JPH07103484B2 - 繊維性靭皮植物の繊維組織を生化学的に分離するための方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、師部繊維植物、たとえば大麻、アマ、ラミ
ー、ジュート、ケナフの繊維組織の生化学的分離のため
の方法に関する。

本発明は、特に生化学的方法に関し、そしてこの適用
は、繊維産業又は類似する繊維産業もしくはロープ製造
産業において、維管束内での繊維の分離を可能にする天
然の分離方法にゆだねられない、師部繊維植物、セルロ
ース繊維植物及び同様のものの使用を可能にする。

従来技術において、師部繊維植物は、収穫した後、師部
繊維植物における維管束内で繊維を共に結合せしめる生
来のセメントを崩壊し、そして“消化する”効果を有す
る微生物の天然の増殖を可能にするために、天候条件下
への暴露により土壌上で又は水中において天然の分離を
ゆだねられた。大気条件及び水性条件に直接的関係され
るこの技法は、２〜３週間の作用の期間を必要とし、そ
してまた、実質的な労力及び装置も必要である。

大麻は、師部繊維植として知られている繊維植物科の一
部であり、ここでセルロース繊維は、植物の茎をとりま
く師部内の繊管内で共に結合される。

この師部繊維科の一部を形成する他の主な繊維植物は、
アマ、ラミー、ジュート及びケナフである。

繊維産業において有用であるためには、これらの植物の
セルロース繊維が師部から、次に維管束内でお互いから
分離されなければならない。この分離は、天然の分離方
法によって可能にされる。続いて、この分離は、特別に
改造された繊維装置によって機械的に行なわれる。

天然の分離、すなわち今世紀行なわれて来た良く知られ
ている操作は、比較的長い期間、ある流れの水の中に植
物の茎を含浸することから成る。この含浸は、嫌気性細
菌の天然での増殖を生ぜしめ、そしてこの後、師部内で
共に維管束を結合し、そして維管束内でお互い繊維を結
合する植物高分子を分離することができる微生物を生成
する。

まだ小規模で行なわれているが、このいわゆる水分解方
法は、雨の期間及び湿熱の期間の交互によって土壌の微
生物相により進展される細菌作用を産するために、収穫
し又は引き抜いた後、土壌上に師部繊維植物の茎を放置
することから成る、いわゆる土壌分離方法によってしだ
いに取って代わられる。

気候条件への茎の暴露の間（数週間）を通して、すべて
の茎ができるだけ一定に作用にゆだねられ得るためにそ
の茎の列をひっくり返すことが明らかに不可欠である。

約80cm〜1mの茎を有するアマの場合、比較的容易である
この操作は、2.50m〜3mの長さの茎を有する大麻の場
合、困難である。

さらに、大麻の収穫は、アマよりも後で行なわれるので
（８月の終わり〜９月の中ごろ）、“土壌”分離を支配
する気候条件は、日照時間の減少及び降水の増加のため
にますます不確実になる。

これらの理由のために及び水分離の廃止の結果として、
大麻栽培者は、紙製造の分野のみを維持するために、繊
維産業のために大麻と生産をやむをえず断念しなければ
ならなかった。

従って、大麻及び類似する師部繊維植物の生産のために
新しい出口を努力して見出すために、本発明者は、人工
的な手段によってこれらの植物を分離する可能性を捜し
求めた。

従って、本発明者は、繊維を共に結合するセメントの分
解により維管束から該繊維を分離することに努力して来
た。

純粋に化学的なすべてのアプローチは、これらの手段に
よるセメントの分解が、セルロース繊維の実質的な損傷
を常に伴う事実のために陰性であることがわかった。

従って、本発明の目的は、気象上の結果として天然の分
解方法によって示される信頼性及び再現性の問題を解決
するために、師部繊維植物を分解するための産業的方法
を提供することである。

本発明によれば、繊維産業又は類似する繊維産業もしく
はロープ産業における使用に適切な紡績糸又は銀糸の製
造に関し、紡糸産業又はロープ産業において使用するた
めに維管束内で繊維を集合せしめるセメントを分解し、
そして従ってそれらの物理的分離を可能とするために、
師部繊維植物及び特に麻の繊維組織を分離する生化学的
方法は、少なくとも１種類のSPS−アーゼ酵素によって
処理することを特徴とする。

本発明の対象を形成する方法は、このSPS−アーゼ酵素
の主な使用に基づかれ、そして該酵素は、師部繊維植
物、たとえば大麻、アマ、ラミー、ジュート、ケナフ、
等においてセルロース繊維を相互連結せしめるセメント
の高分子鎖を分解することを可能にし、そして繊維産業
又は類似する繊維産業のために対象に繊維を構成するセ
ルロースを、完全なまま又はできるだけ完全に分離せし
める。

この目的のために使用されるSPS−アーゼ酵素は、繊維
維管束内でのその繊維を共に結合せしめる非セルロース
繊維成分に対して特異的である。

本発明の下記の説明において、繊維の非セルロース成分
とは、“セメント”として命名されるであろう。

これらのセメントの化学的性質は、まだ十分に知られて
いない。

本発明の方法に使用されるSPS7−アーゼ酵素は、多糖類
に対して作用を示す、広範囲多活性酵素である。このSP
S−アーゼ酵素は、イギリス特許第2,115,820号に記載さ
れている。それは、参照SP 249としデンマークの会社No
vo Industri A/Sによって市販されている。この酵素
は、次のような４種の主な活性を有する： −ペクチン分解活性 −セルロース分解活性 −ヘミセルロース分解活性 −タンパク質分解活性。

本発明者によって行なわれた研究によれば、この酵素の
ペクチン分解活性は、ペクチン、すなわち種々の量のメ
チルエステル基を含むポリガラクツロン酸から実質的に
成る水溶性部分のペクチン質の粘度の減少に関して又は
高度のエステル化を有する水溶性プロトペクチンの解重
合に関して、より注目されるように思われる。

セルロース分解活性は、天然のカルボキシメチル−セル
ロースに関して特に観察される。この活性は、ひじょう
に高い強度及び高い接着力を有する“グルー”を構成す
るCMCの分解の結果として大麻を分離することに好都合
である。

このセルロース分解活性は、グルコン酸菌の活性及び特
に、セルロース繊維（これらは、対象の繊維のみ及び全
操作の対象物である）の分解を妨げることを可能にする
ひじょうにわずかのセルビナーゼ活性によって完結され
る。

ヘミセルロース分解活性は、ヘミセルロース、キシラン
及びポリオース、たとえばアラビナーゼ及びα−ガラク
トースを分解することが目的である。

この広範囲ポリサッカリダーゼまた、植物タンパク質に
対してタンパク質分解活性を有する。

本発明者は、β−グルカナーゼ及び／又はペクチナーゼ
とこの酵素（SPS−アーゼ）との混合物によって処理さ
れる場合、SPS−アーゼの作用が増強されたことを観察
した。

β−グルカナーゼは、可溶性オリゴ糖類及び二糖類にお
けるβ１−３及びβ１−４結合のレベルでβ−グルカン
の加水分解による作用を生ぜしめる。

この加水分解はまた、その槽の粘度の著しい減少も伴な
う。

ペクチナーゼは、ペクチン質に対する二重活性、すなわ
ち： −非解重合活性、 −解解重合活性 を有する。

この酵素の非解重合活性のおかげで、ペクチン鎖の長さ
の減少は存在しないが、しかし単位のガラクツロン酸の
カルボキシル基とメタノール基との間でのエステル橋の
開鎖によってエステル化度が減少する。

エステル化度の減少は、分離過程の間、粘度の減小及び
水溶性ペクチンのより容易な除去をもたらす。

従って、上記の３種のタイプの酵素は、補足的な活性を
有し、そして師部繊維の処理に適合する適用の条件、す
なわちpH4〜pH6の間に位置する最適pH領域及び40〜60℃
の範囲の最適温度を提供する重要な特性によってさらに
区別される。

師部繊維植物の処理は、上記酵素（又は複数の酵素）を
含む水性媒体中への含浸及び次にわら又は亜麻の解離に
より行なわれる。

解離の期間は、１時間〜48時間、好ましくは３〜36時間
であるできである。

さらに解離温度は、20℃〜70℃、好ましくは40℃〜60℃
であり、そしてこの解離は、３〜７のpH、好ましくは４
〜６のpH（このpHは有機酸によって調整される）で行な
われる。

本発明者は酵素の適用を実験的な態様で決定した。それ
らの研究の進歩の他に、本発明者は、本発明に従って処
理された大麻くずのカーディング能力によりその得られ
た繊維組織の分離の質を決定した。

これらのカーディング試験は、本発明に従って処理され
た亜麻の束に対して実験用ガーディング機械で計画的に
行なわれて来た。

初めの一連の試験において、本発明者は広範囲ポリサッ
カリダーゼ（SPS−アーゼ）の作用を、製紙工業のため
の亜麻に基づいて決定した。すなわち酵素作用の最適期
間を定義するために、本発明者は同一量の亜麻を予定さ
れた濃度の酵素浴（混合物）の作用にゆだねた。

そのために、酵素による解離が１〜12時間の間、１時間
ごとに、次に18,24,30,36,48,60,72,84及び96時間で行
なわれた。

従って、ガーディングすることによって維管束の分離を
比較することによって、最適期間は、18〜30時間の範囲
内に定義された。12時間以下の期間では、カーディング
操作の間、維管束の破壊を伴って、維管束の不十分な分
離が観察された。

36時間以上の期間では、維管束の良好な分離が観察され
たが、しかし繊維に多くの破壊が観察された。

分類学的な試験が、お互い色で異なる大麻サンプル、す
なわち、亜麻グリーン麻又は暗褐色麻に対して行なっ
た。すべての場合、カーディング試験における最良の結
果が22〜26時間で見出された。

すべての場合、大麻のタイプに関係なく、この期間の最
後で維管束及び繊維の良好な分離が見出された。

酵素の作用は、その濃度に比例することが、一般的に知
られている。さらに、酵素作用の速度は酵素の濃度な直
接的に関係されることがしばしば述べられている。

最適濃度を決定するために、本発明者は、一定のpH及び
一定の温度で、高濃度のSPS−アーゼ酵素浴に８〜12、
次に18〜24及び30時間、大麻サンプルをゆだねた。

酵素分離方法の適切な要素としてカーディング試験を用
いることによれば、高濃度の酵素での18時間以下の解離
は、低濃度での20〜30時間の解離よりも効果的でなかっ
たことが見出された。

他の２種の酵素、すなわちβ−グルカナーゼ及びペクチ
ナーゼの効果は、SPS−アーゼポリサッカリダーゼと同
じ条件下で決定された。

維管束及び繊維の分離に関して得られた結果は、（SPS
−アーゼ）ポリサッカリダーゼに関するよりも決定的で
ないが、しかしより壊れやすく及びより砕れやすくなる
処理された茎の分解に対するβ−グルカナーゼの強い作
用及び処理された茎及びその断片からのストリップ又は
維管束の繊維の分離においてひじょうに明確な改良が見
出された。

ペクチナーゼが関与されるかぎり、より特定の作用が繊
維維管束をとりまく有色の“上皮”に関して及び該繊維
の柔らかさ及び柔軟さに関して明らかになり、この上皮
の分解及び溶解の結果として疑う予知はない。

酵素分離方法のために最高の効率を捜し求める目的で、
本発明者は、柔らかくそして最少量の処理された茎又は
処理された茎の不良物を含む、良く分離される（しかし
ながら単位分離まで行かないで）長い繊維の銀糸をカー
ディングすることによって得られるまで、上記の３種類
の酵素の混合物によってそれらの系統的な試験を再び行
なった。

その試験は、師部繊維植物のわら又は亜麻の乾量に対し
て使用される酵素の量が次のようであるべきことを決定
するために提供された： ａ）ペクチナーゼの場合、0.01〜２％、好ましくは0.05
％〜１％であり、 ｂ）β−グルカナーゼの場合、0.10〜３％、好ましくは
0.25％〜２％であり、 ｃ）広範囲ポリサッカリダーゼ（SPS−アーゼ）の場
合、0.25％〜５％、好ましくは0.5％〜３％である。

明確な結合の裂開の助けとなるそれらの３種類の酵素の
結果としてポリマーを分解するそれらの酵素は、また、
分解生成物の可溶化及び粘度の減少を改良するように思
え、従って解離の完結上ですすぐことによってこれらの
後者のより効果的な除去をもたらすであろう。事実、３
種類の酵素から成る混合物により処理された亜麻は、ポ
リサッカリダーゼのみにより処理された亜麻よりも簡単
なすすぎ操作の後、乾燥の時間で、お互い“再付着”す
る傾向が明らかに少ない。

本発明者は、試験の時、高い強度及び良好な靱性を有す
る大麻繊維を常に得て来た。これは、確かに、選択され
た３種類の酵素が、セルロースに対して作用せず又は実
質的に作用しないという事実、またすべての分解反応が
還元糖と形成をもたらす事実による。従って、ヒドロセ
ルロースの形成及び従って、酸による酸化によってセル
ロースのD.P.の減少の危険が実質的に存在しない。

多の変更が記載された方法の実際の適用において行なわ
れ得るが、それによって本発明の請求の範囲を限定する
ものではない。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維産業又は類似する繊維産業もしくはロ
   ープ製造産業において有用な糸又はロービングの製造の
   ための紡糸及びロープ製造においての使用のための、維
   管束において繊維を結合するセメントの適切な分解を適
   切な酵素の作用により引き起こし、そして従ってそれら
   の物理的分離を可能にする助けにより、繊維性靱皮植
   物、特に大麻繊維の生化学的分離のための方法であっ
   て、前記繊維性植物がSPS−アーゼ、β−グルカナーゼ
   及びペクチナーゼを含んで成る酵素の混合物により処理
   されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】前記処理が酵素を含む水性媒体中への麦わ
   ら又は亜麻の含浸及び続く解離によって行なわれること
   を特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】前記解離期間が１〜48時間、好ましくは３
   〜36時間であることを特徴とする請求の範囲第２項記載
   の方法。
4. 【請求項４】前記解離温度が20℃〜70℃、好ましくは40
   ℃〜60℃であることを特徴とする請求の範囲第２又は３
   項のいづれか１項記載の方法。
5. 【請求項５】前記解離を、３〜７、好ましくは４〜６の
   pHで行ない、そしてこのpHは有機酸によって調整されて
   いることを特徴とする請求の範囲第４項記載の方法。
6. 【請求項６】繊維植物の麦わら又は亜麻の乾量に対す
   る、処理のために使用される酵素の量が： ａ）ペクチナーゼの場合、0.01％〜２％、好ましくは0.
   05％〜１％であり、 ｂ）β−グルカナーゼの場合、0.10％〜３％、好ましく
   は0.25％〜２％であり、 ｃ）SPS−アーゼの場合、0.25％〜５％、好ましくは0.5
   ％〜３％であることを特徴とする請求の範囲第１〜５項
   のいづれか１項記載の方法。
7. 【請求項７】大麻、アマ、ラミー、ジュート、ケナフ及
   びそれらの混合物から成る群から選択された繊維性靱皮
   植物の分離に適用されることを特徴とする請求の範囲第
   １〜６項のいづれか１項記載の方法。