JPH08127601A - 濾水度調整剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた濾水度調整剤を提供すること。 【構成】 セルロース生産菌を攪拌培養することで製造
し得るセルロース性物質離解物よりなる濾水度調整剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、濾水度調整剤、特に、
セルロース生産菌を攪拌培養することによって製造し得
るセルロース性物質（以下、「バクテリアセルロース」
又は「ＢＣ」という。）離解物からなる濾水度調整剤に
係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】ＢＣ（バクテリアセルロース）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産業上利用価値があ
る。ＢＣは木材パルプ等から製造されるセルロースに較
べ、フィブリルの断片幅が２ケタ程度も小さいことを特
徴とする。従って、ＢＣの離解物はミクロフィブリルの
かかる構造的物理的特徴に基づき高分子、特に水系高分
子用補強剤として各種の産業用用途がある。このような
セルロース性離解物を紙状または固型状に固化した物質
は高い引張弾性率を示すので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、各種産業用
素材としての応用がある。例えば、紙力を低下させずに
填料の歩留まりを向上させる目的にバクテリアセルロー
スを用いた例として、特開平１−２４６４９５号公報
に、アセトバクター(Acetobacter）属等に属する微生物
の静置培養により得られたバクテリアセルロース離解物
とカチオン性高分子電解質を抄紙原料懸濁液に添加する
方法が開示されている。また、特開平５−２４７８７９
号公報には静置培養により得られたバクテリアセルロー
スを利用した抄造本及び音響振動板が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、今回バ
クテリアセルロースの新たな産業用用途を鋭意検討した
結果、攪拌培養法により得られたバクテリアセルロース
の離解物が濾水度調整剤として優れた機能を有すること
を見出し、本発明を完成させた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明はセルロー
ス生産菌を攪拌培養することで製造し得るセルロース性
物質離解物よりなる濾水度調整剤に係わる。

【０００５】本発明において使用されるセルロース生産
菌は、例えば、ＢＰＲ２００１株に代表されるアセトバ
クター・キシリナム・サブスピーシーズ・シュクロファ
ーメンタンス（Acetobacter xylinum subsp. sucroferm
entans）、アセトバクター・キシリナム（Acetobacter
xylinum ）ＡＴＣＣ２３７６８、アセトバクター・キシ
リナムＡＴＣＣ２３７６９、アセトバクター・パスツリ
アヌス（A. pasteurianus ）ＡＴＣＣ１０２４５、アセ
トバクター・キシリナムＡＴＣＣ１４８５１、アセトバ
クター・キシリナムＡＴＣＣ１１１４２及びアセトバク
ター・キシリナムＡＴＣＣ１０８２１等の酢酸菌（アセ
トバクター属）、その他に、アグロバクテリウム属、リ
ゾビウム属、サルシナ属、シュードモナス属、アクロモ
バクター属、アルカリゲネス属、アエロバクター属、ア
ゾトバクター属及びズーグレア属並びにそれらをＮＴＧ
（ニトロソグアニジン）等を用いる公知の方法によって
変異処理することにより創製される各種変異株である。
尚、ＢＰＲ２００１株は、平成５年２月２４日に通商産
業省工業技術院生命工学工業技術研究所特許微生物寄託
センターに寄託され（受託番号ＦＥＲＭ Ｐ−１３４６
６）、その後１９９４年２月７日付で特許手続上の寄託
の国際的承認に関するブダペスト条約に基づく寄託（受
託番号ＦＥＲＭ ＢＰ−４５４５）に移管されている。

【０００６】ＮＴＧ等の変異剤を用いての化学的変異処
理方法には、例えば、Bio Factors,Vol. l, p.297−302
(1988)及び J. Gen. Microbiol, Vol. 135, p.2917−2
929(1989) 等に記載されているものがある。従って、当
業者であればこれら公知の方法に基づき本発明で用いる
変異株を得ることができる。また、本発明で用いる変異
株は他の変異方法、例えば放射線照射等によっても得る
ことができる。本発明の攪拌培養に用いる培地の組成物
中、炭素源としてはシュクロース、グルコース、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、グリセリン、エチレングリ
コール、エタノール等を単独或いは併用して使用するこ
とができる。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、柑橘類を始めとする果汁等をシュクロ
ースに加えて使用することもできる。 また、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、尿素等有機或
いは無機の窒素源を使用することができ、或いはＢａｃ
ｔ−Ｐｅｐｔｏｎｅ、Ｂａｃｔ−Ｓｏｙｔｏｎｅ、Ｙｅ
ａｓｔ−Ｅｘｔｒａｃｔ、豆濃などの含窒素天然栄養源
を使用してもよい。有機微量栄養素としてアミノ酸、ビ
タミン、脂肪酸、核酸、２，７，９−トリカルボキシ−
１Ｈピロロ〔２，３，５〕−キノリン−４，５−ジオ
ン、亜硫酸パルプ廃液、リグニンスルホン酸等を添加し
てもよい。

【０００７】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。更に、イノシトール、フィチン酸、ピロロキノ
リンキノン（ＰＱＱ）（特公平５−１７１８号公報；高
井光男，紙パ技協誌，第４２巻，第３号，第２３７〜２
４４頁）、カルボン酸又はその塩（特願平５−１９１４
６７号）、インベルターゼ（特願平５−３３１４９１
号）及びメチオニン（特願平５−３３５７６４号）等の
セルロース生成促進因子を適宜培地中に添加することも
できる。例えば、酢酸菌を生産菌として用いる場合に
は、培養のｐＨは３ないし７に、好ましくは５付近に制
御する。培養温度は１０〜４０℃、好ましくは２５〜３
５℃の範囲で行う。培養装置に供給する酸素濃度は１〜
１００％、望ましくは２１〜８０％であれば良い。これ
ら培地中の各成分の組成割合及び培地に対する菌体の接
種等は培養方法に応じて当業者が適宜選択し得るもので
ある。

【０００８】本発明でいう攪拌培養とは、培養液を攪拌
しながら行なう培養法であり、当該攪拌培養法を採用す
ることによって、静置培養法により製造したバクテリア
セルロースに較べて濾水度調整剤としての機能が格段に
向上したのである。即ち、培養中に受ける攪拌作用によ
って、バクテリアセルロースの構造が、例えば、結晶化
指数が低下して非晶部が増すように変化して、パルプ等
との親和性が増加し、優れた濾水度の低下作用を得るこ
とができるのである。攪拌手段としては、例えばインペ
ラー、エアーリフト発酵槽、発酵ブロスのポンプ駆動循
環、及びこれら手段の組合せ等を使用することができ
る。培養操作法としては、いわゆる回分発酵法、流加回
分発酵法、反復回分発酵法及び連続発酵法等がある。更
に、本出願人名義の特願平６−１９２２８７号に記載さ
れた培養装置と分離装置の間で菌体を含む培養液を循環
させるセルロース性物質の製造方法であって、該分離装
置に於いて、生産物であるセルロース性物質を菌体及び
培養液から分離することを特徴とする前記方法や、同じ
く、本出願人名義の特願平６−１９２２８８号に記載さ
れたセルロース生産菌を培養してセルロース性物質を製
造する方法であって、培養期間中、培養系からの培養液
の引き抜き及び該引き抜き量とほぼ等容量の新たな培養
液の供給を連続的に行なうことによって、培養中の培養
液に於けるセルロース性物質の濃度を低く維持すること
を特徴とする前記製造方法がある。

【０００９】前記攪拌培養を行なうための槽としては、
例えば、ジャーファーメンター及びタンク等の攪拌槽、
並びにバッフル付きフラスコ、坂口フラスコ及びエアー
リフト型の攪拌槽が使用可能であるがこの限りではな
い。本発明でいう攪拌培養においては、攪拌と同時に、
必要に応じて、通気を行なっても良い。ここでいう通気
とは、例えば空気等の酸素を含有するガス、並びに例え
ばアルゴン及び窒素等の酸素を含有しないガスのいずれ
を通気しても良く、これらガスは培養系の条件に合わせ
て当業者により適宜、選択されよう。例えば、嫌気性の
微生物の場合は、不活性ガスを通気をすれば、その気泡
によって培養液を攪拌することができる。好気性の微生
物の場合には、酸素を含有するガスを通気することで微
生物の成育に必要な酸素を供給すると同時に、培養液を
攪拌することができる。

【００１０】バクテリアセルロースの離解現象は、機械
的外力等によってセルロース内部に発生した応力が、こ
れを変形・破壊することによる現象と考えられる。従っ
て、バクテリアセルロースの離解処理は、バクテリアセ
ルロースに機械的外力を与えることにより行なえる。こ
こでいう機械的外力とは、例えば、引っ張り、曲げ、圧
縮、ねじり、衝撃及び剪断等の応力が挙げられるが、一
般的には圧縮、衝撃及び剪断応力が主体である。実際に
これら機械的外力をバクテリアセルロースに与える場合
は、例えば、ミキサー、ポリトロン又は超音波発振機等
を使用することで達成できる。ミキサーによる離解処理
においては、機械的外力は攪拌羽根とバクテリアセルロ
ースが衝突することによる衝撃力と、媒体の速度差によ
るズレ現象によって発生する剪断力が主体となる。ポリ
トロンによる離解処理においては、機械的外力はバクテ
リアセルロースが外歯と内歯に挟まることによる圧縮
力、高速に回転する歯とバクテリアセルロースが衝突す
ることによる衝撃力、静止している外歯と高速に回転す
る内歯の隙間に存在する媒体に発生する剪断応力が主体
となる。超音波粉砕機による離解においては、機械的外
力は超音波発振部の発振により媒体中にキャビテーショ
ン（空洞現象）が連続的に発生し、局部的に生じる著し
い剪断応力が主体となる。

【００１１】本発明の離解処理は、バクテリアセルロー
スに一定の負荷（機械的外力）を与えることができれ
ば、上記具体例以外のいかなる方法でも行ない得る。バ
クテリアセルロースが懸濁液の状態に於いて、約０．１
重量％以下の範囲で離解処理を行なうと、本発明の濾水
度調整剤として効果の大きい離解物が得られる。また、
これら離解処理は、水、溶媒等に塩化カルシウム、塩化
ナトリウム等の電解質、顔料、活性炭微粒子等の無機化
合物、サイズ剤、歩留まり向上剤、蛍光剤、防カビ剤、
帯電防止剤、ラテックス等の有機化合物を予め混合して
行なってもよい。

【００１２】以上、離解処理について説明したが、本発
明でいう離解処理が、セルロース生産菌の攪拌培養後、
培養液から分離・精製されたバクテリアセルロースに対
して行なう、独立した二次的な操作のみに限定されない
ことは、当業者には自明のことである。即ち、上記した
ように攪拌操作にはバクテリアセルロースを離解する作
用があり、本発明で採用した攪拌培養においては、培養
を目的とした攪拌作用によってもバクテリアセルロース
を離解処理することが十分に可能であるからである。更
に、攪拌培養により得たバクテリアセルロースを分離、
洗浄、精製及び輸送する操作においても同様のことが言
え、これらの操作において付加的に離解処理を行なうこ
とも本発明の離解処理に包含されることに留意された
い。

【００１３】本発明の濾水度調整剤は、例えば次の方法
で製造することができる。攪拌培養により得たバクテリ
アセルロースを遠心分離法又は濾過法等により培養液か
ら分離する。本発明の方法によって製造されるバクテリ
アセルロースは菌体はそのまま回収してもよく、さらに
本物質中に含まれる菌体を含むセルロース性物質以外の
不純物を取り除く処理を施すことが出来る。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、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２００℃の範囲の加熱洗浄など
を単独及び併用して行い、セルロース性物質から不純物
をほぼ完全に除去することができる。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、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。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。

【００１４】以下、実施例により本発明をより詳細に説
明するが、実施例は本発明を限定するものではない。

【００１５】

【実施例】

実施例及び比較例 （１） シード菌液の調製（菌体の増殖） セルロース生産菌をフラスコ培養法によって菌体を増殖
させた。フラクトース４０ｇ／Ｌ、リン酸−カリウム
１．０ｇ／Ｌ、硫酸マグネシウム０．３ｇ／Ｌ、硫酸ア
ンモニウム３ｇ／Ｌ、バクト−ペプトン５ｇ／Ｌ、乳酸
１．４ml／Ｌ、初発ｐＨ５．０の組成の基本培地１００
mlを張り込んだ７５０ml容Ｒｏｕｘフラスコに、ＢＰＲ
２００１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−４５４５）の凍結保存菌
液１mlを植菌し、定温培養器内で２８℃で３日間静置培
養を行なった。このシード培養後、前記Ｒｏｕｘフラス
コをよく振盪した後、無菌条件下で内容物をガーゼ濾過
し、シード菌液を得た。

【００１６】（２） 攪拌培養によるバクテリアセルロ
ースの製造 上記シード菌液６０mlを滅菌済みの後述する攪拌培養用
の培地５４０mlを張り込んだ小型ジャーファーメンター
（全容量１０００ml）に無菌的に植菌し、３０℃で７２
時間、ｐＨを１Ｎ ＮａＯＨ又は１Ｎ Ｈ₂ ＳＯ₄ で
５．０にコントロールしながら、また、攪拌回転数を初
発４００rpm で、溶存酸素量（ＤＯ）が３．０〜２１．
０％内に入るように回転数を自動制御しながらジャーフ
ァーメンターで攪拌培養を行なった。攪拌培養には、以
下の組成の培地を用いた。 フラクトース ４０ｇ／Ｌ、 ＫＨ₂ ＰＯ₄ １．０ｇ／Ｌ、 ＭｇＳＯ₄ ０．３ｇ／Ｌ、 （ＮＨ₄)₂ ＳＯ₄ ３ｇ／Ｌ、 Bacto-Soytone (Difco社製） ５ｇ／Ｌ 及び 豆濃（大豆蛋白質の酸加水分解濃縮液） ５ｇ／Ｌ 初発ｐＨ ５．０ 培養終了後、ジャーファーメンター内の固形物を集積
し、水洗して培地成分を除去した後、１％ＮａＯＨ水溶
液中で１１０℃、２０分間処理して菌体を除去した。さ
らに、洗浄液が中性付近になるまで生成セルロースを水
洗してバクテリアセルロースを得た。

【００１７】（３） 静置培養によるバクテリアセルロ
ース（比較例）の製造 （２）に記載した組成の培地６００mlを３０mlずつ無菌
シャーレに分取し、３０℃の条件下に静置し、７日間静
置培養した。培養終了後、シャーレ表面に形成されたバ
クテリアセルロースを水洗し、培地成分を除去した。

【００１８】（４） バクテリアセルロースの離解処理 （２）の攪拌培養法により得た洗浄バクテリアセルロー
スに水を加え、離解処理濃度（バクテリアセルロース乾
燥重量／容量）を調整した。次いでこの懸濁液を攪拌機
（オースター社製ブレンダー）により２５℃で所定時間
離解した。攪拌機の回転数は最高レベルに設定した。上
記離解処理により、バクテリアセルロース離解物（Ａ）
〜（Ｅ）、即ち、本発明の濾水度調整剤を得た。

【００１９】

【表１】 離解処理条件 バクテリアセルロース離解物 離解処理濃度 処理時間 （Ａ） ０．４％ ３分 （Ｂ） ０．１％ ３分 （Ｃ） ０．１％ ４５秒 （Ｄ） ０．０５％ ４５秒 （Ｅ） ０．０２％ ４５秒

【００２０】同様にして（３）の静置培養により得た洗
浄バクテリアセルロースに水を加え、離解処理濃度を
０．４％（バクテリアセルロース乾燥重量／容量）に調
整した。次いでこの懸濁液を攪拌機（オースター社製ブ
レンダー）により２５℃で３分間離解した。攪拌機の回
転数は最高レベルに設定した。上記離解処理により、比
較用バクテリアセルロース離解物（Ｆ）を得た。

【００２１】（５） 濾水度試験（ＣＳＦ） 上述の方法で調整したバクテリアセルロース離解物とＪ
ＩＳ−Ｐ−８２０９に準拠して離解した広葉樹さらしク
ラフトパルプ（ＬＢＫＰ）を混合し、ＪＩＳ−Ｐ−８１
２１に準拠して、カナダ式標準型濾水度（ＣＳＦ）を測
定した。

【００２２】

【表２】 評価結果 ＢＣ離解物 ＢＣ離解物：ＬＢＫＰの混合比 ＣＳＦ（ｃｃ） （乾燥重量比） Ａ ２．５ ： ９７．５ ４２０ Ａ ５ ： ９５ ２７０ Ａ １０ ： ９０ １３０ Ｂ ５ ： ９５ １８０ Ｃ ５ ： ９５ ２２０ Ｄ ５ ： ９５ ２３０ Ｅ ５ ： ９５ ２２５ ───────────────────────────────── Ｆ（比較例） ２．５ ： ９７．５ ４９０ ５ ： ９５ ４１０ １０ ： ９０ ３００

【００２３】以上の結果から、本発明のバクテリアセル
ロース離解物が優れた濾水度調整作用を有していること
が判る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１２Ｓ 3/08 8931−4Ｂ (Ｃ１２Ｐ 19/04 Ｃ１２Ｒ 1:02） (72)発明者 森永 康 神奈川県川崎市高津区坂戸３丁目２番１号 株式会社バイオポリマー・リサーチ内 (72)発明者 吉永 文弘 神奈川県川崎市高津区坂戸３丁目２番１号 株式会社バイオポリマー・リサーチ内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セルロース生産菌を攪拌培養することで
   製造し得るセルロース性物質離解物よりなる濾水度調整
   剤。
2. 【請求項２】 セルロース生産菌がアセトバクター属で
   ある請求項１記載の濾水度調整剤。
3. 【請求項３】 セルロース性物質を０．１重量％以下を
   含む懸濁液中で離解処理を行なう請求項１又は２に記載
   の濾水度調整剤。