法。
The method according to any one of claims 1 to 7 ,
A method for producing a chitin degradation product, wherein one or both of a crustacean shell or a crab shell and a shrimp shell as a shell of the shellfish are used as the chitin-containing composition.
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