JP5172930B2 - 高粘性培養液の粘性低下方法 - Google Patents
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Description
本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記目的を達成する。
本発明の目的は、発酵法で作られた(1,3)(1,6)-βグルカンを含有する高粘性培養液の粘性低下方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、不純物を除去するための精製が簡潔で、その濃縮操作又濾過操作が簡潔の高粘性培養液の粘性低下方法を提供することにある。
本発明の高粘性培養液の粘性低下方法は、黒酵母”Aureobasidium属”が生産する(1,3)(1,6)-βグルカンを含有する高粘性培養液の粘度を低下させる方法において、前記高粘性培養液を、処理温度に於ける飽和蒸気圧以上の圧力に加圧した状態の0.5〜2.0MPaの圧力で、140℃より高温で、200℃を超えない温度範囲で、所定時間の間加熱処理して前記(1,3)(1,6)-βグルカンを分解することにより、粘性を低下させることを特徴とする。
また、この加熱処理の加熱時間は、170℃以上の加熱処理時、高粘性培養液を室温から加熱処理の温度までに昇温のみ(0分)から、20分以下であることが好ましい。この昇温のみとは、加熱のための保持時間が0分を含む概念である。
上述の高粘性培養液の粘性低下は、次の各工程によって実現できる。高粘性培養液の粘性低下は、140℃に至るまでの前加熱工程、140℃を越える温度帯に保たれる反応工程、及び、沸点以下室温付近まで冷却する冷却工程からなる。
この加熱処理の条件は、処理温度が160℃以上170℃以下、処理時間が、5分以上25分以下、pHが7.0〜8.0であると良い。また、この加熱処理の条件は、処理温度が165℃±2℃で、処理時間が、20分±1分で、pHが7.0〜8.0であると好ましい。
凝集剤としては、塩化カルシウムや塩化マグネシウム等のにがり成分、塩化第2鉄、硫酸アルミニウム等種々の凝集剤を用いる。
反応工程は、高粘性培養液を含む試料を、所定の温度で維持して、加水分解する、又は、水素結合を開裂させる工程である。
本発明の多糖含有培養液は、上述の高粘性培養液の粘性低下方法で製造されたものである。この多糖含有培養液は、加水分解による加水分解および/あるいは水素結合の開裂を受けた多糖である。
加熱処理は、高粘性培養液を含む試料を反応容器に仕込み、熱媒体中に浸漬して、目的温度まで昇温させ、目的温度で所定時間加熱する。冷却は、加熱処理後、冷却媒体(例えば、水浴)中に入れて急冷する。
加熱処理は、蒸気圧以上の圧力条件下で加熱できるものであれば、任意の形態の反応器、任意の種類の熱媒体を用いることができる。熱媒体としては、スチーム、電気ヒータ、高温油、塩浴等が例示できる。黒酵母は、Aureobasidium pullulansでことが特に好ましい。
また、発酵法で作られた培養液に凝集剤を添加して、水不溶性の(1,3)(1,6)-βグルカンの含有する多糖複合体を形成させる工程及び、該多糖複合体を圧搾脱水する工程を追加後、これを加熱処理することで、培養液中の菌や発酵残渣を容易に除去できた。即ち、凝集剤を用いることで、培養液の濃縮操作又濾過操作が簡潔になった。
〔第1の実験例〕
以下、本発明の実施の形態、及び実施例を以下に示す実験例で説明する。最初に実験に用いた高粘性培養液等について説明する。
〔高粘性培養液等〕
この明細書で用いた高粘性培養液は、シュクロースを主たる糖質原として黒酵母”Aureobasidium属”、特に”Aureobasidium pullulans”による発酵にて得られた培養液そのもので、0.5%前後の(1,3)(1,6)-βグルカンと菌体及び発酵残渣等を含む、生卵の卵白様を呈した高粘弾性体である。黒酵母が培養液中に放出した僅か0.5%の多糖(βグルカン)により生卵の卵白様の物性が生じている。本実施の形態の黒酵母の発酵条件は、特許文献1(日本国特許第1681333号)に記された方法である。
以下、本発明の第1の実験例を実験装置、実験例で説明する。後述するように、加熱工程と反応工程は、同一の装置内で実現できる。冷却工程は、加熱処理された試料を冷却するための工程である。図1は、上述の各工程の概念を示すものであり、回分式の反応装置1の概要を図示している。反応装置1は加熱浴槽2aと実験ユニット3からなる。手動、又は搬送手段(図示せず。)によって、実験ユニット3を移動させて、加熱浴槽2a内に浸漬する。図2には、実験ユニット3の概要を図示したものである。
この実験では、図1に示すような、回分式の反応装置1を用いた。図2は、反応器4が装着された実験ユニット3を第2浴槽2aに浸漬した場合を示す概念図である。図3は、反応器4の構造例を示す概念図である。実験ユニット3は、反応器4、異径ユニオンクロス5、バルブ6、圧力センサー7、熱電対8、支持棒(図示せず。)等からなる。
反応器4は、SUS316ステンレス製で、内容積が約6mLである。反応器4は、器壁の厚さが1.8mmの円筒形である。ただし、容器の肉厚・継手等の規格は、昇温時の蒸気圧に対する耐圧性を有していればよい。例えば、今回の試料のような水溶液は、150℃で0.48MPa、200℃で1.55MPaの蒸気圧を示すので、それぞれの温度で発生する圧力に耐える規格であればよい。材質については高温での腐食に耐えるよう耐腐食性の材料が好ましい。反応器4の寸法は、外径が12.7mm(1/2インチ)、長さが105mmである。反応器4の上部の配管は、外径1/4inch、長さ190mmのステンレス製である。
まず、反応器4に5mLの原液(高粘性培養液)を充填した。原液は、発酵原液からなる。実験ユニット3に反応器4を装着し、その後、バルブ6を操作して、反応器4内の空気を窒素ガスで置換した。この空気と窒素ガスの置換によって、反応器4内の試料が、高温状態で酸化することを防ぐことができる。そして、加熱浴槽2aの油浴に浸漬し、細かく振動させ、反応器4内の液体の昇温状態を均一にしながら、加熱した。窒素ガスの圧力は、処理温度により、0.5MPa〜2.0MPaの範囲で調節できる。
液体の粘性の挙動を検討する手法には、落球法がある。この落球法は、粘性流体中に置かれた球体が落ちていく速度で、粘性を比較する方法である。この落球法では、流体の絶対的な粘度を正確に知ることは出来ないが、この方法により液体の粘性の変化等の物性変化の目安は得られる。今回の、試料の粘性低下の挙動を測定するとき、この手法も用いた。
また、原液と、それを処理した試料を凍結させ乾燥させて、再溶解する試験を行った。その結果、原液は、再溶解性が悪く、凍結された原液の溶け残り部分が発生した。一方、150℃で加熱処理された試料は、凍結後、均一なコロイド液状に再溶解した。このように、直接高温高圧で処理した培養液は、乾燥・凍結させた後の再溶解する性質が、その原液より向上した。よって、培養液の原液の乾燥物に指摘されていた、再溶解性が悪いという問題が解決された。
以下、第2の実験例を示す。第2の実験例では、上述の第1の実験例と同一の培養液を用い、それに凝集剤を加えて凝集塊とすることで、水熱処理前に培養液中の不純物を洗浄除去し、水熱処理後に得られる(1,3)(1,6)-βグルカンの純度を向上させる。不純物は、培養液中の菌体、発酵残渣等であり、凝集剤によって凝集塊となり、培養液から容易に洗浄除去される。
ここで、具体的な実験例を示す。実験には、上述の第1の実験例で用いた、“Aureobasidium pullulans“の培養により得られる(1,3)(1,6)-βグルカン含有培養液を用いた。詳しくは、ATCC.20425菌を培養して得られた(1,3)(1,6)-βグルカン含有培養液を温度105℃、処理時間5分で殺菌処理し、これに硫酸アルミニウム溶液を加えて物理的に撹拌した。ただし、この殺菌処理は、必須ではない。後述するように、150℃以上の温度で水熱処理を行っており、この水熱処理は殺菌効果がある。
〔グルカンの粉末化〕
濾紙上に残ったグルカンを凍結乾燥後再溶解したところ、不要部分を含まない均一な多糖溶液となった。
本実験では、凝集剤としてアルミニウムを用いているが、可溶化物中のアルミニウム残留量は40μg/dry−gと少量であった。WHOやFAO等が定め発表された基準によると、人体に対するアルミニウムの最大許容摂取量が「1日許容摂取量約50mgなら安全」(正確には「体重1kgあたり7mg/週」)とされている。一般に、胃薬(制酸剤)はアルミミウムを大量に含むものが多く、一日分の服用量が約1000mg程度のアルミミニウムを摂取する勘定になるものもある。
本第2の実験例では、(1,3)(1,6)-βグルカン含有培養液を加熱殺菌処理してから凝集剤を加え、更に、得られた溶液を攪拌し、濾過することで、培養液から発酵残渣及び菌体を洗浄除去した。その後、加熱処理をして溶液の粘性を低下させた。凝集剤は、高温加熱処理前に加えることが必要で、高温加熱後の添加では凝集が不十分であった。
2a…加熱浴槽
2b…冷却浴槽
3…実験ユニット
4…反応器
5…異径ユニオンクロス
6…バルブ
7…圧力センサー
8…温度計
Claims (8)
- 黒酵母Aureobasidium属が生産する(1,3)(1,6)-βグルカンを含有する高粘性培養液の粘度を低下させる方法において、
前記高粘性培養液を、処理温度に於ける飽和蒸気圧以上の圧力に加圧した状態の0.5〜2.0MPaの圧力で、140℃より高温で、200℃を超えない温度範囲で、所定時間の間加熱処理して前記(1,3)(1,6)-βグルカンを分解することにより、粘性を低下させる
ことを特徴とする高粘性培養液の粘性低下方法。 - 請求項1に記載の高粘性培養液の粘性低下方法において、
前記加熱処理前に凝集剤を加えて撹拌混合して濾過することで、前記高粘性培養液中に含まれる菌体、発酵残渣を除去する
ことを特徴とする高粘性培養液の粘性低下方法。 - 請求項1又は2に記載の高粘性培養液の粘性低下方法において、
前記高粘性培養液のpHを6〜8の中性に調製した後、前記加熱処理をする
ことを特徴とする高粘性培養液の粘性低下方法。 - 請求項1又は2に記載の高粘性培養液の粘性低下方法において、
前記所定時間は、140℃より高く、かつ、170℃までの温度で5分以上60分以内である
ことを特徴とする高粘性培養液の粘性低下方法。 - 請求項1又は2に記載の高粘性培養液の粘性低下方法において、
前記所定時間は、170℃を超える温度では、昇温のみの0分から20分以内である
ことを特徴とする高粘性培養液の粘性低下方法。 - 請求項2に記載の高粘性培養液の粘性低下方法において、
前記加熱処理前に前記高粘性培養液に、前記凝集剤を加え、水不溶性の前記(1,3)(1,6)-βグルカンを含有する多糖複合体を形成し、
該多糖複合体を脱水処理後、水に再分散して多糖複合体溶液にした後、前記加熱処理を行い、粘性を低下させる
ことを特徴とする高粘性培養液の粘性低下方法。 - 請求項6に記載の高粘性培養液の粘性低下方法において、
前記加熱処理の条件は、処理温度が160℃以上170℃以下、処理時間が5分以上25分以下、pHが7.0〜8.0である
ことを特徴とする高粘性培養液の粘性低下方法。 - 請求項7に記載の高粘性培養液の粘性低下方法において、
前記加熱処理の条件は、処理温度が165℃±2℃で、処理時間が20分±1分で、pHが7.0〜8.0である
ことを特徴とする高粘性培養液の粘性低下方法。
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