JPH07268128A - 乾燥微生物セルロースおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微生物セルロースゲル固有の物性を維持した
乾燥微生物セルロースおよびその製造方法を提供する。 【構成】 酢酸菌が生成したセルロースゲルに水溶性安
定化剤を浸透させ、このゲルを乾燥する工程を含む方法
を経て調製した乾燥微生物セルロース。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微生物由来のセルロース
の乾燥調製物〔以下、「乾燥微生物セルロース」と称す
る〕とその製造方法に関し、具体的には、酢酸菌などの
微生物が産生したセルロースゲルへの水溶性安定化剤の
添加および乾燥を経て調製した乾燥微生物セルロースお
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、食品中の繊維質は未消化成分
として、各種栄養成分の利用性を妨げる物質であると考
えられてきたが、近年の医学・栄養学の進歩により、抗
便秘作用の他に、大腸癌、虚血性心疾患、糖尿病などの
様々な疾患に対する食物繊維の予防効果および治癒的な
役割が注目されてきており、食物繊維の生理活性機能に
関する研究が続けられている。

【０００３】この食物繊維は、大別すると、水溶性食物
繊維と不溶性食物繊維に分類され、生体内での生理作用
も互いに異なると考えられている。 また、この食物繊
維は、増粘剤、安定剤、ゲル化剤、糊料などの食品添加
物へも利用されており、加工食品の製造工程にも幅広く
利用されるなど、広範な用途にて重要な役割を果たして
いる。

【０００４】主要な食物繊維の一つにセルロースがあ
り、このセルロースには、不溶性で、水中沈定体積と保
水性が低いことを一般的な特徴とした物性を有する植物
由来のセルロースがあるが、これまでにその生理活性機
能は認められていなかった〔例えば、印南敏、桐山修八
（編）、「食物繊維」、第一出版株式会社、p.132(198
2)を参照のこと〕。

【０００５】このような植物由来のセルロースについて
は、これまでにその生理活性機能に関する研究が行われ
てきており、例えば、水中沈定体積と保水性が高いこと
を特徴とした、従来の植物由来セルロースに見られなか
った特徴を備えた微小繊維状セルロース(MFC) が報告さ
れているが、この微小繊維状セルロース(MFC) において
さえも、ラットの血漿および肝臓コレステロール上昇抑
制効果などの生理活性効果が認められないことが報告さ
れる〔中村カホル、早川享志、滝田聖親、印南敏：農学
集報、 33(4)、pp.262-269 (1989) 〕など、その研究成
果は必ずしも芳しいものではなかった。

【０００６】また、わが国の食品産業界において、近年
「ナタデココ」が大きな話題となっているが、このナタ
デココは、酢酸菌の発酵によって生成されたゲル状食品
であり、これもセルロースを主成分としたものである。

【０００７】酢酸菌による微生物セルロースの生産につ
いては古くから研究されており、酢酸菌の分泌するセル
ロースが、リグニンやヘミセルロースなどを含まない高
純度のセルロースであり、その緻密な編目構造、高弾
性、高保水性、高水中沈定体積などの物理的特性が、植
物由来のセルロースと異なることが確認されていること
から、新素材としての工業的応用が待望されているのみ
ならず、その生理的機能も期待されている。

【０００８】そして、微生物セルロースの生理作用につ
いても研究されているが、例えば、微生物セルロースを
固形分〔α−セルロース〕含量 7.4％の水性ペーストに
調製して、これをラットの飼料に混合調製したものをラ
ットに投与した試験では、ラットの糞量、糞中ステロー
ルおよび消化管滞留時間には微生物セルロースの影響が
認められたものの、血漿コレステロール値に対しては他
の不溶性食物繊維と同様に、何らの影響も認められなか
った旨が報告される〔沖山敦、山中茂、竹久文之：日本
栄養・食糧学会誌、 46(2)、pp.155-159 (1993) 〕な
ど、微生物セルロースの生理機能、特に、血漿コレステ
ロール低下作用に関しては、未だ十分に解明されていな
いのが実情である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】植物由来のセルロース
と異なる物性を有する微生物産生セルロースの生理作用
を確認する手段としては、動物に対する投与実験が最も
有効であると考えられるが、従来の発酵法により得られ
る微生物セルロースゲルは含水量が高く、また、その大
半が水分であるため、動物の飼料への混合に適さないな
どの理由から、微生物セルロースゲルの物性を維持した
状態で乾燥したセルロースを得ることが求められるので
ある。

【００１０】しかしながら、微生物セルロースゲルをそ
のまま乾燥する方法によると、保水性あるいは水中沈定
体積低下などの微生物セルロース特有の物性を損なうこ
とになり、この現象は、乾燥によるセルロースの網目構
造の変化によるものと推定されるが、この現象がため
に、今日に至るまで微生物セルロースゲルの特性を維持
した乾燥微生物セルロースの調製技術は確立されず、従
って、前述したような、微生物セルロースの血漿コレス
テロール低下作用などの生理活性機能の解明については
全くの手付かずの状態にあったといえる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
技術における課題に鑑みて発明されたものであり、その
要旨とするところは、微生物セルロースゲル固有の物性
を維持した乾燥微生物セルロースおよびその製造方法で
あり、また、血漿コレステロール低下作用を含めた乾燥
微生物セルロースの生理活性作用を実証することで、食
品または医薬品素材用途に有用なセルロースを得ること
を目的としている。

【００１２】すなわち、本発明者らは上記目的を達成す
るために鋭意研究を行った結果、微生物セルロースゲル
の乾燥に先駆けて、水溶性の安定化剤をセルロースゲル
に添加、溶解して十分に浸透させることにより、セルロ
ースゲル固有の物性を維持した乾燥微生物セルロースを
得られること、および、このようにして得た乾燥微生物
セルロースがラットの血漿コレステロール低下作用を呈
することを知見するに至り、本発明を完成したものであ
る。

【００１３】本発明において適用可能な微生物セルロー
スゲルの生産方法は、すでに報告されている如何なる生
産方法でも適用可能であるが、例えば、シュークロー
ス、酵母エキス、無機塩類からなる培地に、酢酸菌であ
るアセトバクター・キシリナム(Acetobacter xylinum)
を植菌し、約30℃で、静置培養する方法が、一般的に好
ましい生産方法として挙げられる。

【００１４】また、本発明において適用可能なセルロー
ス産生能を有した酢酸菌は、培養液表面にセルロースを
形成するものであればいずれでも良く、例えば、アセト
バクター・キシリナム(Acetobacter xylinum) に属する
菌株、特に、本発明者らが検索した Acetobacter xylin
um FF-88の他、Acetobacter xylinum (IFO 13773) 、Ac
etobacter xylinum (IFO 13693)、 Acetobacter xylinu
m (ATCC 11142) 、Acetobacter xylinum (ATCC 10821)
などの菌株が、所望のセルロースを得る上で好ましい。
なお、前記 Acetobacter xylinum FF-88は、平成５年
９月10日に、本願出願人によって、茨城県つくば市東１
丁目１番３号に所在の通商産業省工業技術院生命工学工
業技術研究所にて寄託され、受託番号 FERM BP-4407 が
付与されている。

【００１５】上述した工程を経て得られた微生物セルロ
ースゲルは、流水中での水洗および２％水酸化ナトリウ
ムで 100℃、20分間の煮沸処理を施され、さらに、ゲル
中に残存している水酸化ナトリウムとほぼ等量の塩酸溶
液による中和、水洗を行うことによって完全に培地成分
を除去する。 このような洗浄を経て得られた微生物セ
ルロースゲルは、セルロースと水のみから構成されてお
り、水分が大半を占めてる構成となっている。

【００１６】本発明によると、上記した微生物セルロー
スゲルの乾燥物を調製する際に、ゲルの乾燥に先駆け
て、ゲルあるいはゲルを破砕して得られるゲルスラリー
に安定化剤を混合し、十分に撹拌する工程が含まれる。

【００１７】前記ゲルスラリーは、微生物セルロースゲ
ルに添加した安定化剤が、短時間にムラなく拡散するた
めに調製するものであり、ゲルを汎用のジューサーミキ
サーあるいはフードプロセッサーなどで十分に破砕して
得られるものを指す。

【００１８】また前記安定化剤とは、前述した通り、微
生物セルロースゲルおよびゲルスラリーの乾燥に先駆け
て添加するものであり、乾燥時における微生物セルロー
スのミクロフィブリル構造を損なわない物質であれば、
特に限定されるべきものではない。

【００１９】この安定化剤は、乾燥微生物セルロースの
水中沈定体積および保水力などの物性が、ゲル本来の状
態を維持するものであれば適用可能であり、例えば、単
糖類、オリゴ糖、多糖類等の糖類、無機塩類、有機酸類
およびその塩類、アミノ酸類およびその塩類、あるいは
タンパク質またはその分解物等が該当し、特に、乾燥後
の微生物セルロースゲルの物性を維持させるためには、
ゲルへの良好な浸透性を考慮すれば、水溶性の安定化剤
が好ましい。

【００２０】なお、前述した本願発明に適用可能な安定
化剤において、前記糖類としては、グルコース、フラク
トース、シュークロースあるいはデンプン（馬鈴薯デン
プン）などが；前記無機塩類としては、食塩や重曹など
が；前記有機塩類としては、乳酸、クエン酸、リンゴ
酸、あるいは酒石酸などが；前記アミノ酸類としては、
グルタミン酸やアスパラギン酸などが；そして、前記タ
ンパク質としては、ゼラチンなどが、乾燥後の微生物セ
ルロースゲルの物性とゲルへの良好な浸透性を維持する
観点からして、特に好ましい。

【００２１】安定化剤の濃度は、添加する安定化剤の種
類、あるいは本発明の乾燥微生物セルロースの使用用途
によって異なるが、微生物セルロースゲルの物性の保持
の観点から、乾燥物の20重量％以上の安定化剤がセルロ
ースゲルに含有されるように添加することが好ましい。

【００２２】また本発明の乾燥微生物セルロースの製造
方法に適用可能な乾燥方法としては、自然乾燥法、加熱
乾燥法、送風乾燥法、凍結乾燥法のいずれでも適用可能
であり、これら手段により乾燥させることでセルロース
ゲル固有の物性を備えた乾燥微生物セルロースが得られ
る。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明の実施例につき説明するが、
以下の開示は例示目的のものであり、本発明を限定する
旨に解釈すべきではない。

【００２４】実施例１：乾燥微生物セルロースゲルの調
製 微生物セルロースゲル生産用培地として、下記表１の組
成からなる培地 (pH5.0)を調製した。

【００２５】

【表１】

【００２６】そして、前記培地 500mLを約 700mL容の広
口ガラス瓶に入れ、前培養したAcetobacter xylinum FF
-88 (FERM BP-4407)の菌液50mLを前記培地に植菌した
後、30℃の恒温培養器（ADVANTEC CI-610 ）で10日間静
置培養して、微生物セルロースゲルを得た。 得られた
微生物セルロースゲルを、約15mm角に切断後、流水中で
２日間洗浄して培地成分を除去した後に、ゲルの３倍量
の２％水酸化ナトリウム溶液で煮沸して菌体成分を完全
に除去した。

【００２７】さらに、ゲル中に残存している水酸化ナト
リウムとほぼ等量の塩酸溶液で中和し、水洗を行い、こ
の中和・水洗を繰り返してゲルを洗浄した。 次いで、
このゲルをマルチブレンダーミル（株式会社 日本精機
製作所）で十分に破砕してゲルスラリーを調製した。
このゲルスラリー（セルロース固形分１％)100ｇに対し
て５ｇの割合で、下記表２に示した安定化剤を添加し、
水溶性の安定化剤は（必要に応じて加熱して）完全に溶
解するまで、また不溶性の安定化剤はゲル中に均一に分
散するまで十分に撹拌した後、凍結乾燥を行って微生物
セルロースの乾燥物を得た。

【００２８】得られた各乾燥微生物セルロースの水中沈
定体積および保水量を、福井らの方法〔福井克任、樋口
勝、水口和彦、印南敏：日本栄養・食糧学会誌、 39
(1)、pp.43ー48 (1986) 〕に従って調べた。 すなわ
ち、先に得られた各乾燥微生物セルロース、安定化剤を
含浸させずに乾燥・調製した乾燥微生物セルロース、お
よびパルプ粉末のセルロース〔ソルカフロック（登録商
標）；ファイザー社製〕を0.5％セルロース濃度の水懸
濁液を調製し、十分に均一撹拌した後に、この懸濁液を
50mLのメスシリンダーにとり、24時間放置して水中沈定
体積を求めると共に、１％セルロース濃度の水懸濁液を
十分に撹拌して調製した懸濁液を、ロート上で１時間濾
紙〔東洋濾紙 No.２〕濾過して、濾液量を測定すること
により保水量を求めた。 その結果を下記表２に示し
た。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２に示した結果から明らかなように、水
溶性の安定化剤を添加した乾燥微生物セルロースは、ゲ
ルスラリーと同様に水中沈定体積および保水量が高く、
セルロースゲル固有の物性を維持した乾燥微生物セルロ
ースが得られたのである。

【００３１】これに対して、不溶性の安定化剤を用いた
試料、あるいは安定化剤を含浸させずに調製した乾燥微
生物セルロース、およびパルプ粉末のセルロースでは、
ゲルスラリーと比較して、水中沈定体積および保水量値
が共に低く、微生物セルロースゲルとの物性の違いが認
められた。

【００３２】実施例２：安定化剤の使用量が乾燥微生物
セルロースの物性に与える影響の検定 実施例１に従って調製したゲルスラリー 100ｇに対し
て、水溶性安定化剤としてシュークロースを、下記表３
に記載したそれぞれの量（ｇ）を添加し、実施例１で示
した方法に従って乾燥微生物セルロースを調製し、得ら
れた各乾燥微生物セルロースの水中沈定体積および保水
量を調べた。 その結果を下記表３に示した。

【００３３】

【表３】

【００３４】表３に示した結果から明らかなように、乾
燥物の20重量％以上の水溶性安定化剤を添加した時に、
乾燥微生物セルロースの物性は、セルロースゲル本来の
物性を維持していたことが認められた。

【００３５】実施例３：ラット血漿コレステロール値に
与える乾燥微生物セルロースの影響の検定 水溶性安定化剤としてシュークロースを選択し、実施例
１に記載の方法に従って、乾燥微生物セルロースを調製
した。

【００３６】この微生物セルロースを配合した飼料を用
いて、ラットの血漿コレステロール値に及ぼす影響を以
下の方法で調べた。

【００３７】まず、SD系雄ラット（体重約 140ｇ）を、
下記表４に記載の配合組成を有する基本飼料で８日間予
備飼育した。

【００３８】

【表４】

【００３９】なお、乾燥微生物セルロースには既にシュ
ークロースが含まれているので、添加濃度に応じて、基
本飼料中のシュークロース濃度を調整した。

【００４０】予備飼育後、ラットを５群（１群８匹）に
分け、基本飼料に木材セルロース、および微生物セルロ
ースが、各々５％および10％含まれるように混合し、19
日間飼育した。 飼育開始から19日後に、尾静脈から採
血を行い、採取した血液に含まれる血漿コレステロー
ル、中性脂質、およびリン脂質濃度を測定した。

【００４１】その結果を下記表５および表６に示した。

【００４２】

【表５】

【００４３】

【表６】

【００４４】上記した結果から、微生物セルロース５％
添加区において、ラットの飼料摂取量、ラットの体重増
加量には有意の差は認められなかったものの、血漿コレ
ステロール、中性脂質、リン脂質濃度に関しては、飼育
開始後19日目にして、基本飼料群、木材セルロース群と
比較して有意な低下が認められた。 また、微生物セル
ロース10％添加区ではラットの成長に若干の差が認めら
れたものの、血漿コレステロール値の低下作用はさらに
増加していた。

【００４５】

【発明の効果】すなわち、本発明により、微生物セルロ
ースゲル本来の物性、さらには、ラットの血漿コレステ
ロール値を低下させる機能を有する乾燥微生物セルロー
スの製造を可能とし、また、本発明の微生物セルロース
は、セルロースの効果として既に知られていた糞便量増
大効果を含めて、その他の生理活性の解明のための指標
になるなどの優れた作用効果を奏するものである。

【００４６】さらに、本発明における乾燥微生物セルロ
ースの安定化剤は、使用用途に応じて容易にその種類を
代替・併用することができるので、例えば、スープある
いはケーキなどを製造する際に、食塩や砂糖を安定化剤
として調製した乾燥微生物セルロースを添加することに
より、味に影響を及ぼすことなく、機能性を兼ね備えた
食品あるいは医薬品用途への有用性をも期待されるもの
である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微生物が産生したセルロースゲルに、水
   溶性安定化剤を浸透し、そして該セルロースゲルを乾燥
   せしめたことを特徴とする乾燥微生物セルロース。
2. 【請求項２】 前記乾燥微生物セルロースが、20重量％
   以上の前記水溶性安定化剤を含む、請求項１に記載の乾
   燥微生物セルロース。
3. 【請求項３】 前記水溶性安定化剤が、糖類、無機塩
   類、有機酸類あるいはその塩類、アミノ酸類あるいはそ
   の塩類、タンパク質またはその分解物、およびこれらの
   混合物からなるグループから選択された水溶性安定化剤
   である請求項１もしくは２に記載の乾燥微生物セルロー
   ス。
4. 【請求項４】 前記水溶性安定化剤が、グルコース、フ
   ラクトース、シュークロース、デンプン、食塩、重曹、
   乳酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、グルタミン酸、ア
   スパラギン酸、ゼラチン、およびこれらの混合物からな
   るグループから選択された水溶性安定化剤である請求項
   ３に記載の乾燥微生物セルロース。
5. 【請求項５】 前記微生物が、Acetobacter xylinum FF
   -88 (FERM BP-4407)である請求項１ないし４のいずれか
   に記載の乾燥微生物セルロース。
6. 【請求項６】 乾燥微生物セルロースの製造方法であっ
   て、下記工程、すなわち； (i) セルロースゲル生産培地にセルロース産生能を有す
   る微生物を植菌し、(ii)水溶性安定化剤を生成したセル
   ロースゲルに浸透し、および(iii) 水溶性安定化剤が浸
   透したセルロースゲルを乾燥する、工程を含むことを特
   徴とする乾燥微生物セルロースの製造方法。