低エンドトキシンプルランとは、製造工程や精製工程に由来して混入しうるエンドトキシンを低く管理したプルランです。プルラン自体は、酵母様真菌の発酵で産生する水溶性多糖であり、製造に使用する真菌に由来するエンドトキシンを含みません。

一方で、発酵、精製、乾燥、充填、再溶解などの工程において、原料水や設備、環境中のグラム陰性菌に由来するエンドトキシンが混入する可能性があります。特にバイオ・医療用途では、プルラン本来の水溶性、成膜性、透明性、接着性などの機能を維持しながら、エンドトキシン値を低く抑えることが重要になります。

つまり、プルランとエンドトキシンはいずれも糖鎖構造を含みますが、化学構造、由来、生体作用は大きく異なります。

さらに、プルランは水溶性の高分子多糖であり、分子量や粘度、成膜性、透明性などが用途上の重要な機能になります。強アルカリ、酸化剤、過度な加熱などの処理は、エンドトキシンを低減できる可能性がある一方で、プルランのα-(1→4) およびα-(1→6)グリコシド結合の無差別な切断（主鎖分解）を誘発します。これにより、プルランの分子量低下、粘度変化、膜物性の低下を招くおそれがあります。

したがって、製造工程での混入を最小化しつつ、プルランの構造を維持しながらエンドトキシン低減を行う精密なプロセス制御が必要になります。

プルラン特有の課題は、発酵由来の水溶性高分子であるため、製造後の精製分離が難しい点にあります。酵母発酵で合成したプルランを含む発酵液から菌体を除去した後、他の副生成物を取り除きます。

特に、メラニン、ポリリンゴ酸などの副生成物は、発酵液中でプルランと同じ水相に存在し、分離挙動が重なりやすい成分です。さらに、工程中で混入したエンドトキシンは、負電荷や疎水性部位を持つ高分子集合体として挙動するため、単純なろ過や沈殿だけでは十分に除去できない場合があります。このため、高純度化と低エンドトキシン化を両立するには、複数の手法を組み合わせた精製工程が必要になります。

これらの処理は、装置や配管、周辺部材などの洗浄には有効です。

ただし、プルランを含む粉体・溶液の場合、プルランに含まれる糖グリコシド結合の切断が生じます。その結果、分子量や粘度が低下し、透明性や塗工性などの材料特性が変化するリスクがあります。このため、プルランを処理する製造装置の前処理として活用するのが最適です。

プルランのような水溶性高分子では、含有水溶液のエンドトキシンを選択的に吸着除去する方法も有力です。例えば、エンドトキシンはリン酸基に由来する負電荷を持つため、電荷相互作用を利用した吸着剤によって分離できます。

正電荷を持つポリリジン系の吸着カラムは、エンドトキシンの負電荷と相互作用して選択的に吸着します。プルランは非イオン性の多糖であるため、プルランの構造を大きく損なわずにエンドトキシンを選択的に低減できる可能性があります。

一方で、高分子であるプルラン溶液は高粘度になりやすく、エンドトキシンそのものの除去が難しくなるほか、吸着カラムの圧損や閉塞が課題になります。また、担体によっては、プルラン自体や共存するタンパク質、核酸、他の多糖も一部吸着し、収率低下や不純物混入につながる可能性があります。

高粘度のプルラン溶液では、活性炭のような粒子状吸着剤を溶液中に直接混合し、遠心分離やろ過で吸着剤を除去する方法が有効です。吸着剤をプルラン溶液中で攪拌するため、高粘度液体でも溶液に対して吸着剤を作用させやすくなります。

一方で、攪拌条件、接触時間、吸着剤量、溶液粘度などのプロセス管理が複雑になりやすいというデメリットもあります。条件管理が不足した場合、吸着剤の凝集にプルランが巻き込まれて、収率が低下します。また、プルラン溶液との確実な分離が求められるため、残留粒子の管理も必要です。

このため、粗精製後のプルラン溶液からエンドトキシン量を低減する中間処理に向く手法です。