シクロデキストリンの応用技術
Applied Technology of Cyclodextrin
[コードNo.2008T600]

■監修/ 寺尾啓二小宮山真
■体裁/ B5判 329ページ
■発行/ 2008年 2月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 68,250円(税込価格)

シクロデキストリンのサイエンスとテクノロジー、市場展望までを網羅した画期的なレポート!!
食品・医薬品・化粧品・環境・塗料・繊維・農薬など広範囲なシクロデキストリン応用分野の全容!!
ナノサイエンス・ナノテクノロジー素材として脚光を浴びるシクロデキストリン!!

※ 本書籍はご試読頂けません ※

刊行のねらい
 天然物質であるシクロデキストリンは、底のないバケツ形状をしており、その外部は親水性を、そして、その空洞内部は疎水性を示し、様々な有機分子を取り込む包接機能を有しており、幅広い応用が可能な物質です。
 1980年代初期に堀越らによってβシクロデキストリンの工業生産が開始され、そして、1999年にはG.Schmidらによってαシクロデキストリンとγシクロデキストリンの工業生産が開始されました。その結果、3種すべての天然型シクロデキストリンが工業的に利用できるようになりました。現在では目的に応じて天然型シクロデキストリンの特性を改善したメチル化、ヒドロキシプロピル化、アセチル化、モノクロロトリアジノ化、スルフォブチル化などの化学修飾型シクロデキストリンやマルトシル化などの酵素修飾型シクロデキストリンも工業生産されています。
 シクロデキストリンの世界生産量は、現在、年間1万トン以上となり経済性も十分に高まったことから、シクロデキストリンはサイエンスの対象にとどまらず、テクノロジーの対象として実用的な応用研究も盛んになってきています。『魔法の糖』としてβシクロデキストリンが注目された1980年代以上に現在ではナノ分子であるシクロデキストリンはナノサイエンス、ナノテクノロジー素材として脚光を浴びています。
 本書の内容は、産業界で注目されているシクロデキストリンの科学研究、及び、応用技術を中心としたものです。シクロデキストリンの応用範囲は広く、食品や医薬品への応用以外にも化粧品、家庭用品への応用のほか、環境、塗料、繊維、農薬、など様々な応用がありますので、各用途別に紹介しています。そこで、読者にとっては、この本書一冊で他分野であるシクロデキストリンの利用方法も容易に参考にできます。本書がシクロデキストリンの応用技術のさらなる発展につながることを期待しています。
(「はじめに」より抜粋)
2008年2月吉日 寺尾啓二

監 修
寺尾啓二小宮山真

執筆者一覧
小川浩一日本食品化工(株) 営業三部 次長
Gerhard SchmidWacker-Chemie GmbH
福見宏(株)シクロケム 研究開発部 部長
上梶友記子(株)シクロケム テクニカルサポート
中田大介(株)シクロケム テクニカルサポート 主任研究員
城文子(株)シクロケム テクニカルサポート
鴨井一文(株)コサナ 代表取締役
近藤基樹(株)シクロケム テクニカルサポート
四日洋和(株)シクロケム テクニカルサポート 研究員
神谷淳石川県工業試験場 繊維生活部
山本孝石川県工業試験場 繊維生活部 部長
前島繁一(株)テラバイオレメディック 営業開発部
上釜兼人崇城大学 薬学部 製剤学研究室 教授
戸塚裕一岐阜薬科大学 製剤学研究室 准教授
山本恵司千葉大学大学院 薬学研究院 製剤工学研究室 教授
舘巌(株)シクロケム 取締役 営業開発部長
吉井英文鳥取大学 工学部 生物応用工学科 准教授
Neoh Tze
Loon
鳥取大学 工学部 生物応用工学科 博士後期課程
古田武鳥取大学 工学部 生物応用工学科 教授
菊地徹青森県工業総合研究センター 環境技術研究部 主任研究員
輿水知(株)シクロケム 技術開発部長
佐藤有一(株)シクロケム 取締役 企画開発部長
今村智紗(株)テラバイオレメディック
三國克彦塩水港精糖(株) 糖質研究所 商品企画開発室長
寺尾啓二東京農工大学 農学部 環境資源科学科 客員教授;(株)シクロケム
濱田文男秋田大学 工学資源学部 教授
原田明大阪大学 大学院理学研究科 教授
荒木潤信州大学 ファイバーナノテク国際若手研究者育成拠点 テニュアトラック特任助教
伊藤耕三東京大学大学院 新領域創成科学研究科 教授

構成および内容
【基礎編】
第1章総論(シクロデキストリンとは)(小川浩一)
1構造と特性
2物性
3歴史的背景
4CD生成反応とCGTaseの特性
5CDの実用的利用
第2章Preparation and Industrial Production of Cyclodextrins(Gerhard Schmid)
1INTRODUCTION
2DEVELOPMENT OF TWO MAJOR PROCESSES
2.1Solvent Process
2.2"Non-Solvent Process"
2.3Improvement of the "Non-Solvent" Process
3PRODUCTION OF ALPHA-CD(SOLVENT TECHNOLOGY)
4PRODUCTION OF BETA-CD(SOLVENT TECHNOLOGY)
5PRODUCTION OF GAMMA-CD
5.1Review of Existing Processes
5.2Selective Macrocyclic Complexing Agents for Gamma-Cyclodextrin
5.3New Process for the Production of Gamma-Cyclodextrin
6EFFECT OF DEBRANCHING ENZYMES
7DEPENDENCY OF THE CD-YIELD FROM THE SUBSTRATE
8PRODUCTION OF CYCLODEXTRINS IN THE TUBERS OF TRANSGENIC POTATO PLANTS
第3章シクロデキストリンの市場と展望(福見宏)
1はじめに
2市場規模と動向
3注目の用途分野
3.1家庭用品、化粧品などの消費者向け製品
3.2医薬分野
3.3食品飲料分野
4製造販売業者の動向
4.1米ワッカーケミカルコーポレーション
4.2仏ロケット
4.3米カーギル-セレスター
4.4パールエース(塩水港精糖)
4.5日本食品化工
4.6メルシャン
4.7シクロケム
5展望
【食品・化粧品用途編】
第4章機能性食品、化粧品素材の安定化(上梶友記子)
1健康食品、代替医療の普及の重要性
2健康食品に対する”不安”とシクロデキストリンによる”安心”確保
3各種機能性食品、化粧品素材のCDによる安定性改善
3.1コエンザイムQ10
3.1.1コエンザイムQ10の問題点
3.1.2コエンザイムQ10の安定性改善
3.2α-リポ酸
3.2.1α-リポ酸の低安定性
3.2.2α-リポ酸のγCDによる安定性改善
3.2.3α-リポ酸と各種食品素材との相性
3.3レチノール(ビタミンA)
3.4α-トコフェロール(ビタミンE)
3.5メナキノン(ビタミンK2
3.6ファルネゾール―イソプレノイド類の安定化―
3.7リノール酸(ビタミンF)―遊離不飽和脂肪酸類の安定化―
3.8不飽和脂肪酸トリグリセリド類
3.9クマザサ成分、クロロフィル色素―色素の安定化―
4おわりに
第5章αシクロデキストリンの物性と生体機能改善(中田大介)
1はじめに
2αCDの物性
2.1基本的物性
2.1.1水溶性
2.1.2低粘度
2.1.3低吸水性
2.2難消化性
2.3過酷条件下での高い安定性
2.4乳酸菌によるCD類、難消化性デキストリンの資化
3αCDの健康改善機能
3.1体重減少効果、中性脂肪低減効果、コレステロール減少効果
3.1.1動物実験による検証
3.1.2ヒトによる検証
3.2血糖値上昇抑制作用
3.3アレルギー疾患治癒効果
3.3.1αCDによるマウスを用いたIgE抗体産生抑制
3.3.2ヒト臨床試験によるアレルギー疾患治癒効果
4おわりに
第6章γシクロデキストリンによる生物学的利用能の向上(城文子)
1はじめに
2各種CDの水溶性の比較
3γCDの安全性
4γCDの消化性
5包接現象と薬理活性物質の特性改善について
5.1γCDによる生物学的利用能の向上について
5.2コエンザイムQ10
5.2.1コエンザイムQ10の特長と問題点
5.2.2コエンザイムQ10の生物学的利用能の改善
5.3血管拡張剤シナリジン(Cinnarizin)の生物学的利用能の改善
5.4心機能改善に有効なジゴキシンの生物学的利用能の改善
5.5抗うつ薬、塩酸フルオキセチンの生物学的利用能の改善
5.6ビタミンK2の安定化と生物学的利用能の改善
5.7オクタコサノールの生物学的利用能の改善
5.8テストステロンの生物学的利用能の改善
6おわりに
第7章化粧品分野への応用(鴨井一文)
1はじめに
2シクロデキストリンの化粧品分野での利用目的
3安定化について
3.1不飽和脂肪酸トリグリセリドを含有する植物油
3.2ビタミンA(レチノール)
3.3フタルイミド過酸化カプロン酸(PIOC)
3.4リノール酸(ビタミンF)
4低減化について
4.1不快臭の低減化(消臭効果)
4.2刺激の低減化
5徐放について
5.1メントール
5.2ティーツリーオイル
6バイオアベイラビリティの向上について[ビタミンE(トコフェロール)とコエンザイムQ10を例に]
7おわりに
【生活用品用途編】
第8章抗菌剤におけるシクロデキストリンの利用(近藤基樹)
1はじめに
2抗菌剤におけるシクロデキストリンの利用目的
2.1利用目的
2.2これまでに開発されてきたシクロデキストリンを用いた抗菌製品
3合成有機系抗菌剤
3.1揮発性合成有機系抗菌剤の安定化
3.1.1α-ハロシンナムアルデヒドの特性
3.1.2α-ブロモシンナムアルデヒドにおける実施例
3.2抗カビ剤の水溶化とバイオアベイラビリティー向上
3.2.1抗カビ剤への利用
3.2.2水溶化
3.2.3木材への浸透性
3.2.4バイオアベイラビリティー(抗菌活性)向上
4天然有機系抗菌剤
4.110-Undecyn-1-ol
4.2アリルイソチオシアネート(AITC)
4.2.1特性
4.2.2海洋生物付着忌避効果
5シクロデキストリンを用いたヨウ素による抗菌と消臭
5.1ヨウ素の特性
5.2βシクロデキストリンおよびβシクロデキストリン誘導体によるヨウ素の安定化
5.3αシクロデキストリンによるヨウ素の安定化
5.4αシクロデキストリンによるヨウ素の安定化の原理
5.5ヨウ素-シクロデキストリン包接体の抗菌性
5.6ヨウ素-αCD包接体による消臭機能
第9章におい・香りのコントロール(四日洋和)
1はじめに
2CDによる消臭について
2.1CDを単独で用いる消臭
2.1.1α-、γ-CDによるニンニクの無臭化
2.1.2α-CDによる口臭予防
2.1.3γ-CDによるカキ肉粉末のにおい低減
2.1.4短鎖脂肪酸の臭いのマスキング
2.1.5サメ軟骨抽出物のCDによる無臭化
2.2CDを用いた複合タイプの消臭剤
2.2.1CDとヨウ素との組み合わせ
2.2.2カテキン類との組み合わせ
2.2.3プロピレングリコールとの組み合わせ
2.2.4金属フタロシアニンとの組み合わせ
2.2.5水との組み合わせ
2.2.6香料との組み合わせ(臭いのマスキング)
3CDによる香りの徐放について
3.1CDによるフレーバーの包接と徐放
3.2食品フレーバーへの応用例
3.2.1鰹節エキスの香気成分保持
3.2.2茶類エキスの香気成分保持
3.2.3乳製品フレーバー
3.2.4ご飯の風味改善
3.2.5ワサビの香気成分の安定化
3.3工業製品への応用例
3.3.1不織布からの香水の徐放
3.3.2壁塗料からの香りの徐放
4CD固着繊維について
4.1CD固着繊維による消臭
4.2CD固着繊維からの香りの徐放
4.3CDによる病気の追跡
5おわりに
第10章繊維・プラスチックへの固定化(神谷淳、山本孝)
1はじめに
2繊維への固定化
2.1共有結合による固定化
2.1.1反応基を持ったCD誘導体の利用
2.1.2架橋剤によるグラフト重合
2.2疎水性相互作用による固定化
2.3CDポリマーによる被覆
2.3.1ポリイソシアネートの利用
2.3.2ポリカルボン酸の利用
2.4電子線照射による表面改質
3プラスチック等への固定化
3.1共重合によりCDを主鎖に持つポリマーの合成
3.2反応箇所を持つコポリマーと共にコンパウンドする方法
第11章非水溶性トリアセチル化シクロデキストリンの合成の応用(前島繁一)
1はじめに
2トリアセチル化αCD(TAA)の合成と各種溶剤への溶解度について
2.1イソプロペニル酢酸によるトリアセチル化CD簡易型合成
2.2トリアセチル化CDの各種溶剤への溶解度
3トリアセチル化CD類の応用例
3.1トリアセチル化βCDによる高密度ポリエチレンフィルムからのエチレンオリゴマー溶出抑制
3.2アリルイソチオシアネートのトリアセチル化αCD包接体(AITC-TAA)を用いる貝類の忌避
4おわりに
【医農薬用途編】
第12章Drug Delivery System(上釜兼人)
1はじめに
2CDの医薬への有効利用
2.1経口・経粘膜吸収性の改善
3放出制御
3.1経口投与製剤の放出制御
3.2大腸特異的な放出制御
3.3注射剤の放出制御
4標的指向化
4.1病巣における滞留性の増強
4.2遺伝子送達
5まとめ
第13章医薬品ナノ粒子の形成(戸塚裕一、山本恵司)
1はじめに
2シクロデキストリンとの混合粉砕によるプランルカスト水和物の微粒子形成:サイズダウン法でのシクロデキストリンの添加効果
3シクロデキストリンとの混合粉砕による医薬品の包接化合物形成およびナノ粒子形成
4ビルドアップ法による医薬品ナノ粒子の生成:シクロデキストリンの添加効果
第14章減農薬、薬剤安定化―農薬分野へのシクロデキストリンの利用―(舘巌)
1はじめに
2CDに求められる効果と機能
3殺菌剤への利用
3.1農園芸用殺菌剤の混合安定化
3.2クロベンゾチアゾンとクロロピクリンの揮散防止
3.3ストレプトマイシン殺菌剤のバイオアベイラビリティの向上
3.4ピロールニトリンの安定性向上
3.5植物病害防御剤テトラヒドロピロロキノリノンの揮散防止
3.6クロルメチルベンゾチアゾロンの揮散防止とバイオアベイラビリティの向上
3.7ヒドロキシキノリンの付着性向上によるバイオアベイラビリティの向上
4殺虫剤への利用
4.1単一殺虫剤の安定性向上(ピレスロイド類および有機リン系殺虫剤の安定性)
4.2配合禁忌の関係にある複数の農薬活性成分の混合安定化
4.3βCDの昆虫防除効果
5除草剤への利用
5.1除草剤蒸散による薬害の低減
5.2穀物類に対する除草剤の毒性低減(解毒作用)
6植物生長剤
7おわりに
第15章エチレン阻害剤1-メチルシクロプロペン(1-MCP)(吉井英文、Neoh Tze Loon、古田武)
11-メチルシクロプロペンとは
21-MCPの作用機構
3α-CDへの1-MCP包接体作製
3.11-MCPの合成
3.21-MCPのα-CD包接体形成反応
41-MCP・α-CD包接体の安定性
51-MCP・α-CD包接体の課題
【環境用途編】
第16章汚染物質の除去(菊地徹)
1はじめに
2シクロデキストリンによる汚染物質の除去
3ビーズ状エピクロロヒドリン架橋CyDポリマー(CDP)による芳香族化合物の除去実験
3.1CDPの調整法
3.2芳香族化合物の吸着
3.3ダイオキシン類の吸脱着
3.3.1高濃度ダイオキシン類水溶液からの吸脱着
3.3.2極低濃度ダイオキシン類の吸脱着
4おわりに
第17章CDの微生物増殖能を利用した環境修復技術(輿水知)
1はじめに
2微生物による土壌浄化へのCDの利用
2.1可溶化効果
2.2土壌吸着物質の脱着能の向上
2.3CDによる毒性変化
2.4CDによるバイオアベイラビリティーの変化
2.5安定化効果と触媒促進効果
2.6バイオレメディエーションの向上
3難生分解性エーテル化CDによる有機性廃棄物のメタン発酵技術
3.1従来の技術と問題点
3.2エーテル化CDの余剰汚泥メタン発酵促進作用
3.3嫌気性消化におけるCDの難生分解性
3.4CD濃度の影響
3.5消化ガス中のメタン量
4微生物叢の増殖作用
5CDと微生物の組み合わせによる水質浄化
5.1CDの結合した微生物固定化担体による水質浄化方法
5.1.1従来の技術と問題点
5.1.2微生物増殖作用を持つCD固着微生物固定化担体の開発
5.1.3この浄化装置による検討結果
5.2排水処理に対するMBの添加効果
5.2.1メチル化CDによる排水の浄化
5.2.2従来の技術の問題点
5.2.3難生分解性化学修飾CDを用いる水質浄化
5.2.4検討方法と結果
6おわりに
第18章シクロデキストリンを用いた食品廃棄物系バイオマスの有価物への変換技術(佐藤有一)
1はじめに
2CDの包接作用とバイオマスの有価物変換に必要な機能
3CDによる不飽和脂肪酸類の酸化防止(安定化)
4CDによる油脂安定化技術を利用した廃棄物系バイオマスの有価物への変換例
4.1鮪頭部の有効利用
4.1.1鮪頭の安定粉末化
4.1.2鮪頭粉末の効用効果の評価
4.2余剰牛乳の粉末化
4.2.1従来の粉末牛乳の問題点とCDを用いる解決法
4.2.2CDを用いる粉末牛乳の製造検討
5おわりに
【化学修飾・化学反応編】
第19章化学修飾シクロデキストリンの工業的生産(今村智紗)
1工業的生産が可能なCD誘導体とは
2CD化学修飾化の目的と用途
2.1水溶化CDとその用途
2.2有機溶媒に可能なCDの用途
2.3非水溶性トリアシル化CDと用途
2.4高分子表面の改質、特性付加
2.4.1反応性CD誘導体と用途
2.4.2イオン性CD誘導体と用途
2.5CDの高分子化について
第20章酵素修飾(三國克彦)
1歴史
2枝切り酵素
3ガラクトシダーゼ
4マンノシダーゼ
5N-アセチルヘキソサミニダーゼおよびリゾチーム
6グルクロニダーゼ
7まとめ
第21章有機合成・触媒反応とその工業化ポテンシャル(寺尾啓二)
1はじめに
2CD-基質非結合的反応
2.1芳香族の選択的置換反応
2.1.1フェノールの高選択的ヨウ素化とホルミル化およびカルボキシル化反応
2.1.22-ナフタレンカルボン酸の高選択的カルボキシル化による2,6-ナフタレンジカルボン酸の選択的合成
2.2相間移動触媒反応
2.2.1複素ビシクロ環化合物の簡便合成
2.2.2長鎖末端オレフィンのワッカー酸化によるメチルケトン類の合成およびヒドロホルミル化によるアルデヒド類の合成
2.3不斉合成反応
3CD-基質結合的反応
3.1加水分解触媒反応
3.1.1エステルおよびアミドの加水分解
3.2アミド合成反応
4おわりに
第22章蛍光性シクロデキストリンによる分子認識(濱田文男)
1はじめに
2蛍光性修飾CDの合成
2.1ホモ修飾β-、γ-CDの合成
2.2ヘテロ修飾体β-、γ-CDの合成
2.3ホモ修飾ダイマーβ-、γ-CDの合成
2.4ホモ修飾トリマーβ-CDの合成
2.5上縁部及び下縁部ヘテロ修飾CDの合成
3下縁部キャップ化蛍光CDの合成
4ホモ修飾β、γ-CDの分子センシング及び分子認識機構
5ヘテロ修飾β-、γ-CDの分子センシング及び分子認識機構
6おわりに
【ナノ超分子編】
第23章シクロデキストリンナノチューブ(原田明)
1はじめに
2分子チューブの設計
3シクロデキストリン分子チューブの設計と合成
4分子チューブの性質
5疎水性チューブの合成
6超分子ポリマーの形成
7まとめ
第24章PEG/シクロデキストリンポリロタキサンの調製および材料用途への応用(荒木潤、伊藤耕三)
1はじめに
2シクロデキストリンとポリマーの包接錯体形成によるポリロタキサンの調製
3ポリロタキサンの可溶化
3.1ポリロタキサンの新規溶媒系
3.2ポリロタキサン誘導体
4ポリロタキサンを用いた高分子材料の創製
5ポリロタキサン架橋による「環動ゲル」と「環動高分子材料」
5.1架橋ポリロタキサンゲルと環動ゲル
5.2環動高分子材料
6おわりに

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