JP2010004784A - バクテリアセルロースの生産方法、複合構造体及びバクテリアセルロース離解物 - Google Patents

Abstract

【課題】バクテリアセルロースの生産性が高く、且つ、特殊な材料や高価で複雑な装置を用いることなく経済性の良いバクテリアセルロースの生産方法を提供する。
【解決手段】セルロース産生菌を含有する培養液を用いてセルロース産生菌を培養するに当たり、当該培養液の中に繊維材料が存在する状態で、セルロース産生菌を培養する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バクテリアセルロースの生産方法、この方法によって得られる複合構造体及びバクテリアセルロース離解物に関するものであり、詳しくは、セルロース産生菌を培養することにより、高収率でバクテリアセルロースを生産する方法、この方法によって得られる複合構造体及びバクテリアセルロース離解物に関するものである。

セルロース産生菌由来のバクテリアセルロースは、従来から食品として利用されているほか、近年では、化粧品、医薬品としても利用が図られている。また、バクテリアセルロースは、そのミクロフィブリル構造に起因する優れた機械的特性により、新規な材料としても注目されている。

一般に、バクテリアセルロースは、セルロース産生菌を用いた静置培養法、振盪培養法もしくは通気撹拌培養法などにより生産される。

そこで、セルロース産生菌を用いた各種培養法において、バクテリアセルロースの生産性を向上させる方法が多く検討されている。例えば、下記特許文献１には、セルロース産生菌を静置培養してバクテリアセルロースを生産する際に、酸素透過性の膜を介して培養液に酸素を供給して、バクテリアセルロースの生産性を向上させる方法が提案されている。
特開昭６１−１５２２９６号公報

ところで、上記特許文献１の方法では、バクテリアセルロースの生産性を向上させるために、酸素を供給する特殊な膜を必要とする。また、酸素濃度や培養条件などの特殊な制御を必要とし、装置が高価で複雑となる。その結果、上記特許文献１の方法は、経済性の点で利用しにくいという問題があった。

そこで、本発明は、以上のようなことに対処して、バクテリアセルロースの生産性が高く、且つ、経済性の良いバクテリアセルロースの生産方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、上記バクテリアセルロースの生産方法によって生産されたバクテリアセルロースとその際に使用される繊維材料との複合構造体、及び、当該バクテリアセルロースを繊維材料から分離して得られるバクテリアセルロース離解物を提供することを目的とする。

上記課題の解決にあたり、本発明者らは、鋭意研究の結果、セルロース産生菌を含有する培養液によりセルロース産生菌を培養するに当たり、当該培養液の中に繊維材料が存在する状態でセルロース産生菌を培養することにより上記目的を達成できることを見出した。

即ち、本発明に係るバクテリアセルロースの生産方法は、請求項１の記載によれば、セルロース産生菌を含有する培養液の中に繊維材料が存在する状態で、当該セルロース産生菌の培養を行うことを特徴とする。

このように、上記バクテリアセルロースの生産方法においては、セルロース産生菌を含有する培養液を用いてセルロース産生菌の培養を行うに際し、当該培養液の中に繊維材料が存在する状態でセルロース産生菌の培養を行うことにより、バクテリアセルロースの生産性が向上する。

また、上記バクテリアセルロースの生産方法においては、セルロース産生菌の培養に際して、酸素透過性の膜などの特殊な材料を必要とせず、酸素濃度や培養条件などの特殊な制御をするための高価で複雑な装置を用いる必要がない。

従って、上記バクテリアセルロースの生産方法は、バクテリアセルロースの生産性が高く、且つ、経済性の良い生産方法である。

また、本発明は、請求項２の記載によれば、請求項１に記載のバクテリアセルロースの生産方法において、上記培養液の中に存在する上記繊維材料の量は、上記培養液に対して０．１重量％〜１５重量％の範囲内にあることを特徴とする。

このように、上記バクテリアセルロースの生産方法においては、セルロース産生菌を含有する培養液の中に繊維材料が存在する状態で、当該セルロース産生菌を培養するに際し、上記繊維材料の量は、上記培養液に対して０．１重量％〜１５重量％の範囲内にあることが好ましい。また、２重量％〜１０重量％の範囲内にあることがより好ましく、更に、５重量％〜１０重量％の範囲内にあることが特に好ましい。

ここで、上記繊維材料の量が上記培養液に対して０．１重量％〜１５重量％の範囲内にあると、繊維材料が培養液中で希薄にならず、また、繊維材料が培養液に均一に分散した状態となり、本発明の効果が大きくなると考えられる。

これによれば、セルロース産生菌を含有する培養液の中に所定量の繊維材料が存在する状態で、当該セルロース産生菌を培養することにより、バクテリアセルロースの生産性が更に向上する。

従って、上記バクテリアセルロースの生産方法においては、請求項１に記載の発明と同様の作用効果がより一層向上され得る。

また、本発明は、請求項３の記載によれば、請求項１又は２に記載のバクテリアセルロースの生産方法において、上記繊維材料は、天然繊維又は再生繊維からなることを特徴とする。

このように、上記バクテリアセルロースの生産方法においては、セルロース産生菌を含有する培養液を用いてセルロース産生菌の培養を行うに際し、当該培養液の中に天然繊維又は再生繊維からなる繊維材料が存在する状態でセルロース産生菌の培養を行うことにより、バクテリアセルロースの生産性が更に向上する。

従って、上記バクテリアセルロースの生産方法は、請求項１又は２に記載の発明と同様の作用効果がより一層向上され得る。

また、本発明は、請求項４の記載によれば、請求項３に記載のバクテリアセルロースの生産方法において、上記繊維材料は、セルロース系繊維からなることを特徴とする。

このように、上記バクテリアセルロースの生産方法においては、セルロース産生菌を含有する培養液を用いてセルロース産生菌の培養を行うに際し、当該培養液の中にセルロース系繊維からなる繊維材料が存在する状態でセルロース産生菌の培養を行うことにより、バクテリアセルロースの生産性が更に向上する。

従って、上記バクテリアセルロースの生産方法は、請求項３に記載の発明と同様の作用効果がより一層向上され得る。

また、本発明に係る複合構造体は、請求項５の記載によれば、請求項１〜４のいずれか１つに記載のバクテリアセルロースの生産方法によって生産されたバクテリアセルロースと当該生産方法に使用された繊維材料とからなる。

ここで、複合構造体とは、バクテリアセルロースと繊維材料とがその内部にまで混在し、互いに交絡した構造を形成しているものをいう。

本発明においては、培養液中に繊維材料が存在することにより、バクテリアセルロースの生産性が向上し、繊維材料の外部及び内部に多くのバクテリアセルロースが形成される。

このことにより、本発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の生産方法により複合構造体を提供することができる。

また、本発明に係るバクテリアセルロース離解物は、請求項６の記載によれば、請求項１〜４のいずれか１つに記載のバクテリアセルロースの生産方法によって生産されたバクテリアセルロースを当該生産方法に使用された繊維材料から分離し、分離後のバクテリアセルロースを離解して得られる。

ここで、バクテリアセルロース離解物とは、上記バクテリアセルロースと繊維材料とが存在する培養後の培養液から当該繊維材料を分離して、且つ、バクテリアセルロースの有する微細リボン状形態を離解して得られるバクテリアセルロースの高度分散水性懸濁液をいう。このバクテリアセルロース離解物は、水系での分散性に優れ、保水性が高い。従って、このバクテリアセルロース離解物は、増粘剤、保水剤の他、構造体の強度向上剤など多くの用途に使用される。

本発明において、バクテリアセルロースを繊維材料から分離し、分離後のバクテリアセルロースを離解する方法は、一般の方法でよく、例えば、高速ホモジナイザー、回転式ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、又は超音波粉砕機などを用いて容易に行うことができる。

このことにより、本発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の生産方法によりバクテリアセルロース離解物を提供することができる。

なお、本発明において用いられるセルロース産生菌は、酢酸菌が好ましく、特に、 Gluconacetobacter属の酢酸菌、更には Gluconacetobacter xylinus (American Type Culture Collection No.53582)が特に好ましい。

また、本発明において、繊維材料とは、単一種類又は複数種類の繊維を主構成要素とする材料であって、その形態は特に制限されるものではなく、例えば、織物、編物、不織布、繊維ウェブ、糸、繊維束、繊維塊などの繊維の集合体であってもよく、バラ毛又はカットファイバーなどの繊維の非集合体であってもよい。

ここで、上記繊維材料に使用される繊維の種類は、特に制限されるものではなく、一般の衣料あるいは産業資材として使用される有機繊維、無機繊維又は金属繊維などのいずれでもよい。例えば、有機繊維には、綿繊維、麻繊維、羊毛繊維、絹繊維などの天然繊維、ビスコースレーヨン繊維、キュプラ繊維、ポリノジック繊維、テンセル繊維、キチン繊維、アルギン繊維などの再生繊維、アセテート繊維、プロミックス繊維などの半合成繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、フッ素繊維、ＰＰＳ繊維、ＰＢＺ繊維などの合成繊維などがある。また、無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、活性炭素繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、ロックファイバーなどがある。

また、本発明においては、上記繊維材料は、綿繊維、麻繊維、羊毛繊維、絹繊維などの天然繊維、又は、ビスコースレーヨン繊維、キュプラ繊維、ポリノジック繊維、テンセル繊維、キチン繊維、アルギン繊維などの再生繊維からなる繊維材料であることが好ましい。更に、天然繊維又は再生繊維の中でも、綿繊維、麻繊維、ビスコースレーヨン繊維、キュプラ繊維、ポリノジック繊維、テンセル繊維などのセルロース系繊維からなる繊維材料がバクテリアセルロースの生産性を向上させるために特に好ましい。

以下、本発明の各実施形態について説明する。
（第１実施形態）
本第１実施形態は、繊維材料として天然繊維、再生繊維及び合成繊維からなるカットファイバーが存在する培養液を用いてセルロース産生菌を培養するバクテリアセルロースの生産方法に関するものである。

以下、本第１実施形態の生産方法について説明する。
１．培養液の準備工程
（１）繊維材料の準備
本第１実施形態に使用する繊維材料として、綿繊維、ビスコースレーヨン繊維、ポリエステル繊維、及びポリアミド繊維の各カットファイバーを準備した。

具体的には、上記各カットファイバーは、上記各繊維からなる織物（JIS-L-0803 染色堅牢度試験用標準白布）から糸を解し、当該糸を約５ｍｍの長さに切断したものを１２０℃のオートクレーブ中で１５分間、滅菌処理して使用した。
（２）培地の準備
培地としてＳＨ培地（Schramm-Hestrin medium）を使用した。ＳＨ培地は、グルコース２０ｇ、酵母エキス５ｇ、ポリペプトン５ｇ、クエン酸１．１５ｇ及びリン酸水素二ナトリウム２．７ｇを１０００ｍｌの蒸留水に溶解して調整した後、１２０℃のオートクレーブ中で１５分間、滅菌処理して使用した。
（３）菌体の準備
酢酸菌 Gluconacetobacter xylinus (American Type Culture Collection No.53582)を試験管で４日間、前々培養し、産生されたゲル状のセルロース（バクテリアセルロースぺリクル）の一部を三角フラスコ中の上記ＳＨ培地４０ｍｌに移して酢酸菌を植菌し、１１５ｒｐｍの回転式振盪機にて２５℃で３日間、前培養した。上記前培養中に産生したセルロースを溶解して菌体の増殖を活発にするために、上記培養液には膜滅菌したセルラーゼ原液（セルクラスト、ノボザイムズ社製）の５倍希釈液を０．４ｍｌ加えた。培養後の上記培養液を遠心分離し、増殖した菌体を得た。
（４）培養液の準備
上記増殖した菌体を集めて上記ＳＨ培地２００ｍｌに加え、本第１実施形態に使用するセルロース産生菌の培養液を得た。当該培養液中の菌体量は、波長６６０ｎｍにおける濁度測定により、ＯＤ＝０．１３であった。

ここで、予め重量を測定しておいたガラスシャーレ（Φ９５×２０ｍｍ）の中に、予め正確に絶乾重量を測定しておいた上記各カットファイバー（２ｇ前後）を敷き詰め、その上に上記培養液を各４０ｍｌずつ添加して本第１実施形態に係る実施例−１〜実施例−４の培養液を得た。また、比較として繊維材料を添加していないものを比較例−１の培養液とした。なお、実施例−３（ポリエステル繊維）及び実施例−４（ポリアミド繊維）は繊維材料が疎水性であり、培養液での繊維材料の濡れを確保するために非イオン系界面活性剤を少量添加した。
２．バクテリアセルロースの生産工程
（１）培養工程
上記培養液の準備工程で得られた実施例−１〜実施例−４、及び比較例−１のセルロース産生菌の各培養液の入った各ガラスシャーレを水平に静置した状態で、室温２５℃の条件で３日間培養した。

この間、上記ガラスシャーレの上部液面には、バクテリアセルロース膜が生成し培養が進行していることを確認した。
（２）失活・洗浄工程
上記培養後の各バクテリアセルロース膜を各繊維材料と共にガラスシャーレに入れたまま、２重量％の水酸化ナトリウム水溶液中において８０℃で３０分間、セルロース産生菌の失活操作を行った。その後、上記バクテリアセルロース膜を各繊維材料と共にガラスシャーレに入れたまま十分に洗浄して当該バクテリアセルロース膜からセルロース産生菌を除去した。
（３）乾燥工程
失活・洗浄工程後のバクテリアセルロース膜を各繊維材料と共にガラスシャーレに入れたまま、乾燥機を用いて５５℃で乾燥した。このとき、上記バクテリアセルロース膜は、各繊維材料を取り込んだまま、水分を放出して乾燥した状態の乾燥膜となる。

上述の各工程を経て、本第１実施形態に係る実施例−１〜実施例−４のバクテリアセルロースと繊維材料との複合構造体を得た。一方、比較例−１では、バクテリアセルロースのみの膜を得た。

得られた各実施例のバクテリアセルロースと繊維材料との複合構造体又は比較例のバクテリアセルロース乾燥膜をガラスシャーレに入れたまま重量を測定し、予め測定しておいたガラスシャーレの重量及び繊維材料の重量を差し引いて、バクテリアセルロースの生産量（実測値）とした。

得られたバクテリアセルロースの生産量（実測値）から、比較例−１の生産量を１００としたときの各実施例の生産量（相対値）を算出した。各実施例について、バクテリアセルロースの生産量を実測値及び相対値として表１に示す。

この表１によれば、実施例−１〜実施例−４のバクテリアセルロース生産量は、いずれも比較例−１のバクテリアセルロース生産量に比べ、大幅に増量していることが分かる。また、実施例−１及び実施例−２のセルロース系繊維材料（綿繊維及びビスコースレーヨン繊維）が存在する培養液において、バクテリアセルロース生産量の向上が顕著である。

以上のことにより、本第１実施形態においては、セルロース産生菌を含有する培養液の中に繊維材料が存在する状態でセルロース産生菌の培養を行うことにより、バクテリアセルロースの生産性が向上する。また、本第１実施形態においては、セルロース産生菌の培養に際して、酸素透過性の膜などの特殊な材料を必要とせず、酸素濃度や培養条件などの特殊な制御をするための高価で複雑な装置を用いる必要がない。

よって、本第１実施形態においては、バクテリアセルロースの生産性が高く、且つ、経済性の良いバクテリアセルロースの生産方法を提供することができる。

また、本第１実施形態においては、上記生産方法によって得られるバクテリアセルロースとその際に使用される繊維材料との複合構造体を提供することができる。

ここで、図１は、本第１実施形態に係る実施例−２で得られたバクテリアセルロースとビスコースレーヨン繊維からなる繊維材料との複合構造体を走査型電子顕微鏡写真により示す一断面図である。図１によれば、複合構造体表面のバクテリアセルロース（Ａ１）は、それ自体で皮膜を形成するように生成されており、一方、複合構造体内部のバクテリアセルロース（Ａ２）は、繊維材料（Ｂ１）と交絡して、全体として複合構造体が形成されていることが確認できる。
（第２実施形態）
本第２実施形態は、繊維材料として天然繊維である羊毛繊維又は絹繊維からなるカットファイバーが存在する培養液を用いてセルロース産生菌を培養するバクテリアセルロースの生産方法に関するものである。

以下、本第２実施形態の生産方法について説明する。
１．培養液の準備工程
（１）繊維材料の準備
本第２実施形態においても上記第１実施形態と同様に上記各繊維からなる織物（JIS-L-0803 染色堅牢度試験用標準白布）から糸を解し、当該糸を約５ｍｍの長さに切断したものを１２０℃のオートクレーブ中で１５分間、滅菌処理して使用した。

以下、本第２実施形態の生産方法については、培養液中に存在する繊維材料の種類以外は、上記第１実施形態で説明した培養液の準備工程と同様にして実施例−５及び実施例−６の培養液を得た。また、比較として繊維材料を添加していないものを比較例−２の培養液とした。なお、実施例−５の羊毛繊維はその表面が疎水性であり、培養液での繊維材料の濡れを確保するために非イオン系界面活性剤を少量添加した。

ここで、本第２実施形態に使用するセルロース産生菌の培養液は、上記第１実施形態と同様の工程を再度実施して得たものを使用した。当該培養液中の菌体量は、波長６６０ｎｍにおける濁度測定により、ＯＤ＝０．１３であった。
２．バクテリアセルロースの生産工程
上述の第１実施形態と同様の操作にて、室温２５℃の条件で３日間培養、失活・洗浄、乾燥の各工程を経て、本第２実施形態に係る実施例−５及び実施例−６のバクテリアセルロースと繊維材料との複合構造体を得た。一方、比較例−２では、バクテリアセルロースのみの膜を得た。

得られた各実施例のバクテリアセルロースと繊維材料との複合構造体又は比較例のバクテリアセルロース乾燥膜をガラスシャーレに入れたまま重量を測定し、予め測定しておいたガラスシャーレの重量及び繊維材料の重量を差し引いて、バクテリアセルロースの生産量（実測値）とした。

得られたバクテリアセルロースの生産量（実測値）から、比較例−２の生産量を１００としたときの各実施例の生産量（相対値）を算出した。各実施例について、バクテリアセルロースの生産量を実測値及び相対値として表２に示す。

この表２によれば、実施例−５及び実施例−６のバクテリアセルロース生産量は、いずれも比較例−２のバクテリアセルロース生産量に比べ、大幅に増量していることが分かる。

ここで、比較例−２のバクテリアセルロースの生産量（実測値）が、上記第１実施形態に係る比較例−１のバクテリアセルロースの生産量（実測値）と違った値を示している。このことは、本第２実施形態の前培養と上記第１実施形態の前培養が別個の操作であり、セルロース産生菌の活性化状態が異なっていたものと考えられる。

しかし、各実施形態においても同様に培養液中に繊維材料が存在することにより、バクテリアセルロースの生産量が大きく向上していることが確認される。

以上のことにより、本第２実施形態においては、セルロース産生菌を含有する培養液の中に繊維材料が存在する状態でセルロース産生菌の培養を行うことにより、バクテリアセルロースの生産性が向上する。また、本第２実施形態においては、セルロース産生菌の培養に際して、酸素透過性の膜などの特殊な材料を必要とせず、酸素濃度や培養条件などの特殊な制御をするための高価で複雑な装置を用いる必要がない。

よって、本第２実施形態においては、バクテリアセルロースの生産性が高く、且つ、経済性の良いバクテリアセルロースの生産方法を提供することができる。

また、本第２実施形態においては、上記バクテリアセルロースの生産方法によって生産されたバクテリアセルロースとその際に使用される繊維材料との複合構造体を提供することができる。
（第３実施形態）
本第３実施形態は、繊維材料としてビスコースレーヨン繊維からなる不織布が存在する培養液を用いてセルロース産生菌を培養するバクテリアセルロースの生産方法に関するものである。

以下、本第３実施形態の生産方法について説明する。
１．培養液の準備工程
（１）繊維材料の準備
本第３実施形態に使用する繊維材料として、ビスコースレーヨン不織布（４枚重ね、目付け；４００ｇ／ｍ²）を１００ｍｍ×１００ｍｍにカットし、１２０℃のオートクレーブ中で１５分間、滅菌処理して使用した。このビスコースレーヨン不織布の重量は４ｇであり、その厚みは１．６ｍｍであった。
（２）培養液の準備
本第３実施形態に使用するセルロース産生菌の培養液は、上記第１実施形態と同様の工程（培地の準備及び菌体の準備）を再度実施して得たものを使用した。当該培養液中の菌体量は、波長６６０ｎｍにおける濁度測定により、ＯＤ＝０．１３であった。

ここで、予め重量を測定しておいた角シャーレ（１００ｍｍ×１４０ｍｍ）の中に、予め正確に絶乾重量を測定しておいた上記ビスコースレーヨン不織布を敷き、その上に上記培養液を４０ｍｌ添加して本第３実施形態に係る実施例−７の培養液を得た。また、比較として繊維材料を添加していないものを比較例−３の培養液とした。
２．バクテリアセルロースの生産工程
上述の第１実施形態と同様の操作にて、室温２５℃の条件で３日間培養、失活・洗浄、乾燥の各工程を経て、本第３実施形態に係る実施例−７のバクテリアセルロースと繊維材料との複合構造体を得た。一方、比較例−３では、バクテリアセルロースのみの膜を得た。

得られた実施例−７のバクテリアセルロースと繊維材料との複合構造体又は比較例−３のバクテリアセルロース乾燥膜を角シャーレに入れたまま重量を測定し、予め測定しておいた角シャーレの重量及び繊維材料の重量を差し引いて、バクテリアセルロースの生産量（実測値）とした。

得られたバクテリアセルロースの生産量（実測値）から、比較例−３の生産量を１００としたときの実施例−７の生産量（相対値）を算出した。実施例−７について、バクテリアセルロースの生産量を実測値及び相対値として表３に示す。

この表３によれば、実施例−７のバクテリアセルロース生産量は、比較例−３のバクテリアセルロース生産量に比べ、大幅に増量していることが分かる。

以上のことにより、本第３実施形態においては、セルロース産生菌を含有する培養液の中に繊維材料が存在する状態でセルロース産生菌の培養を行うことにより、バクテリアセルロースの生産性が向上する。また、本第３実施形態においては、セルロース産生菌の培養に際して、酸素透過性の膜などの特殊な材料を必要とせず、酸素濃度や培養条件などの特殊な制御をするための高価で複雑な装置を用いる必要がない。

よって、本第３実施形態においては、バクテリアセルロースの生産性が高く、且つ、経済性の良いバクテリアセルロースの生産方法を提供することができる。

また、本第３実施形態においては、上記バクテリアセルロースの生産方法によって生産されたバクテリアセルロースとその際に使用される繊維材料との複合構造体を提供することができる。この複合構造体は、ビスコースレーヨン不織布としての物性に加え、バクテリアセルロースの物性が相乗的に作用して、強力な複合構造体となっている。
（第４実施形態）
本第４実施形態は、繊維材料としてビスコースレーヨン繊維からなるカットファイバーが存在する培養液を用いてセルロース産生菌を培養するバクテリアセルロースの生産方法に関するものである。なお、本第４実施形態においては、培養液中に存在する繊維材料の量を変化させてセルロース産生菌を培養するものである。具体的には、繊維材料の量を一定にして、これに添加するセルロース産生菌の培養液の量を変化させて行った。

以下、本第４実施形態の生産方法について説明する。
１．培養液の準備工程
（１）繊維材料の準備
本第４実施形態においても上記第１実施形態に係る実施例−２と同様にビスコースレーヨン繊維からなる織物（JIS-L-0803 染色堅牢度試験用標準白布）から糸を解し、当該糸を約５ｍｍの長さに切断したものを１２０℃のオートクレーブ中で１５分間、滅菌処理して使用した。
（２）培養液の準備
本第４実施形態に使用するセルロース産生菌の培養液は、上記第１実施形態と同様の工程（培地の準備及び菌体の準備）を再度実施して得たものを使用した。当該培養液中の菌体量は、波長６６０ｎｍにおける濁度測定により、ＯＤ＝０．１３であった。

ここで、予め重量を測定しておいた角シャーレ（１００ｍｍ×１４０ｍｍ）の中に、予め正確に絶乾重量を測定しておいた上記ビスコースレーヨン繊維からなるカットファイバーを２ｇずつ敷き詰め、その上に上記培養液を１０ｍｌ間隔で各３０ｍｌ〜７０ｍｌ添加して本第４実施形態に係る実施例−８〜実施例−１２の培養液を得た。

また、比較として角シャーレ（１００ｍｍ×１４０ｍｍ）の中に繊維材料を添加せずに上記培養液のみを１０ｍｌ間隔で各３０ｍｌ〜７０ｍｌ添加したものを各実施例に対応させて比較例−４〜比較例−８の培養液とした。
２．バクテリアセルロースの生産工程
上述の第１実施形態と同様の操作にて、室温２５℃の条件で３日間培養、失活・洗浄の各工程を行った。ここで、乾燥工程は、角シャーレから取り出した状態で１０５℃の乾燥機中で行った。これらの工程を経て、本第４実施形態に係る実施例−８〜実施例−１２のバクテリアセルロースと繊維材料との複合構造体を得た。一方、比較例−４〜比較例−８においては、バクテリアセルロースのみの膜を得た。

得られた各実施例のバクテリアセルロースと繊維材料との複合構造体又は各比較例のバクテリアセルロース乾燥膜は、それぞれ重量を測定し、予め測定しておいた繊維材料の重量を差し引いて、バクテリアセルロースの生産量（実測値）とした。

本第４実施形態においては、各実施例及び各比較例に使用された培養液の量が３０ｍｌ〜７０ｍｌの範囲で異なるため、得られたバクテリアセルロースの生産量（実測値）をそのまま比較することはできない。即ち、生産量（相対値）の基準となる比較例−４〜比較例−８は、培養液の量が異なることでその中に含まれる菌体量が異なっており、その結果、バクテリアセルロースの生産量（実測値）が異なった値となる。

そこで、培養液の量が同一の実施例と比較例とを対比させて各実施例の生産量（相対値）を算出した。例えば、実施例−８の生産量（実測値）から、比較例−４の生産量を１００としたときの実施例−８の生産量（相対値）を算出した。以下同様にして、実施例−９と比較例−５、実施例−１０と比較例−６、実施例−１１と比較例−７、実施例−１２と比較例−８から各実施例の生産量（相対値）を算出した。各実施例について、バクテリアセルロースの生産量を実測値及び相対値として表４に示す。

この表４によれば、実施例−８〜実施例−１２のバクテリアセルロース生産量は、これらに対比する比較例−４〜比較例−８のバクテリアセルロース生産量に比べ、いずれも増量していることが分かる。

以上のことにより、本第４実施形態においては、セルロース産生菌を含有する培養液の中に繊維材料が存在する状態でセルロース産生菌の培養を行うことにより、バクテリアセルロースの生産性が向上する。また、本第４実施形態においては、セルロース産生菌の培養に際して、酸素透過性の膜などの特殊な材料を必要とせず、酸素濃度や培養条件などの特殊な制御をするための高価で複雑な装置を用いる必要がない。

よって、本第４実施形態においては、バクテリアセルロースの生産性が高く、且つ、経済性の良いバクテリアセルロースの生産方法を提供することができる。

また、本第４実施形態においては、上記バクテリアセルロースの生産方法によって生産されたバクテリアセルロースとその際に使用される繊維材料との複合構造体を提供することができる。
（第５実施形態）
本第５実施形態は、繊維材料としてビスコースレーヨン繊維からなるカットファイバーが存在する培養液を用いてセルロース産生菌を培養するバクテリアセルロースの生産方法に関するものである。なお、本第５実施形態は、上記第４実施形態と同様に培養液中に存在する繊維材料の量を変化させてセルロース産生菌を培養するものである。具体的には、上記第４実施形態とは逆にセルロース産生菌の培養液の量を一定にして、この中に存在する繊維材料の量を変化させて行った。

以下、本第５実施形態の生産方法について説明する。
１．培養液の準備工程
（１）繊維材料の準備
本第５実施形態においても上記第１実施形態に係る実施例−２と同様にビスコースレーヨン繊維からなる織物（JIS-L-0803 染色堅牢度試験用標準白布）から糸を解し、当該糸を約５ｍｍの長さに切断したものを１２０℃のオートクレーブ中で１５分間、滅菌処理して使用した。
（２）培養液の準備
本第５実施形態に使用するセルロース産生菌の培養液は、上記第１実施形態と同様の工程（培地の準備及び菌体の準備）を再度実施して得たものを使用した。当該培養液中の菌体量は、波長６６０ｎｍにおける濁度測定により、ＯＤ＝０．１３であった。

ここで、予め重量を測定しておいた角シャーレ（１００ｍｍ×１４０ｍｍ）の中に、予め正確に絶乾重量を測定しておいた上記ビスコースレーヨン繊維からなるカットファイバーをそれぞれ０．４ｇ、０．２ｇ、０．１ｇ敷き詰め、その上に上記培養液を４０ｍｌ添加して本第５実施形態に係る実施例−１３〜実施例−１５の培養液を得た。

また、比較として角シャーレ（１００ｍｍ×１４０ｍｍ）の中に繊維材料を添加せずに上記培養液のみを４０ｍｌ添加したものを比較例−９の培養液とした。
２．バクテリアセルロースの生産工程
上述の第１実施形態の操作に準拠するが、本第５実施形態においては、室温２５℃の条件で２日間培養した。以下、失活・洗浄、乾燥の各工程は、上記第４実施形態と同様にして行った。これらの工程を経て、本第５実施形態に係る実施例−１３〜実施例−１５のバクテリアセルロースと繊維材料との複合構造体を得た。一方、比較例−９においては、バクテリアセルロースのみの膜を得た。

得られた各実施例のバクテリアセルロースと繊維材料との複合構造体又は比較例のバクテリアセルロース乾燥膜は、それぞれ重量を測定し、予め測定しておいた繊維材料の重量を差し引いて、バクテリアセルロースの生産量（実測値）とした。

得られたバクテリアセルロースの生産量（実測値）から、比較例−９の生産量を１００としたときの各実施例の生産量（相対値）を算出した。各実施例について、バクテリアセルロースの生産量を実測値及び相対値として表５に示す。

この表５によれば、実施例−１３〜実施例−１５のバクテリアセルロース生産量は、比較例−９のバクテリアセルロース生産量に比べ、いずれも増量していることが分かる。

以上のことにより、本第５実施形態においては、セルロース産生菌を含有する培養液の中に繊維材料が存在する状態でセルロース産生菌の培養を行うことにより、バクテリアセルロースの生産性が向上する。また、本第５実施形態においては、セルロース産生菌の培養に際して、酸素透過性の膜などの特殊な材料を必要とせず、酸素濃度や培養条件などの特殊な制御をするための高価で複雑な装置を用いる必要がない。

よって、本第５実施形態においては、バクテリアセルロースの生産性が高く、且つ、経済性の良いバクテリアセルロースの生産方法を提供することができる。

また、本第２実施形態においては、上記バクテリアセルロースの生産方法によって生産されたバクテリアセルロースとその際に使用される繊維材料との複合構造体を提供することができる。この複合構造体は、その中に占める繊維材料の量が少ないので、柔軟で伸縮性に優れた複合構造体となっている。
（第６実施形態）
本第６実施形態は、繊維材料としてビスコースレーヨン繊維からなるカットファイバーが存在する培養液を用いてセルロース産生菌を培養した後に、得られたバクテリアセルロースから繊維材料を分離し、分離後のバクテリアセルロースを離解することにより得られるバクテリアセルロース離解物に関するものである。

本第６実施形態については、上記第１実施形態で準備したものと同様の培養液８０ｍｌを５００ｍｌ三角フラスコに入れ、これに上記第１実施形態で準備したものと同様のビスコースレーヨン繊維からなるカットファイバー４ｇを投入して、上記第１実施形態と同様に室温２５℃の条件で３日間培養した。

得られた培養液からバクテリアセルロースとカットファイバーからなる水膨潤性ゲルシートを分離し、この水膨潤性ゲルシートを上記第１実施形態と同様の条件で失活・洗浄した後、水中で撹拌粉砕して水性懸濁液とした。この水性懸濁液は、バクテリアセルロースとカットファイバーが交絡した状態で水中に分散したものであり、これを高速ホモジナイザーで１０，０００ｒｐｍで１０分間撹拌して、バクテリアセルロースとカットファイバーの交絡を解除した。この水性懸濁液から繊維材料を分離して、バクテリアセルロースのみが分散した水性懸濁液とした後、再度、高速ホモジナイザーで１８，０００ｒｐｍで５分間撹拌してバクテリアセルロース離解物を得た。

得られたバクテリアセルロース離解物は、水媒体中にバクテリアセルロースのミクロフィブリルが均一に分散しており、その分散状態は安定したものであった。

このことにより、本第６実施形態においては、上記バクテリアセルロースの生産方法によって生産されたバクテリアセルロースから繊維材料を分離し、分離後のバクテリアセルロースを離解して得られるバクテリアセルロース離解物を提供することができる。

なお、本第６実施形態では、セルロース産生菌を含有する培養液の中に繊維材料が存在する状態でセルロース産生菌の培養を行うことにより、バクテリアセルロースの生産性が向上しており、その結果、本第６実施形態で得られるバクテリアセルロース離解物の生産量も多くなるという効果も有する。

また、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限らず次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）上記各実施形態は、繊維材料として各種繊維のカットファイバー又は不織布を使用するものであるが、本発明に係るバクテリアセルロースの生産方法は、これに限るものではなく、その他の繊維材料、例えば、織物、編物、繊維ウェブ、糸、繊維束、繊維塊などの繊維の集合体やバラ毛などの繊維の非集合体を使用してもよい。
（２）上記各実施形態は、各種繊維のカットファイバー又は不織布を使用する際に、単一種類の繊維からなる繊維材料を使用するものであるが、本発明に係るバクテリアセルロースの生産方法は、これに限るものではなく、複数種類の繊維からなる繊維材料を使用してもよい。
（３）上記各実施形態は、セルロース産生菌として酢酸菌のうち、Gluconacetobacter xylinus（American Type Culture Collection No.53582）を使用するものであるが、本発明に係るセルロース産生菌は、これに限るものではなく、他の菌種、他の酢酸菌、例えば、Acetobacter xylinum、Acetobacter aceti、Acetobacter subsp.、Asaia bogorensisなどに属する他の菌株を使用してもよい。
（４）上記各実施形態は、ＳＨ培地（Schramm-Hestrin medium）を使用してセルロース産生菌を培養するものであるが、本発明に使用する培地は、これに限るものではなく、他の培地、例えば、CSL培地（Corn Steep Liquor-Sucrose medium）などを使用してもよい。
（５）上記各実施形態は、セルロース産生菌の培養条件として、室温２５℃で３日間又は２日間を採用するものであるが、本発明に係る培養条件は、これに限るものではなく、使用する菌種、使用する培地、又は、使用する繊維材料の種類と使用量などによって適宜選定すればよい。
（６）上記各実施形態は、静置培養法によりセルロース産生菌を培養するものであるが、本発明に採用する培養法は、これに限るものではなく、他の培養法、例えば、振盪培養法、通気撹拌培養法などを適宜選定すればよい。

本発明の第１実施形態（実施例−２）によって得られる複合構造体を走査型電子顕 微鏡写真により示す一断面図である。

符号の説明

Ａ１…複合構造体表面のバクテリアセルロース、Ａ２…複合構造体内部のバクテリアセルロース、Ｂ１…繊維材料の表面、Ｂ２…繊維材料の断面

Claims (6)

1. セルロース産生菌を含有する培養液の中に繊維材料が存在する状態で、前記セルロース産生菌を培養するバクテリアセルロースの生産方法。
2. 前記培養液の中に存在する前記繊維材料の量は、前記培養液に対して０．１重量％〜１５重量％の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のバクテリアセルロースの生産方法。
3. 前記繊維材料は、天然繊維又は再生繊維からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のバクテリアセルロースの生産方法。
4. 前記繊維材料は、セルロース系繊維からなることを特徴とする請求項３に記載のバクテリアセルロースの生産方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のバクテリアセルロースの生産方法によって生産された前記バクテリアセルロースと前記生産方法に使用された繊維材料とからなる複合構造体。
6. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のバクテリアセルロースの生産方法によって生産された前記バクテリアセルロースを前記生産方法に使用された繊維材料から分離した後に離解して得られるバクテリアセルロース離解物。