JPH11255806A

JPH11255806A - 微細繊維状セルロース濃縮物の凍結乾燥方法

Info

Publication number: JPH11255806A
Application number: JP8255498A
Authority: JP
Inventors: Otohiko Watabe; 乙比古渡部
Original assignee: Bio Polymer Research Co Ltd
Current assignee: Bio Polymer Research Co Ltd
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】乾燥状態のものに水を加えたときに、微細繊
維状セルロースの懸濁性、分散性、沈降度及び粘度等の
諸物性が復元するような、微細繊維状セルロース乾燥物
の製造方法を提供すること。【解決手段】微細繊維状セルロースを含有する水性懸
濁液を、セルロース含有量が４重量％以上となるように
濃縮し、得られた濃縮物を凍結乾燥することから成る、
微細繊維状セルロース乾燥物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。）及びＢＣに類似のセルロース性物質の濃縮物の凍
結乾燥方法、及びその結果得られる微細繊維状セルロー
ス乾燥物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。又、ＢＣと比較すると繊維が太く各物性値も劣る
が、ＢＣに類似のセルロース性物質として、植物由来の
微細繊維状セルロース（以下、「ＭＦＣ」という）（特
開昭５６−１００８０１号公報）、ＰＣＣ（特願平１０
−２２５９８号）等がある。

【０００３】しかしながら、かかるＢＣの離解物等を水
性懸濁液又は分散液の状態のままで扱う際には、セルロ
ース成分に対して数倍〜数百倍の重量で存在する水等の
溶媒のために、保存スペースの増大、保存及び輸送コス
トの増大、保存中の微生物による分解等、種々の問題点
がある。又、バクテリアセルロースを乾燥させると、そ
れに特有の種々の特徴的な物性が失われることが判って
いる。これは、主に以下のような理由による。即ち、バ
クテリアセルロースのフィブリルは非常に細いので、そ
れだけ体積当たりの表面積が大きい。したがって乾燥し
た時に、水分が蒸発すると、フィブリル間で水素結合に
由来する強固な相互の膠着が起こる。一旦このような膠
着が起こると、再び水を加えてもフィブリル間の水素結
合が水分子によって断ち切られにくい。そのために、一
旦乾燥したバクテリアセルロースを再び水に懸濁したも
との離解物の状態に復元するのは非常に困難であるから
である。このような課題を解決するために、すでに、バ
クテリアセルロースの水懸濁液を凍結乾燥や溶剤置換乾
燥することによって、乾燥時にフィブリル間に水素結合
に由来する結合を生じせしめない方法が知られている。
しかし、周知の通り、凍結乾燥や溶剤置換乾燥は、膨大
なエネルギーや複雑な工程が必要となる。

【０００４】このような欠点を解決する方法として、本
発明者等によって既に、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
分を加えた後に脱水乾燥することを特徴とする、バクテ
リアセルロースの乾燥方法（特願平７−３２９４７２）
が提案されている。該方法によって、乾燥状態（水分含
量２５重量％以下）のものに水を加えることで、バクテ
リアセルロースの懸濁性、分散性、沈降度及び粘度等の
諸特性が復元することが可能になった。更に、本発明者
等は、上記課題を解決する為の新たな処理方法を検討し
た結果、ＢＣを含有する水性懸濁液をＢＣ含有量が４重
量％以上７５重量％未満となるように一旦濃縮し、その
後再び水性液に分散させることにいって前記の諸特性が
復元すること(WO97/45452)、及び、攪拌培養によって得
られたＢＣを張力下で脱水乾燥し、得られたＢＣを離解
することによって、前述したＢＣの諸特性が復元するこ
と(WO97/48730)を見出している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】凍結乾燥では、一旦試
料を凍結した後に、氷を溶かさないようにしながら、氷
からの水分子の昇華によって乾燥を行うものである。水
を氷に相変化させる際には大きなエネルギーを奪う必要
がある。同時に、昇華の際の氷から水蒸気への相変化の
際にも大きなエネルギーが必要である。更に、凍結の過
程に於いて時間をかけてしまうと大きな氷晶の成長が起
こる。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起こると、ＢＣの
微細繊維同士の会合が発生する。従って、この現象を防
止するには、従来は、例えば液体窒素等を使用して急激
に凍結を行わなければならなかった。しかしながら、こ
のような急激な凍結には大きなエネルギーが必要であ
る。このような点を考慮すると、凍結乾燥を工業的に大
規模に行うには膨大なエネルギーが必要となる。一般的
に、凍結乾燥は含水試料、例えば、食品、生物試料等を
乾燥するには最適な方法であるにもかかわらず工業的に
は広く用いられていないのはこのような理由による。こ
のような問題点はＭＦＣやＰＣＣの場合でも見られるも
のである。本発明者等は既に、このような凍結乾燥の凍
結工程に於ける問題点を解決する為の方法として、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方法
（特願平７−３４７４９５）を提案した。本発明者は、
今回，凍結乾燥を利用して、乾燥状態のものに水を加え
たときに微細繊維状セルロースの懸濁性、分散性、沈降
度及び粘度等の諸特性が復元することが可能である、新
規なバクテリアセルロース等の微細繊維状セルロース乾
燥物の製造方法を見出し、本発明を完成させた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、バクテ
リアセルロース等の微細繊維状セルロースを含有する水
性懸濁液をセルロース含有量が４重量％以上、好ましく
は１０重量％〜７５重量％となるように濃縮し、得られ
たセルロース濃縮物を凍結乾燥することから成る、微細
繊維状セルロース乾燥物の製造方法に係わる。更に、本
発明は、本発明の製造方法によって得ることのできる、
微細繊維状セルロース乾燥物にも係わる。本発明方法に
於いて、微細繊維状セルロースを含有する水性懸濁液の
濃縮は、フィルタープレス、遠心分離、吸引濾過、又は
乾燥等の当該技術分野で周知の手段で行うことが出来
る。又、凍結乾燥操作も当該技術分野で周知の手段で行
うことが出来る。

【０００７】本発明方法によれば、微細繊維状セルロー
スを含有する水性懸濁液を凍結乾燥する前に、所定の濃
度に濃縮することによって、凍結乾燥を緩慢に行った場
合でも大きな氷晶が形成されることが阻止され、微細繊
維同士の会合が起こらない。従って、再び水を加えた時
に、元の湿潤状態に復元可能な状態に乾燥することがで
きる。

【０００８】本明細書中で「乾燥」状態とは、乾燥物に
含まれる水が全くない絶乾状態ではない。すなわち、乾
燥物に含まれるセルロース等の固形分の合計重量に対し
て、約２５％以下の場合をいう。このような状態の時の
乾燥物の外観は、ほとんど乾いたものである。セルロー
ス等の固形分中には、分子内に水酸基などの極性基をも
つために水分を吸着する作用がある場合が多かったり、
低分子の場合には結晶水のような形で水を保持する作用
があったりするために、上記に述べるような方法、装置
で乾燥をおこなって一見乾燥したと思われる乾燥物を得
ても、通常の空気中に放置すると、空気中の水蒸気を吸
着して平衡状態に達する。保存を必要とする場合には、
本発明の乾燥物の水分活性値が、微生物の生育できない
程度以下である必要がある。高くとも０．９以下、望ま
しくは０．７５以下の水分活性の値が要求される。

【０００９】本発明処理方法にあっては、微細繊維状セ
ルロースを凍結乾燥する際に特別の成分を添加する必要
はないが、上記特願平７−３２９４７２に第３成分とし
て記載されている、例えば、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つ以上の混合物のような親水性
液体、又は、例えば、水溶性低分子及び水溶性高分子等
の水溶性物質、並びに水不溶性物質及び水難溶性物質の
ような親水性固体を含有させることもできる。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
重量％〜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。又、水性
分散液中のバクテリアセルロースの濃度は濃縮物中の濃
度と較べて有意に低いものであり、当業者が適宜選ぶこ
とができるが、通常０．０１重量％〜３０重量％であ
る。

【００１０】本発明方法では、濃縮操作にかけるバクテ
リアセルロースは離解処理されたものであることが好ま
しい。離解処理は、通常バクテリアセルロースを０．０
１重量％〜３０重量％含む水性懸濁液又は分散液の状態
で行なう。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、本発明に於いて、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。更に酸及び／又はアルカリ加水分解、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。
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。

【００１１】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、例えば、ソノレ
ータと呼ばれている自励式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。尚、ＭＦＣやＰＣＣに
ついては、必要に応じて離解処理を行えば良い。

【００１２】尚、本発明で用いるバクテリアセルロース
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. sucro
fermentans）、アセトバクター・キシリナム（Acetobac
ter 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。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 (198
8)及び J. Gen. Microbiol, Vol. 135, p.2917−2929(1
989) 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。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ＦＥＲＭＰ
−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ＦＥＲＭＢＰ−４５４５）に移管さ
れている。

【００１３】本発明方法に於いて、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
to-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。

【００１４】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（特開平７−３９３８
６号）、インベルターゼ（特開平７−１８４６７７号）
及びメチオニン（特開平７−１８４６７５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２５〜３５℃
の範囲で行う。培養装置に供給する酸素濃度は１〜１０
０％、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。

【００１５】本発明のバクテリアセルロースは、従来よ
り、微生物を培養する培養形式として公知の静置培養、
振盪培養又は通気攪拌培養の方法で製造することができ
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。こ
こで、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
低下して非結晶部分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。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。

【００１６】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。通気攪拌培養等により得たバク
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。

【００１７】本発明の方法によって製造されるバクテリ
アセルロースと共に菌体も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。

【００１８】

【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。各実施例に於いて、特記のない限り、セルロース
の含有量を示す（％）は重量％である。尚、各実施例に
於いて、諸特性値は以下のように測定した。分散性懸濁液の分散性については肉眼で、乾燥前の離解物との
比較をおこなった。懸濁液の遠心沈降度遠心沈降度の測定方法は、セルロース濃度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。

【００１９】粘度本発明で粘度とは、セルロース含量０．５％の水性懸濁
液をＢ型粘度計（ＤＶＬ−ＢＩＩ型、トキメック社製）
を用いて、２５℃、ローター番号No.4、６０ｒｐｍで粘
度計の回転開始３０秒後の値を測定したものである。

【００２０】

【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（ＦＥＲＭＢＰ−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。（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をアンモニアガス又は１ＮＨ
₂ＳＯ₄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。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】塩類混合液ＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ３６０mg／ＬＣａＣｌ₂・２Ｈ₂Ｏ１４７０mg／ＬＮａ₂ＭｏＯ₂・２Ｈ₂Ｏ２４２mg／ＬＺｎＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ１７３mg／ＬＭｎＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ１３９mg／ＬＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ５mg／Ｌ

【００２３】

【表３】ビタミン混合物化合物 mg／Ｌイノシトール２００ナイアシン４０ピリドキシンＨＣｌ４０チアミンＨＣｌ４０パントテン酸カルシウム２０リボフラビン２０ｐ−アミノ安息香酸２０葉酸０．２ビオチン０．２

【００２４】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％Ｎ
ａＯＨ水溶液中で８０℃、一晩処理して菌体を除去し
た。さらに、硫酸で中和したのち、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精製バクテリアセル
ロースを得た。

【００２５】（３）静置培養によるバクテリアセルロ
ースの製造（２）と同じ培地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。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。

【００２６】実施例２実施例１に記載の攪拌培養で生産した湿潤状態の精製バ
クテリアセルロースを乾燥重量換算で、０．５重量％に
なるように、蒸留水を加えた。これを２５０ｍｌずつ、
回転式ホモジナイザー（オスターブレンダー、井内盛栄
堂）で１分間、１８０００ｒｐｍで離解処理することに
より、バクテリアセルロースの繊維が均一に分散した懸
濁液を得た（以後、これを「離解物懸濁液」と称す
る）。この離解物懸濁液をフィルタープレスを用いて、
バクテリアセルロース含量２５％、水分含量７５％まで
濃縮したケーク（ケーク２５）を調製した。このケーク
を２枚の新聞紙に挟んで圧縮してバクテリアセルロース
含量４５％、水分含量５５％のケーク（ケーク４５）を
調製した。また、吸引濾過を用いて、バクテリアセルロ
ース含量１７％、水分含量、８５％のケーク（ケーク１
７）、バクテリアセルロース含量１１％、水分含量８９
％のケーク（ケーク１１）を得た。また、離解物懸濁液
を遠心して、バクテリアセルロース濃度４．５％、水分
含量９５．５％のペースト（ペースト４．５）を調製し
た。これらのケークは平らなトレーの上において、ペー
スト、離解物懸濁液は金属製のビーカーに入れて、−９
℃の冷凍庫中に一晩放置して凍結した。ケークには、凍
結後も凍結前と比較すると外観に大きな変化は認められ
なかった。しかし、離解物懸濁液の場合には、凍結の際
に、大きな氷の結晶が成長し、容器の中の容器壁に近い
周辺部分と液体の表面部分には透明な氷が形成され、中
心部分にはバクテリアセルロースの離解物が凝集して塊
状になっている様子が氷ごしに観察された。また、中心
部分には気泡も観察された。ペーストの場合には、離解
物懸濁液ほどでないものの氷の結晶の成長が観察され、
バクテリアセルロースが凝集していることがわかった。

【００２７】これらの凍結物の一部をそのまま溶かして
形態を観察した。離解物懸濁液を凍結してから融解した
ものは、バクテリアセルロースの繊維が凝集し塊を形成
していた。この塊を水にいれて、手で激しく攪拌して
も、塊はほとんどほぐれなかった。これに対して、ケー
クを凍結してから融解したものは、凍結前の状態と外観
上まったく変化が認められなかった。さらに、これを水
にいれて、手で激しく攪拌すると、容易に分散し、繊維
が懸濁した懸濁液になることがわかった。−９℃で凍結
を行う以外にも、これらのケーク、ペースト、離解物懸
濁液を−１９６℃の液体窒素中に浸漬して急速な凍結も
行った。急速に凍結を行うと、−９℃の場合よりも氷の
結晶の形成が抑制された。急速凍結したものを融解した
場合には凍結前の状態とほぼ同様のものであった。但
し、離解物懸濁液の場合には、融解後に繊維の凝集によ
って塊状のものが形成されていることが判明した。

【００２８】実施例３実施例２で得られた凍結物を溶解が起こらないように注
意深く凍結乾燥した。凍乾燥終了後に凍結乾燥物に、
０．５重量％になるように、蒸留水を加えた。これを２
５０ｍｌずつ、回転式ホモジナイザー（オスターブレン
ダー、井内盛栄堂）で１分間、１８０００ｒｐｍで離解
した。離解後に得られた懸濁液の遠心沈降度（保水性）
及び粘度を表４に示す。

【００２９】

【表４】凍結乾燥物を離解した懸濁液の物性 ─────────────────────────────────── 凍結乾燥物の原料原料中のバクテリア遠心沈降度（％）粘度（Pa・ｓ）セルロース濃度(%) ─────────────────────────────────── 離解物懸濁液 0.5 7 0.05* ペースト４．５ 4.5 19 0.23 ケーク１１ 11 30 0.35 ケーク１７ 17 30 0.34 ケーク２５ 25 32 0.35 ケーク４５ 55 30 0.36 ─────────────────────────────────── * 測定限界外

【００３０】また、表５に乾燥前の離解物懸濁液の物性
を示す。

【００３１】

【表５】乾燥前の離解物懸濁液の物性 ─────────────────────────────────── バクテリアセルロース濃度(%) 遠心沈降度（％）粘度（Pa・ｓ） ─────────────────────────────────── 離解物懸濁液 0.5 34 0.41 ───────────────────────────────────

【００３２】離解物懸濁液よりも水分含量が少ないペー
ストやケークほど凍結乾燥した後の物性が乾燥を経てい
ないものに近くなることがわかった。

【００３３】実施例４実施例１記載の静置培養でつくったバクテリアセルロー
スについても、実施例２及び３と同様の操作を行った結
果、遠心沈降度や粘度の値は、表４及び表５のものより
低いが、凍結前に水が少なくなっていた方が、凍結後に
離解したものと凍結前の離解物の懸濁液の物性が近づく
という、同様の結果が得られた。

【００３４】実施例５実施例１に記載の攪拌培養で生産した湿潤状態の精製バ
クテリアセルロースを乾燥重量換算で、０．５重量％に
なるように、蒸留水を加えた。これを２５０ｍｌずつ、
回転式ホモジナイザー（オスターブレンダー、井内盛栄
堂）で１分間、１８０００ｒｐｍで離解処理することに
より、バクテリアセルロースの離解物懸濁液を得た。こ
の離解物懸濁液にカルボシキメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ、ナカライテスク製）を０．０５重量％溶解させた混
合液を調製した。さらに、トレハロースを０．１％溶解
させた混合液も調製した。これらの混合液を、吸引濾過
器を用いて、バクテリアセルロース濃度が４．５％にな
るまで濃縮した。この濃縮物を−１０℃で凍結してか
ら、実施例３に記載の通り凍結乾燥した。えられた凍結
乾燥物に、０．５重量％になるように蒸留水を加えた。
これを２５０ｍｌずつ、回転式ホモジナイザー（オスタ
ーブレンダー、井内盛栄堂）で１分間、１８０００ｒｐ
ｍで離解した。離解後に得られた懸濁液の遠心沈降度
（保水性）及び粘度を表６に示す。

【００３５】

【表６】 ─────────────────────────────────── 凍結乾燥物の原料原料中のバクテリア遠心沈降度（％）粘度（Pa・ｓ）セルロース濃度(%) ─────────────────────────────────── ＣＭＣを添加した場合 4.5 65 0.58 トレハロースを添加した場合 4.5 31 0.34 ペースト４．５* 4.5 19 0.23 ケーク１７* 17 30 0.34 ─────────────────────────────────── * 測定限界外

【００３６】ＣＭＣやトレハロースのような成分を加え
てから凍結乾燥することで、凍結時の微細繊維の凝集が
防止されたために、凍結乾燥物に水を加えて離解して得
た懸濁液の遠心沈降度も粘度も高かった。

【００３７】実施例７実施例２で液体窒素を用いて急速凍結してから実施例３
の通り凍結乾燥後、凍結乾燥物に水を加えて融解して懸
濁液を得た。急速凍結を行うことで、氷晶の形成と微細
繊維の凝集が阻害されたために、この懸濁液の遠心沈降
体積や粘度は、凍結前の離解物懸濁液のそれらと実質的
に差がなかった。但し、離解物懸濁液を急速凍結後に凍
結乾燥したものに、水を加えて融解した懸濁液の物性値
は、約２５％低くなった。

【００３８】実施例８植物由来の微細繊維状セルロース（セリッシュＦＤ１０
０Ｆ、ダイセル化学工業製、以下「ＭＦＣ」という）
と、特願平１０−２２５９８号公報記載の精製したＰＣ
Ｃを吸引濾過法によって調製した濃縮物（それぞれ、水
分含量が６５％と８０％）を−１０℃で凍結してから凍
結乾燥した。また、ＭＦＣとＰＣＣをそれぞれ水と混合
し、濃度１％の懸濁液を調製した。これらの懸濁液も−
１０℃で凍結してから凍結乾燥した。濃度１％の懸濁液
を凍結した場合には、実施例２に記載のように、氷晶の
形成とセルロースの繊維の凝集に伴う塊の形成が観察さ
れた。これに対して、水分含量が６５％または８０％に
なるように濃縮したものを凍結した場合には外観上変化
が認められなかった。凍結乾燥物に水を加えて、実施例
３の方法と同様に離解して、セルロース濃度０．５％の
懸濁液を調製した。この懸濁液の遠心沈降度と粘度を測
定した。その結果、濃縮した後に凍結乾燥したものは、
乾燥を経なかったものから調製した懸濁液（セルロース
濃度０．５％）の物性と差が認められなかった。これに
対して、濃度１％の懸濁液を凍結乾燥したものは、セル
ロースの繊維が凝集した塊が凍結乾燥後も硬い塊として
残っていたために、離解してもうまくほぐれず、均一な
懸濁液が調製できなかった。

【００３９】

【発明の効果】バクテリアセルロース等の微細繊維状セ
ルロースを含有する水性懸濁液をセルロース含有量が４
重量％以上となるように濃縮した後に、濃縮物を凍結乾
燥することによって、乾燥状態のものに水を加えたとき
に微細繊維状セルロースの懸濁性、分散性、沈降度及び
粘度等の諸特性が復元することが可能になった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微細繊維状セルロースを含有する水性懸
濁液をセルロース含有量が４重量％以上となるように濃
縮し、得られたセルロース濃縮物を凍結乾燥することか
ら成る、微細繊維状セルロース乾燥物の製造方法。
【請求項２】微細繊維状セルロースを含有する水性懸
濁液をセルロース含有量が１０重量％〜７５重量％とな
るように濃縮し、得られたセルロース濃縮物を凍結乾燥
することから成る、微細繊維状セルロース乾燥物の製造
方法。
【請求項３】微細繊維状セルロースが離解処理された
ものであることを特徴とする、請求項１又は請求項２に
記載の製造方法。
【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３に記載の製造方法。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか一項に記載
の製造方法によって得ることのできる、微細繊維状セル
ロース乾燥物。