JPH06253877A - 微生物によるセルロース性物質の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 アセトバクター属に属し、セルロース性物質
生産能を有する微生物の静置培養によるセルロース性物
質の製造方法であって、炭素源を連続的または間欠的に
培地に、特にセルロースペリクルの下面に添加すること
を特徴とする前記方法。 【効果】 簡便な方法により高いセルロース生産性が達
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアセトバクター属に属
し、セルロース性物質を生産する能力を有する微生物が
生産するセルロース性物質の製造方法に関する。

【０００２】より特異的には、本発明は炭素源を、セル
ロースペリクルの下面より、特に培養液の底部から、連
続的または間欠的に添加することを特徴とする前記微生
物の静置培養により、セルロース性物質を製造する方法
に関するものである。

【０００３】このセルロース性物質は可食性であり食品
分野で利用されるほか水系分散性に優れているので食
品、化粧品又は塗料等の粘度の保持、食品原料生地の強
化、水分の保持、食品安定性向上、低カロリー添加物又
は乳化安定化助剤としての医薬上利用価値がある。

【０００４】また、該セルロース性物質の離解物はミク
ロフィブリルの構造的物理的特徴に基づき高分子、とく
に水系高分子用補強材として各種の産業用用途がある。
このような離解物は高い引張弾性率を示すので該セルロ
ース性物質離解物を紙状または固型状に固化した物質は
ミクロフィブリルの構造的特徴に基づくすぐれた機械特
性が期待され、各種業務用素材としての応用がある。

【０００５】

【従来の技術】従来より、アセトバクター属に属する微
生物を培養して、セルロースを生産することが知られて
いる。

【０００６】この際、静置培養法の方が撹拌培養に較べ
てセルロース生産性が高いこと、及び撹拌培養を行なう
とセルロース生産菌株が非生産菌株が変化してしまう場
合がある等の理由により、これまでセルロースを生産す
る培養法は静置培養法が主体であった。

【０００７】さて、静置培養にあたっては、液体培地を
連続的または間欠的に添加することによりセルロース生
産性が向上することがわかっている（特開昭６２−２６
５９９０号）。

【０００８】更に、培地中の糖濃度を低く保つことによ
り収率（セルロース生成量を基質消費量で割ったもの、
％で示す。）が向上することもわかっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開昭６２
−２６５９９０号に記載されている製造方法にあって
は、炭素源を含む液体培地はセルロースペリクル（薄
膜）の上面から管及びスプレー・レズル等を使用して、
或いは液体培地を霧状にして、添加されていたものであ
る。

【００１０】しかしながら、このように液体培地を培養
液表面に形成されるセルロースペリクルの上面から添加
する方法にあっては、以下のような欠点が見られたので
ある。

【００１１】（１） ペリクルが沈降し易く、ペリクル
内にいる好気性である酢酸菌に充分な酸素が供給され
ず、セルロース生産性の低下につながる。

【００１２】（２） 培地の添加が微生物全体に亘って
不均一となり易く、微生物の増殖速度にむらが生じ、均
質なペリクルを得るのが困難である。

【００１３】（３） 液体培地を霧状にするための装置
（スプレー・ノズル等）が複雑となり、工業上の大規模
化が経費等の点で困難である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる従来のセ
ルロース生産菌の静置培養に際して、炭素源を連続的ま
たは間欠的に培地に添加することによって、上記技術的
課題を解決したものである。

【００１５】即ち、本発明は、アセトバクター属に属
し、セルロース性物質生産能を有する微生物の静置培養
によるセルロース性物質の製造方法に於いて、炭素源を
連続的または間欠的に培地に添加することを特徴とする
前記方法を提供するものである。

【００１６】より具体的には、炭素源をセルロースペリ
クルの下面に、より好ましくは、培養液の底部から連続
的または間欠的に添加する。

【００１７】尚、セルロースペリクルは、本発明で用い
る微生物の静置培養に際して、本発明の微生物が産生す
るセルロースが最終的にリボン状フィブリルの網目構造
をとることにより、培養液の表面にゲル状の膜として形
成されるものである。

【００１８】本発明において使用される微生物はアセト
バクターに属し、セルロース性物質を生産する微生物で
あればどのようなものでもよい。

【００１９】一例を挙げればアセトバクター・パステウ
リアヌス（Acetobacter pasteurianus）ＡＴＣＣ １０
２４５を挙げることができる。

【００２０】連続的又は間欠的に添加する炭素源として
はシュークロス、グルコース、グルコン酸、フラクトー
ス、マンニトール、ソルビトール、ガラクトース、マル
トース、エリスリット、カドニット、グリセリン、エチ
レングリコール、エタノール、酢酸等が単独或いは併用
して用いられる。更にはこれらのものを含有する澱粉水
解物、シトラスモラセス、ビートモラセス、ビート搾
汁、サトウキビ搾汁、柑橘類を初めとする果汁等が使用
できる。

【００２１】炭素源を連続的または間欠的に培地に添加
することにより、培地中の炭素源（糖）濃度を低く保つ
ことが容易になり、セルロース生産の収率を上げること
ができる。

【００２２】炭素源は、好ましくは、連続的に、約０．
０５ｇ／日〜０．３０ｇ／日、更に好ましくは、０．１
３ｇ／日〜０．２０ｇ／日、最も好ましくは約０．１５
ｇ／日の割合で培地に添加する。

【００２３】更に、本発明の製造方法において、炭素源
を培地表面に形成されるセルロースペリクルの下面に添
加することにより、液体培地をセルロースペリクルの上
面から添加していた従来の方法に見られた欠点を解消す
ることができたのである。

【００２４】即ち、炭素源の連続添加によってもセルロ
ースペリクルの沈降が起らずセルロースの生産性が低下
しない。

【００２５】更に、炭素源がセルロースペリクル内を下
から上に向って通過拡散していくことにより、ペリクル
上面に極在する微生物に対して、均一な濃度の状態で炭
素源を供給できることになり、収率が高くなる。

【００２６】尚、炭素源を培地に連続的または間欠的に
添加する具体的な手段としては、特にセルロースペリク
ルの下面に添加するような場合を考えると、先端がセル
ロースペリクルの下面、特に培地の底部まで来るよう
に、管を培地内に導入して、その管を通して炭素源を供
給するか、或いはまた、培養器の側部でセルロースペリ
クルの下面にあたる位置に炭素源の供給口を設けること
により、そこから直接培地内に炭素源を導入する手段等
が好適である。

【００２７】空気は１〜３０日間一定の通量１／１００
〜２／１ VVmの範囲内で静置型培養器に供給する。もし
くは、恒温装置内の自然滞流により供給する。

【００２８】培養槽に供給する酸素濃度は５〜１００
％、望ましくは２０〜４０％であれば良い。

【００２９】培養のｐＨは３ないし７の範囲で制御す
る。望ましくは約ｐＨ６である。ｐＨ制御に使用する
酸、アルカリは、全ての有機物、無機物が使用可能であ
る。ｐＨが３以下、もしくは７以上にならない限りにお
いては、ｐＨは制御しなくともよい。

【００３０】培養温度で１０〜４０℃、望ましくは２５
〜３５℃の範囲で行う。

【００３１】窒素源としては硫酸アンモニウム、塩化ア
ンモニウム、リン酸アンモニウム等のアンモニウム塩、
硝酸塩、尿素、ペプトン等有機或いは無機の窒素源が使
用される。有機微量栄養素としてはアミノ酸、ビタミ
ン、脂肪酸、核酸、更にこれらのものを含有するペプト
ン、カザミノ酸、酵母エキス等が使用され、この他に
２，７，９−トリカルボキシ−１Ｈピロロ［２，３−
Ｓ］−キノリン−４，５−ジオンも添加すると効果があ
る。

【００３２】生育にアミノ酸等を要求する栄養要求性変
異株を使用する場合には要求される栄養素を補添するこ
とが必要である。無機塩類としてはリン酸塩、マグネシ
ウム塩、カルシウム塩、鉄塩、マンガン塩、コバルト
塩、モリブデン酸塩、赤血塩、キレート金属類等が使用
される。

【００３３】本発明の方法によって、生産されたセルロ
ース性物質は、本物質中に含まれる菌体を始めとするセ
ルロース性物質以外の物質を取り除く処理をほどこす。

【００３４】不純物を取り除くためには水洗、加圧脱
水、希酸洗浄、アルカリ洗浄、トルエン及び酢酸エチル
などの極性有機溶媒による処理、次亜塩素酸ソーダ及び
過酸化水素などの漂白剤による処理、リゾチームなどの
菌体溶解酵素による処理、ラウリル硫酸ソーダ、デオキ
シコール酸などの界面活性剤による処理、常温から２０
０℃の範囲の加熱洗浄などを単独及び併用してほどこす
ことによりセルロース性物質から不純物を除去すること
ができる。

【００３５】このようにして得られた本発明でいうセル
ロース性物質とは以下のものをいう。

【００３６】本発明のセルロース性物質とはセルロース
及びセルロースを主鎖としたヘテロ多糖を含むもの及び
β−１，３、β−１，２等のグルカンを含むものであ
る。ヘテロ多糖の場合のセルロース以外の構成成分は、
マンノース、フラクトース、ガラクトース、キシロー
ス、アラビノース、ラムノース、グルクロン酸等の六炭
糖、五炭糖及び有機酸等である。

【００３７】なおこれ等の多糖が単一物質である場合も
あるし２種以上の多糖が水素結合等により混在してもよ
い。

【００３８】

【実施例】以下、実施例を参照しつつ、本発明を更に詳
しく説明する。

【００３９】実施例 １ 酵母エキス５ｇ／Ｌ、ペプトン５ｇ／Ｌ、リン酸一水素
ナトリウム２．７ｇ／ｌ、クエン酸一水和物１．１５ｇ
／Ｌを含む培地（１００ｍｌから添加する糖の容量を差
し引いた容量）をｐＨ６．０に調整後、オートクレーブ
などで１２０℃、２０分加熱殺菌、放冷した培地に酢酸
菌（Acetobacter pasteurianus ATCC 10245 ）を加えて
３０℃の恒温装置内で培養した。培養開始と同時に殺菌
した溶液状のグルコースを連続的に０．２ｇ／日の速度
で２ｇ（２０ｇ／Ｌ相当）添加した。グルコース２０ｇ
／Ｌを培養開始時に添加して１０日間培養したもの（バ
ッチ法）を対照とした。

【００４０】対照では１０日間の培養で０．３０ｇのセ
ルロースが得られた（収率１５％）のに対し、連続的に
グルコースを添加した培養では１０日間の培養で０．４
４ｇのセルロースが得られた（収率２２％）（表１を参
照）。ペリクルは沈降せず、温水とアルカリでの常法に
よる洗浄で単層、均質のセルロースが得られた。

【００４１】

【表１】表１培養方法 収 率 生成速度 バッチ法 １５％ ０．３０ｇ／Ｌ／日 連続フィード法 ２２％ ０．４４ｇ／Ｌ／日実施例 ２ 酵母エキス５ｇ／Ｌ、ペプトン５ｇ／Ｌ、リン酸一水素
ナトリウム２．７ｇ／ｌ、クエン酸一水和物１．１５ｇ
／Ｌを含む培地（１００ｍｌから添加する糖の容量を差
し引いた容量）をｐＨ６．０に調整後、オートクレーブ
などで１２０℃、２０分加熱殺菌、放冷した培地に酢酸
菌（Acetobacter pasteurianus ATCC 10245 ）を加えて
３０℃の恒温装置内で培養した。培養開始と同時に殺菌
した溶液状のグルコースを連続的に０．０８ｇ／日から
０．１５ｇ／日の速度で２ｇ（２０ｇ／Ｌ相当）添加し
た。グルコースを０．１５ｇ／日の速度で添加したとき
に最も高い収率４３％と生成速度が得られた（表２を参
照）。ペリクルは沈降せず、温水とアルカリでの常法に
よる洗浄で単層、均質のセルロースが得られた。

【００４２】

【表２】表２糖添加速度 収 率 生成速度 ０．０８ｇ／日 ３０％ ０．２４ｇ／Ｌ／日 ０．１０ｇ／日 ３０％ ０．３０ｇ／Ｌ／日 ０．１３ｇ／日 ３１％ ０．４０ｇ／Ｌ／日 ０．１５ｇ／日 ４３％ ０．６５ｇ／Ｌ／日

【００４３】

【発明の効果】このように、本発明方法によって、微生
物の静置培養を利用したセルロース生産に於いて高い収
率及び高い生成速度が得られたのである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アセトバクター属に属し、セルロース性
   物質生産能を有する微生物の静置培養によるセルロース
   性物質の製造方法に於いて、炭素源を連続的または間欠
   的に培地に添加することを特徴とする、前記方法。
2. 【請求項２】 炭素源をセルロースペリクルの下面に添
   加することを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】 炭素源を培養液の底部から添加すること
   を特徴とする請求項２記載の製造方法。