本発明の可溶性羽毛ケラチン蛋白質の製� ��方法は、鳥類の羽毛を浸漬した水にアルカ� ��性に調整したチオグリコール酸溶液を加え� ��攪拌振とうする第1工程と、第1工程で得ら� �た溶液を中性付近に調整し、この溶液に酸� �剤を加えながら所定時間放置することによ� �可溶性羽毛ケラチン蛋白質を製造する第2工� ��とによって構成したものである。

 対象となる羽毛は、既述のように、鳥類� ��それであり、廃鶏やブロイラー処理によっ� ��生じる羽毛を特に予定しているが、それに� ��定されるわけではない。

 このような原料となる鳥類の羽毛は、予� ��中性洗剤で洗浄して汚れを除去し、更に水� ��して中性洗剤を除去した上で、風乾し、1~5m mに細断したものである。

 羽毛に以上の処理を施した後に、前記第1工 程を開始する。
 まず該羽毛を水に浸漬する。この水は重量� ��で該羽毛の20~200倍とするのが適当である。� ��方、チオグリコール酸溶液をアルカリ性に� ��整し、これを上記水の中に添加する。この� ��オグリコール酸溶液濃度は、0.05~5mol/l程度� �なるように、チオグリコール酸の溶解量を� �めておくのが適当である。またこのチオグ� �コール酸溶液はpH9.0~13に調整しておくのが好 ましいが、そのために種々の塩基を自由に採 用することができる。例えば、リチウム、ナ トリウム、アンモニウム、又はカリウムの水 酸化物を採用することができる。このように 羽毛を浸漬した水にアルカリ性に調整したチ オグリコール酸を添加してこれを攪拌振とう する。この攪拌振とうは、この溶液を20~50℃� ��保持しながら1/3~120時間行うのが適当である 。

 この第1工程で、前記羽毛を構成するケラチ ン蛋白質分子のシスチン残基は、以下のよう に、チオグリコール酸によって還元される。 まず、化1に示すように、シスチン残基のジ� �ルフィド基は、前記アルカリ性かつ温度条� �の下でチオグリコール酸によって還元され� �該ジスルフィド基の一部がスルフヒドリル� �に変換し、システイン残基を生成する。ま� �同時に混合ジスルフィド基であるカルボキ� �メチルアラニルスルフィド残基(CMAD)を生成� �る。

 また、こうして生成したカルボキシメチル� ��ラニルスルフィド残基は、化2に示すように 、更にチオグリコール酸によって還元され、 そのジスルフィド基の一部が、同様に、スル フヒドリル基に変換してシステイン残基を生 成し、同時にジチオジグリコール酸(DTDG)を生 成する。

 羽毛を溶解させるためには、ジスルフィ� ��結合をほぼ完全に切断することが必要であ� ��。即ち、羽毛ケラチン蛋白質の殆ど全ての� ��スチン残基をシステイン残基に変換するこ� ��が必要である。前記化2の平衡がほぼ完全に 右側に偏ればシスチン残基のジスルフィド結 合はチオグリコール酸による還元によって切 断され、スルフヒドリル基に変換され、シス テイン残基を生じる。こうしてケラチン蛋白 質分子鎖の架橋がなくなると、高分子のケラ チン蛋白質分子鎖の溶解条件が満たされるこ とになるが、スルフヒドリル基のpK値は9程度 (アミノ酸システインとしてのpK値は8.35)であ� ��、ペプチド鎖の加水分解を起こさないよう� ��通常のpH領域では、スルフヒドリル基のイ� �ン化のみでは高分子量のケラチンペプチド� �を水に溶解させることはできない。

 そこで、酸化反応を利用し、前記カルボキ� ��メチルアラニルスルフィド残基(混合ジスル フィド基)を多量ケラチン蛋白質分子鎖に導� �することができれば、カルボキシル基:-COOH(p K値=3~4)を中性付近で陰イオン化(-COO ^- )し、ケラチン蛋白鎖を溶解させるに十分な� �分子イオンを形成させることができること� �なる。

 ここで、第2工程では、以上の第1工程で� �られた溶液を中性付近に調整し、この溶液� �酸化剤を加えながら所定時間放置し、可溶� �羽毛ケラチン蛋白質を生成させる。

 前記溶液のpH5~8.0への調整は種々の酸を用 いて自由に行うことが可能である。例えば、 酢酸を用い、これを添加することによって前 記pHに調整する。更にこの溶液は、前記のよ� ��に、酸化剤を加えながら、かつ20℃前後に� �持しながら、所定時間放置する。

 前記酸化剤としては、過酸化水素、臭素酸� ��ーダ又は空気を用いることができる。また� ��化剤として過酸化水素又は臭素酸ソーダを� ��いる場合は、該酸化剤を前記放置する全時� ��の内の前半の一定時間の間に継続して徐々� ��添加することとするのが適当である。この� ��合の酸化剤の溶液濃度は、1/10 ² ~1/10mol/lとするのが適当である。更に又酸化� �として空気を用いる場合は、該空気を前記� �置する全時間中に継続的にバブリングする� �とで添加することとするのが適当である。� �のとき、同時に、前記のように、当該の溶� �を20℃前後に保持しておくべきである。この ように、20℃前後に保持しながら、かつ酸化� ��を添加しながら放置する所定時間は3~10時間 程度とするのが適当である。これによって可 溶性羽毛ケラチンを生成させることができる 。

 第2工程で、以上のようにして酸化剤を添 加すると、以下の化3、化4及び化5の反応が同 時に生じる。しかし、化3は高分子鎖である� �ラチン蛋白質分子鎖に結合したスルフヒド� �ル基同士の酸化によるジスルフィド結合の� �成反応であり、立体化学的にもこのような� �間距離が膨潤離間した鎖間に形成されるジ� �ルフィド結合の生成反応速度は、化4のケラ� ��ン高分子鎖-低分子(チオグリコール酸)の反� ��速度及び化5のジチオジグリコール酸(DTDG)を 生成する低分子同士の反応速度に比較して充 分に小さい。従って、結果として化4及び化5� ��反応が優先的に生じ、系に残存するシステ� ��ン残基のスルフヒドリル基の大部分はカル� ��キシメチルアラニルジスルフィド残基及び� ��チオジグリコール酸(DTDG)に変換される。な� ��、化5は、以上の羽毛ケラチン蛋白の反応と は無関係な、低分子であるチオグリコール酸 同士の反応であり、以上の三つの酸化反応の 内、化5が最も反応速度が大きく、速やかに� �チオジグリコール酸を生成する。

 ここで、化5の反応は化2と共役しているた� �、過剰のR-S-S-Rの生成により化6(化2の逆反応) の反応が生じる。即ち、化2の平衡が左に偏� �、更に化1の平衡も左に偏るため、K-S-S-Kの結 合が再生されることになる。換言すれば、化 5によるジチオジグリコール酸(DTDG)の生成は� �解を抑制する方向に作用することになる。� �こで、この問題を解決するためには、化1及� ��化2の平衡移動反応速度を遅くすることによ って、ラジカル機構で進む化4及び化5の反応� ��方をイオン反応で進む化1及び化2より相対� �に速くすることができれば、化2及び化1の反 応は実質的に無視できることになる。そこで 、中性或いはやや酸性側で酸化反応を生じさ せることでラジカル反応を効率良く起こし、 一方、平衡移動反応を遅くするためには、系 のpHを7程度にして、R-S ^- イオンの濃度をできるだけ減少させることに より求核攻撃で進むSH/SS交換反応(平衡反応)� �抑制することにした。このようにして、化4� ��反応を利用してCMAD残基を分子鎖に導入する ことにより水に可溶性の羽毛ケラチン蛋白質 を簡単に合成することができる。

 以上のようにして生成された可溶性羽毛� ��ラチン蛋白質は、以上の溶液から次のよう� ��して回収する。

 まず、以上の溶液から不溶物を取り除い� ��上で、該溶液を酢酸又は塩酸でpH3~4付近に� �整して溶解している羽毛ケラチン蛋白質を� �澱させる。沈殿した羽毛ケラチン蛋白質は� �心分離により溶液から分離することができ� �。なお溶液からの不溶物の除去は濾過等に� �って行うことができる。該蛋白質の保存は� �酸酸性のペースト状態にして、冷暗所で行� �ことができる。

 また前記のようにして生成された可溶性� ��毛ケラチン蛋白質溶液から不溶物を取り除� ��た上で、該溶液をpH8に調整し、該溶液をゲ� ��ろ過により精製した。即ち、分画分子量1000 ~5000のゲルを充填したカラムに通して、脱塩� ��分取し、全フラクションを凍結乾燥するこ� ��によって固体状態で羽毛ケラチン蛋白質を� ��ることができる。該蛋白質の保存は冷暗所� ��行うことができる。

 本発明に於いては、以上のように、羽毛� ��ラチン蛋白質を水に溶解可能にするには、� ��2に示すように、過剰のチオグリコール酸で 羽毛ケラチン蛋白質を還元し、次に化4、化5� ��化6に示すように系を酸化し溶液中の残余の スルフヒドリル基を混合ジスルフィド基(カ� �ボキシメチルアラニルジスルフィド基)に変� ��させる。こうして十分な量の混合ジスルフ� ��ド基を高分子量の羽毛ケラチン蛋白質分子� ��に導入することができることになるもので� ��る。

 以上のように、本発明の可溶性羽毛ケラ� ��ン蛋白質の製造方法によれば、廃鶏やブロ� ��ラー処理等により生じた羽毛を処理して簡� ��にかつ低廉に可溶性羽毛ケラチン蛋白質に� ��換し、これを有効利用することができる。