JPH02104600A - 光感応性色素、その製造法、光記録材料及び着色剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、バクテリオロドプシンと乳化剤とからなる光
によって色調の変化する光感応性色素、その製造法、光
記録材料及び着色剤に関するものである。

〈従来の技術〉 バクテリオロドプシンは、高度好塩菌ハロバクテリアの
生産する紫色色素タンパクとして公知であり、通常はタ
ン・ぐり質７５チ、脂質２５チからなる紫膜の形で分離
され、生物物理学及び生物化学の分野において、様々な
研究がなされている。

バクテリオロドプシンは、動物の視物質と同様のレチナ
ールを発色団としてもつ光受容タンパクでもあり、光反
応を行ない、光エネルギーを使ってプロトンを膜の一方
から他方へ運ぶ機能を有している（　Ｙｕ、　Ａ、　０
ｖａｈｌｎｎｌｋｏｖ、　ＦＥＢＳ　Ｌ＋ｔｔｅｒ、　
１４８゜１７９〜１９１（１９８２））。

光反応は、バクテリオロドプシンが光照射され、穏々の
異なった他人吸収濃度をもつ中間体を経て、最後には元
の５６８ｎｍの吸収極大をもつバクテリオロドプシンに
もどる過程である。この間にプロトンの放出と取り込み
が行なわれるが、全反応時間はミリ秒オーダーである。

そのため通常の紫膜□の形をしたバクテリオロドプシン
の色調は、室温で光照射されても見た目には変化しない
。

しかし、−１２０℃以下の低温下、エーテル存在下、１
モルの塩化ナトリウムを含む−１０の溶液中、及び塩酸
グアニジン溶液中などの特殊な条件下（Ｍ、　Ｙｏｓｈ
ｉｄａら、　Ｊ、　Ｂｉｏｅｈｅｍ、　８７．４９１（
１９８０））では、光反応速度が遅くなり、人間の視覚
によシ、その色が消失することが知られている。これら
の条件は、光記録材、着色剤などの用途には適さないし
、きわめて不安定である。

また、・々クテリオロドゾシンを光センナ（特開昭５９
−１９７８４９号公報）、光記録材料（特開昭６０−１
８５２２９号公報）に利用する報告があるが、いずれも
バクテリオロドプシンを単独で利用しており、その光応
答速度、光反応を制御する試みは上記条件以外では全く
行なわれていない。

〈発明が解決しようとする課題〉 バクチリオロト９ゾシン単独では、上述した様に特殊な
条件下以外では人間の視覚で確認可能な光感応性を有さ
ないし、色素として実用に供するのに必要外水、塩溶液
、油などに対する溶解性が低く、安定性、色調が悪いと
いう問題を有する。

く課題を解決する為の手段〉 本発明者らは、上記の課題につき鋭意研究の結果、本発
明を完成するに至った。

即ち、本発明は、バクテリオロドプシンと乳化剤とから
なる光感応性紫色色素、該色素を含有する光記録材料及
び着色剤、ノ・ロバクテリウム属に属する微生物を栄養
源培地中で培養し、該菌体から分離して得られたバクテ
リオロドプシンと乳化剤とを混合し、ホモｒナイズする
ことを特徴とする光感応性紫色色素の製造法を提供する
。

〈発明の構成〉 本発明の色素は、高度好塩菌の生産するバクテリオロド
プシンと乳化剤とからなるもので、従来にない色調変化
、安定性に優れ、光感応性を有する色素を提供する。

本発明の新規な光感応性色素は、以下に記述する理化学
的諸性質を有する。

（＆）可視部吸収極大 暗所において５４０〜６００　ｎｍの可視部吸収極大を
もつ青から紫色色素であり、明所において光の強さに応
じて新たに３９０〜４５０　ｎｍの吸収極大を生じ、無
色または紫色を呈する。

（ｂ）　　光反応 光を吸収し、吸収光強度に応じて水素イオン濃度勾配を
作る。

（ａ）　　熱安定性 ｐｉ（６，０で、Ｏから５０℃において３０分処理した
場合、５６８ｎｍの吸光度が９５チ以上残存する。

（ｄ）　　安定−範囲 ２５℃でＰＨ５，０からｓ、　ｏにおいて３０分処理し
た場合、５６８ｎｍの吸光度が９５チ以上残存する。

（ａ）　　バクテリオロドプシンと乳化剤からなシ、そ
のモル比は、１：５〜２５，０００である。

（ｆ）　　前記のバクテリオロドプシンは、分子量２４
．０００〜２８，０００の蛋白質部分とレチナール発色
部分から成シ、蛋白質部分にレチナール１分子が結合し
ている。

本発明の乳化剤は、界面活性剤であシ、非イオン系界面
活性剤、アニオン系界面活性剤、両性イオン界面活性剤
、カチオン系界面活性剤などがあるが、好ましくは非イ
オン系界面活性剤、両性イオン系界面活性剤であり、例
えば、ポリオキシエｆＬ／７フルキ／ｌｚエーテル、ポ
リオキシエチレンアルコール、ポリオキシエチレン脂肪
酸エステル、？サオキシエチレン−ｐ−ｔ−オクチルフ
ェノール、ポリオキシエチレンソルビトールエステル、
ポリオキシエチレンノニルフェノール、モノグリセロー
ル脂肪酸エステル、ドデシル−Ｎ−ゲルコシンナトリウ
ム、コール酸ナトリウム、高級アルコール硫酸エステル
、グリセリン脂肪酸エステル、シ目糖脂肪酸エステル、
ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレンクリコー＃　脂
肪酸エステル、リン脂質、スビンコ９脂質、糖脂質、サ
ポニン、胆汁酸、レシチン及び疎水部と親水部からなる
乳化能をもつ高分子である。

本発明の色素を製造するには、高度好塩菌ノ・ロバクテ
リウムからバクテリオロドプシンを分離し、上記乳化剤
と混合ホモゲナイズすることによシ行なわれる。

バクテリオロドプシンは、高度好塩菌ノ・ロバクテリウ
ム属を栄養源培地中で培養し、菌体を収集し、これから
抽出、分離することによシ行なわれる。

本発明において利用されるノ・ロバクテリウム（Ｈａｌ
ｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ　）に属する微生物は、特定の菌
株に限る必要はなく、大学、研究機関の保存株及び世界
各地に点在する塩湖に自生している株からもその菌株を
得ることが出来る。例えば、ノ・ロバクテリウム　ハロ
ビウム（Ｈａｌｏｂａｅｔｅｒｉｕｍ　ｈａｌｏｂｌｕ
ｍ）ＡＴＣＣ２９３４１、ハロバクテリウムサリナリウ
ム（Ｈ，＠ａｌｌｎａｒｉｕｒｎ　）　ＡＴＣＣ１９７
００、ハ０バクテリウムサッカロデルム（Ｈ−、ｓａｃ
ｃｈａｒｏｖｏｒｕｍ　）　ＡＴＣＣ２９２５２、ハロ
バクテリウム　キエテルプリウム（Ｈ。

ｃｕｔｉｒｕｂｒｕｍ　）　ＡＴＣＣ３３１７０、ハロ
パクテリウムサリナリウム（Ｈ，ｓａｌｌｎａｒｌｕｍ
　）　ＡＴＣＣ３３１７１、ハロパクテリウムノ々リス
モーテス（Ｈ，ｖａｌｌｉｓｍｏｒｔｌｇ）、ハロバク
テリウム　パルカニ−（Ｈ，マａｌｃａｎｌｉ　）、ハ
ロバクテリウム　メデテラネイ（Ｈ，ｍ＋ｅｄｉｔ・ｒ
ｒａｎｓｉ）％ハロバクテリウム　ソドメンス（Ｈ，ｓ
ｏｄｏｍｅｎｓｅ　）、ハ０　／４　クテリウム　ファ
ロオニス（Ｈａ　ｐｈａｒａｏｎｌｓ）等が挙げられる
。

このようにして得られた菌株の培養は、それぞれの菌株
に適した培養法に従い、用いる菌が増殖可能な培地及び
培養条件下で行なう。培地としては、菌の増殖に必要な
無機塩類を含有する栄養培地、及び塩水、土壌抽出液を
そのまま用いるか、これらに適当量の栄養分を加えた培
地がある。好ましくは、３Ｍ以上のＮａＣＬ濃度、０，
１Ｍ以上のＭｇ　２＋を含有する培地を用いるとよく増
殖する。炭素源としては、リンゴ酸ナトリウム、グリセ
ロール、クエン酸ナトリウムなどの有機態炭素がある。

また窒素源としてはペプトン、肉エキス、酵母エキス、
各種アミノ酸混合物、尿素、アンモニアが使用でき・る
。リン源としては、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム
などの無機態及びアデニル酸、ウリジル酸、β−グリセ
ロリン酸などの有機態のリン酸塩がある。その他に無機
塩としてカリウム、カルシウム、鉄、マンガン、亜鉛、
銅などを添加する。

培養は、通常温度２０〜６０℃、好ましくは４０℃付近
、−６，０〜７．５、振盪、機械または通気攪拌培養で
行なわれる。通常、バクテリオロドプシン含量を増加さ
せるためには、光を照射する方が好ましいが、光照射な
しでも生産可能である。

培養終了後は、遠心分離または膜分離などの通常の方法
により菌体を分離する。

得られた菌体に塩溶液を加え１〜２時間攪拌し、菌体を
分散させる。この溶液にデオキシリゾヌクレアーゼなど
の分解酵素を加え夾雑しているＤＮＡを分解する。この
溶液を水もしくは塩溶液に対し透析するか、限外デ過を
行なうことによシ浸透圧の変化を与え、細胞を破壊する
と伴に夾雑している低分子物質を除去する。さらにこの
溶液を２０．０ＯＯＧで遠心分離して、バクテリオロド
ブンンを主成分とする紫膜を沈殿として得る。この沈殿
を水または塩溶液に懸濁後、再度遠心分離を行うことに
より夾雑成分を除く。この洗滌操作を数回行ない、バク
テリオロドプシンを紫膜の形で分離精製する。必要に応
じて紫膜を密度勾配遠心することにより、より高純度の
バクテリオロドプシンが得られる。

このバクテリオロドプシンの分離、濃縮には、遠心分離
法の他、膜分離法、カラムクロマト法及び水性二相分配
法かどの他の方法も用いることができる。

精製したバクテリオロドプシンは、凍結乾燥または５０
％のショ糖溶液中での一８０℃の凍結保存などで保存出
来る。この紫膜状のバクテリオロドプシン単独でも光感
応性色変化を有さない食品用等の色素として利用できる
。

この紫色色素を前記の乳化剤と混合する。これらの乳化
剤は、一般に市販されている食品用化粧品用乳化剤また
は場合によって、各種用途に用いられる界面活性剤でよ
い。

これら乳化剤の一種または数種の混合物を水に加え、適
温に加温し溶解分散させ、−を５〜８、好ましくはｐＨ
６〜７に調製する。

バクテリオロドプシン溶液とこの乳化剤溶液を乳化剤の
種類、使用用途に応じて、バクテリオロドプシンと乳化
剤のモル比１：５〜１　：　２５，０００の割合で混合
する。均一に混合反応させるためには、超音波ホモブナ
イブ−、ミキサーなどの乳化攪拌機を用いてホモゲナイ
ズする。この状態でも本紫色色素として使用可能である
が、さらに、適当濃度の乳化剤溶液に対し透析するか、
限外濾過、膜分離などを行うことにより、均一な紫色色
素溶液を得ることができる。

食品用着色剤としての使用に際しては、色調、溶解性及
び安定性等が重要である。本発明の色素は、従来色素と
比べ、（１）従来の食用色素ではそれ自体では得られな
い青色から紫色の色調を有する、（２）安定の色素構造
を有すると伴に、乳化剤の添加量及び種類により、水、
油に易溶となる、（３）乳化剤の添加量及び種類によシ
パクテリオロドプシンの光反応を制御でき、照射光の光
強度によシ可逆的に色が消長するという従来にない光感
応性を特徴とした食品を得ることができる。その時の添
加量は、好ましくは食品の０．０１〜１０重量％である
。

バクテリオロドプシンの光強度、水素イオン濃度変換能
も利用できる。（１）−変化により色調を変える他の色
素、例えばアンドシアニン色素などと組合わせて、アン
トシアニンを内部に含むバクテリオロドプシンと乳化剤
から成るミセルを作製することにより、光強度によりア
ントシアニン色素も色変化を起すことが出来る。（２）
本紫色色素を固定化した膜と、水素イオン感応センサを
組合せることにより、光強度−水素イオン濃度交換機能
を有する光センサーを作製でき、その光応答速度を添加
乳化剤の種類、量によシ調節できるので光記録材料とし
て利用できる。（３）本紫色色素を固定化した膜と、水
素イオンを必要とする化学反応を組合せることにより、
水素イオン供給化学触媒として利用でき、その反応速度
を照射光量及び添加乳化剤により調節できる。

〈効果〉 本発明は、従来の色素では得られない青色から紫色の変
化のある色調を新たに提供でき、しかもその色調が明る
く、且つ強い着色力をもつので着色剤として優れており
、又その光反応を制御し、照射光の光強度により可逆的
に色が消長するという従来にない光感応性を特徴として
有する光素子、光記録材料として用い得る色素を提供で
きる。

〈実施例〉 以下実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、
本発明はこれらの例に限定される゛ものではない。

実施例１（ハロバクテリウムからの紫色色素の製造例） ハロバクテリウム・ハロビウム（Ａ’ｒＣＣ’　２９３
４１　）を、下記の表１に示したペプトン培地に接種し
、７０００ルツクスの照度で４０℃、ｐＨ７，０で通気
培養した。７日後に定常期に到達し、培養液の５７０ｎ
ｍの吸光度は１．０以上となった。この培養液２５ｌか
ら膜分離装置及び遠心機を用いて収穫したところ湿重量
で約１２０．！ｉ’が得られた。

この湿菌体に２倍量の塩溶液を加え、約１時間攪拌する
。この溶液にデオキシリボヌクレアーゼ５ｒｎ９を添加
し、溶解させさらに約２時間攪拌する。

この溶液を分画分子量１０万の限外濾過装置を用いて、
０．１Ｍ塩化ナトリウム溶液及び水で洗滌濾過を繰返し
、脱塩及び夾雑物を除去する。

表−１アミノ酸培地 Ｌ−アラニン　　　　　　　４３ダ Ｌ−アラギニン　　　　　　４０ダ Ｌ−システィン　　　　　　　５９ Ｌ−グルタミン酸　　　　　１３０η グ　　リ　　シ　　ン　　　　　　　　　　　　　　６
■Ｌ−イソロイシン　　　　　４４ダ Ｌ−ロイシン８０ｒｎ９ Ｌ−リジン　　　　　　　　８５■ Ｌ−メチオニン　　　　　　３７ｒｎ９Ｌ−フェニルア
ラニン　　　　　２６Ｉｎ９Ｌ−プロリン　　　　　　
　　　５ダ Ｌ−セリン　　　　　　　６１ｑ Ｌ−スレオニン　　　　　　５０η Ｌ−ｆ　ｏ　’／　７　　　　　　　２０　ｒｎ９Ｌ　
−バリン１１００１ｎ アデニル酸　　　　　　　　１０Ｉｎ９ウリジル酸　　
　　　　　　１０ｒｎ９ＮａＣｔ２５　Ｆ！ ＭｇＳＯ４・７Ｈ２０２，９ ＮＨ４Ｃｔ０．５．９ ＫＮＯ３１０１ｒ９ に２ＨＰＯ４５ダ ＫＨ２ＰＯ４５ｍｇ クエン酸ソーダ　　　　　　５０Ｉｎ９グリセリン　　
　　　　１００ｍｑ ＣｕＳＯ４”　５Ｈ２０５μｌ ＭｎＳＯ４”Ｈ２Ｏｏ、　０３　”；／ＣａＣｚ２−７
Ｈ２００，７ｍ９ ＺｎＳＯ４４ＨｚＯｏ、　０４４　ｍ９ＦｅＣ１ｓ　　
　　　　　　　０．２３　ｒｎ９水を加えて１００ｄに
充す さらに連続遠心分離１０，０ＯＯＸＧを行ない、夾雑物
を沈殿として除去する。得られた上澄みは、バクテリオ
ロドプシンを含む紫膜であり、収量的１０１でありた。

このバクテリオロドプシンの分子量は、ＳＤＳ　−ポリ
アクリルアミドグル電気泳動法によ、９２６，０００ｄ
ａｌｔｏｎと求められた。また、ケールダール法及び高
速液体クロマトグラフィー法によりこのバクテリオロド
プシン１分子あたり、レチナール１分子が結合している
ことが確認された。

シ言糖ステアリン酸エステル（’ＨＬＢ　１５　”）　
１５．Ｐを水１．５ｊに加熱溶解し、１チ溶液を作製す
る。

一方、紫膜状の・々クデリオロドプシン１ｆＩｔ水１．
５１に溶解する。これら二液を混合し、−を６．０に調
整後ミキサーによシ攪拌し均一化する。

得られ九溶液を５０００．Ｐ、１０分遠心し、不溶成分
を沈殿として除き、本紫色色素溶液２．８１を得た。

実施例２（光感応性試験）　　゛ 本紫色色素の光感応性色変化を観察するため、以下の実
験を行なった。

（１）　　目視による観察 上記紫色色素を４〜１０℃に保持し、２０００Ｌｕｘの
薄明下から螢光灯（７０００Ｌｕｘ　）下へ移したとこ
ろ、紫色赤ら桃色への色変化が認められた。

また温度３０℃では色変化は認められず、本色素め光□
化学反応は、温度依存性があることが認められた。

（２）吸収ス（クトルの測定 高速スキャン可能な分光光度計に、細光を直接セルに照
射できる外部光源としてキセノンラングを設置した。こ
の外部光源付分光光度計を使用して、光の有無による吸
収スペクトルを測定した。

８℃で３０秒間光を照射した後の、０秒後と１分後の吸
収スペクトルは、第１図の様になった。

この結果から暗所では、５７Ｏｎｍ付近に吸収極大を有
するのに対し、明所では、４１０ｎｍ付近に液収極大を
有すること、即ち、色調が紫色から桃色に変化すること
を確認した。

実施例３（各種乳化剤での光感応性） 実施例２で用いた乳化剤に代えて、各種乳化剤をバクテ
リオロドプシンと共に用いて紫色色素を調整し、その光
感応性色変化を観察した。結果を表−２に示した。

／ ７、・′ ７・″ ／′ ンー′ノ ／′ ／ ／ ／ 、／′ 表−２乳化剤の検討 種　　　類　　　　　　　　　　　光感応性色変化１、
非イオン界面活性剤 ショ糖ステアリン酸エステルＨＬＢＩＩ　　　　　　　
＋１′５＋ ショ糖パルミチン酸エステル　　１５＋モノグリセロー
ル脂肪酸エステル　　　　　　　＋ポリオキシエチレン
アルコール　　　　　　　　　＋ポリオキシエチレン脂
肪酸エステル　　　　　　＋ポリオキシエチレンツルビ
ートールエステル　　　　　　　＋ポリオキシエチレン
ｐ−ｔ−オクチルフェノール　　　　　＋ポリオキシエ
チレンノニルフェノール　　　　　　士すにン　　　　
　　　＋ ２．７ニオン界面活性剤 ドデシル−Ｎ−ゲルコシンナトリウム　　　　　　＋コ
ール酸ナトリウム　　　　　　　　＋３、カチオン界面
活性剤 臭化セチルトリメチルアンモニウム　　　　　　　＋４
、両性イオン界面活性剤 レシチン　　　　　　　　＋ ＊界面活性剤濃度　０．０５〜１．０俤。

＊色変化有：＋、　　無；−０ 実施例４（食品への使用） 本発明紫色色素は、美しい紫色を呈するばかりでなく、
天然物である利点を有し、しかも従来にない光感応性を
有することは先述の通シである。

本色素を食品用紫色色素として使用する場合は、粉末状
、液状のいずれでもよい。また、乳糖などの色価調整剤
、クエン酸ナトリウムなどのＰＨ調整、清澄剤を加えて
用いることも出来る。

この様にして作製された色素粉末及び液体は幅広い用途
に使用可能であり、飲料、氷菓、チニーインガム、各種
菓子などに使用出来る。例えば、本色素原末１００ｊ’
、乳糖２５ｉクエン酸ナトリウム５１１を均一になる様
に混合し色素粉末とした。これを次の処方で使用し、ア
イスキャンデイを作製した。砂糖２５１１１５濃縮クレ
ープ果汁４．４１本色素ＩＩＩ、クレープエツセンス０
．２ｇ、清水１００ｄを攪拌混合した後、あらかじめ作
製された白色ミルクアイスキャンデイの表面に上記混合
物が厚さ約０．５瓢になる様におおいアイスキャンデイ
とする。得られた製品は、クレープ風の風味を有すると
伴に、光感♂性を有し、明所では無色であるが、薄明下
では紫色を呈する。

実施例５（光強度・水素イオン濃度変換材料としての利
用） 本紫色色素をアクリルアミドを用いてグル化し、その固
定化膜作製する。この膜を水素イオン感応センサーの感
応部に装着した。この固定化膜に光が照射されると、膜
中で水素イオン濃度が変化し、その変化を水素イオン感
応センサーが検出する。

第２図は光強度に対する−の変化を現わした図で、本色
素が光を吸収し、吸収光強度に応じて水素イオン濃度勾
配を作ることを示している。

この固定化膜は前述した様に、光センサ−、水素イオン
供給化学触媒などに利用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例２（２）における、光照射後の時間差
による吸収スペクトルの変化を示している。 第２図は、実施例５における、固定化膜の光強度−水素
イオン濃度変換例を示している。 ：１分後。　　　−−−−−−−−：　ｏ砂径。 手続ネ甫正書印発） 平成１年８月４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バクテリオロドプシンと乳化剤とからなる光感応性
   色素。 ２、以下の理化学的諸性質を示すことを特徴とする請求
   項１の光感応性色素。 （ａ）可視部吸収極大 暗所において５４０〜６００ｎｍの可視部吸収極大を持
   つ青から紫色色素であり、明所において光の強さに応じ
   て新たに３９０〜４５０ｎｍの吸収極大を生じ、無色ま
   たは紫色を呈する。 （ｂ）光反応 光を吸収し、吸収光強度に応じて水素イオン濃度勾配を
   作る。 （ｃ）組成 バクテリオロドプシンと乳化剤とのモル比は、１：５〜
   １：２５，０００である。 ３、バクテリオロドプシンが分子量２４，０００〜２８
   ，０００の蛋白質部分とレチナール発色部分から成り、
   蛋白質部分にレチナール１分子が結合しているものであ
   る請求項１及び２の光感応性色素。 ４、乳化剤が界面活性剤である請求項１及び２の光感応
   性色素。 ５、ハロバクテリウム属に属する微生物を栄養源培地中
   で培養し、該菌体から分離して得られたバクテリオロド
   プシンと乳化剤とを混合し、ホモゲナイズすることを特
   徴とする光感応性色素の製造法。 ６、ハロバクテリウム属に属する微生物が、ハロバクテ
   リウム・ハロビウム（Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｌｕｍｈａ
   ｌｏｂｉｕｍ）である請求項５の製造法。 ７、請求項１の光感応性色素を有効成分とする光記録材
   料。 ８、請求項１の光感応性色素を有効成分とする着色剤。