JPH04333673A - セルロース系繊維の改質方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセルロース系繊維の改質
方法に関する。さらに詳しくは、セルロース系繊維の強
度を低下させずに吸湿性や風合いを改善する方法に関す
る。

【０００２】

【従来技術およびその課題】セルロース系繊維の風合い
を改良する方法としては、古くから強アルカリ性の条件
下高温度で処理する方法が知られているが、この方法で
処理された繊維は吸湿性や風合い等の改良は達成される
が、処理条件の調節が困難であり、また、繊維の強度が
著しく損なわれるという欠点を持つ。

【０００３】また、セルラーゼ含有溶液により処理する
方法が、例えば、特公昭５２−４８２３６号、特公平１
−２３５９１　号などに開示されている。これらの方法
では、コニオシリウム・ジプルスジエラ（Ｃｏｎｉｏｔ
ｈｙｒｉｕｍ　　ｄｉｐｌｓｄｉｅｌｌａ）、アスペル
ギルス・オリザエ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　　ｏｒｙ
ｚａｅ）、フサリウム・モニリホルメ（Ｆｕｓａｒｉｕ
ｍ　　ｍｏｎｉｒｉｆｏｒｍｅ）、イルペックス・ラク
テウス（Ｉｒｐｅｘ　　ｌａｃｔｅｕｓ）、トリコデル
マ・コニンギ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ　　ｋｏｎｉｎ
ｇｉ）、トリコデルマ・ビリデ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍ
ａ　　ｖｉｒｉｄｅ）、リゾプス・アリツス・フィッシ
ャー（Ｒｉｚｏｐｕｓ　　ａｒｒｈｉｚｕｓ　　Ｆｉｓ
ｃｈｅｒ）、アスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉ
ｌｌｕｓ　　ｎｉｇｅｒ）など、いずれもかびに属する
微生物の生産する結晶性セルロース分解活性の高いセル
ラーゼを用いており、繊維の強度低下を招くために実用
上難点がある。また、これらの方法で使用するセルラー
ゼは至適ｐＨが酸性域にあるものが多いため酸性条件下
で処理されているが、一般にセルロース系繊維の改質を
酸性条件下で行なうと強度が低下するため、アルカリ条
件下で処理する方が好ましいとされている。

【０００４】従って、本発明は、セルラーゼを使用して
、セルロース系繊維の強度低下をもたらすことなく風合
いおよび吸湿性を向上させる方法を提供することを課題
とするものである。

【０００５】

【課題を解決する手段】一般にセルラーゼと呼ばれてい
るものは、セルロースおよびその類似多糖をグルコース
、セロビオースあるいはセロオリゴ糖にまで分解する複
雑な酵素系からなる複合酵素群の総称である。その構成
酵素は作用機構により、Ｃ１酵素（エキソ−１，４−β
−グルカナーゼ、エキソセロビオヒドラーゼあるいはア
ビセラーゼとも呼ばれる。）、ＣＸ酵素（エンド−１，
４−β−グルカナーゼあるいはＣＭＣアーゼとも呼ばれ
る。）およびβ−グルコシダーゼ（セロビアーゼとも呼
ばれる。）などの名称で呼ばれ、これらの協同作用によ
りセルロースを分解するものと考えられている。

【０００６】本発明者らはＣ１酵素、ＣＸ酵素、β−グ
ルコシダーゼの協同作用を制御することによりセルロー
スの分解を調節できるという考えに至った。すなわち、
結晶性セルロースに作用するＣ１酵素作用が弱く、非晶
性セルロースに作用するＣＸ酵素作用が強いセルラーゼ
を用いることにより上記課題が解決できるのではないか
と考え、Ｃ１酵素についてはアセビル分解活性を、ＣＸ
酵素についてはカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）
分解活性を指標とし、多数の微生物を分解、培養して上
記のような性質を有するセルラーゼを鋭意探索した結果
、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属に属する細菌が産出
するセルラーゼが結晶性セルロースに作用するＣ１酵素
作用が弱く、非晶性セルロースに作用するＣＸ酵素作用
が強いセルラーゼであることを見出した。

【０００７】すなわち、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）
属細菌ＳＤ４０２（微工研寄託第１１５３３号）が生産
するセルラーゼは、１）基質特異性がＣＭＣ分解活性を
１００とするとアビセル分解活性が１以下であり、２）
カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を基質とした場
合の至適ｐＨが９．５　〜１０．５、至適温度が約５５
℃であり、３）安定ｐＨ領域が３０℃、３０分処理した
ときｐＨ６〜１１の範囲にあり、セルロース系繊維の改
質の目的に適したものものであることを確認し本発明に
至った。

【０００８】なお、本発明において用いられるセルラー
ゼは、上記バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属細菌ＳＤ４
０２のものに限らず、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属
細菌が生産し、酵素作用条件下においてアビセル分解活
性（Ｃ１酵素活性）がＣＭＣ分解活性（ＣＸ酵素活性）
の１％以下のセルラーゼである限りいかなる菌株のもの
であってもよい。例えば、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ
）属細菌ＳＤ４０３（微工研寄託第１１６４７号）が生
産するセルラーゼも使用できる。また、これらバチルス
（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属細菌の自然または人為的突然変
異や遺伝子工学的手法による改良株の生産するセルラー
ゼも包含される。

【０００９】

【培養方法】本発明で用いるセルラーゼを製造するに当
たり、上述の如き微生物の培養方法については、特別な
要件はなく、慣用の方法により適宜培養することができ
る。培地の栄養源としては通常培養に用いられているも
のが広く利用できる。炭素源としては同化できる炭素化
合物またはこれを含有するものであればよく、例えばグ
ルコース、マルトース、デンプン、ＣＭＣなどが用いら
れる。窒素源としても同化可能な窒素化合物、またはこ
れを含有するものであればよく、例えばアンモニウム塩
、ペプトン、大豆粉、脱脂大豆粉などが用いられる。 また、無機塩類としてはリン酸塩、マグネシウム塩など
の塩類が使用される。その他、菌の生育および酵素生産
に必要な各種の有機物や無機物またはこれを含有するも
の、例えばビタミン類、酵母エキスを培地に添加するこ
とができる。

【００１０】培養は液体、または固体培養いずれでもよ
いが液体培養の方が好ましい。液体培養における培養条
件は培地組成により多少異なるが、生産の目的物である
セルラーゼの生産に最も有利な条件を選択する。培養温
度は２５〜３５℃の範囲であり、培養時間は１２時間か
ら３日程度であり、セルラーゼ生産が最高に達したとき
に培養を終了すればよい。培地のｐＨは８以上がよく、
９〜１０がセルラーゼ生産に好適である。このような培
養により、目的とするセルラーゼが培養液中に得られる
。

【００１１】

【単離精製法】このようにして得られた培養液からのセ
ルラーゼの採取は、酵素を採取するための常法に従って
、分離、精製することができる。すなわち、ろ過法、遠
心分離法などの公知の適当な方法により菌体や培地固形
物を分離して、上澄液またはろ液を得ることができる。 これらの分離液を濃縮し、噴霧乾燥する方法や凍結乾燥
する方法、または濃縮することなく可溶性塩類を添加し
沈殿させる塩析法、親水性有機溶剤を添加して沈殿させ
る沈殿法によりセルラーゼを得ることができる。さらに
酵素を精製するには、例えばイオン交換樹脂等を用いた
吸着脱離法、ゲルろ過法等の精製手段を単独または複数
組み合わせて、セルラーゼを精製することができる。

【００１２】本発明に用いるセルラーゼの酵素活性測定
法およびバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属細菌ＳＤ４０
２が生産するセルラーゼについて、その詳細な性質を以
下に記載する。

【００１３】

【酵素活性の測定方法】■カルボキシメチルセルロース
分解活性（ＣＭＣアーゼ活性、ＣＸ酵素活性）ＣＭＣを
Ｍ／２０炭酸ナトリウム−Ｍ／２０ホウ酸−塩化カリウ
ム緩衝液（ｐＨ９．０　）に溶解したものを基質として
用い測定する。具体的には、０．５　％ＣＭＣ（ｐＨ９
．０　）１．０　ｍｌ、Ｍ／２０炭酸ナトリウム−Ｍ／
２０ホウ酸−塩化カリウム緩衝液（ｐＨ９．０）０．９
　ｍｌからなる基質溶液に酵素液　０．１　ｍｌ　を加
え、３０℃、１５分間反応させる。反応後、４−ヒドロ
キシベンゾイックヒドラジド（４−Ｈｙｄｒｏｘｙｂｅ
ｎｚｏｉｃ　ｈｙｄｒａｚｉｄｅ）法（ＰＨＢＡＨ法）
にて還元糖の定量を行なう。すなわち、反応液１．０　
ｍｌにＰＨＢＡＨ試薬３．０　ｍｌを加え、１０分間、
１００℃で加熱発色させ、冷却後、波長４１０ｎｍで比
色定量する。酵素力価は、上記の条件下で１分間に１μ
ｍｏｌ　のグルコースに相当する還元糖を生成する酵素
量を１単位とする。

【００１４】■アビセル分解活性（アビセラーゼ活性、
Ｃ１酵素活性） アビセル（メルク社）を前処理により水溶性画分を洗浄
除去した後、Ｍ／２０炭酸ナトリウム−Ｍ／２０ホウ酸
−塩化カリウム緩衝液（ｐＨ９．０　）に懸濁したもの
を基質に用いて測定する。具体的には、１．０　％アビ
セル（ｐＨ９．０　）０．９　ｍｌに酵素液０．１ｍｌ
　を加え、３０℃、３０分間反応させる。反応後、反応
液１．０　ｍｌにＰＨＢＡＨ試薬３．０　ｍｌを加え、
１０分間、１００℃で加熱発色させ、冷却後、波長４１
０ｎｍで比色定量する。酵素力価は、上記の条件下で１
分間に１μｍｏｌ　のグルコースに相当する還元糖を生
成する酵素量を１単位とする。

【００１５】■β−グルコシダーゼ活性合成基質である
ｐ−ニトロフェニル−β−Ｄ−グルコピラノシド（ｐＮ
ＰＧ）を基質に用い測定する。具体的には、Ｍ／２０炭
酸ナトリウム−Ｍ／２０ホウ酸−塩化カリウム緩衝液（
ｐＨ９．０　）１５ｍｌ、５０ｍＭ　ｐＮＰＧまたは５
ｍＭ　　ｐＮＰＧ０．１ｍｌからなる基質溶液に酵素液
０．１　ｍｌを加え、３０℃、３０分間反応させ、遊離
するｐ−ニトロフェノールを波長４００ｎｍで比色定量
する。この条件下で１分間に１μｍｏｌ　のｐ−ニトロ
フェノールを遊離させる酵素量を１単位とする。

【００１６】

【酵素の性質】本酵素は、ＣＭＣや結晶性の高いアビセ
ルに作用して、β−グルコシド結合を加水分解する。 （１）基質特異性 本酵素は、ＣＭＣ、アビセル、ｐ−ニトロフェニル−β
−Ｄ−グリコピラノシド（ｐＮＰＧ）に作用する。ＣＭ
Ｃアーゼ活性を１００としたときの相対活性を表１に示
す。

【００１７】

【表１】

【００１８】（２）至適ｐＨ ブリトン・ロビンソン（Ｂｒｉｔｔｏｎ−Ｒｏｂｉｎｓ
ｏｎ）の広域緩衝液（ｐＨ６〜１１）を用い、ＣＭＣを
基質として測定した至適ｐＨは９．５　〜１０．５であ
る。

【００１９】（３）安定ｐＨ範囲 ｐＨの異なる緩衝液の下で、３０℃で３０分間放置し、
ＣＭＣを基質として測定した安定ｐＨは６〜１１である
。

【００２０】（４）至適温度 ＣＭＣを基質として測定した至適温度は約５５℃である
。

【００２１】後述のアスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅ
ｒｇｉｌｌｕｓ　　ｎｉｇｅｒ）とトリコデルマ・ビリ
デ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ　　ｖｉｒｉｄｅ）由来の
セルラーゼのアビセル分解活性／ＣＭＣ分解活性の比（
参考例）から明らかなように、本発明に用いるセルラー
ゼは、従来公知のコニオシリウム・ジプルスジエラ（Ｃ
ｏｎｉｏｔｈｙｒｉｕｍ　　ｄｉｐｌｓｄｉｅｌｌａ）
、アスペルギルス・オリザエ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ
　　ｏｒｙｚａｅ）、フサリウム・モニリホルメ（Ｆｕ
ｓａｒｉｕｍ　　ｍｏｎｉｒｉｆｏｒｍｅ）、イルペッ
クス・ラクテウス（Ｉｒｐｅｘ　　ｌａｃｔｅｕｓ）、
トリコデルマ・コニンギ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａｋｏ
ｎｉｎｇｉ）、トリコデルマ・ビリデ（Ｔｒｉｃｈｏｄ
ｅｒｍａ　　ｖｉｒｉｄｅ）、リゾプス・アリツス・フ
ィッシャー（Ｒｉｚｏｐｕｓ　　ａｒｒｈｉｚｕｓ　　
Ｆｉｓｃｈｅｒ）、アスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅ
ｒｇｉｌｌｕｓ　　ｎｉｇｅｒ）などのいずれもかびに
属する微生物が生産するセルラーゼと比べて、アビセル
分解活性／ＣＭＣ分解活性の比が非常に小さい点が大き
な特徴である。

【００２２】このようなアビセル分解活性／ＣＭＣ分解
活性の比が非常に小さいセルラーゼを用いてセルロース
系繊維を処理することにより、強度低下を防止しながら
、風合いを改善することができる。さらに、本セルラー
ゼを用いる方法では、アルカリ条件下でも繊維を処理す
ることができるので、従来の方法のように酸性から中性
条件下で処理するためのｐＨ調整に必要な薬品類を節約
でき、また、ｐＨ調整のための時間と労力が削減できる
ので、実用上のメリットは大きい。さらに、本セルラー
ゼは界面活性剤に対しても安定であり、酵素処理と同時
に界面活性剤処理も可能である。

【００２３】本発明によりセルロース系繊維を処理する
に際しては、酵素濃度０．１　重量％から２％重量程度
の水溶液をつくり、ｐＨを６〜１１の任意に調整したも
の、好ましくはｐＨ８〜１０に調整したものを処理液と
して使用する。ｐＨの調整には、適宜、例えば酢酸緩衝
液、りん酸緩衝液、ほう酸−炭酸緩衝液を用いる。ゼル
ラーゼ処理液の温度は活性が安定な領域であれば良く、
通常３０〜５５℃の範囲で選定される。酵素の作用温度
を考えた場合、４０〜５０℃の範囲が好ましい。

【００２４】また、処理時間は処理液の酵素濃度、ｐＨ
、処理温度および処理しようとするセルロース系繊維の
種類、繊度によって左右され、目的とする風合い度を考
慮して決定される。通常は４〜４８時間の範囲であるが
、処理時間が短いと十分な風合いが得られない場合もあ
るので、長めにするほうが望ましい。さらに、必要に応
じて処理液中に界面活性剤などの補助剤を添加してもよ
い。繊維の処理方法としては、通常の浸漬法やバット法
などのいずれの方法にも適用することができる。

【００２５】本発明によって処理されるセルロース系繊
維は、綿などの天然セルロース１００％からなるものだ
けでなく、他種繊維を混紡あるいは混織等して得られた
セルロース系繊維を任意の割合で混用したものでもよい
。本発明により処理されたセルロース系繊維は、従来方
法で処理されたものとは異なり、減量による強度低下は
なく、かつ、従来にない独特の風合いを有する。

【００２６】

【実施例】以下に実施例およびを参考例を挙げて本発明
を説明するが、本発明は下記の記載に限定されるもので
はない。なお、下記の記載中の％は特に断らない限り重
量を基準とするものである。

【００２７】実施例１ バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属細菌ＳＤ４０２を培養
して得られたセルラーゼ原末をＭ／２０りん酸緩衝液（
ｐＨ６）およびＭ／２０ほう酸−炭酸緩衝液（ｐＨ９）
に０．２　％溶解してセルラーゼ溶液を調製した。この
セルラーゼ溶液を４０℃に保温し、その溶液中に浴比１
：３０で綿１００％丸編みニットを１２時間浸漬した。 その後、供試布を取り出して十分に水洗し、８０℃、１
５分間の熱処理により酵素を失活させた。比較のため、
市販セルラーゼ剤Ａ（セルラーゼＡＰ，天野製薬社製）
、Ｂ（セルライザー，ナガセ生化学工業社製）およびセ
ルラーゼを使用しないブランクについてｐＨ６で同様に
処理した。以上の処理によって得られた供試布の減量率
、引張強度保持率、曲げかたさを測定した結果を表２に
示す。

【００２８】

【表２】 市販品Ａ：セルラーゼＡＰ（天野薬品社製）市販品Ｂ：
セルライザー（ナガセ生化学工業社製）

【００２９】実
施例２ バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属細菌ＳＤ４０２を培養
して得られたセルラーゼおよび前記市販セルラーゼ剤Ｂ
を用いて実施例１と同様の方法により、ｐＨ６にて処理
した。酵素処理によって得られた供試布の吸水性をラロ
ーズ法により求めた結果をブランクの結果とともに表３
に示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】実施例３ 酵素濃度０．１　％、処理時間４時間で、実施例１と同
様な方法でｐＨ６および９にて処理した。得られた供試
布の風合いを市販の風合い測定機ＫＥＳ−ＦＢ２にて測
定した結果をブランクの結果とともに表４に示す。

【００３２】

【表４】

【００３３】参考例 従来の方法で用いられているセルラーゼはアスペルギル
ス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　　ｎｉｇｅｒ）
、トリコデルマ・ビリデ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ　　
ｖｉｒｉｄｅ）等の微生物から抽出されたものであり、
セルロース分解力（Ｃ１酵素作用）が強いことが判明し
ている。従って、これらのセルラーゼ含有溶液でセルロ
ース系繊維を処理すると分解が進みすぎて強度を著しく
低下させるものと考えられる。

【００３４】実施例で用いたセルラーゼＡＰ［アスペル
ギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　　ｎｉｇｅ
ｒ）由来のセルラーゼ］およびセルライザー［トリコデ
ルマ・ビリデ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ　　ｖｉｒｉｄ
ｅ）由来のセルラーゼ］についてのＣ１酵素作用（ＣＭ
Ｃアーゼ活性）およびＣＸ酵素作用（アビセラーゼ活性
）をＣＭＣアーゼ活性１００としたときの相対活性値と
してまとめた結果を表５および表６に示す。

【００３５】

【表５】

【００３６】

【表６】

【００３７】

【発明の効果】本発明の方法によれば、従来のセルラー
ゼを用いる方法のようなセルロース繊維の強度低下はな
い。また、良好な吸水性やセルロース系繊維表面の平滑
度の向上が得られるとともに、従来方法で用いられてい
るセルラーゼとはＣ１酵素作用、ＣＸ酵素作用が異なる
ため、従来方法では得られなかった独特な風合いを創り
出すことができる。さらには、アルカリ側で処理するこ
とができるので、繊維処理工程途中でのｐＨ調整のため
の時間、労力、費用を軽減できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　セルロース系繊維を、酵素処理条件下
   でのアビセル分解活性がＣＭＣ分解活性の１％以下であ
   るバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属細菌が産出するセル
   ラーゼ含有水溶液で処理することを特徴とするセルロー
   ス系繊維の改質方法。
2. 【請求項２】　　セルラーゼが、バチルス（Ｂａｃｉｌ
   ｌｕｓ）属細菌ＳＤ４０２（微工研寄託第１１５３３号
   ）が産出するものである請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　セルロース系繊維を処理する際のｐＨ
   が６から１１の範囲である請求項１または２に記載の方
   法。