JPS591463B2

JPS591463B2 - 起泡性組成物

Info

Publication number: JPS591463B2
Application number: JP51078585A
Authority: JP
Inventors: 正和石動; 一明吉良; 俊文広瀬; 昭義染宮; 武小島
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1976-07-01
Filing date: 1976-07-01
Publication date: 1984-01-12
Also published as: IT1115873B; JPS536491A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は食品用、消火薬剤用、セメント用等の用途に用
いる起泡性組成物に関するものである。

食品用起泡剤はヌガ一、ケーキ、マシユマロ等菓子類の
生地に添加され、それらに多数の微小気泡を与え、食品
を多様化高度化するものとして有用である。従来食品用
起泡剤の原料には卵白アルブミン、脱脂大豆、小麦グル
テン等が用いられているが、鶏卵は供給難のため安定し
た入手が難しく、大豆、小麦が使用されることが多い。
しかしながら、大豆、小麦は分解時に亜硫酸等、強酸を
用いるため、分解残渣物の廃棄処理をめぐつて公害問題
が生じている。また、消火薬剤用起泡性組成物は、大型
石油タンク貯蔵所の固定泡消火設備等に使用されるもの
であり、消火薬剤には現在界面活性剤も使われているが
、耐ガソリン性、耐アルコール性、耐火性その他の点で
蛋白泡消火薬剤がよいとされている。

セメント用起泡剤は、軽量気泡コンクリート用として高
層建築やトンネルの裏打ち、骨材、充填剤、山肌の表面
加工その他に広く用いられている。起泡剤に要求される
性能としては泡が緻密で均一であること、泡膜が強く安
定であること、耐水性、耐熱性、耐化学薬品性に優れて
いること等があるが、これらの要求を満たすものとして
は蛋白系起泡剤がより優れているとされている。従来消
火薬剤用、セメント用起泡剤は蹄角粉、牛皮、骨、血粉
等の天然蛋白質を酸、アルカリなどで加水分解して製造
されているが、これらの原料は、天然物であるために産
地、気候の差による性能のバラツキが大きく、また加水
分解時に発生する臭気と分解残渣物、副生する無機物の
廃棄をめぐり公害問題が深刻である。これに対して微生
物菌体を原料とする場合は工業的に大量生産が可能であ
る為、供給量、価格、性能が安定している点他原料に比
べ優れた特徴を有する。

しかしながら菌体は蛋白、多糖、脂質、核酸等から成る
複合体であるため、従来の蛋白抽出法（例えば破砕抽出
、熱水抽出、酸、アルカリ抽出）では蛋白のみを選択的
に取り出すことが困難であり、いきおい製品起泡剤中の
蛋白純度が低くなる事、また主成分の分子量分布を最適
の状態にコントロールすることが難しい事など大きな問
題点を有していた。本発明は、これら従来の起泡剤製法
上の問題点を解決すべく鋭意研究した結果本発明に至つ
た。

すなわち本発明は、微生物菌体を蛋白分解酵素で処理し
て得られる蛋白質を主とする起泡剤組成物である。微生
物菌体を蛋白分解酵素で処理すると蛋白質が加水分解し
て水に可溶化して来る。

この水に可溶化した蛋白質を水不溶部分と分離して起泡
剤組成物の主剤となすものである。本発明で言うところ
の微生物菌体とは、キヤンデイダ属、サツカロミセス属
、ピチア属、トルロポシア属等の酵母、エスケリシヤ属
、アセトバクター属、グルコノバクタ一属、シユードモ
ナス属、パチルス属等のバクテリア、ノカルデイア属、
ストレプトマイセス属、ミクロモノスポーラ属等の放線
菌、鞭毛菌類、接合菌類、子のう菌類、担子菌類等のカ
ビ等である。

本発明で言うところの蛋白分解酵素とは、蛋白加水分解
酵素であり、ペプシン、トリプシン、キモトリプシン、
パパイン、バチルス属菌体産アルカリプロテアーゼ、リ
ゾプス属菌体産酸性プロテアーゼ、アスペルギウス属菌
体産酸性プロテアーゼ、同中性プロテアーゼ等であり、
この一種又は二種以上の組合せを用いる。

これ等の酵素の一種を用いてもよく、二種以上を用いて
各酵素の基質に対する特異性を活用する事も可能である
。二種以上を添加する方法としては同時添加や随時添加
、また一種の酵素を反応させた後可溶性蛋白を分離し残
渣分に別種の酵素を反応させるなどいずれの方法を用い
てもよ（・。本発明の酵素反応は、菌体を２〜４０重量
％水懸濁状態とし、蛋白分解酵素を０．０１〜１０重量
・％（対菌体）添加して行なうことが好ましい。

反応条件は各酵素の最適条件が異なるため一概に言えな
いが、ＰＨ２．Ｏ〜１０．０、温度１５℃〜６０℃、０
．５〜４８ｈｒｓが好まし（・０ＰＨ調整には、塩酸硫
酸、硝酸、リン酸、酢酸、クエン酸、シユウ酸、その他
の有機及び無機酸、また苛性ソーダ、苛性カリ、水酸化
カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリやアンモニア
水等を用いることができる。反応後水可溶性部分はその
ままあるいは濃縮されて起泡剤として使用可能である。
分離方法は遠心分離やろ過（フイルタープレス、真空淵
過等）等が用いられる。しかしながら抽出された蛋白の
分子量に関して、本発明においては分子量５００〜２０
０００の蛋白が好ましい。

分子量５００未満の蛋白は発泡性に劣り、分子量２００
００を越える蛋白は発泡性に優れてはいるが、蛋白原液
中に沈澱物を生成しやすい。本発明において酵素反応が
蛋白種によるがＰＨをＰＨ４．Ｏ〜７．５で調整して行
なわれらならば得られる水可溶性部分中の蛋白は分子量
５００〜２００００のものがほとんどであるが、酵素反
応が、ＰＨ４．Ｏ〜７．５をはずれて行なわれたならば
得られる水可溶性部分中の蛋白に分子量２００００以上
のものが含まれるため等電点沈澱により分子量大の蛋白
を除いてやることが好ましい。

具体的には酵素反応終了後、懸濁液をＰＨ４．Ｏ〜７．
５に調節し、不溶分と水可溶性蛋白区分に分離する。分
離方法としては、遠心分離や済過法等が用いられる。得
られた可溶性蛋白区分は酵素種にもよるが概ね蛋白純度
６０〜９０％、分子量５００〜２００００がほどんどで
あり、そのままあるいは濃縮して起泡剤として使用する
ことができる。

本発明においては、さらに泡膜安定度の高い起泡剤を得
ることを目的として金属塩を添加することができる。

ここで用いられる金属塩は塩化第一鉄、塩化第二鉄等の
鉄塩、塩化カルシウム、水酸化カルシウム等のカルシウ
ム塩、塩化卯鉛等の亜鉛塩が好ましく、更には塩化アル
ミニウム、水酸化アルミニウム等のアルミニウム塩等の
金属塩であり、その一種あるいは二種以上の組み合わせ
で用いる。

これらの金属塩は該起泡剤原液固形分に対して０．０１
〜２０重量％を固体あるいは溶液の状態で添加される。
添加後一般に溶液のＰＨが下るがその場合はアルカリで
容易にＰＨ調整することができる。こうして得られた起
泡剤は、金属塩を添加しないものに対して泡膜が著しく
強く安定化し、耐水性、耐熱性、耐化学薬品に優れた性
質を示す。本発明においては更に微生物菌体に直接蛋白
分解酵素処理を行なう以外に、あらかじめ菌体に前処理
を施し、非蛋白体有機物（例えは生理活性物質、核酸、
多糖類、脂質）や一部の蛋白を除去した上で蛋白分解酵
素処理を行なうこともてきる。このようにすれば菌体内
容物が総合的、多角的に利用され価値が高くなるばかり
でなく、非蛋白体有機物の除去にともない診起泡性蛋白
区分の純度が向上し、場合によつては収率が向上するな
ど有利な点が多い。菌体前処理としては、（１）物理的
細胞壁破壊処理、（２）核酸抽出処理、（３）多糖分解
酵素による多糖類抽出処理（４）アルカリ処理、（５）
有機溶媒処理が挙げられる。ここで言う（１）の物理的
細胞壁破壊処理とは、例えば起音波照射高圧でノズルか
ら菌体を噴射して細胞壁を破砕する衝撃式処理（特公昭
４７−４３８３４）ダイノミル式処理、マントンゴーリ
ン式処理などの単独あるいは適当な組みあわせを意味し
、これらの物理的細胞壁破壊処理後水溶性区分を除去し
、しかる後蛋白分解酵素を作用させればこれによりペプ
タイド生理活性物質その他が水可溶化し、除去され、同
時に破砕処理後の菌体残渣に蛋白分解酵素処理を施す場
合には酵素の働きが無処理菌体を用いた時に比べてより
容易になり収率が向上する。（２の核酸抽出処理とは、
核酸を熱水抽出、熱アルカリ抽出、酵素処理、その他に
より分離することを示し、この処理により得られる菌体
残渣に蛋白分解酵素を施す場合には、無処理菌体を用い
た時に比べ起泡性蛋白区分への核酸の混入が減少し、該
蛋白区分の純度が向上する。

（３）の多糖分解酵素による多糖類抽出処理とは各種多
糖分解酵素により多糖類を水可溶化して除去することを
示し、この処理で得られる菌体残渣を蛋白分解酵素で処
理して得られる起泡性蛋白区分は、無処理菌体を用いた
時に比べ多糖の混入が減少し、また蛋白分解酵素の働き
も受けやすくなり収率が向上する等利点を有する。

ここで言う多糖分解酵素とは細胞壁溶解酵素のグルカナ
ーゼ、マンナーゼ等の他繊維素分解酵素セルラーゼやデ
ンプン分解酵素α−アミラーゼ等の一種あるいは二種以
上の組みあわせを指す。（４）のアルカリ処理とは、菌
体にアルカリ処理を施―菌体成分の一部、例えば一部蛋
白を可溶化分離することを言い、この処理により得られ
る菌体残渣に蛋白分解酵素処理する場合には菌体がアル
カリの作用により酵素の働きをうけやすくなり収率が向
上する。

ここでのアルカリ処理は公知であるのでその一例を以下
に示す。即ち菌体を１０重量％〜４０重量％の水懸濁状
態にし該菌体固形分に対し１０〜４０重量％のアルカリ
（例えば苛性ソーダ、苛性力１八水酸化カルシウムなど
）を加えて９０苛Ｃ〜１２５℃で２〜４０時間加水分解
処理する。

処理後懸濁液を冷却し、酸（例えば塩酸、硫酸、硝酸、
リン酸など）を加えＰＨ４．５〜７．５とし不溶性菌体
残渣を分離採取する。こうして得られた菌体残渣に蛋白
分解酵素を施し、起泡性蛋白区分を得る。（５）の有機
溶媒処理とは主に脂質を除去するためクロロホルム、メ
タノニル、エーテルなどを単独あるいは組みあわせて菌
体を接解させ（条件は０℃〜５０℃、０．５〜４８ｈｒ
ｓ）抽出分を分離除去することを言う。

この処理により候られる菌体残渣に蛋白分解酵素処理す
ることにより無処理に比べ収率よく起泡性蛋白区分を得
ることができる。また（１）〜（５）で得られた起泡性
組成物に金属塩を添加すればさらに優秀な性能を示すこ
とはここでも同様である。以上述べたように、いずれの
方法に於ても多成分系の酵母からきわめて高純度の起泡
性蛋白を安定的に得ることができ、しかも製造に伴ない
通常発生する無機塩の廃棄処分、臭気等に起因する公害
問題の発生も防ぐことができる。

本発明で得られた起泡性組成物は食品関連分野から蛋白
泡消火襟済ｕやコンクリート用起泡剤まで巾広く利用す
ることができて極めて有用である。次に実施例を述べる
。

実施例１酢酸培養のキヤンデイダ・ユテイリス５０９（以下すべ
て固形分換算）を均一な１５％水懸濁状態にした。

液温度を５５℃に保ち、苛性ソーダで常時ＰＨ９．Ｏに
調節しつつバチルス菌産アルカリプロテアーゼを０．５
ｇ添加し５ｈｒｓ反応させた。反応終了後懸濁液を６Ｎ
一硫酸水溶液でＰＨ４．５にし遠心分離（２０００９×
１０つにより不溶分を分離除去した。可溶性蛋白区分の
収率は２４ｆ！（収率４８％）で蛋白純度７５％、蛋白
分子量は３０００を主成分とするものであつた。この蛋
白区分を固形分濃度４０％になるまで減圧濃縮し、ＰＨ
７．Ｏに調整して起泡性組成物とした。この組成物は蹄
角粉を通常の苛性ソーダ分解、水酸化カルシウム分解す
ることによつて得られる起泡剤に比べ色が著しく薄く臭
いも少ないという特徴点をもつていた。実施例２糖蜜培養のサツカロミセス・セレビシエ５０９をダイノ
ミルにより細胞壁破砕し、水溶性区分を遠心分離（２０
００９×１０′）除去した。

得られた菌体残渣分固形分にして４４９を均一に１５％
水懸濁状態にし、液温を５５℃に保ち苛性ソーダで常時
ＰＨ９．Ｏに調節しつつバチルス菌産アルカリプロテア
ーゼを０．４４９添加し、５ｈｒｓ反応させた。反応終
了後、懸濁液を６Ｎ−硫酸水溶液でＰＨ４．５にし、遠
心分離（２０００９×１０つにより不溶分を分離除去し
た。可溶性蛋白区分の収率は２９９（収率５８％）で蛋
白純度は７６％、蛋白分子量は３０００を主成分とする
ものであつた。この蛋白区分を固形分濃度４０％になる
まで減圧濃縮し、ＰＨ７．Ｏに調整して起泡性組成物を
得た。実施例３パラフイン培養のキヤンデダ・ノベラス５０９を均一に
１５％水懸濁状態にし、８０℃で６Ｎ−苛性ソーダ７９
を添加し、２分間反応さｉただちに冷却し、核酸を主成
分とする可溶性区分を遠心分離（２０００９×２０′）
除去した。

得られた菌体残渣３９９を、均一に１５％水懸濁状態に
し、液温を５５℃に保ち、苛性ソーダで常時ＰＨ９．Ｏ
に調節しつつ、バチルス菌産アルカリプロテアーゼを０
．３９９添加し、５ｈｒｓ反応させた。反応終了後懸濁
液を６Ｎ一硫酸水溶液でＰＨ４．５にし遠心分離（２０
００ｇＸ１０′）により不溶分を除去した。可溶性蛋白
区分の収率は２７９（収率５４％）で蛋白純度８１％蛋
白分子量は３０００を主成分とするものであつた。この
蛋白区分を固形分濃度４０％になるまで減圧濃縮し、Ｐ
Ｈ７．Ｏに調整して起泡性組成物を得た。実施例４酢酸培養のキヤンデイダ・ユテイリス５０９を均一に１
５％水懸濁状態にし、５０℃、ＰＨ５．２に保ちつつ、
リゾプス菌産β１，３−グルカナーゼを０．０１９添加
し、５ｈｒ−ｓ反応させた。

反応終了後８５℃×１５分酵素を熱失活させ、遠心分離
により（２０００ｇ×２０′）多糖類を主成分とする可
溶性区分１４ｆ１と菌体残渣３６９を得た。この菌体残
渣を１５％水懸濁状態にし、ＰＨ２．５、３５℃に保ち
つつ、ペプシンを０．３６ｇ添加し、８ｈｒｓ反応させ
た。反応終了後不溶分を遠心分離除去し（２０００９Ｘ
１０○、可溶性蛋白区分固形分にして２８９（収率５６
％）を得た。この区分の蛋白純度は８６％、蛋白分子量
は２５００を主成分とするものであつた。この蛋白区分
を固形分濃度４０％になるまで減圧濃縮しＰＨ７．Ｏに
調整して起泡性組成物を得た。実施例５エスケリシヤ・コリ５０９を均一に１５％水懸濁状態に
し、７５℃に保ちつつ苛性ソーダ２５９を添加し、３０
分反応させた。

反応終了後液温を下げ６Ｎ一硫酸水溶液でＰＨ４．５に
し、抽出物を等電点沈澱し分離した。（５形分にして３
８ｇ）。この菌体残渣を再び１５％水懸濁状態にし、５
５℃に保ちつつ苛性ソーダでＰＨ７．Ｏにし、アスペル
ギウス菌産中性プロテアーゼを０．３８９添加し、５ｈ
ｒｓ反応させた。反応終了後、６Ｎ一硫酸水溶液でＰＨ
４．５にし、不溶分を除去し、可溶性蛋白区分２６９（
蛋白純度７６％、蛋白分子量は３５００ｇを主成分とす
る）を得た。この区分を、固形分濃度４０％にまで減圧
濃縮し、ＰＨ７．Ｏに調整して起泡性組成物を得た。実
施例６酢酸培養のキヤンテイダ・ユテイリス５０９を、クロロ
ホルム−メタノール（２：１）２００ｍ１の中に均一に
懸濁し（ＨｃｌでＰＨ２．Ｏに調整）０゜ＣＸ２４ｈｒ
ｓ１脂質を抽出分離した（抽出物４９）。

菌体残渣４６９を１５％水懸濁状態にし、苛性ソーダで
ＰＨ９．Ｏに調整し、液温を５５℃に保ちつつバチルス
菌産アルカリプロテアーゼを０．４６９添加し５ｈｒｓ
反応させた。反応終了後懸濁液を６Ｎ一硫酸でＰＨ４．
５にし、不溶分を分離除去し（２０００９×１０′）、
可溶性蛋白区分２９ｇを得た。この区分の蛋白純度は７
８％、蛋白分子量は３０００を主成分とするものである
。この区分を固形分濃度４０％にまで減圧濃縮し、ＰＨ
７．Ｏに調整して起泡性組成物を得た。実施例７〜１
２実施例１〜６で得られた起泡性組成物はそれだけで良好
な起泡力を有するが、金属塩を添加することによりさら
に強固な泡膜を形成しうる起泡剤とすることができる。

実施例１〜６で得られた４０％濃度の起泡剤それぞれ１
００ｇ（固形分４０９）に対し塩化第一鉄五水塩、塩化
カルシウムニ水塩、塩化亜鉛を各々０．７１９、０．４
９９、０．４５９、水溶性の状態で添加した。添加に際
しては起泡剤原液をＰＨ７．Ｏになるように調整し、窒
素気流中で行なつた。実施例１〜１２で得られた起泡性
組成物を固形分濃度１．２％に希釈しロスマイルス試験
によつて起泡力を見た結果を次に示す。

Claims

【特許請求の範囲】１微生物菌体を蛋白分解酵素で処理して得られる水可
溶性蛋白質を主とすることを特徴とする起泡性組成物。２微生物菌体が酵母、バクテリア、放線菌、カビ類で
ある特許請求の範囲１記載の起泡性組成物。３微生物菌体がキヤンデイダ属、サツカロマイセス属
、ピチア属、トルロポシス属の酵母である特許請求の範
囲１記載の起泡性組成物。４微生物菌体がエスケリシヤ属、アセトバクター属、
グルコノバクター属、シュードモナス属、バチルス属の
バクテリアである特許請求の範囲１記載の起泡性組成物
。５微生物菌体がノカルデイア属、ストレプトマイセス
属、ミクロモノスポーラ属の放線菌である特許請求の範
囲１記載の起泡性組成物。６微生物菌体が鞭毛菌類、接合菌類、子のう菌、担子
菌類のカビである特許請求の範囲１記載の起泡性組成物
。７蛋白分解酵素処理後、得られた水溶性蛋白質含有液
をｐＨ４．０〜７．５に調整し、生成する沈澱を除去し
た残りの可溶部分の蛋白質を主とする特許請求の範囲１
記載の起泡性組成物。８蛋白分解酵素処理に先だつて、物理的に細胞壁を破
壊し水溶性区分を除去した微生物菌体を使用する特許請
求の範囲１記載の起泡性組成物。９蛋白分解酵素処理に先だつて、核酸を抽出除去した
微生物菌体を使用する特許請求の範囲１記載の起泡性組
成物。１０蛋白分解酵素処理に先だつて、多糖分解酵素によ
り多糖類を可溶化除去した微生物菌体を使用する特許請
求の範囲１記載の起泡性組成物。１１蛋白分解酵素処理に先だつて、アルカリ処理後蛋
白を等電点沈澱し、水溶性区分を除去した微生物菌体を
使用する特許請求の範囲１記載の起泡性組成物。１２蛋白分解酵素処理に先だつて、有機溶媒処理によ
る可溶分を除去した微生物菌体を使用する特許請求の範
囲１記載の起泡性組成物。１３鉄塩、カルシウム塩、亜鉛塩から選ばれる一種又
は二種以上の金属塩を組成物固形分に対し０．０１〜２
０重量％含有して為る特許請求の範囲１記載の起泡性組
成物。１４蛋白分解酵素処理に先だつて、物理的に細胞壁を
破壊し水溶性区分を除去した微生物菌体を使用する特許
請求の範囲７記載の起泡性組成物。１５蛋白分解酵素処理に先だつて、核酸を抽出除去し
た微生物菌体を使用する特許請求の範囲７記載の起泡性
組成物。１６蛋白分解酵素処理に先だつて、多糖分解酵素によ
り多糖類を可溶化除去した微生物菌体を使用する特許請
求の範囲７記載の起泡性組成物。１７蛋白分解酵素処理に先だつて、アルカリ処理後蛋
白を等電点沈澱し、水溶性区分を除去した微生物菌体を
使用する特許請求の範囲７記載の起泡性組成物。１８蛋白分解酵素処理に先だつて、有機溶媒処理によ
る可溶分を除去した微生物菌体を使用する特許請求の範
囲７記載の起泡性組成物。１９鉄塩、カルシウム塩、亜鉛塩から選ばれる一種又
は二種以上の金属塩を組成物固形分に対し０．０１〜２
０重量％含有して為る特許請求の範囲７記載の起泡性組
成物。