JPH0751080A - β−１，３−グルカンの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、品質の良いβ−１，３−グルカン
を生産させ、更に生産性も向上させること目的とする。 【構成】 糖類、窒素化合物を含有する水性培地中で、
オーレオバシディウム属に属する微生物を好気的発酵に
より培養するに当たり、培養中の水性培地のｐＨを４．
５〜６．５の範囲に制御するβ−１，３−グルカンの製
造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オーレオバシディウム
属（Ａｕｒｅｏｂａｓｉｄｉｕｍ）に属する微生物を用
いたβ−１，３−グルカンの製造法に関し、更に詳しく
は、培養中の水性培地のｐＨを４．５〜６．５の範囲に
制御するβ−１，３−グルカンの製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】微生物多糖には、β−１，３−グルカ
ン、キサンタンガム、プルラン、レバン等様々な多糖が
あり、これら多糖は食品工業、化粧品工業、医薬品工
業、製紙工業、化学工業等多方面に渡って使用されてい
る。この中でも微生物発酵により得られるβ−１，３−
グルカンは、特に乳化安定性、生理活性、増粘効果、凝
集性等多くの優れた機能を保持しており、又ｐＨ、温度
等の環境の変化に対しても安定な物性を有していること
から産業上幅広い用途に期待されている。

【０００３】該β−１，３−グルカンはオーレオバシデ
ィウム属に属する微生物の好気的発酵により生産される
微生物多糖であり、その製造法に当たっては炭素源とし
てグルコース、フルクトースのような単糖類、あるいは
シュークロースのような二糖類等が用いられ、窒素源と
してはペプトンや酵母エキスの有機窒素源、硝酸ナトリ
ウムや硝酸アンモニウムのような無機窒素源、又無機塩
類としてマグネシウムやカリウム、硫酸、鉄等各イオン
の塩が利用され、又必要であれば多糖生産促進剤として
アスコルビン酸等も添加され、β−１，３−グルカンが
得られる。（アグリカルチュラル バイオロジカル ケ
ミストリー（Ａｇｒｉ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．），４７
（６）１１６７（１９８３））。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オーレ
オバシディウム属に属する微生物を上記培地のままで培
養する際、培養中の培地のｐＨが大きく変動し、特に菌
体の増殖にともないｐＨ値は上昇し培養液表面に大量の
泡が発生し、培養液の損失や異常培養等を起こしてしま
い、更に菌体の対数増殖期が終了し静止期に近づくと逆
にｐＨ値の低下が起こり始めｐＨ３程度まで下降する傾
向があり、このような低ｐＨ域では菌体の異化代謝によ
る培養液、及びβ−１，３−グルカンの着色が起こる等
の問題があり、培地のｐＨを制御しない培養系では常に
良品質のβ−１，３−グルカンを製造することができ
ず、又生産性についても充分なものではなかった。

【０００５】又、特開昭５５−３７１８８号、特開平３
−２２０２号等に示されるように、培養条件にｐＨ値の
範囲を定めた事例もあるが、これらは培養初期のｐＨ値
の設定のみであり、培養中のｐＨ値を積極的に制御する
ことはなされておらず、該方法をβ−１，３−グルカン
の製造に利用しても上記と同じ問題点が残る。そこで、
これら課題を解決したβ−１，３−グルカンの製造法が
強く望まれている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかるに本発明者等はか
かる課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、オーレオ
バシディウム属に属する微生物を好気的発酵により培養
するに当たり培養中の水性培地のｐＨを４．５〜６．５
の範囲に制御することで、生産性の高い、良品質のβ−
１，３−グルカンを製造することができることを見出
し、本発明を完成した。以下、本発明について具体的に
説明する。

【０００７】本発明においてβ−１，３−グルカンを主
鎖とする多糖を生産するオーレオバシディウム属に属す
る微生物としては、工業技術院微生物工業技術研究所に
微工研菌寄第１２９８９号（ＦＥＲＭ Ｐ−１２９８
９）で寄託されているオーレオバシディウム ｓｐ．Ｋ
−１が挙げられる。

【０００８】本発明においてβ−１，３−グルカンは、
次のようにして得ることができる。即ち、炭素源として
シュクロース、グルコース又はフラクトース、窒素源と
して硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニ
ウム等の無機化合物、あるいは酵母エキス、ペプトン等
の有機天然窒素源、更に必要に応じてマグネシウム、鉄
等の金属イオンやアスコルビン酸、パントテン酸等のビ
タミン類を添加した培地で、更に該培地のｐＨを４．５
〜６．５、好ましくは該範囲内でｐＨの最大値と最小値
の差が１以内、更に好ましくは５．０〜６．０の範囲に
終始制御し、１０℃〜６０℃、好ましくは２５℃〜３５
℃にて１日〜１０日間、好ましくは２日〜６日間オーレ
オバシディウム属に属する微生物を通気培養することに
よりβ−１，３−グルカンを主鎖とする多糖を含有する
培養液を得る。又、上記方法で得られた菌体を集菌した
後洗浄して調製した洗浄菌体を用い、これを炭素源と接
触させることによっても当該多糖を得ることができる。

【０００９】更に本発明で得られるβ−１，３−グルカ
ンを主鎖とする多糖は、上記方法で得られる培養液をそ
のまま種々の用途に用いることも可能であるが、分離精
製して用いても良い。培養液からの当該多糖の分離は、
遠心分離沈降法あるいはセライト等の担体を用いた濾過
法によって菌体を除去し、得られた清澄液にメタノー
ル、エタノール、イソプロピルアルコール等の溶媒、あ
るいは銅、アルミニウム等の金属イオンを適量添加して
沈降せしめドラムドライヤー等乾燥装置を用いて乾燥
し、ハンマーミル、ボールミル等で粉砕し、粉末体を得
ることにより行うことができる。

【００１０】ここで本発明の培地のｐＨを上記範囲内に
制御するに当たっては、酸とアルカリが用いられ、酸と
しては硫酸、塩酸、リン酸等の鉱酸類、あるいは酢酸、
クエン酸、リンゴ酸等の有機酸類が挙げられ、アルカリ
としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の各種水
酸化物が挙げられるが、いずれの場合もこれらに限られ
ることはない。又酸、アルカリの各溶液の濃度は適宜調
整されるが、特に０．０１〜５Ｎ、好ましくは０．５〜
２Ｎに調整され用いられることが望ましい。更に酸、ア
ルカリの各溶液の添加量や添加方法についても特に限定
されることなく、該ｐＨの範囲内で適宜適当量を添加す
ればよい。又、添加装置には一般的なｐＨセンサー連動
型の装置を用いていれば特に限定されない。

【００１１】本発明では、特にβ−１，３−グルカンの
中でもイオウ含有基を有するものが好適に製造可能であ
り、該β−１，３−グルカンを製造するには前述の培養
条件に加えて硫酸マグネシウム・７水和物、硫酸第一鉄
・７水和物等を添加する必要がある。

【００１２】かかる方法で得られるβ−１，３−グルカ
ンとは、オーレオバシディウム ｓｐ．Ｋ−１（ＦＥＲ
Ｍ Ｐ−１２９８９）により生産されるものであり、主
に化１で示される構造単位と化２で示される構造単位と
からなるものであり（１分子中の双方の構造単位数の合
計は１０００〜２０００である。）、主鎖のグルコース
にβ−１，６結合したグルコースの分岐をもち、好まし
くはかつイオウ含有基を有する分岐β−１，３−グルカ
ンである。更に詳しくは、主鎖のグルコース４個あたり
３個がβ−１，６結合したグルコースの分岐をもち、イ
オウ含有基が多糖に対して０．１〜１．０重量％結合し
たβ−１，３−グルカンが主である。本発明におけるイ
オウ含有基とはスルホ酢酸基、スルホン酸基、ポリスル
ホン酸基、システイン、シスチン、メチオニン等を示
す。

【００１３】かかる多糖の化学的、物理的性質及び構造
の解析法においては科学と工業６４（３），１３１〜１
３５（１９９０）及びアグリカルチュラル バイオロジ
カルケミストリー（Ａｇｒｉ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅ
ｍ．），４７（６）１１６７〜１１７２（１９８３）に
詳細に述べられている通りである。

【００１４】

【化１】

【００１５】

【化２】 ［但し、Ｇｌｃはグルコース、Ａはスルホ酢酸基、スル
ホン酸基、ポリスルホン酸基、システイン、シスチン又
はメチオニン等のイオウ含有基を表す。］

【００１６】このような該β−１，３−グルカンは、先
にも述べたように温度、ｐＨ等に対する安定性、乳化安
定性、生理活性、増粘効果、凝集性等優れた機能を有
し、工業関係、農業関係、塗料関係、洗浄関係、土木関
係等様々な所で多種多様な用途に用いることができる。

【００１７】しかるに本発明の製造法は、構造、化学的
性質、物理的性質等従来のものと全く変わりのないβ−
１，３−グルカンを品質良く生産することができ、更に
生産速度も向上し生産性の面でも優れた効果を示す。

【００１８】

【作用】本発明の製造法は、従来問題とされていたｐＨ
の上昇による発泡現象、ｐＨの低下により生じる菌体の
異化代謝に由来する培養液やβ−１，３−グルカンの着
色を軽減することができたことで、良品質のβ−１，３
−グルカンを得ることができ、更にβ−１，３−グルカ
ンの生産性をも向上させることができた。

【００１９】

【実施例】以下、本発明について実施例を挙げて具体的
に説明する。尚、実施例中「％」とあるのは特に断りの
ない限り重量基準である。 実施例１ シュクロース３％、硝酸ナトリウム０．２％、リン酸水
素２カリウム０．１％、塩化カリウム０．０５％、硫酸
マグネシウム・７水和物０．５％、硫酸第一鉄・７水和
物０．００１％、アスコルビン酸ナトリウム０．３％の
培地組成を水に溶解し、該ｐＨを５．５に調整後、５０
０ｍｌ容坂口フラスコに１００ｍｌ添加し、これを１２
０℃で２０分間滅菌した。これにオーレオバシディウム
ｓｐ．Ｋ−１（ＦＥＲＭ Ｐ−１２９８９）の同培地
懸濁液を１ｍｌ植菌し、２７℃、１２０回転／分で３日
間往復振盪培養したものを種菌とし、これを前述のフラ
スコ培地同様に調製した８ｌ仕込みの１０ｌ培養槽に無
菌的に１００ｍｌ接種し、温度２７℃、通気量６ｌ／
分、回転数２００回転／分で４日間培養を行った。

【００２０】培養中の培地のｐＨは東京理化器機（株）
製のｐＨ制御自動滴定装置により、酸として１Ｎ硫酸水
溶液、アルカリとして１Ｎ水酸化ナトリウムを用いて、
終始５．５〜６．０の範囲内に制御した。培養終了後、
これに水で５倍に希釈して遠心分離を行い完全に菌体を
除去した後、イソプロパノール及びアセトンで抽出操作
を繰り返し行い、析出した結晶を７０℃で乾燥し、本多
糖を白色の繊維状結晶として得た。

【００２１】この多糖を常法により（科学と工業、６４
（３）、１３１〜１３５（１９９０）及びアグリカルチ
ュラル バイオロジカル ケミストリー（Ａｇｒｉｃ．
Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．，４７（６）１１６７〜１１７２
（１９８３）参照）分析したところ、その構造は化３で
表される構造単位及び化４で表される構造単位からなる
ことがわかった。イオウ含有量は多糖全体に対して０．
０５重量％であり、１分子中の双方の構造単位数の合計
は約１５００であった。

【００２２】

【化３】 ［但し、Ｇｌｃはグルコースを表す。］

【００２３】

【化４】 ［但し、Ｇｌｃはグルコースを表す。］

【００２４】尚、評価は培地のｐＨ値の経時変化、菌体
の量を示すのに用いられるＯＤ値（６１０ｎｍの光を照
射）の経時変化、β−１，３−グルカンの生成量（培養
終了後、固形分を除去した培養液１ｌ当たりに含まれる
β−１，３−グルカンの重量（ｇ）で示す。）について
の経時変化、発泡による培養液の損失量（８ｌ仕込みで
の損失量（ｍｌ））、及び得られたβ−１，３−グルカ
ンの着色について行った。

【００２５】実施例２ 実施例１において、培養中の培地のｐＨを終始５．０〜
６．０の範囲内に制御した以外は同様の方法で行い、白
色の本多糖を得た。尚、評価についても実施例１と同様
に行った。

【００２６】比較例１ 実施例１において、培養中の培地のｐＨを制御しなかっ
た以外は同様の方法で行い、黄土色の本多糖を得た。
尚、評価についても実施例１と同様に行った。

【００２７】比較例２ 実施例１において、培地のｐＨ初期値を５．０に調整
し、培養中の培地のｐＨを終始３．５〜５．０の範囲内
に制御した以外は同様の方法で行い、黄土色の本多糖を
得た。尚、評価についても実施例１と同様に行った。

【００２８】比較例３ 実施例１において、培地のｐＨ初期値を６．０に調整
し、培養中の培地のｐＨを終始６．０〜７．０の範囲内
に制御した以外は同様の方法で行い、淡黄色の本多糖を
得た。尚、評価についても実施例１と同様に行った。

【００２９】比較例４ 実施例１において、培養中の培地のｐＨを終始３．５〜
７．０の範囲内に制御した以外は同様の方法で行い、黄
土色の本多糖を得た。尚、評価についても実施例１と同
様に行った。表１に実施例、表２に比較例の経時変化や
評価結果をまとめて示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明におけるβ−１，３−グルカンの
製造法は、良品質のβ−１，３−グルカンを生産するこ
とができ、更に生産速度も向上し生産性の面でも優れた
効果を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 糖類、窒素化合物を含有する水性培地中
   で、オーレオバシディウム属に属する微生物を好気的発
   酵により培養するに当たり、培養中の水性培地のｐＨを
   ４．５〜６．５の範囲に制御することを特徴とするβ−
   １，３−グルカンの製造法。
2. 【請求項２】 前記水性培地のｐＨの制御範囲におい
   て、ｐＨの最大値と最小値の差を１以内に制御すること
   を特徴とする請求項１記載のβ−１，３−グルカンの製
   造法。
3. 【請求項３】 前記水性培地のｐＨの制御範囲におい
   て、ｐＨを５．０〜６．０の範囲に制御することを特徴
   とする請求項１又は２記載のβ−１，３−グルカンの製
   造法。