JPH09165403A - Method for freezing bacterial cellulose - Google Patents

Method for freezing bacterial cellulose

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JPH09165403A
JPH09165403A JP7347495A JP34749595A JPH09165403A JP H09165403 A JPH09165403 A JP H09165403A JP 7347495 A JP7347495 A JP 7347495A JP 34749595 A JP34749595 A JP 34749595A JP H09165403 A JPH09165403 A JP H09165403A
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JP
Japan
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bacterial cellulose
cellulose
water
culture
freezing
Prior art date
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Pending
Application number
JP7347495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Otohiko Watabe
乙比古 渡部
Akira Shibata
明 柴田
Yasushi Morinaga
康 森永
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Bio Polymer Research Co Ltd
Original Assignee
Bio Polymer Research Co Ltd
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Publication date
Application filed by Bio Polymer Research Co Ltd filed Critical Bio Polymer Research Co Ltd
Priority to JP7347495A priority Critical patent/JPH09165403A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To freeze or thaw a bacterial cellulose without detriment to its properties by mixing an aqueous suspension of a bacterial cellulose with a third component except bacterial cellulose and water and freezing the resultant mixture. SOLUTION: An aqueous dispersion of a bacterial cellulose is mixed with a third component except bacterial cellulose and water, and the resultant mixture is frozen. Examples of hydrophilic liquids used as the third component include glycerol, ethylene glycol dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, surfactants, lactic acid, gluconic acid, delta-gluconolactone and a mixture thereof. Examples of hydrophilic solids which can be used as the third component include water-soluble substances such as water-soluble low-molecular compounds and water-soluble polymers. Although the freezing temperature can be suitably selected according to the object, etc., it is usually in the range of about 0 deg.C or below.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セルロース生産菌
を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。)の凍結方法、該方法によって得られる凍結物、及
び該凍結物の復元方法に係わるものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for freezing a cellulosic substance (hereinafter referred to as “bacterial cellulose” or “BC”) which can be produced by culturing a cellulosic bacterium, and a frozen product obtained by the method. And a method for restoring the frozen product.

【0002】[0002]

【従来の技術】BC(バクテリアセルロース)は可食性
であり無味無臭であるため、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(又は微細繊
維)の断面幅が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。
2. Description of the Related Art BC (bacterial cellulose) is edible and tasteless and odorless, so it is used in the field of foods, and because of its excellent water-based dispersibility, it maintains the viscosity of foods, cosmetics, paints, etc. It has industrial value in strengthening dough, retaining moisture, improving food stability, as a low-calorie additive or as an emulsification stabilizing aid. BC is characterized in that the cross-sectional width of fibrils (or fine fibers) is about two digits smaller than cellulose produced from wood pulp or the like.
Accordingly, the dissociated product of BC has various industrial uses as a reinforcing agent for polymers, especially aqueous polymers, based on such structural and physical characteristics of fibrils. A material obtained by solidifying such a cellulosic disagglomerated product into a paper or solid form exhibits a high tensile modulus, so that excellent mechanical properties based on the structural characteristics of fibrils are expected, and there are applications as various industrial materials. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】さて、上で述べたよう
に、BCが食品等に含有されている場合には、長期保存
等の目的でそれらに凍結(冷凍)処理が施されることが
ある。ところが、BCは、非常に微細なセルロース微細
繊維からなる。この微細繊維は、幅約100nm、厚さ数
nm程度であることが、透過型電子顕微鏡観察の結果をも
とに推察されている。さらに、走査型電子顕微鏡観察で
は、幅が20〜50nmであることが報告されている。周
知のようにセルロースは、グルコースの1位と4位の炭
素がβ結合してできたホモポリマーである。このグルコ
ース残基の2、3、6位には、水酸基が結合している
が、これらの水酸基とグルコースのピラノース環の中の
酸素原子との間に水素結合が形成される。微細繊維と微
細繊維の間には、水分が存在しているが、凍結の過程に
おいて時間をかけて凍結を行うと大きな氷晶の成長が起
きる。BCの微細繊維間の水が凍結される際に、微細繊
維間の空隙よりも大きな氷晶の成長がおこると、BCの
微細繊維同士の会合(水素結合)が発生する。従って、
この現象を防止するためには、急激に凍結を行う必要が
ある。しかしながら、急激な凍結のための冷却には大き
なエネルギーが必要とされる。このような点を考慮して
も、凍結乾燥を工業的に行うには、膨大なエネルギーが
必要となる。バクテリアセルロースのリボン状の微細繊
維は、通常のセルロース繊維、例えば、植物パルプ繊維
と比較して非常に細い分、表面積が大きいので、水素結
合に寄与する部分が多くなるので、微細繊維間の水素結
合は、通常のパルプ繊維などと比較して非常に強固なも
のとなる。
As described above, when BC is contained in food or the like, it may be subjected to a freezing (freezing) treatment for the purpose of long-term storage or the like. is there. However, BC consists of very fine cellulose fine fibers. This fine fiber has a width of about 100 nm and a number of thicknesses.
It is estimated that the thickness is about nm based on the result of transmission electron microscope observation. Furthermore, it is reported that the width is 20 to 50 nm in scanning electron microscope observation. As is well known, cellulose is a homopolymer formed by β-bonding the carbons at positions 1 and 4 of glucose. Hydroxyl groups are bonded to positions 2, 3, and 6 of the glucose residue, and hydrogen bonds are formed between these hydroxyl groups and oxygen atoms in the pyranose ring of glucose. Water exists between the fine fibers, but large ice crystals grow when freezing is performed for a long time during the freezing process. When water between the fine fibers of BC freezes, if ice crystals larger than the voids between the fine fibers grow, association (hydrogen bond) between the fine fibers of BC occurs. Therefore,
In order to prevent this phenomenon, it is necessary to freeze rapidly. However, a large amount of energy is required for cooling for rapid freezing. Considering such points, a huge amount of energy is required to industrially perform freeze-drying. Ribbon-shaped fine fibers of bacterial cellulose are much finer than ordinary cellulose fibers, for example, plant pulp fibers, and have a large surface area. Therefore, a large portion contributes to hydrogen bonding. The bond is very strong as compared with ordinary pulp fibers and the like.

【0004】従って、一旦BCを含む組成物が凍結され
ると微細繊維間の結合が強固なために、これを単に解凍
(融解)してももとの湿潤状態には復元しない。このた
め、単に凍結後解凍させたBCの、溶解性、分散性、沈
降度、及び粘度などの諸特性が凍結前の状態に復元する
ことは著しく困難であった。以上述べたような理由によ
って、BCの諸特性を保持しながら凍結・解凍の為の満
足すべき方法はこれまでなかった。本発明者等は、BC
の水性懸濁液にBCと水以外の第3の成分を加えた後、
凍結することによって、従来の問題点を解決することが
できることを見出し、本発明を完成させた。
Therefore, once the composition containing BC is frozen, the bond between the fine fibers is so strong that even if the composition is simply thawed (melted), the original wet state is not restored. For this reason, it was extremely difficult to restore the properties such as solubility, dispersibility, sedimentation degree, and viscosity of BC simply thawed after freezing to the state before freezing. For the reasons described above, there has been no satisfactory method for freezing and thawing while maintaining the various characteristics of BC. The present inventors
After adding BC and a third component other than water to the aqueous suspension of
The present invention has been completed by finding that the conventional problems can be solved by freezing.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、バクテ
リアセルロースを含有する水性懸濁液にバクテリアセル
ロースと水以外の第3成分を加えた後に凍結することを
特徴とする、バクテリアセルロースの凍結方法に係わ
る。更に本発明は、かかる凍結方法によって得られるバ
クテリアセルロース凍結物にも係わる。本発明方法に於
いて、第3成分として用いる親水性液体の例として、グ
リセリン、エチレングリコール、ジメチルスルホキシ
ド、ジメチルホルムアミド、界面活性剤、乳酸、グルコ
ン酸及びデルタグルコノラクトン並びにそれら1つ以上
の混合物を挙げることができる。更に、第3成分として
用いることができる親水性固体には、水溶性低分子及び
水溶性高分子等の水溶性物質が含まれる。
That is, the present invention is characterized in that an aqueous suspension containing bacterial cellulose is added with bacterial cellulose and a third component other than water and then frozen, and then frozen. Involved in the method. The present invention also relates to a frozen bacterial cellulose product obtained by such a freezing method. Examples of the hydrophilic liquid used as the third component in the method of the present invention include glycerin, ethylene glycol, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, a surfactant, lactic acid, gluconic acid and delta-gluconolactone, and a mixture of at least one of them. Can be mentioned. Further, the hydrophilic solid that can be used as the third component includes a water-soluble substance such as a water-soluble low molecule and a water-soluble polymer.

【0006】この中で水溶性低分子とは、例えば、糖類
(グルコース、フラクトース、ガラクトース、キシロー
ス、マンノース、アラビノース、シュクロース、ラクト
ース、セロビオース、パラチノース、マルトース、ゲン
チオビオース、トレハロース、ラムノース、オリゴ糖、
イソマルトオリゴ糖、大豆オリゴ糖、フラクトオリゴ
糖、ガラクトオリゴ糖、ラクトスクロース、カップリン
グシュガー、液糖、サイクロデキストリン、、糖アルコ
ール、ソルビトール、エリスリトール、ラクチトール、
マルチトール、キシリトール、マンニット、ズルシッ
ト)、塩類(硫酸ナトリウム、硫安、食塩、塩化カルシ
ウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、ロッセル
塩)、アミノ酸、アミノ酸塩、有機酸、有機酸塩、核
酸、核酸塩、アルキルケテンダイマー、スチレンーアク
リル系サイズ剤、オレフィンー無水マレイン酸系サイズ
剤、高級脂肪酸系サイズ剤、エポキシ化合物からなる耐
水性材料、蛍光増白剤、消泡剤、帯電防止剤、顔料、染
料、硫酸バンド、塩化アルミニウム、アルミン酸ソー
ダ、塩基性塩化アルミニウム、塩基性ポリ水酸化アルミ
ニウム、アルミナゾル、水溶性アルミニウム化合物、硫
酸第1鉄、塩化第2鉄、及びアルケニル無水コハク酸系
サイズ剤並びにそれら1つ以上の混合物をいう。
Among these, water-soluble low-molecular weight compounds include, for example, sugars (glucose, fructose, galactose, xylose, mannose, arabinose, sucrose, lactose, cellobiose, palatinose, maltose, gentiobiose, trehalose, rhamnose, oligosaccharides,
Isomaltooligosaccharide, soybean oligosaccharide, fructooligosaccharide, galactooligosaccharide, lactosucrose, coupling sugar, liquid sugar, cyclodextrin, sugar alcohol, sorbitol, erythritol, lactitol,
Maltitol, xylitol, mannitol, dursit), salts (sodium sulfate, ammonium sulfate, salt, calcium chloride, sodium bicarbonate, sodium carbonate, rossel salt), amino acids, amino acid salts, organic acids, organic acid salts, nucleic acids, nucleic acid salts , Alkyl ketene dimer, styrene-acrylic sizing agent, olefin-maleic anhydride sizing agent, higher fatty acid sizing agent, water resistant material composed of epoxy compound, fluorescent brightener, defoamer, antistatic agent, pigment, dye , Sulfuric acid band, aluminum chloride, sodium aluminate, basic aluminum chloride, basic polyaluminum hydroxide, alumina sol, water-soluble aluminum compound, ferrous sulfate, ferric chloride, and alkenyl succinic anhydride-based sizing agent and the like Refers to one or more mixtures.

【0007】また水溶性高分子とは、例えば、セルロー
ス誘導体(カルボキシメチルセルロース、メチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロー
ス)、ファイバロン、キサンタンガム、キシログルカ
ン、デキストリン、デキストラン、カラギーナン、エコ
ーガム、ローカストビーンガム、アルギン酸、アルギン
酸塩、プルラン、澱粉、かたくり粉、クズ粉、陽性澱
粉、燐酸化澱粉、コーンスターチ、アラビアガム、ロー
カストビーンガム、グアガム、ゲランガム、ポリデキス
トロース、ペクチン、キチン、水溶性キチン、キトサ
ン、カゼイン、アルブミン、大豆蛋白溶解物、ペプト
ン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリ
アクリル酸ソーダ、ポリビニルピロリドン、ポリリン酸
ナトリウム、ポリ酢酸ビニル、ポリアミノ酸、ポリ乳
酸、ポリリンゴ酸、ポリグリセリン、ラテックス、ロジ
ン系サイズ剤、石油樹脂系サイズ剤、尿素樹脂、メラミ
ン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド・
ポリアミン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリアミン、植
物ガム、ポリエチレンオキサイド、親水性架橋ポリマ
ー、ポリアクリル酸塩、でんぷんポリアクリル酸共重合
体、タマリンドガム、ジェランガム、ペクチン、グァー
ガム及びコロイダルシリカ並びにそれら1つ以上の混合
物をいう。この中でも、キサンタンガム及びカルボキシ
メチルセルロースが好ましい。
The water-soluble polymer includes, for example, cellulose derivatives (carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, ethyl cellulose), fibron, xanthan gum, xyloglucan, dextrin, dextran, carrageenan, echo gum, locust bean gum, alginic acid, Alginate, Pullulan, Starch, Potato starch, Kudzu flour, Positive starch, Phosphorylated starch, Corn starch, Gum arabic, Locust bean gum, Gua gum, Gellan gum, Polydextrose, Pectin, Chitin, Water-soluble chitin, Chitosan, Casein, Albumin, Soybean Protein lysate, peptone, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, sodium polyacrylate, polyvinylpyrrolidone, sodium polyphosphate, polyvinyl acetate , Polyamino acids, polylactic acid, polymalic acid, polyglycerol, latex, rosin sizing agents, petroleum resin sizing agents, urea resins, melamine resins, epoxy resins, polyamide resins, polyamide
Polyamine resin, polyethyleneimine, polyamine, vegetable gum, polyethylene oxide, hydrophilic cross-linked polymer, polyacrylate, starch polyacrylic acid copolymer, tamarind gum, gellan gum, pectin, guar gum and colloidal silica, and mixtures of one or more of them. Say. Among these, xanthan gum and carboxymethyl cellulose are preferable.

【0008】以上述べた第3成分は、本発明の凍結物の
使用目的により、当該業者によって選択されるものであ
る。固体成分、低分子可溶成分、高分子成分などを組み
合わせて用いることもある。例えば、食品分野で増粘剤
として用いる場合には、キシログルカン、食塩、シュク
ロースなどを、例えば、100:5:20の比率で、組
み合わせて用いる場合がある。特に、食品に用いる場合
に無味、無臭、無色、無害のものが求められる場合に
は、第3成分としては、可食性可溶性の高分子が望まし
い。これら第3成分の添加量は、当業者であれば物質の
種類等に応じて適宜選択することができ、通常BCの重
量に対して2〜1,000重量%である。更に、第3成
分が含まれるバクテリアセルロース水性懸濁液の例とし
て、セルロース生産菌の培養液そのもの又はそれに上記
第3成分が含有されたものを使用することもできる。
The third component described above is selected by a person skilled in the art depending on the purpose of use of the frozen product of the present invention. A solid component, a low-molecular soluble component, a high-molecular component and the like may be used in combination. For example, when used as a thickener in the food field, xyloglucan, salt, sucrose, etc. may be used in combination at a ratio of 100: 5: 20, for example. In particular, when tasteless, odorless, colorless, and harmless substances are required for use in foods, the third component is preferably an edible soluble polymer. Those skilled in the art can appropriately select the addition amount of these third components depending on the type of substance and the like, and are usually 2 to 1,000% by weight based on the weight of BC. Furthermore, as an example of the bacterial cellulose aqueous suspension containing the third component, the culture solution of the cellulose-producing bacterium itself or the one containing the third component may be used.

【0009】本発明方法に於ける凍結方法としては、従
来公知のものであれば良く、例えば、約0℃以下の雰囲
気中で放置する等を挙げることができる。凍結速度は一
般に早い方が好ましいが、当業者が諸条件を考慮して適
宜設定することができる。凍結温度も目的等に応じて適
当に選ぶことができるが、一般に、約0℃以下の範囲で
ある。本発明方法で具体的に用いる凍結装置の例として
は、冷凍庫のようなものがある。
The freezing method in the method of the present invention may be any conventionally known method, for example, leaving it in an atmosphere of about 0 ° C. or lower. Generally, the higher the freezing rate is, the more preferable it is, but those skilled in the art can appropriately set it in consideration of various conditions. The freezing temperature can be appropriately selected according to the purpose, etc., but is generally in the range of about 0 ° C or lower. An example of a freezing device specifically used in the method of the present invention is a freezer.

【0010】本発明方法に於いてセルロース性物質は離
解処理を受けたものであることが好ましい。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。更に酸加水分解、酵素を用
いた加水分解及び漂白剤によっても離解処理を行なうこ
とができる。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。
In the method of the present invention, the cellulosic material is preferably one that has been subjected to disaggregation treatment. The disintegration phenomenon of bacterial cellulose is considered to be a phenomenon in which a stress generated inside the cellulose due to a mechanical external force or the like deforms or breaks it. Accordingly, the disaggregation treatment of bacterial cellulose can be performed by applying a mechanical external force to bacterial cellulose. Further, the disaggregation treatment can be carried out by acid hydrolysis, enzymatic hydrolysis and a bleaching agent. The mechanical external force referred to herein includes, for example, stresses such as tension, bending, compression, torsion, impact, and shearing, but generally includes compression, impact, and shearing stress. The actual application of these mechanical external forces to bacterial cellulose can be achieved by using, for example, a mixer, a polytron, an ultrasonic oscillator or the like.

【0011】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。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。その他の
離解処理条件は当業者が適宜選択することが出来る。
In the disaggregation treatment by the mixer, the mechanical external force is mainly composed of the impact force caused by the collision between the stirring blade and the bacterial cellulose and the shear force generated by the displacement phenomenon due to the speed difference of the medium. In the disaggregation process using Polytron, the mechanical external force is the compressive force of bacterial cellulose sandwiched between the external teeth and the internal teeth, the impact force of the collision of high-speed rotating teeth with bacterial cellulose, the static external teeth and the high speed of stationary external teeth. The shear stress generated in the medium existing in the gap between the rotating internal teeth is mainly involved. In the disintegration by the ultrasonic pulverizer, the mechanical external force is mainly cavitation (cavity phenomenon) continuously generated in the medium due to the oscillation of the ultrasonic oscillating unit, and significant shear stress locally generated. The defibration treatment of the present invention can be performed by any method other than the above-mentioned specific examples as long as a certain load (mechanical external force) can be applied to the bacterial cellulose. Other disaggregation treatment conditions can be appropriately selected by those skilled in the art.

【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、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、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。
The disaggregation treatment has been described above. The disaggregation treatment according to the present invention is carried out after stirring culture of the cellulose-producing bacterium.
It is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to an independent secondary operation performed on bacterial cellulose separated and purified from a culture solution. That is, the stirring operation has a function of disaggregating the bacterial cellulose, and in the stirring culture, the dissociation treatment of the bacterial cellulose can be sufficiently performed even by the stirring function for the purpose of culturing. Furthermore, the same can be said for the operations of separating, washing, purifying and transporting the bacterial cellulose obtained by stirring culture, and additional disaggregation treatment in these operations is also included in the disaggregation treatment of the present invention. Please note.

【0013】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す
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。
The agitation culture as referred to in the present invention is a culture method carried out while agitating a culture solution, and the agitation effect received during the agitation culture causes the structure of bacterial cellulose to decrease, for example, due to a decrease in crystallization index. The crystal parts change so as to increase. As the stirring means, for example, an impeller, an airlift fermenter, a pump-driven circulation of fermentation broth, a combination of these means, and the like can be used. The culture operation method includes a so-called batch fermentation method, a fed-batch batch fermentation method, a repeated batch fermentation method and a continuous fermentation method. Furthermore, a method for producing a cellulosic substance by circulating a culture solution containing bacterial cells between a culture apparatus and a separation apparatus described in Japanese Patent Application No. 6-192287 in the name of the present applicant. And separating the cellulosic substance, which is a product, from the cells and the culture solution, and culturing the cellulosic bacteria described in Japanese Patent Application No. 6-192288 in the name of the present applicant. A method for producing a cellulosic material by continuously extracting a culture solution from a culture system and supplying a new culture solution having substantially the same volume as the amount withdrawn during the culture period. The production method is characterized in that the concentration of the cellulosic substance in the culture solution is kept low.

【0014】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。
As a tank for carrying out the stirring culture,
For example, stirring tanks such as jar fermenters and tanks,
In addition, baffled flasks, Sakaguchi flasks, and air-lift type stirring tanks can be used, but are not limited thereto. In the stirring culture according to the present invention, at the same time as stirring,
Ventilation may be performed if necessary. The aeration referred to here may be any of an oxygen-containing gas such as air and an oxygen-free gas such as argon and nitrogen. These gases may be used by those skilled in the art according to the conditions of the culture system. Will be selected as appropriate. For example, in the case of anaerobic microorganisms, if an inert gas is ventilated, the culture solution can be stirred by the bubbles. In the case of aerobic microorganisms, the culture solution can be agitated while supplying oxygen necessary for the growth of the microorganisms by aerating an oxygen-containing gas.

【0015】尚、本発明で用いるBCを生産するセルロ
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. s
ucrofermentans)、アセトバクター・キシリナム(Acet
obacter 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 )ATCC1024
5、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−
13466)、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。
The cellulose-producing bacterium producing BC used in the present invention is, for example, Acetobacter xylinum subsp. S, which is represented by the BPR2001 strain.
ucrofermentans ), Acetobacter xylinum ( Acet
bacterium xylinum ) ATCC 23768, Acetobacter xylinum ATCC 23969, Acetobacter
Pasteurianus ( A. pasteurianus ) ATCC1024
5, Acetobacter xylinum ATCC 14851,
Acetic acid bacteria (genus Acetobacter) such as Acetobacter xylinum ATCC11142 and Acetobacter xylinum ATCC10821, and others, Agrobacterium, Rhizobium, Sarsina, Pseudomonas,
The genera are Achromobacter, Alcaligenes, Aerobacterium, Azotobacter and Zooglare, and various mutants created by subjecting them to mutation treatment by a known method using NTG (nitrosoguanidine) or the like. The BPR2001 strain was deposited on February 24, 1993 at the Patent Microorganisms Depositary Center of the Institute of Biotechnology and Industrial Technology, Ministry of International Trade and Industry (accession number FERM P-
13466) and subsequently transferred to a deposit under the Budapest Treaty on the International Recognition of Patent Deposits on February 7, 1994 (accession number FERM BP-4545).

【0016】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。上述の方法によって創製されるセルロー
ス生産菌の中でも、通気攪拌培養することによって、ポ
リスチレン換算の重量平均重合度が1.6×104
上、好ましくは1.7×104 以上である高重合度のバ
クテリアセルロースを製造するか、又は、静置培養する
ことによって、ポリスチレン換算の重量平均重合度が
2.0×104 以上である高重合度のバクテリアセルロ
ースを製造する菌株が好ましい。本発明で使用し得る高
重合度のバクテリアセルロースの生産菌のうち、BPR
3001Aは、平成7年6月12日付で通商産業省工業
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−14982を付さ
れている。一般的に、高分子材料の強度や弾性率は、高
分子の重合度が高いほど、高いものとなることが知られ
ている。バクテリアセルロースの場合にも同様で、高重
合度のバクテリアセルロースを原料として得られた各種
製品は、相対的に低い重合度のバクテリアセルロースを
原料として得られたものと比較して、その強度や弾性率
が高い。従って、高強度や弾性率のものを製造したい場
合には、先に述べたような高重合度のバクテリアセルロ
ースを用いた方が高い効果が得られる。
Examples of the chemical mutation treatment method using a mutagen such as NTG include, for example, Bio Factors, Vol. 1, p. 297-302.
(1988) and J. Gen. Microbiol, Vol. 135, p. 2917-2.
929 (1989). Therefore, those skilled in the art can obtain the mutant strain used in the present invention based on these known methods. The mutant strain used in the present invention can also be obtained by other mutation methods, for example, irradiation. Among the cellulose-producing bacteria created by the above-mentioned method, a high polymerization degree having a weight average polymerization degree of not less than 1.6 × 10 4 , preferably 1.7 × 10 4 or more in terms of polystyrene is obtained by aeration and stirring culture. Or a strain that produces bacterial cellulose having a high degree of polymerization having a weight-average degree of polymerization in terms of polystyrene of 2.0 × 10 4 or more by producing the bacterial cellulose or by culturing it in a static state. Among the bacterial cells producing a high degree of polymerization that can be used in the present invention, BPR
3001A was deposited on June 12, 1995, with the Patented Microorganisms Depositary Center, Biotechnology and Industrial Technology Research Institute, Ministry of International Trade and Industry, under the accession number FERM P-14982. In general, it is known that the higher the degree of polymerization of a polymer, the higher the strength and elastic modulus of the polymer material. Similarly, in the case of bacterial cellulose, various products obtained using high polymerization degree bacterial cellulose as a raw material have higher strength and elasticity than those obtained using relatively low polymerization degree bacterial cellulose as a raw material. High rate. Therefore, when it is desired to produce a product having a high strength and an elastic modulus, the use of bacterial cellulose having a high degree of polymerization as described above provides a higher effect.

【0017】本発明におけるBC等の各種セルロースの
重量平均重合度は、検出器としてRIを内蔵したGPC
システム(Tosoh HLC−8020)を用いて以下のよ
うにして測定する。各種セルロース試料を発煙硝酸−五
酸化リン溶液で W.J. Alexander, R.L. Mitchell, Anal
ytical chemistry 21, 12, 1497-1500 (1949) の方法に
よりニトロ化する。コントロールとして同時にニトロ化
したコットンリンターを用いる。セルロースニトロ化物
はTHF(和光純薬 1級)に0.05%濃度で溶かし
たのち、1.0μmポアサイズのフィルターで濾過す
る。GPCの溶離液にもTHFを用いる。流速は0.5
ml/min 、圧力は10〜13kg f/cm2 、サンプル注入
量は100μl とする。カラムはTSKgel GMH
−HR(S)(7.5ID×300mm×2本)とガード
カラム(HHR(S))(Tosoh Co., Ltd.) を用い35
℃で測定する。分子量算出のためにスタンダードポリス
チレン(Tosoh) を用いポリスチレン換算の相対分子量を
求める。2×107 から2630の分子量のポリスチレ
ンを用い、溶出時間(t)と分子量の対数(logM)
について、3次式:(logM=At3 +Bt2 +Ct
+D)による近似を行いスタンダード曲線を作製する。
分子量はTosoh のデータ処理専用機(SC−8020)
に内蔵されたプログラムにより重量平均分子量を計算す
る。これらの分子量の値からニトロ化後の置換度を考慮
して重量平均重合度を計算する。
The weight average degree of polymerization of various types of cellulose such as BC in the present invention is determined by GPC having RI as a detector.
It measures as follows using a system (Tosoh HLC-8020). Various cellulose samples were treated with fuming nitric acid-phosphorus pentoxide solution by WJ Alexander, RL Mitchell, Anal.
It is nitrated by the method of ytical chemistry 21, 12, 1497-1500 (1949). A nitrated cotton linter is used as a control. The cellulose nitrate is dissolved in THF (Wako Pure Chemicals first grade) at a concentration of 0.05%, and then filtered through a 1.0 μm pore size filter. THF is also used as the eluent for GPC. Flow rate is 0.5
ml / min, the pressure is 10-13 kgf / cm 2 , and the sample injection volume is 100 μl. Column is TSKgel GMH
-Using HR (S) (7.5 ID x 300 mm x 2) and guard column (HHR (S)) (Tosoh Co., Ltd.) 35
Measure in ° C. The standard polystyrene (Tosoh) is used to calculate the molecular weight, and the relative molecular weight in terms of polystyrene is calculated. Elution time (t) and logarithm of molecular weight (log M) using polystyrene having a molecular weight of 2 × 10 7 to 2630
For the cubic equation: (log M = At 3 + Bt 2 + Ct
+ D) is approximated to create a standard curve.
Molecular weight: Tosoh's data processing machine (SC-8020)
Calculate the weight average molecular weight by the program installed in. From these molecular weight values, the weight average polymerization degree is calculated in consideration of the degree of substitution after nitration.

【0018】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 Bacto
-Peptone、 Bacto-Soytone、 Yeast-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。
In the composition of the medium used for the stirring culture of the present invention, carbon sources include sucrose, glucose, fructose, mannitol, sorbitol, galactose,
Maltose, erythritol, glycerin, ethylene glycol, ethanol and the like can be used alone or in combination. Furthermore, starch hydrolyzate containing these, citrus molasses, beet molasses, beet juice,
It is also possible to use sugar cane juice, fruit juice such as citrus fruits, etc. in addition to sucrose. As the nitrogen source, ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride and ammonium phosphate, nitrates, organic or inorganic nitrogen sources such as urea can be used, or Bacto
-Natural nitrogen-containing nutrient sources such as Peptone, Bacto-Soytone, Yeast-Extract, and soybean concentrate may be used. Amino acids, vitamins, fatty acids, nucleic acids, 2,7,9 as organic micronutrients
-Tricarboxy-1H pyrrolo [2,3,5] -quinoline-4,5-dione, sulfite waste liquor, ligninsulfonic acid, etc. may be added.

【0019】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。
When using an auxotrophic mutant that requires amino acids and the like for growth, it is necessary to supplement the required nutrients. As the inorganic salts, phosphates, magnesium salts, calcium salts, iron salts, manganese salts, cobalt salts, molybdates, red blood salts, chelate metals and the like are used. Furthermore, inositol, phytic acid, pyrroloquinoline quinone (PQQ) (Japanese Patent Publication No. 5-1718; Mitsuo Takai, Paper and Paper Cooperative Journal, Vol. 42, No. 3, 237-2).
44), carboxylic acid or a salt thereof (Japanese Patent Application No. 5-1914).
No. 67), invertase (Japanese Patent Application No. 5-331491)
) And methionine (Japanese Patent Application No. 5-335564) can be added to the medium as appropriate. For example, when acetic acid bacterium is used as a production bacterium, the pH of the culture is controlled at 3 to 7, preferably around 5. The culture temperature is 10 to 40 ° C, preferably 25 to 3
Perform at 5 ° C. The oxygen concentration supplied to the culture device is 1 to
100%, preferably 21 to 80%. Those skilled in the art can appropriately select the composition ratio of each component in the medium, the inoculation of the cells into the medium, and the like, depending on the culture method.

【0020】本発明のバクテリアセルロースは、例えば
次の方法で製造することができる。通気攪拌培養により
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。
The bacterial cellulose of the present invention can be produced, for example, by the following method. Bacterial cellulose obtained by aeration and agitation culture is separated from the culture solution by a centrifugation method, a filtration method or the like. The bacterial cells produced by the method of the present invention may be recovered as the bacterial cells as they are, and may be further treated to remove impurities other than the cellulosic material including the bacterial cells contained in the substance. To remove impurities, washing with water, pressure dehydration, washing with diluted acid, washing with alkali, treatment with bleach such as sodium hypochlorite and hydrogen peroxide, treatment with cell lysing enzymes such as lysozyme, sodium lauryl sulfate, Impurities can be almost completely removed from the cellulosic material by performing a treatment with a surfactant such as deoxycholic acid, washing with heat in the range of room temperature to 200 ° C., alone or in combination. The cellulosic material thus obtained in the present invention includes cellulose, a substance containing a heteropolysaccharide having cellulose as a main chain, and a substance containing glucan such as β-1,3, β-1,2. In the case of the heteropolysaccharide, components other than cellulose include hexoses such as mannose, fructose, galactose, xylose, arabinose, rhamnose, and glucuronic acid, pentoses, and organic acids. These polysaccharides may be a single substance, or two or more polysaccharides may be mixed by hydrogen bonding or the like.

【0021】尚、本発明方法で得られるバクテリアセル
ロース凍結物は、流水等により解凍させた後、攪拌混合
することで元の離解物などの湿潤状態に復元することが
できる。本発明方法で得られるバクテリアセルロースの
凍結物を解凍して、元の離解物の状態に復元した場合に
は、BCを構成するセルロース微細繊維は、相互に強固
に結着していない状態になる。先に述べたように、BC
は、非常に微細なセルロース微細繊維からなる。本発明
に述べられているように、元の離解物の状態に復元した
場合には、このような微細繊維の表面、あるいは、微細
繊維で構成される網目状構造の空隙に大量(セルロース
微細繊維の重量の数倍〜数100倍)の液体成分を含ん
だ状態になる。このように大量の液体成分を含んだ状態
になるために、分散性、沈降性、液体の粘度などの点で
良好のものがえられる。
The frozen bacterial cellulose obtained by the method of the present invention can be thawed with running water or the like and then mixed with stirring to restore the original wet state of the disaggregated product or the like. When the frozen product of bacterial cellulose obtained by the method of the present invention is thawed and restored to its original disaggregated state, the cellulose fine fibers constituting BC are in a state where they are not firmly bound to each other. . As mentioned earlier, BC
Consists of very fine cellulose fine fibers. As described in the present invention, when restored to the original disaggregated state, a large amount (cellulosic fine fibers) is present on the surface of such fine fibers or in the voids of the network structure composed of fine fibers. (A few times to several hundred times the weight of the liquid component). As described above, since a large amount of liquid component is contained, good dispersibility, sedimentation property, and liquid viscosity can be obtained.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】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。尚、各実施例に於いて、諸特性値は以下のように
測定した。懸濁液の沈降度 沈降度の測定方法は、バクテリアセルロース(BC)濃
度0.2%の懸濁液10mlをFalcon製の15mlのチュー
ブにいれたものを3000回転で15分間遠心分離した
後に沈降部分の体積の全体に対する比率で表した。沈降
度の値が大きいほど沈降しにくく、分散していることに
なる。また、沈降度復元率として(乾燥後復水後の離解
物の沈降度/乾燥前の離解物の沈降度)の値を用いた。粘度 本発明での粘度とは、BC含量0.1%の水性懸濁液を
動的液体粘弾性測定法により測定したときの、30℃に
おける角速度10rad/sec での動的粘性率(以下、単に
粘度という)をいう。より具体的には、動的液体粘度測
定装置(Rheometrics 社製の「FLUIDS SPECTROMETER RF
S II」を使用し、直径5cmの平行回転円盤の間に濃度
0.1%のBC離解物の水性懸濁液を2mlはさんで、温
度30℃で角速度10rad/sec ひずみ10%において測
定された粘度である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the examples do not limit the present invention. In addition, in each Example, various characteristic values were measured as follows. Sedimentation degree of suspension Sedimentation degree is measured by adding 10 ml of 0.2% bacterial cellulose (BC) suspension to a 15 ml tube made of Falcon, centrifuging at 3000 rpm for 15 minutes, and then sedimenting. It was expressed as a ratio of the volume of a part to the whole. The larger the value of the degree of sedimentation, the harder the sedimentation, and the more dispersed the particles. The value of the sedimentation degree recovery ratio (the sedimentation degree of the disaggregated matter after drying and condensate / the sedimentation degree of the disaggregated matter before drying) was used. Viscosity The viscosity in the present invention means a dynamic viscosity at an angular velocity of 10 rad / sec at 30 ° C. when an aqueous suspension having a BC content of 0.1% is measured by a dynamic liquid viscoelasticity measuring method (hereinafter, Simply called viscosity). More specifically, a dynamic liquid viscometer (“FLUIDS SPECTROMETER RF” manufactured by Rheometrics) is used.
S II "was used to measure 2 ml of an aqueous suspension of BC disaggregate having a concentration of 0.1% between parallel rotating disks having a diameter of 5 cm, and the temperature was 30 ° C and the angular velocity was 10 rad / sec and the strain was 10%. It has a high viscosity.

【0023】[0023]

【実施例】 実施例1バクテリアセルロースの製造及び離解処理 (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。
Example 1 Production of bacterial cellulose and disaggregation treatment (1) Preparation of seed bacterial solution (proliferation of bacterial cells) Cellulose-producing bacteria were grown by a flask culture method. Basic composition of 40 g / L fructose, 1.0 g / L potassium phosphate, 0.3 g / L magnesium sulfate, 3 g / L ammonium sulfate, 5 g / L bacto-peptone, 1.4 ml / L lactic acid, initial pH 5.0 Medium 100
BPR into a 750 ml Roux flask into which the
1 ml of a cryopreserved bacterial solution of the 2001 strain (FERM BP-4545) was inoculated, and statically cultured at 28 ° C. for 3 days in a constant temperature incubator. After the seed culturing, the Roux flask was shaken well, and the contents were subjected to gauze filtration under aseptic conditions to obtain a seed bacterial solution.

【0024】(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20
時間又は30時間、pHを1N NaOH又は1N H
2 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。
(2) Production of Bacterial Cellulose by Stirring Culture Aseptically inoculating 60 ml of the above seed bacterial solution into a small jar fermenter (total volume 1000 ml) in which 540 ml of sterilized medium for stirring culture to be described later is put. 20 at 30 ° C
PH for 1 hour or 30 hours with 1N NaOH or 1N H
While controlling to 5.0 with 2 SO 4 , the stirring speed was initially 400 rpm, and the dissolved oxygen (DO) was 3.0.
Stirring culture was performed with a jar fermenter while automatically controlling the number of revolutions so as to fall within 0 to 21.0%. For the stirring culture, a medium having the following composition was used. Fructose 40 g / L, KH 2 PO 4 1.0 g / L, MgSO 4 0.3 g / L, (NH 4 ) 2 SO 4 3 g / L, Bacto-Soytone (manufactured by Difco) 5 g / L and sono (soybean) 5 g / L Initial pH 5.0 After cultivation, the solids in the jar fermenter were collected, washed with water to remove the medium components, and then placed in a 1% NaOH aqueous solution at 110 ° C. The cells were removed by treatment for 20 minutes. Further, the produced cellulose was washed with water until the washing liquid became nearly neutral to obtain bacterial cellulose.

【0025】(3) カルボキシメチルセルロースを添
加した攪拌培養 (2)に記載した攪拌培養において、培地成分として、
さらに、カルボキシメチルセルロースを5g/l添加し
て培養を行った。得られた培養物は、(2)で得られた
培養物よりも粘性の高いものであった。 (4) 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。
(3) Stirring culture with addition of carboxymethyl cellulose In the stirring culture described in (2), as the medium component,
Furthermore, carboxymethylcellulose was added at 5 g / l for culturing. The resulting culture was more viscous than the culture obtained in (2). (4) Production of Bacterial Cellulose (Comparative Example) by Static Culture 600 ml of a medium having the composition described in (2) was dispensed into a sterile petri dish by 30 ml each, and allowed to stand at 30 ° C. for 7 days. did. After completion of the culture, the bacterial cellulose formed on the surface of the Petri dish was washed with water to remove the medium components.

【0026】(5) 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られた洗浄バクテリアセル
ロースに水を加え、約0.2重量%の離解処理濃度(バ
クテリアセルロース乾燥重量/容量)の懸濁液を調製し
た。同様にして、(4)の静置培養により得られたバク
テリアセルロースに水を加え、約0.2重量%の離解処
理濃度(バクテリアセルロース乾燥重量/容量)の懸濁
液を調製した。次いで、これらの懸濁液を攪拌機(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。この離解
処理により、攪拌培養からBC離解物(A)、静置培養
からBC離解物(B)を得た。(2)および(3)の攪
拌培養終了後のバクテリアセルロースを含有するジャー
ファーメンター内の培養液に水を加え、バクテリアセル
ロースの含有量を0.2%に調製した。次いでこれを攪
拌機(オースター社製ブレンダー)を用いて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。この離解処理により、それぞれの培養液の希釈液か
ら、BC離解物(C)および(D)を調製した。なお、
上記におけるBCの濃度は、培養液から遠心分離で湿潤
状態の固形分を取りだした後に、この固形分の20倍量
の0.2規定の水酸化ナトリウム溶液中で100℃で1
時間浸漬することで、バクテリアセルロース以外の菌体
や培地成分を取り除いた後に、十分水洗乾燥して測定し
た乾燥重量から計算した。
(5) Disaggregation treatment of bacterial cellulose Water was added to the washed bacterial cellulose obtained by the stirring culture method of (2), and suspended at a disaggregation treatment concentration (bacterial cellulose dry weight / volume) of about 0.2% by weight. A suspension was prepared. Similarly, water was added to the bacterial cellulose obtained by the stationary culture in (4) to prepare a suspension having a disintegration treatment concentration of about 0.2% by weight (dry weight / volume of bacterial cellulose). Next, these suspensions were disintegrated for 3 minutes at 25 ° C. using a stirrer (Blender manufactured by Auster). The rotation speed of the stirrer was set to the highest level. By this disaggregation treatment, a BC disintegration product (A) was obtained from the stirring culture, and a BC disintegration product (B) was obtained from the stationary culture. Water was added to the culture solution in the jar fermenter containing bacterial cellulose after completion of the stirring culture in (2) and (3) to adjust the bacterial cellulose content to 0.2%. Then, the mixture was stirred at 25 ° C. for 3
Disaggregated for a minute. The rotation speed of the stirrer was set to the highest level. By this disaggregation treatment, BC disaggregates (C) and (D) were prepared from the dilutions of the respective culture solutions. In addition,
The concentration of BC in the above was determined by centrifuging to remove a wet solid from the culture solution, and then in a 0.2 N sodium hydroxide solution (20 times the solid content) at 100 ° C.
After immersion for a time to remove bacterial cells and medium components other than bacterial cellulose, the cells were sufficiently washed and dried and calculated from the measured dry weight.

【0027】実施例2 実施例1で調製した離解物(A)に本発明における第3
成分として、カルボキシメチルセルロース(CMC)、
エコーガム、ファイバロン、デキストリン、及びポリリ
ン酸ナトリウムをBCの重量に対して50%及び100
%の量で加え、−20℃まで約60分かけて凍結した。
凍結状態で約1時間保持した後、室温雰囲気中に放置す
ることによって解凍して元の懸濁状態に戻した。凍結
前、及び解凍後の夫々の時点で上記の方法に従って、沈
降度を測定した。
Example 2 The disaggregated material (A) prepared in Example 1 was used as the third component of the present invention.
As a component, carboxymethyl cellulose (CMC),
Echo gum, fibron, dextrin, and sodium polyphosphate at 50% and 100% by weight of BC
%, And frozen to -20 ° C over about 60 minutes.
After being kept in a frozen state for about 1 hour, it was thawed by leaving it in an atmosphere at room temperature to restore the original suspension state. The degree of sedimentation was measured according to the method described above at each time point before freezing and after thawing.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】第3成分を添加した場合(No.1〜 No.1
0)に、無添加の場合(No.11)と比較して、沈降度復
元率が高くなることが示された。実施例1で調製した離
解物(C)及び(D)を離解物(A)の代わりに用い
て、更に同様の試験を行った。その結果、離解物(A)
と同様の効果が得られた。
When the third component is added (No. 1 to No. 1)
It was shown in 0) that the recovery rate of sedimentation degree was higher than that in the case of no addition (No. 11). Using the disaggregated materials (C) and (D) prepared in Example 1 instead of the disaggregated material (A), the same test was conducted. As a result, disaggregated material (A)
The same effect as described above was obtained.

【0030】実施例3 高重合度セルロース生産菌の静
置培養とセルロース(BC)の調製 BPR3001Aをグリセロールストックより培地10
0mlを仕込んだ750ml容のルーフラスコに1%濃度で
植菌し28℃で3日間静置培養した。培養後ルーフラス
コをよく振り菌体をセルロース膜よりはがした後、菌液
3mlをCSL−Fru培地27mlを入れたシャーレ(直
径90mm)に植菌し、28℃、10日間培養した。培養
終了後、各菌のセルロース膜を流水で洗浄後、それぞれ
約500mlの水中で80℃、20分間加熱した。加熱後
各セルロース膜をさらに流水で洗浄しその後、約500
mlの0.1NのNaOH中で80℃、20分間加熱する
ことにより溶菌させた。溶菌後、各セルロース膜を約5
00mlの蒸留水中で80℃、20分間加熱することによ
り洗浄した。同様の洗浄を蒸留水を交換しつつ3〜5回
行うことにより精製BCを得た。
Example 3 Static of Cellulose Producing High Polymerization Cellulose
Incubation and Preparation of Cellulose (BC) BPR3001A was added to the medium 10 from glycerol stock.
Inoculation was carried out at a concentration of 1% in a 750 ml volume flask equipped with 0 ml, and the cells were cultured at 28 ° C. for 3 days. After the culture, the roux flask was shaken well to remove the cells from the cellulose membrane, and 3 ml of the bacterial solution was inoculated into a Petri dish (diameter: 90 mm) containing 27 ml of CSL-Fru medium and cultured at 28 ° C for 10 days. After the cultivation, the cellulose membrane of each bacterium was washed with running water and heated in about 500 ml of water at 80 ° C. for 20 minutes. After heating, each cellulose membrane was further washed with running water, and thereafter, about 500
Lysis was achieved by heating at 80 ° C. for 20 minutes in 0.1 ml NaOH. After lysis, each cellulose membrane is
Washing was carried out by heating in 00 ml of distilled water at 80 ° C. for 20 minutes. The same washing was performed 3 to 5 times while exchanging distilled water to obtain purified BC.

【0031】実施例4 高重合度セルロース生産菌の通
気攪拌培養とセルロース(BC)の調製 BPR3001AをグリセロールストックよりCSL−
Fru培地100mlを仕込んだ750ml容ルーフラスコ
に1%植菌し28℃で3日間静置培養した。培養後ルー
フラスコをよく振って菌体をセルロース膜よりはがした
後、菌液12.5mlを112.5mlの培地を含む500
mlフラスコに植菌し、28℃、180rpm 、3日間培養
した。培養物をブレンダーにより無菌的に離解し、その
60mlを540mlのCSL−Fru培地を仕込んだ11
ジャーに植菌し、pHをNH3 ガスおよび1規定H2
4 で4.9〜5.1に制御しながら、溶存酸素量(D
O)が3.0%以上になるように回転数を自動制御しな
がら、メイン培養を行った。終了後、得られた培養液を
酢酸緩衝液で約5倍に希釈した後、遠心分離し沈殿物を
回収した。沈殿を蒸留水で最初の培養液量の約8倍に希
釈後、80℃、20分間加熱し、加熱後遠心分離により
沈殿物を回収した。沈殿物を同じく8倍量の0.1N
NaOHに懸濁し80℃、20分間加熱することにより
溶菌し、溶菌後遠心分離により沈殿物を回収した。この
後、さらに8倍量の蒸留水に沈殿を懸濁し80℃、20
分間加熱し、加熱後遠心分離し沈殿物を回収することに
よりセルロースの洗浄を行った。同様の洗浄を3回行う
ことにより精製BCを得た。
Example 4 High-Polymerization Cellulose-Producing Bacteria
Bacterial agitation culture and preparation of cellulose (BC) BPR3001A was prepared from glycerol stock by CSL-
1% of the cells were inoculated into a 750 ml roux flask charged with 100 ml of Fru medium and statically cultured at 28 ° C. for 3 days. After the culture, the roux flask was shaken well to remove the cells from the cellulose membrane, and 12.5 ml of the bacterial solution was added to 500 ml containing 112.5 ml of the medium.
The cells were inoculated into a ml flask and cultured at 28 ° C. and 180 rpm for 3 days. The culture was aseptically disaggregated with a blender, 60 ml of which was charged with 540 ml of CSL-Fru medium.
Inoculate the jar and adjust the pH to NH 3 gas and 1N H 2 S
While controlling the O 4 at 4.9 to 5.1, the amount of dissolved oxygen (D
Main culture was performed while automatically controlling the rotation speed so that (O) was 3.0% or more. After the completion, the obtained culture solution was diluted about 5 times with acetate buffer and then centrifuged to collect the precipitate. The precipitate was diluted with distilled water to about 8 times the initial culture volume, heated at 80 ° C. for 20 minutes, and collected by centrifugation after heating. The precipitate is also 8 times the amount of 0.1N
Lysis was carried out by suspending in NaOH and heating at 80 ° C. for 20 minutes, and then the precipitate was recovered by centrifugation after lysis. Thereafter, the precipitate was suspended in 8 volumes of distilled water,
The cellulose was washed by heating for 1 minute and centrifuging after heating to collect the precipitate. Purified BC was obtained by performing the same washing three times.

【0032】尚、以上の実施例で用いたCSL−Fru
の組成は以下に示すとおりである。
The CSL-Fru used in the above-mentioned embodiments is used.
Is as shown below.

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】[0034]

【表3】 ビタミン混合液 化合物 mg/l イノシトール 200 ナイアシン 40 ピリドキシンHCl 40 チアミンHCl 40 パントテン酸カルシウム 20 リボフラビン 20 p−アミノ安息香酸 20 葉 酸 0.2 ビオチン 0.2[Table 3] Vitamin mixture liquid compound mg / l Inositol 200 Niacin 40 Pyridoxine HCl 40 Thiamine HCl 40 Calcium pantothenate 20 Riboflavin 20 p-Aminobenzoic acid 20 Folic acid 0.2 Biotin 0.2

【0035】[0035]

【表4】塩類混合液 クエン酸鉄アンモニウム 1.5g/l 塩化カルシウム 1.5g/l モリブデン酸アンモニウム 0.1g/l 硫酸亜鉛7水塩 0.2g/l 硫酸マンガン4水塩 0.1g/l 硫酸銅5水塩 2mg/l[Table 4] Salt mixture ammonium iron citrate 1.5 g / l calcium chloride 1.5 g / l ammonium molybdate 0.1 g / l zinc sulfate heptahydrate 0.2 g / l manganese sulfate tetrahydrate 0.1 g / l Copper sulfate pentahydrate 2 mg / l

【0036】実施例5 実施例3及び4で得られた精製BCを実施例1記載の離
解物(A)の場合と同様に離解することによって離解物
を得た。これを夫々、離解物(E)及び(F)と称す。
この離解物(E)及び(F)を用いて、実施例2の表1
に述べたのと同様の試験を行った結果、離解物(A)と
同様に表1のような結果を得た。 実施例6 離解物(A)、離解物(B)、離解物(E)及び離解物
(F)を80℃で12時間減圧乾燥することにより分子
量分析用の試料を調製した。これらの試料についてすで
に記載した方法に従って、ニトロ化後に、重量平均分子
量を測定し、重量平均重合度を計算した。その結果、重
量平均重合度は、ポリスチレン換算で夫々、10,60
0、14,900、22,500および17,400で
あった。
Example 5 The purified BC obtained in Examples 3 and 4 was disaggregated in the same manner as in the disaggregated product (A) described in Example 1 to obtain a disaggregated product. These are called disintegration products (E) and (F), respectively.
Using the disaggregates (E) and (F), Table 1 of Example 2
As a result of performing the same test as described above, the same results as in Table 1 were obtained as in the disaggregated material (A). Example 6 A sample for molecular weight analysis was prepared by drying the disaggregated material (A), the disaggregated material (B), the disaggregated material (E) and the disaggregated material (F) under reduced pressure at 80 ° C. for 12 hours. After nitration, the weight-average molecular weight was measured and the weight-average degree of polymerization was calculated according to the method already described for these samples. As a result, the weight-average degree of polymerization was 10,60 in terms of polystyrene, respectively.
0, 14,900, 22,500 and 17,400.

【0037】[0037]

【効果】本発明の凍結方法により得られたバクテリアセ
ルロース凍結物は、それを解凍させた後にも、約60〜
100%の沈降度復元率を示し、本発明方法の凍結過程
によってはバクテリアセルロース繊維の物理的形態が実
質的に損なわれないことが判った。
[Effect] The bacterial cellulose frozen product obtained by the freezing method of the present invention is about 60 to 60% after thawed.
The recovery rate of sedimentation degree was 100%, and it was found that the physical form of bacterial cellulose fiber was not substantially impaired by the freezing process of the method of the present invention.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バクテリアセルロースを含有する水性懸
濁液にバクテリアセルロースと水以外の第3成分を加え
た後に凍結することを特徴とする、バクテリアセルロー
スの凍結方法。
1. A method for freezing bacterial cellulose, which comprises adding bacterial cellulose and a third component other than water to an aqueous suspension containing bacterial cellulose, and then freezing.
【請求項2】 バクテリアセルロースが離解処理を受け
たものである請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the bacterial cellulose has been subjected to disaggregation treatment.
【請求項3】 バクテリアセルロースが攪拌培養で得ら
れたバクテリアセルロースである請求項1又は2記載の
方法。
3. The method according to claim 1, wherein the bacterial cellulose is bacterial cellulose obtained by stirring culture.
【請求項4】 離解処理の方法が機械的剪断力、超音
波、高圧処理、酸加水分解、酵素を用いた加水分解若し
くは漂白剤を用いる方法又はそれらの組合せである請求
項2記載の方法。
4. The method according to claim 2, wherein the disaggregation treatment method is mechanical shearing force, ultrasonic wave, high pressure treatment, acid hydrolysis, hydrolysis using an enzyme or a method using a bleaching agent, or a combination thereof.
【請求項5】 第3成分が親水性液体である請求項1な
いし4のいずれか一項に記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the third component is a hydrophilic liquid.
【請求項6】 第3成分が親水性固体である請求項1な
いし4のいずれか一項に記載の方法。
6. The method according to claim 1, wherein the third component is a hydrophilic solid.
【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか一項に記載
の方法によりバクテリアセルロースを凍結させた後、水
を加え分散液とし、該分散液を攪拌混合し、更に必要に
応じて、該攪拌混合の前又は後に熱処理することから成
るバクテリアセルロース凍結物の復元方法。
7. After freezing the bacterial cellulose by the method according to any one of claims 1 to 6, water is added to form a dispersion liquid, and the dispersion liquid is stirred and mixed, and if necessary, A method for reconstituting a frozen bacterial cellulose product, which comprises heat-treating before or after stirring and mixing.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001005838A1 (en) * 1999-07-15 2001-01-25 Pharmacia Corporation Process for drying reticulated bacterial cellulose without co-agents
WO2021151149A1 (en) * 2020-01-31 2021-08-05 Cass Materials Pty Ltd Treatment of bacterial nanocellulose

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