JP3803443B2 - Method for producing bacterial cellulose filament and culture apparatus used therefor - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物により生産されたバクテリアセルロースを培養液から分離回収する方法に関し、特に培養液上層に生成したゲル状バクテリアセルロース薄層を培養層から直接、収束することにより、バクテリアセルロースフイラメントとして分離回収するバクテリアセルロースフイラメントの製造方法及びそれに用いる培養装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
セルロースは植物細胞壁の主成分であり、紙・パルプの原料としては高等植物である木材のセルロースが天然セルロースとして広く利用されている。
【0003】
しかし、セルロースを作るのは高等植物が生産するセルロース以外にもセルロース源としてバクテリア、海藻、ホヤが知られているが、特に、ある種の酢酸菌(Acetobacter) が炭水化物を含む培地にセルロース膜を形成することを報告して以来、この系は生合成モデルとして注目され、研究されてきた。
【0004】
ところで、酢酸菌が生産するバクテリアセルロースは、純粋なセルロースとして菌体外に排出されるが、微細な構造を有すること、セルロースとして純度が高いこと、ヤング率が高いこと、生分解性が高いこと等から、人工皮膚等の医療用用途の他、音響振動板(スピーカーコーン)等の電気用用とへの利用が知られているが、形態的に機能を付与できる形状でないために限定された用途しかみられなかった。
【0005】
他方、微生物が生産するバクテリアセルロースの分離回収方法としては、微生物の産生するゲル様セルロース性物質を分散性の優れた離解物として回収する方法(特開昭61-113601 号)、微生物産製セルロース性物質の懸濁液の濾過物を乾燥することによりシート状セルロース性物質を得る方法(特開昭62-175190 号)、セルロース生産菌の菌体及びセルロース含有混合物をアルカリ処理後、超音波処理により分離回収する方法(特開昭63-68093号)等が知られているが、培養容器から生成したバクテリアセルロースを直接バクテリアセルロースフイラメントとして分離回収する方法は、これまで全く知られていなかった。
【0006】
従って、微生物が生産するバクテリアセルロースを懸濁液の濾過物あるいはシート状物以外の形状、例えば繊維状で分離回収することができれば、新たな用途が期待されるところである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者等は、バクテリアセルロースの分離回収方法について種々検討した結果、フイラメント収束方向に対して平行に設けられた複数の培養液仕切板を有する平板状の培養液容器中の培養液上層に集積した複数のゲル状バクテリアセルロース薄層を、ピックアップロールを介してドデシル硫酸ナトリウム(以下『SDS』と略記)水溶液で処理後、巻き取りロールにより緊張下で連続的にフイラメント状に収束することを特徴とするバクテリアセルロースフイラメントの製造が可能であることを見い出し、本発明に到達した。
【0008】
従って、本発明の第一の目的は、酢酸菌等の静置培養により得られるバクテリアセルロースを菌体培養液から直接、バクテリアセルロースフイラメントとして分離回収するバクテリアセルロースフイラメントの製造方法を提供することにある。さらに、本発明の第二の目的は、上記バクテリアセルロースフイラメントの製造方法に直接使用する平板状培養容器を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記した第一の課題は、フイラメント収束方向に対して平行に設けられた複数の培養液仕切板を有する平板状培養容器中の培養液上層に集積した複数のゲル状バクテリアセルロース薄層を、ピックアップロールを介してSDS水溶液で処理後、巻き取りロールにより緊張下で連続的にフイラメント状に収束することを特徴とするバクテリアセルロースフイラメントの製造方法により解決された。
【0010】
また、上記した第二の課題は、フイラメント収束方向に対して平行に設けられた複数の培養液仕切板を有する平板状培養容器を用いることを特徴とするバクテリアセルロースの培養装置により解決された。
【0011】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明において使用するセルロース生産菌としては、従来、公知のアセトバクターキシリナム(Acetobacter xylinum )等を用いることができる。
【0013】
また、培地としては、同様に炭素源としてグルコースを用いたヘストリンーシュラム(Hestrin-schrum)培地を用いることができるが、例えば、グルコース2.0 %,ペプトン0.5 %,イースト抽出物0.5 %,リン酸2ナトリウム塩0.15%,クエン酸0.27%,カルボキシメチルセルロース0.2 〜2.0 重量%からなる培地を例示することができる。
【0014】
培養温度としては、セルロースの生産速度が最も大きい温度28℃前後で静置培養を行う。所定期間培養終了後は、常法により得られたバクテリアセルロースフイラメントを緊張下でSDS水溶液により処理後、セルロースフイラメントとして収束することにより、本発明のバクテリアセルロースフイラメントを得ることができる。
【0015】
次に、本発明のバクテリアセルロースフイラメントの具体的製造方法をその培養装置の概要と共に説明する。
【0016】
本発明に使用する静置培養装置を図1に示した通りであるが、その主要部は、培養液供給槽(6) 、静置培養容器(8) 、SDS水溶液槽(3) 、及び巻き取りロール(1) より構成されるが、これらの装置は雑菌混入防止のためフイルターを有する無菌チャンバー(4) 中に収納される。
【0017】
酢酸菌等によるバクテリアセルロースの培養に用いる静置培養容器としては、幅10〜20cm、長さ40cm、深さ 7mm程度のステンレス製あるいはプラスチック製の長方形状の平板状静置培養容器(8) を用いることができる。
【0018】
なお、平板状静置培養容器(8) は、フイラメント収束方向に対して平行に設けられた複数の培養液仕切板(10)を有している。
【0019】
培養液仕切板(10)の間隔は、目的とするバクテリアセルロースフイラメントの太さにより、適宜、決定する。
【0020】
また、培養容器の一端の上部には、培養液供給チューブ(11)を介して培養液供給槽(6) が設けられ、他の一端にはピックアップロール(5) 、SDS水溶液通過ロール(2) を有するSDS水溶液槽(3) 及び毎時間 1〜15mmの速度で収束可能なワインダーが付属した巻き取りロール(1) が設けられている。
【0021】
培養液(7) は、静置培養容器の上部に設けられた培養液供給槽(6) から培養容器(8) における培養液量が常時3 〜4mm 程度の深さとなるように連続的に添加しつつ静置培養を行い、複数の培養液仕切り板に分割された各培養液の上層にバクテリアセルロースを集積させる。
【0022】
ここで、平板状の培養容器(8) のフイラメント収束方向に対して平行に設けられた培養液仕切板(10)は、培養液上層に生成したゲル状バクテリアセルロース薄層をフイラメント状に収束することにより、分離回収するためのバクテリアセルロースフイラメントの太さ調節のためのものである。
【0023】
次いで、培養液上層に集積した複数のゲル状バクテリアセルロース薄層(9) をピックアップロール(5) 及びSDS水溶液通過ロール(2) を介して巻き取りロール(1) によりフイラメントとして収束する。
【0024】
その際、ゲル状バクテリアセルロース薄層のピックアップロール(5) による収束速度としては、当初は毎時間16mm程度の速度で、次いで毎時間3 〜5mm の速度で成長速度に同調させることが重要である。
【0025】
なお、SDS水溶液槽(3) は、分離回収されたバクテリアセルロース中のタンパク質の変性、バクテリアの殺菌及び添加した培養物除去を行うためのものであり、通常、2%SDS水溶液が用いられる。
【0026】
通常、バクテリアセルロースは、二次元的に面状にネット状に形成され配向性は期待できないが、適度の緊張下で培養することにより、ある程度の配向性及び引張強度に優れたバクテリアセルロースフイラメントを得ることができる。
【0027】
本発明において、配向性のある引張強度の優れたバクテリアセルロースフィラメントが得られる理由は、走査型電子顕微鏡写真による観察結果より明らかであるが、培養液から培養しながら適度の緊張下で培養液上層に生成したセルロース層を連続的に巻き取ることにより、分子配向性及び引張強度の優れたフィラメントが得られるものと考えられる。
【0028】
本発明に用いた上記平板状培養容器においては、分離回収されたバクテリアセルロースフィラメントの平均太さが約100 デニールであったので、バクテリアセルロースを収束し、太さ10デニールのフィラメントとして分離回収するためには、平板状培養容器における培養液仕切板(10)の間隔は、培養液を少なくとも約10mm幅程度に分割する必要がある。
【0029】
以上のごとく、本願発明においては培養液が、フイラメント収束方向に対して平行に設けられた複数の培養液仕切板により分割され、分割された各培養液上層に生成したゲル状バクテリアセルロース薄層を集めてウエット状態において連続的に巻き取りロールにより収束することにより、酢酸菌等の培養生成物をフイラメントとして、直接、分離回収することができる。
【0030】
なお、得られたバクテリアセルロースフィラメントは、常法により精製処理、伸延処理、緊張乾燥を行うことによりバクテリアセルロース繊維とすることができる。
【0031】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【0032】
【実施例】
1.菌体の培養液組成と培養
ヘストリンーシュラムの改良培地(グルコース2.0 %,ペプトン0.5 %,イースト抽出物0.5 %,リン酸2ナトリウム塩0.15%,クエン酸0.27%,カルボキシメチルセルロース0.2 〜2.0 重量%からなる培地)を用いて、温度28℃でアセトバクター・キシリナム(菌体番号:ATCC10245)を、上記した本発明の平板状静地培養容器に植菌した。
【0033】
静地培養容器としては、培養液量として150ml 〜300ml の範囲の長方形状の培養装置(長さ38cm、幅20cmの大型培養容器、及び長さ38cm、幅10cmの小型培養容器)を使用し、常時培養液量の深さが3〜4mmとなるように培養液供給槽より培養液を供給するとともに連続培養のための空気を期間中(2週間)は無菌的に補給し連続的に培養を行った。
【0034】
なお、使用した培地量は、大型培養容器では最初300ml 、途中滴下により最終375ml 、小型培養容器では最初150ml 、途中滴下みより最終200ml であった。
【0035】
2.生成したバクテリアセルロースの分離回収
各培養液上層に生成した薄いゲル状のバクテリアセルロース層の巻き取り速度としては、最初はゆっくりとした速度(16mm/1時間)で巻き取りロールにより収束を開始し、その後、成長速度に合わせてに安定した早い速度(4mm/1 時間)で巻き取りロールにより収束した。
【0036】
次いで、タンパク質の変性、バクテリアの殺菌及び添加した培養物の除去のために2%( 重量/ 容量) のSDS水溶液中を、細いゲル状のバクテリアセルロースフイラメントを通過させて巻き取りロールにより収束した。
【0037】
3.分離回収したバクテリアセルロースフイラメントの精製
以上のようにして巻き取りロールにより収束されたバクテリアセルロースフイラメントは、人力により延伸処理し2時間煮沸後、さらに4%苛性ソーダ水溶液中で1.5 時間再び煮沸後、アルカリ除去のために蒸留水にて十分洗浄を行うか(試料1〜5)、又は、10(v/v) %エチレングリコール水溶液にて十分洗浄を行った(試料6〜8)。また蒸留水により十分洗浄を行った試料は、さらに常温下で10%エチレングリコール水溶液による処理を行った(試料9〜12)。
【0038】
なお、いずれの試料も上記処理後、室温緊張下で乾燥を行ないセルロースフイラメント繊維を得た。
【0039】
以上の実施例により生成したバクテリアセルロースの繊維収量(2日の誘導期を加えた6日後の収量)は、大型培養容容器(長さ38cm、幅20cm)では 7.5g、小型培養容容器(長さ38cm、幅10cm)では 3.2gであった。
【0040】
また、2日の誘導期を加えた14日間精置培養を行った場合は、大型培養容器では同様に 9.0g(培地量は300ml で開始し最終500ml )、小型培養容器では同様に 5.1g(培地量は150ml で培養を開始し最終300ml )のバクテリアセルロースの繊維収量であった。
【0041】
従来の精置培養法においては、培地容量が 500mlの場合でもバクテリアセルロースの繊維収量は 0.8〜1.0g程度に過ぎないので、本発明の方法による場合はかなり高いバクテリアセルロースの繊維収量ということができる。
【0042】
4.バクテリアセルロースフィラメントの性状
本発明の方法により得られたバクテリアセルロースフイラメントの性状を表1に示した。表1から明らかなように、本発明のバクテリアセルロースフイラメントから得られた繊維は、通常洗浄試料(試料1〜5)における平均引張強度は2.55g/デニール、10%エチレングリコール水溶液による洗浄試料(試料6〜8)では 1.50g/ デニール、水洗後10%エチレングリコール水溶液処理試料では 1.48g/ デニールであった。なお、エチレングリコール処理試料では、得られたフイラメントのデニール値が水洗試料に対して約2倍に増加しているにも拘わらず、セルロースマトリックス中における残存エチレングリコールによりフイラメント中の分子配列は、若干乱れていることが推測された。
【0043】
また、フイラメントのヤング率も、平均引張強度と同様の傾向を示した。
【0044】
【表1】

Figure 0003803443
【0045】
本発明におけるバクテリアセルロース繊維の引張強度は、レーヨン繊維及びアセテート繊維の同様の試験方法における引張強度が、それぞれ1.7 〜5.2g/ デニール及び1.2 〜1.4g/ デニール程度であることから、アセテート繊維の引張強度よりは優れ、レーヨン繊維の引張強度と同等であった。
【0046】
なお、上記表1における引張強度測定における引張試験は、インストロン試験機(東洋測容器株式会社製UTM−1)を用い、初期荷重: 2.5g、引張速度: 2mm/min、試験長:25mmの条件下で、含水率3%に調整した試験片を用いて行った。
【0047】
【発明の効果】
本発明の方法では、従来、フイルム状又は懸濁液状としてのみ分離回収されていた微生物の生産するバクテリアセルースを、バクテリアセルロースフイラメントとして分離回収すること初めて可能となった。
【0048】
しかも、本発明の方法により得られたバクテリアセルロースフイラメントは、適度の緊張下で培養されるため、優れた分子配向性及び引張強度を有するとことから、さらに新たな機能の付与が可能できることも大きな特徴である。
【0049】
また、本発明はセルロース源を含む各種の食品廃棄物から機能性セルロースフィラメントをバイオ的手法で直接に培養育成に合わせて連続的に再構築するために応用可能と考えられることから、その工業的意義は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】バクテリアセルロースフイラメントの製造に用いる培養装置を説明する模式図である。
【符号の説明】
1.巻き取りロール
2.SDS水溶液通過ロール
3.SDS水溶液槽
4.無菌チャンバー
5.ピックアップロール
6.培養液供給槽
7.培養液
8.平板状培養容器
9.ピックアップされているバクテリアセルロース
10.培養液仕切板
11.培養液供給チューブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for separating and recovering bacterial cellulose produced by a microorganism from a culture solution. In particular, the present invention separates a gelatinous bacterial cellulose thin layer formed in an upper layer of the culture solution directly from the culture layer, thereby separating it as a bacterial cellulose filament. The present invention relates to a method for producing bacterial cellulose filaments to be recovered and a culture apparatus used therefor.
[0002]
[Prior art]
Cellulose is the main component of plant cell walls, and as a raw material for paper and pulp, cellulose of wood, which is a higher plant, is widely used as natural cellulose.
[0003]
However, in addition to cellulose produced by higher plants, bacteria, seaweed, and sea squirt are known as sources of cellulose, but in particular, certain types of Acetobacter have a cellulose membrane in a medium containing carbohydrates. Since reporting its formation, this system has been noted and studied as a biosynthetic model.
[0004]
By the way, bacterial cellulose produced by acetic acid bacteria is discharged out of the cells as pure cellulose, but has a fine structure, high purity as cellulose, high Young's modulus, and high biodegradability. In addition to medical applications such as artificial skin, etc., it is known to be used for electrical applications such as acoustic diaphragms (speaker cones). Only use was seen.
[0005]
On the other hand, as a method for separating and recovering bacterial cellulose produced by microorganisms, a method for collecting gel-like cellulosic substances produced by microorganisms as a disaggregated product having excellent dispersibility (Japanese Patent Laid-Open No. 61-113601), cellulose produced by microorganisms A cellulosic material obtained by drying a filtrate of a suspension of a soluble material (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-175190), microbial treatment of cellulose-producing bacteria and a cellulose-containing mixture after ultrasonic treatment There is known a method for separating and recovering by a method (Japanese Patent Laid-Open No. 63-68093), but a method for separating and recovering bacterial cellulose produced from a culture vessel directly as a bacterial cellulose filament has never been known.
[0006]
Therefore, if bacterial cellulose produced by microorganisms can be separated and recovered in a form other than the filtrate or sheet of suspension, for example, in the form of fibers, a new application is expected.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, as a result of various studies on the method for separating and recovering bacterial cellulose, the present inventors have found that the culture medium upper layer in a plate-shaped culture medium container having a plurality of culture medium partition plates provided parallel to the filament convergence direction. A plurality of gelled bacterial cellulose thin layers accumulated on the substrate are treated with an aqueous solution of sodium dodecyl sulfate (hereinafter abbreviated as “SDS”) via a pick-up roll, and then continuously converged into a filament shape under tension by a take-up roll. The present inventors have found that it is possible to produce a bacterial cellulose filament characterized by the above.
[0008]
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a method for producing bacterial cellulose filaments, in which bacterial cellulose obtained by stationary culture such as acetic acid bacteria is separated and recovered directly from bacterial cell culture medium as bacterial cellulose filaments. . Furthermore, the second object of the present invention is to provide a plate-like culture container that is directly used in the method for producing bacterial cellulose filaments.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The first problem of the present invention is that a plurality of gelled bacterial cellulose thin layers accumulated in a culture medium upper layer in a flat culture vessel having a plurality of culture solution partition plates provided parallel to the filament convergence direction. This was solved by a method for producing a bacterial cellulose filament, characterized in that after being treated with an aqueous SDS solution via a pick-up roll, it was continuously converged into a filament shape under tension by a take-up roll.
[0010]
Further, the second problem described above has been solved by a bacterial cellulose culture apparatus characterized by using a plate-like culture vessel having a plurality of culture liquid partition plates provided in parallel to the filament convergence direction.
[0011]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As the cellulose-producing bacterium used in the present invention, conventionally known Acetobacter xylinum or the like can be used.
[0013]
Similarly, a Hestrin-schrum medium using glucose as a carbon source can be used as the medium. For example, glucose 2.0%, peptone 0.5%, yeast extract 0.5%, phosphate A medium comprising 0.15% disodium salt, 0.27% citric acid, and 0.2 to 2.0% by weight of carboxymethyl cellulose can be exemplified.
[0014]
As the culture temperature, static culture is performed at a temperature of about 28 ° C. at which the cellulose production rate is maximum. After culturing for a predetermined period, the bacterial cellulose filament of the present invention can be obtained by treating the bacterial cellulose filament obtained by a conventional method with an aqueous SDS solution under tension and then converging as a cellulose filament.
[0015]
Next, a specific method for producing the bacterial cellulose filament of the present invention will be described together with an outline of the culture apparatus.
[0016]
The stationary culture apparatus used in the present invention is as shown in FIG. 1, and its main parts are a culture solution supply tank (6), a stationary culture container (8), an SDS aqueous solution tank (3), and a winding. Although it is composed of a take-up roll (1), these devices are housed in a sterile chamber (4) having a filter to prevent contamination by various bacteria.
[0017]
As a stationary culture vessel used for cultivation of bacterial cellulose by acetic acid bacteria, etc., a rectangular plate-shaped stationary culture vessel (8) made of stainless steel or plastic having a width of 10 to 20 cm, a length of 40 cm, and a depth of about 7 mm is used. Can be used.
[0018]
The flat stationary culture vessel (8) has a plurality of culture liquid partition plates (10) provided in parallel to the filament convergence direction.
[0019]
The interval between the culture medium partition plates (10) is appropriately determined according to the thickness of the target bacterial cellulose filament.
[0020]
In addition, a culture solution supply tank (6) is provided on the upper end of one end of the culture vessel via a culture solution supply tube (11), and a pickup roll (5) and an SDS aqueous solution passing roll (2) are provided at the other end. And a winding roll (1) attached with a winder capable of converging at a speed of 1 to 15 mm per hour.
[0021]
The culture solution (7) is continuously added from the culture solution supply tank (6) provided at the top of the stationary culture vessel so that the amount of the culture solution in the culture vessel (8) is always about 3 to 4 mm deep. Then, static culture is performed, and bacterial cellulose is accumulated on the upper layer of each culture solution divided into a plurality of culture solution partition plates.
[0022]
Here, the culture medium partition plate (10) provided in parallel to the filament convergence direction of the flat culture vessel (8) converges the gel-like bacterial cellulose thin layer formed on the upper layer of the culture medium into a filament shape. Thus, the thickness of the bacterial cellulose filament for separation and recovery is adjusted.
[0023]
Next, the plurality of gelled bacterial cellulose thin layers (9) accumulated in the upper layer of the culture solution are converged as filaments by the take-up roll (1) through the pick-up roll (5) and the SDS aqueous solution passing roll (2).
[0024]
At that time, it is important to synchronize the growth rate with the pick-up roll (5) of the gel-like bacterial cellulose thin layer at a speed of about 16 mm per hour and then 3 to 5 mm per hour. .
[0025]
The SDS aqueous solution tank (3) is for denaturing proteins in the separated and collected bacterial cellulose, sterilizing the bacteria, and removing the added culture, and a 2% SDS aqueous solution is usually used.
[0026]
Usually, bacterial cellulose is two-dimensionally formed into a net-like surface, and orientation cannot be expected. However, by culturing under moderate tension, bacterial cellulose filaments with a certain degree of orientation and tensile strength can be obtained. be able to.
[0027]
In the present invention, the reason why a bacterial cellulose filament having an oriented and excellent tensile strength is obtained is clear from the observation result by a scanning electron micrograph, but the upper layer of the culture solution under moderate tension while culturing from the culture solution. It is considered that a filament excellent in molecular orientation and tensile strength can be obtained by continuously winding up the cellulose layer formed in (1).
[0028]
In the flat plate culture vessel used in the present invention, the average thickness of the bacterial cellulose filaments separated and recovered was about 100 denier, so that the bacterial cellulose is converged and separated and recovered as a filament having a thickness of 10 denier. In other words, it is necessary to divide the culture solution into at least about 10 mm width as the interval between the culture solution partition plates (10) in the flat plate culture vessel.
[0029]
As described above, in the present invention, the culture solution is divided by a plurality of culture solution partition plates provided in parallel to the filament convergence direction, and the gelatinous bacterial cellulose thin layer generated on each divided culture solution upper layer is formed. By collecting and converging continuously with a winding roll in a wet state, a culture product such as acetic acid bacteria can be directly separated and recovered as a filament.
[0030]
In addition, the obtained bacterial cellulose filament can be made into a bacterial cellulose fiber by performing a purification treatment, a distraction treatment, and a tension drying by a conventional method.
[0031]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0032]
【Example】
1. Culture medium composition of bacterial cells and culture medium of hestrin-schram (glucose 2.0%, peptone 0.5%, yeast extract 0.5%, disodium phosphate 0.15%, citric acid 0.27%, carboxymethylcellulose 0.2-2.0% by weight Acetobacter xylinum (bacterial cell number: ATCC10245) was inoculated at a temperature of 28 ° C. into the above-described flat plate static culture container of the present invention.
[0033]
As a static culture container, use a rectangular culture apparatus (a large culture container with a length of 38 cm and a width of 20 cm, and a small culture container with a length of 38 cm and a width of 10 cm) with a culture volume ranging from 150 ml to 300 ml. The culture solution is supplied from the culture solution supply tank so that the depth of the culture solution is always 3 to 4 mm, and air for continuous culture is aseptically supplied during the period (2 weeks). went.
[0034]
The amount of the medium used was 300 ml at the beginning for the large culture container, the final 375 ml by dropping halfway, the first 150 ml for the small culture container, and the final 200 ml by dropping halfway.
[0035]
2. Separation and recovery of the produced bacterial cellulose As the winding speed of the thin gelatinous bacterial cellulose layer formed on the upper layer of each culture broth, convergence is started by the winding roll at a slow speed (16 mm / 1 hour) at first, After that, it converged by a winding roll at a stable and high speed (4 mm / 1 hour) according to the growth speed.
[0036]
Subsequently, in order to denature proteins, sterilize bacteria, and remove added culture, 2% (weight / volume) aqueous SDS solution was passed through a thin gel-like bacterial cellulose filament and converged by a winding roll.
[0037]
3. Purification of bacterial cellulose filament separated and recovered Bacterial cellulose filaments converged by a take-up roll as described above are stretched by human power and boiled for 2 hours, then boiled again in 4% sodium hydroxide aqueous solution for 1.5 hours, followed by alkali removal. For this purpose, the sample was sufficiently washed with distilled water (samples 1 to 5) or sufficiently washed with a 10 (v / v)% ethylene glycol aqueous solution (samples 6 to 8). In addition, the sample sufficiently washed with distilled water was further treated with a 10% ethylene glycol aqueous solution at room temperature (samples 9 to 12).
[0038]
Each sample was dried under room temperature tension after the above treatment to obtain cellulose filament fibers.
[0039]
The fiber yield of the bacterial cellulose produced by the above examples (yield after 6 days after the induction period of 2 days) was 7.5 g in the large culture container (length 38 cm, width 20 cm), and the small culture container (long It was 3.2 g at a length of 38 cm and a width of 10 cm).
[0040]
In addition, when 14 days of culturing was performed with an induction period of 2 days, 9.0 g (the medium volume starts at 300 ml and finally 500 ml) in the large culture container, and 5.1 g (similarly in the small culture container) The amount of the medium was 150 ml, and the cultivation was started, and the final yield was 300 ml).
[0041]
In the conventional sown culture method, even if the medium volume is 500 ml, the fiber yield of bacterial cellulose is only about 0.8 to 1.0 g. Therefore, according to the method of the present invention, it can be said that the fiber yield of bacterial cellulose is quite high. .
[0042]
4). Properties of Bacterial Cellulose Filament Properties of bacterial cellulose filaments obtained by the method of the present invention are shown in Table 1. As is apparent from Table 1, the fibers obtained from the bacterial cellulose filaments of the present invention have an average tensile strength of 2.55 g / denier in a normal washed sample (samples 1 to 5), and a washed sample with 10% ethylene glycol aqueous solution (sample). In 6-8), it was 1.50 g / denier, and after washing with 10% ethylene glycol aqueous solution, it was 1.48 g / denier. In addition, in the ethylene glycol-treated sample, although the denier value of the obtained filament increased about twice as much as that of the water-washed sample, the molecular arrangement in the filament was slightly due to the residual ethylene glycol in the cellulose matrix. It was speculated that it was disturbed.
[0043]
Further, the Young's modulus of the filament showed the same tendency as the average tensile strength.
[0044]
[Table 1]
Figure 0003803443
[0045]
The tensile strength of bacterial cellulose fiber in the present invention is that the tensile strength in the same test method for rayon fiber and acetate fiber is about 1.7 to 5.2 g / denier and 1.2 to 1.4 g / denier, respectively. It was superior to the strength and equivalent to the tensile strength of rayon fiber.
[0046]
In addition, the tensile test in the above-mentioned tensile strength measurement in Table 1 uses an Instron testing machine (UTM-1 manufactured by Toyo Sokki Co., Ltd.), initial load: 2.5 g, tensile speed: 2 mm / min, test length: 25 mm Under the conditions, a test piece adjusted to a moisture content of 3% was used.
[0047]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, it has become possible for the first time to separate and recover bacterial cellulose produced by microorganisms, which has been conventionally separated and recovered only as a film or suspension, as a bacterial cellulose filament.
[0048]
Moreover, since the bacterial cellulose filament obtained by the method of the present invention is cultured under moderate tension, it has excellent molecular orientation and tensile strength, so it is also possible to add new functions. It is a feature.
[0049]
In addition, since the present invention is considered to be applicable for continuously reconstructing functional cellulose filaments from various food wastes containing a cellulose source by a biotechnological method according to culture cultivation, Significance is extremely great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a culture apparatus used for production of bacterial cellulose filaments.
[Explanation of symbols]
1. 1. Winding roll 2. SDS aqueous solution passing roll 3. SDS aqueous solution tank 4. Aseptic chamber 5. Pickup roll 6. Culture solution supply tank Culture solution 8 8. Plate culture vessel Bacterial cellulose picked up
Ten. Culture medium divider
11. Culture solution supply tube

Claims (2)

フィラメントの収束方向に平行に設けられた複数の培養液仕切板を有する平板状培養容器中に、バクテリアセルロース生産菌を培養し、培養液上層に集積した複数のゲル状バクテリアセルロース薄層を、ピックアップロールを介してドデシル硫酸ナトリウム水溶液で処理後、巻き取りロールにより緊張下で連続的にフィラメント状に収束することを特徴とするバクテリアセルロースフィラメントの製造方法。  Bacterial cellulose-producing bacteria are cultured in a plate-like culture vessel having a plurality of culture solution partition plates provided parallel to the filament convergence direction, and a plurality of gelled bacterial cellulose thin layers accumulated in the upper layer of the culture solution are picked up. A method for producing bacterial cellulose filaments, characterized in that after treatment with a sodium dodecyl sulfate aqueous solution through a roll, the filament is continuously converged into a filament shape under tension by a winding roll. フィラメントを収束させる方向に平行に設けられる複数の培養液仕切板を有する平板状培養容器、培養液上層に集積した複数のゲル状バクテリアセルロースをフィラメント状に収束するためのピックアップロール、および巻き取りロールを有することを特徴とする、バクテリアセルロースフィラメントの製造装置。A flat plate culture vessel having a plurality of culture medium partition plates provided in parallel to the direction in which the filaments converge, a pick-up roll for converging a plurality of gelled bacterial cellulose accumulated in the culture medium upper layer into a filament shape, and a take-up roll An apparatus for producing bacterial cellulose filaments , comprising:
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