JP2021000057A - 嫌気性細菌培養用ガス濃度調整剤及びこれを用いた嫌気性細菌の培養方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明が解決しようとする課題は、二酸化炭素発生量が多い嫌気性細菌培養用ガス濃度調整剤を提供することである。
<1> (a)デヒドロアスコルビン酸、(c)遷移金属触媒、(d)活性炭、(e)アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種、並びに(f)水を含む、嫌気性細菌培養用ガス濃度調整剤。
<2> (b)アスコルビン酸類を更に含む、上記<1>に記載の嫌気性細菌培養用ガス濃度調整剤。
<3> (b)アスコルビン酸類と(a)デヒドロアスコルビン酸とのモル比[(b)/(a)]が1.5以下である、上記<2>に記載の嫌気性細菌培養用ガス濃度調整剤。
<4> 上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載のガス濃度調整剤の存在下で嫌気性細菌を培養する、嫌気性細菌の培養方法。
<5> 上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載のガス濃度調整剤を通気性包装材で小袋状に包装したガス濃度調整剤包装体。
なお、本明細書において、数値の記載に関する「A〜B」という用語は、「A以上B以下」(A<Bの場合)又は「A以下B以上」(A>Bの場合)を意味する。また、本発明において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本発明の嫌気性細菌培養用ガス濃度調整剤は、(a)デヒドロアスコルビン酸、(c)遷移金属触媒、(d)活性炭、(e)アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種、並びに(f)水を含む。ガス濃度調整剤は(b)アスコルビン酸類を更に含んでもよい。
また、本発明のガス濃度調整剤は、(a)デヒドロアスコルビン酸、(c)遷移金属触媒、(d)活性炭、(e)アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種、並びに(f)水を含む組成物を通気性包装材で包装した包装体として用いられることが好ましい。該組成物は(b)アスコルビン酸類を更に含んでもよい。
本発明のガス濃度調整剤は、(a)〜(f)成分を合計で、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上含む。
本発明のガス濃度調整剤は、酸素吸収反応の主剤として酸素吸収能及び炭酸ガス発生能を併せ持つデヒドロアスコルビン酸を含む。
デヒドロアスコルビン酸は、アスコルビン酸が酸化された化合物であり、加水分解によりジケトグロン酸を生成する。そして、適切な触媒及び反応環境を調整することにより、脱炭酸反応と酸化反応を繰り返して、二酸化炭素を発生するとともに酸素を吸収する。デヒドロアスコルビン酸は、アスコルビン酸類を酸化して生成させることもできる。
本発明のガス濃度調整剤は、アスコルビン酸類を含んでもよい。アスコルビン酸は、デヒドロアスコルビン酸に比べて低価格で入手しやすく、酸素吸収反応の主剤として酸素吸収能及び炭酸ガス発生能を併せ持つ。
アスコルビン酸類とは、L−アスコルビン酸とその立体異性体並びにその塩及び水和物を意味する。L−アスコルビン酸塩としては、L−アスコルビン酸ナトリウム、L−アスコルビン酸カリウム、L−アスコルビン酸カルシウム等が挙げられる。L−アスコルビン酸の立体異性体としては、エリソルビン酸(D−イソアスコルビン酸)等が挙げられる。エリソルビン酸塩としては、エリソルビン酸ナトリウム、エリソルビン酸カリウム、エリソルビン酸カルシウム等が挙げられる。アスコルビン酸類は、1種単独であってもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明のガス濃度調整剤は、デヒドロアスコルビン酸及びアスコルビン酸類の酸化反応の進行を促進する遷移金属触媒を含む。
遷移金属触媒は、遷移金属の塩や酸化物等の金属化合物を有する触媒である。遷移金属としては、鉄、マンガン、亜鉛、銅、コバルトが好適である。遷移金属の塩としては、遷移金属のハロゲン化物及び鉱酸塩が含まれ、例えば、遷移金属の塩化物や硫酸塩である。代表例として塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化マンガン、硫酸亜鉛、硫酸銅、塩化銅、硫酸コバルトの無水塩又は含水塩等が挙げられ、中でも水への溶解性がよく、配合性が良好な硫酸第一鉄七水和物が好ましい。
本発明のガス濃度調整剤は活性炭を含む。活性炭は、デヒドロアスコルビン酸水溶液及びアスコルビン酸類水溶液を含浸させる担体としての機能を有するとともに、その比表面積の大きさから空気との接触面積が大きく、酸化反応の進行を促進する機能を有する。
本発明のガス濃度調整剤は、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種は、デヒドロアスコルビン酸及びアスコルビン酸類の酸化反応を迅速に進行させ、反応場をアルカリ領域に制御する目的で使用される。
アルカリ金属水酸化物としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムが挙げられ、中でも水酸化ナトリウムが好ましい。
アルカリ土類金属水酸化物としては、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムが挙げられる。
ガス濃度調整剤中におけるアルカリ金属水酸化物の含有量は、加水分解生成物を中和する観点から、デヒドロアスコルビン酸及びアスコルビン酸類の合計モル量に対して等モル量が好ましい。
ガス濃度調整剤中におけるアルカリ金属炭酸塩の含有量は、二酸化炭素濃度を調整する観点から、デヒドロアスコルビン酸及びアスコルビン酸類の合計100質量部に対して10〜200質量部が好ましく、50〜200質量部がより好ましく、100〜150質量部が更に好ましい。
本発明のガス濃度調整剤は、デヒドロアスコルビン酸及びアスコルビン酸類の酸化反応の進行に必要な水を含む。
水は、活性炭に含浸させる態様を採ることが、ガス濃度調整剤を流動性のある固形物として得られるという観点から好ましい。本発明のガス濃度調整剤において、水は、酸素吸収性能の観点から、デヒドロアスコルビン酸及びアスコルビン酸類と共に活性炭に含浸していることが好ましい。具体的には、デヒドロアスコルビン酸又はアスコルビン酸類を水に溶解させたデヒドロアスコルビン酸水溶液及びアスコルビン酸類水溶液を、多孔性担体である活性炭に含浸させることが好ましい。また、水には、デヒドロアスコルビン酸及びアスコルビン酸類以外の可溶性成分を溶解させてもよく、不溶性成分を分散させてもよい。
本発明のガス濃度調整剤は、本発明の効果を阻害しない範囲内で、上述した(a)〜(f)成分以外の成分を必要に応じて含んでもよい。
本発明のガス濃度調整剤は、酸素吸収反応(デヒドロアスコルビン酸及びアスコルビン酸類の酸化反応)の進行に伴う過度の発熱を抑制するために、熱可塑性樹脂を含んでもよい。熱可塑性樹脂の種類に特に制限はないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エラストマー又はこれらの混合物が使用でき、特に分子量10000以下の低分子量ポリエチレン、ポリプロピレン又はこれらの混合物が軟化点の調整が容易であり、臭気の影響が少ないという観点から好適に用いられる。
本発明のガス濃度調整剤は、主にデヒドロアスコルビン酸及びアスコルビン酸類の酸化反応の進行に伴って副生するアルデヒドを除去するために、アルデヒド除去剤を含んでもよい。アルデヒド除去能を有する化合物としてはアミン類等、種々のものが公知であるが、アルデヒド除去能が充分であり、刺激臭の発生も見られず、少量で高い効果を発揮するエチレン尿素、尿素、アルギニン、リジン塩酸塩またはポリアリルアミンを配合することが好ましく、より少量で効果の高いエチレン尿素がより好ましい。
本発明のガス濃度調整剤は、上述した(a)〜(f)成分を含む組成物の造粒物の外側に被覆材を有していてもよい。被覆材としては、酸素吸収反応に伴い発生する微量の臭気成分を吸着する観点からは、活性炭、ゼオライト、ケイ酸塩等の多孔質粒子が挙げられる。また、ガス濃度調整剤の流動性を向上し、ガス濃度調整剤を包装材料に充填包装しやすくする観点からは、タルク、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等が挙げられる。これらの助剤は、1種を単独で用いることができ、又は必要に応じて2種以上を併用して用いることもできる。また、これらの助剤は、市販品を容易に入手することもできる。
本発明のガス濃度調整剤の製造方法は、特に制限はないが、例えば、デヒドロアスコルビン酸、遷移金属触媒、アルカリ金属水酸化物等を溶解したデヒドロアスコルビン酸水溶液を調製し、この溶液を活性炭及びアルカリ金属炭酸塩に混合して活性炭に含浸させる方法が挙げられる。また、アスコルビン酸類、遷移金属触媒、アルカリ金属水酸化物等を溶解したアスコルビン酸類水溶液を調製し、一方、デヒドロアスコルビン酸、遷移金属触媒、アルカリ金属水酸化物等を溶解したデヒドロアスコルビン酸水溶液を調製し、これらの溶液を活性炭及びアルカリ金属炭酸塩に混合して活性炭に含浸させる方法も挙げられる。
ガス濃度調整剤は、上述した各成分を含む組成物を、通気性包装材を全部又は一部に用いた包装材で包装することによって、ガス濃度調整剤包装体とすることもできる。
包装材としては、2枚の通気性包装材を貼り合わせて袋状としたものや、1枚の通気性包装材と1枚の非通気性包装材とを貼り合わせて袋状としたもの、1枚の通気性包装材を折り曲げ、折り曲げ部を除く縁部同士をシールして袋状としたものが挙げられる。
通気性包装材としては、酸素と二酸化炭素を透過する包装材が選択される。なかでも、ガーレ式試験機法による透気抵抗度が600秒以下、より好ましくは90秒以下のものが好適に用いられる。ここで、透気抵抗度とは、JIS P8117(1998)の方法により測定された値を言うものとする。より具体的には、株式会社東洋精機製作所製のガーレ式デンソメーターを使用して100mLの空気が通気性包装材を透過するのに要した時間を言う。
本発明の嫌気性細菌の培養方法は、ガス濃度調整剤の存在下で嫌気性細菌を培養する方法である。具体的には、嫌気性細菌及び培地を収容した培養容器と共にガス濃度調整剤(好ましくはガス濃度調整剤包装体)を、ガスバリア性密閉容器内に設置後、密封し、該密閉容器を細菌培養に好適な温度下に静置することで実施できる。
また、培養温度は20〜45℃であることが好ましく、25〜40℃であることが特に好ましい。
(アスコルビン酸水溶液の調製)
窒素雰囲気下、L−アスコルビン酸30.6g、15質量%水酸化ナトリウム水溶液46.2g、硫酸第一鉄・七水和物4.8gを混合し、2.13mmol/gのアスコルビン酸水溶液を調製した。
(デヒドロアスコルビン酸水溶液の調製)
窒素雰囲気下、デヒドロアスコルビン酸4.5g、15質量%水酸化ナトリウム水溶液6.9g、硫酸第一鉄・七水和物0.7gを混合し、2.13mmol/gのデヒドロアスコルビン酸水溶液を調製した。
窒素雰囲気下、活性炭10g、ポリエチレン粉末15g、炭酸ナトリウム4.7gを測り取り混合した。この粉体に、アスコルビン酸水溶液10.1g、デヒドロアスコルビン酸水溶液10.1gを添加して混合し、脱酸素剤組成物を製造した。この脱酸素剤組成物6.9gをアルミニウム袋に充填し封止をした。
上記の脱酸素剤を入れたアルミニウム袋をナイロン袋に空気750mLとともに封入し、ナイロン袋内でアルミニウム袋を開封して、脱酸素実験を開始した。3時間後の酸素濃度及び二酸化炭素濃度をガスクロマトグラフで測定したところ、酸素濃度が0.20容量%、二酸化炭素濃度が13.6容量%であった。また、24時間後の酸素濃度及び二酸化炭素濃度をガスクロマトグラフで測定したところ、酸素濃度が0.00容量%、二酸化炭素濃度が13.7容量%であった。
窒素雰囲気下、活性炭10g、ポリエチレン粉末15g、炭酸ナトリウム4.7gを測り取り混合した。この粉体に、デヒドロアスコルビン酸水溶液20.3gを添加して混合し、脱酸素剤組成物を製造した。この脱酸素剤組成物6.9gをアルミニウム袋に充填し封止をした。
上記の脱酸素剤を入れたアルミニウム袋をナイロン袋に空気750mLとともに封入し、ナイロン袋内でアルミニウム袋を開封して、脱酸素実験を開始した。3時間後の酸素濃度及び二酸化炭素濃度をガスクロマトグラフで測定したところ、酸素濃度が0.10容量%、二酸化炭素濃度が18.5容量%であった。また、24時間後の酸素濃度及び二酸化炭素濃度をガスクロマトグラフで測定したところ、酸素濃度が0.00容量%、二酸化炭素濃度が18.6容量%であった。
窒素雰囲気下、活性炭10g、ポリエチレン粉末15g、炭酸ナトリウム4.7gを測り取り混合した。この粉体に、アスコルビン酸水溶液20.3gを添加して混合し、脱酸素剤組成物を製造した。この脱酸素剤組成物6.9gをアルミニウム袋に充填し封止をした。
上記の脱酸素剤を入れたアルミニウム袋をナイロン袋に空気750mLとともに封入し、ナイロン袋内でアルミニウム袋を開封して、脱酸素実験を開始した。3時間後の酸素濃度及び二酸化炭素濃度をガスクロマトグラフで測定したところ、酸素濃度が0.55容量%、二酸化炭素濃度が10.7容量%であった。また、24時間後の酸素濃度及び二酸化炭素濃度をガスクロマトグラフで測定したところ、酸素濃度が0.00容量%、二酸化炭素濃度が11.0容量%であった。
Claims (5)
- (a)デヒドロアスコルビン酸、(c)遷移金属触媒、(d)活性炭、(e)アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種、並びに(f)水を含む、嫌気性細菌培養用ガス濃度調整剤。
- (b)アスコルビン酸類を更に含む、請求項1に記載の嫌気性細菌培養用ガス濃度調整剤。
- (b)アスコルビン酸類と(a)デヒドロアスコルビン酸とのモル比[(b)/(a)]が1.5以下である、請求項2に記載の嫌気性細菌培養用ガス濃度調整剤。
- 請求項1〜3のいずれか1つに記載のガス濃度調整剤の存在下で嫌気性細菌を培養する、嫌気性細菌の培養方法。
- 請求項1〜3のいずれか1つに記載のガス濃度調整剤を通気性包装材で小袋状に包装したガス濃度調整剤包装体。
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