JP2560257B2 - Method for producing chitosan-chitin hollow fiber - Google Patents
Method for producing chitosan-chitin hollow fiberInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、微生物由来のキトサン
‐キチン系中空繊維の新規な製造方法に関するものであ
る。さらに詳しくいえば、本発明は、リゾプス属菌の培
養菌体から、機能性材料として有用な実質上グルカンを
含まないキトサン‐キチン系中空繊維を効率よく製造す
る方法に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel method for producing a chitosan-chitin hollow fiber derived from a microorganism. More specifically, the present invention relates to a method for efficiently producing a chitosan-chitin-based hollow fiber substantially free of glucan, which is useful as a functional material, from cultured cells of a genus Rhizopus.
【0002】[0002]
【従来の技術】キチンは、一般式2. Description of the Related Art Chitin has the general formula
【化1】 で示されるようにN‐アセチルグルコサミン単位から構
成される高分子多糖類の1種であり、またキトサンはこ
のキチンの部分的脱アセチル化物である。キチンはカ
ニ、エビなどの甲殻類の殻や、一部の微生物、例えば糸
状菌の1種であるリゾプス(Rhizopus)属菌の
細胞壁などに多量に含まれている。Embedded image Is a kind of polymeric polysaccharide composed of N-acetylglucosamine units, and chitosan is a partial deacetylated product of this chitin. Chitin is contained in large quantities in the shells of crustaceans such as crabs and shrimps, and in the cell walls of some microorganisms, for example, the genus Rhizopus, which is one of the filamentous fungi.
【0003】近年、キチン、キトサンは種々の物理的機
能や生理的機能が見出されて以来、その応用研究が積極
的になされており、例えば天然凝集剤、吸着剤、酵素固
定化剤として、さらには繊維・衣料分野における抗菌防
臭性付与剤、農業分野における植物の発根、生長促進剤
や病原菌に対する防御機能活性化剤、医療分野における
創傷被覆保護材、化粧品分野における保湿剤、食品分野
における健康食品素材などとして期待されている。In recent years, since various physical and physiological functions of chitin and chitosan have been found, application studies thereof have been actively conducted. For example, as natural flocculants, adsorbents, enzyme immobilizing agents, Furthermore, antibacterial and deodorant imparting agents in the fields of textiles and clothing, rooting of plants in the field of agriculture, activators of defense functions against growth promoters and pathogens, wound covering protection materials in the medical field, moisturizers in the cosmetic field, and in the food field It is expected as a health food material.
【0004】ところで、リゾプス属菌を培養した菌体を
熱アルカリ処理することにより、主にその細胞壁から成
る中空繊維が得られることが知られており、そして、こ
のものの主成分はキトサン、キチン及びグルカンである
ことも知られている(特開昭55−9691号公報、特
公平5−273253号公報)。このような中空繊維
は、抗菌性や吸着性を有するシート、フィルム、フィル
ターなどに容易に成形することができ、また、これらの
成形品に薬剤、酵素、生理活性物質などの機能性物質を
付与し、種々の機能性をもたせることができることか
ら、新規な素材としての応用が期待されている。By the way, it is known that a hollow fiber mainly composed of the cell wall of the Rhizopus bacterium is treated with hot alkali to obtain a hollow fiber, and the main components of this are chitosan, chitin and It is also known to be a glucan (JP-A-55-9691 and JP-B-5-273253). Such hollow fibers can be easily molded into sheets, films, filters, etc. having antibacterial and adsorptive properties, and functional products such as drugs, enzymes and bioactive substances can be added to these molded products However, since it can have various functionalities, it is expected to be applied as a new material.
【0005】しかしながら、通常の方法で培養されたリ
ゾプス属菌体を熱アルカリ処理した場合、得られる中空
繊維には、キトサンやキチン以外に、約20重量%程度
のグルカンが含まれており、このグルカンは中空繊維の
機能性にはほとんど寄与していないため、該中空繊維の
機能性をより向上させるには、グルカンの含有量をでき
るだけ少なくし、キトサン及びキチンの含有率を向上さ
せることが望ましい。However, when the Rhizopus cells cultured by the usual method are treated with hot alkali, the resulting hollow fibers contain about 20% by weight of glucan in addition to chitosan and chitin. Since glucan contributes little to the functionality of the hollow fiber, in order to further improve the functionality of the hollow fiber, it is desirable to reduce the content of glucan as much as possible and improve the content of chitosan and chitin. .
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、リゾプス属菌の培養菌体から、実質上グ
ルカンを含まず、キトサン及びキチンの含有率の高い機
能性材料として有用なキトサン‐キチン系中空繊維を効
率よく製造する方法を提供することを目的としてなされ
たものである。Under the above circumstances, the present invention provides a functional material having a high content of chitosan and chitin, which is substantially free of glucan, from cultured cells of Rhizopus. The purpose of the present invention is to provide a method for efficiently producing a useful chitosan-chitin-based hollow fiber.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、グルカン
を含まないキトサン‐キチン系中空繊維を得るために鋭
意研究を重ねた結果、リゾプス属菌を特定のpH範囲で
培養することにより、細胞壁中のグルカンの生合成が強
く抑制されるとともに、キトサン、キチンの生合成が賦
活されること、そしてこの培養菌体を熱アルカリ処理す
ることにより、実質上グルカンを含まずキトサン及びキ
チンの含有率の高い中空繊維が得られることを見出し、
この知見に基づいて本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to obtain chitosan-chitin-based hollow fibers containing no glucan, the present inventors have shown that by culturing Rhizopus in a specific pH range, The biosynthesis of glucan in the cell wall is strongly suppressed, the biosynthesis of chitosan and chitin is activated, and the treated bacterial cells are treated with hot alkali, and the chitosan and chitin content is substantially free of glucan. Finding that hollow fibers with a high rate can be obtained,
Based on this finding, the present invention has been completed.
【0008】すなわち、本発明は、pH4.0〜6.0
の条件下で培養したリゾプス属菌体を熱アルカリ処理す
ることを特徴とする実質上グルカンを含まないキトサン
‐キチン系中空繊維の製造方法を提供するものである。That is, the present invention has a pH of 4.0 to 6.0.
The present invention provides a method for producing a chitosan-chitin-based hollow fiber substantially free of glucan, which comprises subjecting Rhizopus cells cultured under the conditions described above to hot alkali treatment.
【0009】本発明方法において用いられるリゾプス属
菌は糸状菌の1種であって、その株種については特に制
限はなく、種々のものを使用することができる。このリ
ゾプス属菌としては、例えばリゾプス・アセトイヌス
(Rhizopus acetoinus)HUT12
19菌を挙げることができる。The Rhizopus genus used in the method of the present invention is one type of filamentous fungus, and the strain species is not particularly limited, and various types can be used. Examples of the bacterium of the genus Rhizopus include Rhizopus acetoinus HUT12
19 bacteria can be mentioned.
【0010】本発明方法においては、前記リゾプス属菌
の培養はpH4.0〜6.0、好ましくは4.5〜5.
8の範囲において行うことが必要である。このpHが
4.0未満及び、6.0を超えるとグルカン生合成の抑
制及びキトサン、キチン生合成の賦活が不十分となり、
本発明の目的が十分に達せられない。In the method of the present invention, the culture of Rhizopus is pH 4.0-6.0, preferably 4.5-5.
It is necessary to carry out in the range of 8. If this pH is less than 4.0 or more than 6.0, suppression of glucan biosynthesis and activation of chitosan and chitin biosynthesis become insufficient,
The object of the present invention cannot be fully achieved.
【0011】また、培養方法については特に制限はな
く、液体培養法及び固体培養法のいずれも用いることが
できるが、液体培養法の方が好ましい。この液体培養法
としては、表面培養法及び深部培養法を用いることがで
き、また回分培養法であってもよいし、連続培養法であ
ってもよい。培養温度は、通常20〜40℃の範囲で選
ばれる。The culture method is not particularly limited, and either a liquid culture method or a solid culture method can be used, but the liquid culture method is preferable. As the liquid culture method, a surface culture method and a submerged culture method can be used, and a batch culture method or a continuous culture method may be used. The culture temperature is usually selected in the range of 20 to 40 ° C.
【0012】培養終了後、ろ過や遠心分離処理などによ
り集菌したのち、これに熱アルカリ処理を施す。この熱
アルカリ処理は、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムな
どのアルカリ金属の水酸化物を0.5〜5重量%程度含
有する水溶液中において、前記培養菌体を、通常80〜
150℃の範囲の温度において加熱することにより行わ
れる。処理時間は、アルカリの濃度や処理温度などによ
って左右され、一概に決めることができないが、通常1
0分ないし5時間程度で十分である。After the completion of the culture, the bacteria are collected by filtration or centrifugation, and then subjected to a hot alkali treatment. This hot alkali treatment is usually carried out by treating the cultured cells in an aqueous solution containing about 0.5 to 5% by weight of a hydroxide of an alkali metal such as sodium hydroxide or potassium hydroxide to give the cultured cells of 80 to
It is carried out by heating at a temperature in the range of 150 ° C. The treatment time depends on the concentration of the alkali, the treatment temperature, etc. and cannot be determined in a general manner, but it is usually 1
About 0 minutes to 5 hours is sufficient.
【0013】このようにして熱アルカリ処理を行ったの
ち、不溶固形分を取り出し、十分に水洗したのち、凍結
乾燥などの方法で乾燥することにより、所望のキトサン
‐キチン系中空繊維が得られる。After carrying out the hot alkali treatment in this way, the insoluble solid content is taken out, washed thoroughly with water, and then dried by a method such as freeze-drying to obtain the desired chitosan-chitin-based hollow fiber.
【0014】このようにして得られた中空繊維中には、
グルカンは実質上含まれておらず、またキトサン及びキ
チンの含有率は、通常70重量%以上である。キトサン
とキチンの含有割合は、前記の熱アルカリ処理の条件に
よって左右される。この熱アルカリ処理条件を厳しくす
ることにより、キチンの脱アセチル化がより進行し、キ
トサンの含有割合が多くなる。In the hollow fiber thus obtained,
Glucan is substantially not contained, and the content of chitosan and chitin is usually 70% by weight or more. The content ratio of chitosan and chitin depends on the conditions of the hot alkali treatment. By deteriorating this hot alkaline treatment condition, deacetylation of chitin progresses more and the chitosan content increases.
【0015】[0015]
【発明の効果】本発明方法によると、リゾプス属菌の培
養時のpHを制御することにより、細胞壁を構成するグ
ルカンの生合成を抑制するとともに、キトサン、キチン
の生合成を賦活することができ、その結果、培養菌体の
熱アルカリ処理により得られた中空繊維は、実質上グル
カンが含まれず、キトサン及びキチンの含有率が高いも
のとなる。EFFECTS OF THE INVENTION According to the method of the present invention, it is possible to suppress the biosynthesis of glucan constituting the cell wall and activate the biosynthesis of chitosan and chitin by controlling the pH during the culture of Rhizopus. As a result, the hollow fibers obtained by the treatment of the cultured cells with hot alkali are substantially free of glucan and have a high content of chitosan and chitin.
【0016】本発明方法で得られたキトサン‐キチン系
中空繊維は、抗菌性や吸着性を有するシート、フィル
ム、フィルターなどに容易に成形することができ、また
これらの成形品に薬剤、酵素、生理活性物質などの機能
性物質を付与し、種々の機能をもたせることができるこ
とから、新規な素材としての応用が期待できる。The chitosan-chitin-based hollow fiber obtained by the method of the present invention can be easily formed into a sheet, a film, a filter or the like having antibacterial properties and adsorptivity. Since a functional substance such as a physiologically active substance can be added to have various functions, it can be expected to be applied as a new material.
【0017】[0017]
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0018】実施例 容量2リットルのジャーに、グルコース45g、ポリペ
プトン7.5g、酵母エキス3.0g、リン酸水素二カ
リウム1.5g、硫酸マグネシウム0.75g及び水道
水1.5リットルから成る組成の培地を入れ、リゾプス
菌の1種であるリゾプス・アセトイヌス(Rhizop
us acetoinus)HUT1219菌を、かき
まぜ速度300rpm、培養温度29℃の条件で3日間
通気撹拌培養を行った。培養期間中は、1N水酸化ナト
リウム水溶液と1N塩酸を用いてpHを4.5又は5.
8に制御した。Example A composition consisting of 45 g of glucose, 7.5 g of polypeptone, 3.0 g of yeast extract, 1.5 g of dipotassium hydrogen phosphate, 0.75 g of magnesium sulfate and 1.5 liter of tap water, in a jar having a capacity of 2 liters. Rhizop, which is a kind of Rhizopus, is added to the medium of
The aus acetoinus) HUT1219 bacterium was aerated and agitated for 3 days under the conditions of a stirring speed of 300 rpm and a culture temperature of 29 ° C. During the culture period, the pH was adjusted to 4.5 or 5. with 1N sodium hydroxide aqueous solution and 1N hydrochloric acid.
Controlled to 8.
【0019】次に、それぞれの培養pHで得られた培養
菌体に、その乾燥重量1g当り2重量%水酸化ナトリウ
ム水溶液100mlを加え、オートクレーブ中にて12
0℃で1時間熱アルカリ処理を行った。処理後、不溶固
形物を取り出し、よく水洗したのち、凍結乾燥してキト
サン‐キチン系中空繊維を得た。Next, 100 ml of a 2 wt% aqueous sodium hydroxide solution was added to 1 g of the dry weight of the cultured cells obtained at each culture pH, and the mixture was placed in an autoclave for 12 hours.
A hot alkali treatment was carried out at 0 ° C. for 1 hour. After the treatment, the insoluble solid matter was taken out, washed well with water, and then freeze-dried to obtain a chitosan-chitin-based hollow fiber.
【0020】これらの中空繊維のキトサンとキチンの含
有率とグルカン含有率を、以下の方法に従い測定した。
試料について、6N塩酸を用い、100℃で9時間加水
分解したのち、キトサン及びキチンに由来するグルコサ
ミン量を、辻法[「ケミカル・アンド・ファーマシュー
ティカル・ブレティン(Chemical & Pha
rmaceutical Bulletin)」第17
巻、第1505〜1510ページ(1969年)]によ
り定量して求め、中空繊維中の無水グルコサミン含有率
(すなわち、キトサン及びキチンに由来する含有率)を
重量%で表わした。The chitosan and chitin contents and the glucan contents of these hollow fibers were measured according to the following methods.
The sample was hydrolyzed with 6N hydrochloric acid at 100 ° C. for 9 hours, and then the amount of glucosamine derived from chitosan and chitin was measured by the Tsuji method [“Chemical & Pharmaceutical Bulletin (Chemical & Phasing
rmaceutical Bulletin) "No. 17
Vol., Pp. 1505-1510 (1969)], and the content of anhydrous glucosamine (that is, the content derived from chitosan and chitin) in the hollow fiber is expressed in% by weight.
【0021】一方、グルカン含有率については、1N硫
酸を用い、100℃で8時間加水分解したのち、グルカ
ンに由来するグルコース量を、グルコスタット法[日本
生化学会編「糖質の化学、下」第384ページ(197
6年東京化学同人刊行)]により定量して求め、中空繊
維中の無水グルコース含有率(すなわち、グルカン含有
率)を重量%で表わした。結果を表1に示す。On the other hand, regarding the glucan content, after hydrolysis with 1N sulfuric acid at 100 ° C. for 8 hours, the amount of glucose derived from glucan was determined by the glucostat method [edited by the Japanese Biochemical Society, “Chemical Chemistry, Lower”]. Page 384 (197)
6 years, published by Tokyo Kagaku Dojin)), and the content of anhydrous glucose (that is, the content of glucan) in the hollow fiber is expressed in% by weight. The results are shown in Table 1.
【0022】比較例 実施例において、リゾプス菌の培養時にpHを制御しな
かったこと以外は、実施例と同様に実施した。その結果
を表1に示す。なお、培養時のpHは3.3〜6.5の
範囲で変動した。Comparative Example The same procedure as in Example was carried out except that the pH was not controlled during the culture of Rhizopus. Table 1 shows the results. The pH during culturing varied within the range of 3.3 to 6.5.
【0023】[0023]
【表1】 [Table 1]
【0024】表1から、培養pHを4.5又は5.8に
制御して得られた中空繊維は、ほとんどグルカンを含ま
ず、キトサン及びキチンの含有率が向上していることが
分かる。From Table 1, it can be seen that the hollow fibers obtained by controlling the culture pH to 4.5 or 5.8 contain almost no glucan and the chitosan and chitin contents are improved.
Claims (3)
リゾプス属菌体を熱アルカリ処理することを特徴とする
実質上グルカンを含まないキトサン‐キチン系中空繊維
の製造方法。1. A method for producing a chitosan-chitin-based hollow fiber substantially free of glucan, which comprises subjecting Rhizopus cells cultured under conditions of pH 4.0 to 6.0 to hot alkali treatment.
溶液を用いて、80〜150℃の温度で熱アルカリ処理
する請求項1記載の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the hot alkali treatment is carried out at a temperature of 80 to 150 ° C. using a 0.5 to 5 wt% sodium hydroxide aqueous solution.
(Rhizopusacetoinus)HUT121
9菌である請求項1又は2記載の製造方法。3. The Rhizopus acetoinus HUT121 is a Rhizopus bacterium.
The method according to claim 1 or 2, which is 9 bacteria.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6168854A JP2560257B2 (en) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | Method for producing chitosan-chitin hollow fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6168854A JP2560257B2 (en) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | Method for producing chitosan-chitin hollow fiber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0813250A JPH0813250A (en) | 1996-01-16 |
JP2560257B2 true JP2560257B2 (en) | 1996-12-04 |
Family
ID=15875790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6168854A Expired - Lifetime JP2560257B2 (en) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | Method for producing chitosan-chitin hollow fiber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2560257B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6255085B1 (en) * | 1999-07-08 | 2001-07-03 | Food Industry Research & Development Institute | Production of chitosan and chitin |
US6485946B1 (en) | 1999-07-08 | 2002-11-26 | Food Industry Research And Development Institute | Production of chitosan and chitin |
-
1994
- 1994-06-27 JP JP6168854A patent/JP2560257B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0813250A (en) | 1996-01-16 |
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