JPH03108493A - 新規多糖類系生物高分子物質及びその製法 - 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、微生物を利用して炭素源とエネルギー源にて
メタノールを基質として発酵させ、′？Ｊ潰された新規
多糖類系の生物高分子物質とその製法に関する。

「従来の技術及び発明が解決すべき課題１微生物の発酵
をとおして製造される多糖類系生物高分子の最も代表的
なものに、葡萄糖等の炭水化物を基質として製造された
キサンタン（ｘａｎｔｈａｎ）がある。キサンタンは、
化学的には葡萄糖、マンノース、及びグルクロン酸にて
組成されているが、その分子量は約２００万ダルトン（
ｄａｌｔｏｎ）に達する。これは、溶液類に少量を添加
しただけでもその粘度が極めて増加するため、溶液類の
粘度増進剤、更に原油回収工程における収率増加剤とし
て広く利用されている。（八Ｃ３Ｓｙ＋ｎｐｏｓｉｕｍ
　５ｅｒｉｅｓ　Ｎｏ。

４５、１４４−１６０．　１９７７）。前記キサンタン
の製法を簡略に述べれば、次の通りである。（Ａｄｖ　
Ａｐｐｌ、Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ、　２３．１９−４９．
１９７８）。即ち基質としての炭素源及びエネルギー源
の葡萄糖、或は蔗糖の炭水化物２−５％、窒素源のアル
コール発酵スラリーから抽出して乾燥させた粉末０．８
％、燐酸塩０．５％、またマグネシウム０．０１％を含
む培地内に於いてキサントモナス・カンペストリス（Ｘ
ａｎＬｈｏｍｏｎａｓ　ｃａｍｐｅｓＬｒｉｓ）を用い
てｐＨ６，８、温度２５−３５℃近傍で２−４日間発酵
させると、費やされた炭素源の５０−７０％の収率で多
糖類のキサンタンが製造される。しかしながら、比較的
高価の炭水化物系統の糖を基質として使用しているため
、低源な炭素源を利用できる工程の開発を要する。

従って、本発明においては、安価（５０−７０ウォン／
ｋｇ）で、かつ世界的に毎年１００万トン以」二過剰生
産されているＣ１−化合物の一種であるメタノールを用
いて新たな生物高分子を製造するごとを主目的とする。

一課題を解決するための手段］ 」−記課題を解決するために、分子！’１ｔ２−６Ｘｌ
Ｏ°を有し、紫外線スペクトルにてヘキサン不在、蛋白
質２−１０％（Ｌｏｗｒｙ法）であり、その構成成分が
、炭水化物（グルコース２０−４０％、ガラクトース３
０−５０％、マンノース２（１−３５％）、蛋白質（２
〜１０％、ａ−り法）、（ｆ機成５−１５％（ピルビン
酸：ウロン酸：酢酸−４：８：１）、灰粉：５−３０％
であり、粘稠度係数が、Ｉ’ＴｉＸ１ｔ％溶液の場合ｉ
、＝１５，０００−２０゜０００　ｃｐｓである多糖類
系高分子物質またはその誘導体を得る。誘導体は、アセ
チル化誘導体、カルボキンメチル化誘導体、メチル化誘
導体、プロピレングリコールエステル誘導体、カチオン
誘導体、及びヒドロキシプロピル化誘導体から選択する
ことか可能である。

また、本多糖類系高分子物質あるいはその誘導体を、ア
ンモニウム、硝酸塩、尿素、酵母エキス、ペプトン又は
カサミノ酸中から選択された窒素源０．０２−０．５％
、燐酸０．０５−０．２％及びマグネシウム又はカルシ
ウム０．０１％未満の含まれた栄養培地に炭素源として
メタノール溶液を連続かつ間欠的に添加し、その濃度が
０．２１．０％となるべく維持しつつメチロバタテリウ
ムオルガノフイルム（ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃＬｅｒｉｕ
ｍ　ｏｒｇａｒ；ｏｐｈｉｌｕｍ）又はその変異株の存
在下で培養させる製造方法によって製造する。この時、
培養温度を２５−３７℃、培養液性をｐＨ５−８、通気
量を０゜２−２．Ｏｖｖ＋ｎ、撹拌速度を３００−１０
０　Ｏｒｐｍ。

溶存酸素濃度を飽和濃度の１０−５０％、初期細胞接種
濃度を０．１−１０ｇ／１、メタノール注入速度を０．
０５−０．　５ｇ／ｇ−細胞及び窒素源注入速度を１−
’５０ａ＋ｇ（アンモニア性窒素換算Ｉｔ）１ｇ−細胞
とすると好適である。さらに、葡萄糖、マンノース、ガ
ラクトース及びコハク酸塩中から選択される多糖類前駆
物質を添加することもｔｊ工能である。ここで、多糖類
前駆物質の濃度は約０．５％とする。さらにまた、本多
糖類系生物高分子物質を公知の方法に従いアセチル化、
カルボキンメヂル化、メチル化、プロピレングリコール
エステル化、ヒドロキシプロピル化させるか、或はカチ
オンと更に反応させることも可能である。

［実施例］ 本発明による新規な多糖類系生物高分子は、通性メヂロ
トロプ（ｆａｃｕｌＬａｔｉｖｅ　ｍｅｔｈｙｌｏｔｒ
ｏｐｈ）のメチロバクテリウム・オルガノフィルム（Ｍ
ｅｔｈｙ　Ｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｏｒｇａｎｏｐｈ
ｉｌｕｍ）又は、この菌株の通常の突然変異法にて変異
させて得られた変異株を用い、培ｊ％器内に炭素源とし
てメタノール溶液を間欠的に添加し、培養器内のメタノ
ール溶液度を０．２１．０％に維持させ、窒素源として
はアンモニウム塩、硝酸塩、尿素糖の無機源、或は酵母
エキス、ペプトン（ｐｅｐｔｏｎｅ）、カサミノ酸（ｃ
ａ、５ａｉｉｎｏ　ａｃｉｄ）等のイｆ機源を０．０２
−０．５％、また、燐酸塩０．０５−０．２％、及び０
．０１％未満のマグネシウム及びカルシウム等の元素が
微量含まれた培地において２−４日間培養した。この際
、多糖類の前駆物質として葡萄糖、マンノース、ガラク
トース又はコハク酸塩を０．５％程度添加することもで
きる。

微生物発酵条件は、殺菌された培地に面記菌株のメチロ
バクテリウムを接種した後、ｐ１１５−８及び温度２５
−３７℃とし、培養液内の溶存酸素が飽和濃度の１０−
５０％程度となるべく維持する溜めに、通気量０　、２
−２　、　Ｏｖｖｍ及び撹拌速度３００−１　、００　
Ｏｒｐｍの撹拌条件下で通常の発酵工程又は二段式火粉
発酵工程、又は流化式発酵工程により発酵を行った。

［）を記のごとき培養過程を経た後、通常の方法により
培養液内の微生物を遠心分離機により除去し、アセトン
、エタノール又はメタノールのこ゛ときｆ丁機溶謀を［
Ｊ用して生産された多糖類を沈澱させた後、脱塩過程を
遂行することにより、純粋に分離させた。分離−精製過
程を経た後、乾燥させて得た多糖類系生物高分子の構成
成分及び性質は、下記の通りであった。

Ｉ）元素分析結果、炭素２５−３５％、窒素０゜２−１
．０％、水素３５−６％、酸素３５５０％、及び火粉５
−３０％であることが確かめられた。

２）紫外線分光計にて調べた結果、ヘキサンは存在しな
いが、蛋白質の存在が確かめられた（第１図参照）。

３）紫外線分光計にて調べた結果、もともと糖に含まれ
ているグループのほかにアミン基（３４００−３５００
ｃ１’）、７ミノ基（１６１０−１６５５ｃｍ−’）及
びケトン基［１７１０−１７４０ｃｍ−’　　（ｃ＝０
）、１゜５０−５０−１Ｏ９０’（ｃ＝０）ｌの存在が
確かめられた（第２図参照）。

４）フェノール−黄酸法により分析した結果、有機物の
総合’ｉｔは乾燥’ｉＨ！Ｌｔ（７）　７０　９５　％
であり、６機物は、蛋白質２−１０％（Ｃ。

ｗｒｙ法）及び（ｒ機成５−１５％（ピルビン酸：ウロ
ン酸：酢酸−４：８：Ｉ）と、そのほかば炭水化物から
構成されていることが確かめられた。

５）ＴＩ（ＣとＨＰ　Ｌ　Ｃ方法により分析した結果、
炭水化物は、グルコース２０−４０％、ガラクトース３
０−５０％、及びマンノース２０−３５％から構成され
ていることが確かめられた。

６）オコン（ｏｋｏｍ）等の分析法により確かめた結果
、ポリヒドロキシブヂル酸は検出されなかった。

７）多糖類の分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー　
（ｇｅｔ　ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇ
ｒａｐｈｙ）により決定した結果、約２−６ｘｌＯ’ダ
ルトンであった。現在まで最も広く知られているキサン
タンの分子１１が５−２０ｘ１０５ダルトン、プルラン
（ｐｕｌｌｕｌａｎ）の分子量が１−５ｘｌＯ’ダルト
ンであることに比べると、本発明による新規多糖類系生
物高分子の分子量が桁外れに高い（第３図及び第４図参
照）。

８）本発明による新規多糖類系生物高分子の乾燥試料を
更にｐｔ（６−８の疏留水に溶解させて得た０、１−１
％多糖類溶液の粘性特性は非ニユートン性であって、典
型的な偽プラスチック（ｐｓｅｕｄｏ　−ｐｌａｓｔｉ
ｃ）性質を示し、見掛けの粘度は、溶液中の前記生物高
分子濃度の増加につれて著しく増加した（第５図及び第
６図参照）。

実施例として、１％溶液の場合、見掛けの粘度は剪断速
度が１ｓｅｃ＝の場合約１８゜０００ｃｐであり、同様
の濃度のキサンタン溶液の粘度よりは約１０倍、また、
プルラン溶液の粘度よりも約２００倍に近く高いことを
示した。

９）溶液のｐｌｌ及び温度に対する安定性を調べた結果
、ｐｌｌ２−１３及び１５−６０’Ｃまテハ、溶液の粘
性特性及び見掛けの温度は全く変化がなく安定したし、
それ以トの温度においては温度の増加につれてニュート
ン性に変化し、粘度もまた著しく減少した。

１０）本発明による多糖類溶液に１又は２価の金属イオ
ンを加えるとゲルが形成されるが、この際、多量の水分
が吸収される。実施例として、約ＩＭの塩を入れると、
ゲルが形成されながら約３００−５００倍はどの水を吸
収した。

以上のごとき、本発明による多糖類系生物高分子の化学
組成成分と分子量、またその溶液の粘性及びゲル形成能
でみれば、前記多糖類系生物高分子は現在まで知られて
いなかった新規物質である。

本発明による多糖類系生物高分子を公知の方法により化
学的に変化させると、次のごとき誘導体、ずなわら１）
アンル化誘導体、２）カルボキシメヂル化誘導体、３）
メチル化誘導体、４）ブ［ノビレンゲリコールエステル
誘導体、５）ヒドロキシプロピル誘導体、及び６）カチ
オン（ｃａｔ　１ｏｎ）、４導体等が得られる。

一般に、微生物により発酵生産される高分子−物質は、
一般高分子化合物又はａ機化合物のごとく、分その構造
に伴う命名をすることができるため、その物質を作り出
す微生物の名称の一部を取って、その語尾に接尾語とし
てａｎ”を付する場合が多い。例えば、キサンタン（ｘ
ａｎｔｈａｎ）は、微生物乞のキサントモナス・カンペ
ストリス（ＸａｎｔｈｏｍｏｎａｓｃａｐｍｅｓＬｒｉ
ｓ）における−　ｘａｎｔｈ”に“ａｎ”を付したしの
であり、プルラン（ｐｕｌｌｕｌａｎ）はアウレオバン
ジウム・プルランス（Ａｕｒｅｏｂａｓｉｄｉｕｍ　ｐ
ｕｌｌｕｌａｎｓ）の語尾の部分を引用して命名したも
のである。このような通例に基づき、本発明前らは本発
明による多糖類系高分子をメチラン（ｍａＬｈｙｌａｎ
）と呼称することにした。

本発明を実施例に沿って詳述すれば、次のとおりである
。

実施例　Ｉ 次の成分 （Ｎｌ１４）ＦＳＯ−０，６３ｇ／１２Ｋｌｌ、Ｐｏ、
　　　　　　　　　　　　　　　　　０．６３ｇ／ｆ２
Ｎａ、ＩＩＰＯ，１，０６ｇ＃ Ｍｇ５Ｏ，−７１１，０　　　　　　　　　　　０．４
５ｇ／ＱＣａ″”、　Ｐｃ”、Ｍｎ”、Ｚｎ”、Ｃｕ”
　　　１００ｍｇ／ｆ２未満に組成された培地を１２１
℃で１５分間殺菌し、メタノール０．５％（ｖ　／　ｖ
　）を混合した後、メチロバタテリウムオルガノフイル
ムの種子培養液ｌＯ％を接種した。該培地を３０℃で１
０％ＫＯ１１溶液を使用してｐｌ！７．０に、また溶存
酸素は３０％以上に維持しながら約６００　ｒｐｍで２
０間培養を行った。培養終了後、培養液を遠心分離して
微生物を除去し、２倍量のエタノールを添加して沈澱を
得、これを乾燥させて約０．６ｇ／（！の多糖類を得た
。

分離された多糖類の構成成分は次のとおりである。

グルコース　：　１８７％ ガラクトース：２８．２％ マンノース　：１８．５％ 蛋　　白　　質　　＝　　　　４．８％有　機　酸　：
Ｉｏ、０％（ピルビン酸・ウロン酸：酢酸−４ ：８：Ｉ） 灰　　　　粉　　：２２．２％ （Ｋ”　１０．３９％；　Ｎａ’　７．３４％；　Ｍｇ
”０．３０Ｈ；　Ｃａ”　０．０１６％；　Ｚｎ”　０
゜００５６％；　Ｆｅ”　０．００３４％；　Ｍｎ”　
０゜０００４％；　Ｃｕ”　０．００４％；　ｐｏ４−
３１゜６０％；　ｏｔｈｅｒ　２．５４） 実施例　２ 実施例１の方法を繰り返し実施するのである力（、メタ
ノール０．５％の代わりに１．０％（ｖ／ｖ）を加えて
１．２ｇ／Ｃの多糖類を得た。

実施例　３ 実施例２の方法を繰り返し実施するのであるが、葡萄糖
５．０ｇ／Ｃを添加して多糖類２．０ｇ／Ｑを得た。

実施例　４ ＋ｉｉｊ記実施例１の方法を繰り返し実施するのである
が、窒素源として酵母エキス０．５ｇ／Ｃを使用して１
．５ｇ／Ｑの多糖類を得た。

実施例　５ 実施例１の条件で、有架式培養方法で連続的に又は５−
１０時間毎にメタノールを添加し、実際の培養器内のメ
タノール濃度を０．５％未満になるように維持しなから
３−４日間培養した結果、多糖類４．６ｇｚＱが生産さ
れた。

実施例　６ 実施例５の方法において、種子培養液１００％を（遠心
分離機に細胞のみを濃縮させて使用）接種した後、１０
％アンモニア溶液を使用してｐｕ７゜０に維持させなが
ら、１０−２０時間培養した結果、多糖類約１０ｇ／＆
が得られた。

実施例　７ 実施例５において、細胞の濃度が５−６ｇ／Ｑに到達し
た時、希釈率０．ｌｈｒ”で連続発酵工程を遂行して約
２日後に３．０ｇ／Ｑの多糖類を得た。

［効果］ 本発明により得られた新たな多糖類は、自然界において
生物体によって自然的に容易に分解され得るため、使用
の際、難分解性の化学合成高分子−と５’ｄなり、公害
問題が全然起こらないという特性を（ｆし、更に基質と
して現に世界的に最も安価なメタノールを使用するため
、生産費用が低源であるという長所を有している。用途
としては、食品工業、石油化学工業等に於いて粘度増進
剤として使用可能である。更に、ゲル（ｇｅｌ）形成の
際、水分吸水ｒＩｔが大きいため、吸水剤、ゲル形成剤
としての利用１工能性が極めて高い。

尚、本発明の適用は、上記した本発明の実施例あるいは
変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記
載された本発明の主旨を逸脱しない範囲の総ての変形例
に適用しうるちのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による多糖類系生物高分子物質の紫外
線分光スペクトルを示す図、 第２図は、本発明による多糖類系高分子−物質の紫外線
スペクトルを示す図、 第３図は、本発明による多糖類系生物物質と標県試料の
ゲル浸透クロマトグラフィーの展開態様を示ケグラフ、 第４図は、本発明による多糖類系生物高分子物質の分子
、；、＋決定グラフ、 第５図は、 本発明による多糖類溶液の剪断（撹 拌）速度と剪断応力間の関係を示すグラフ、第６図は、 本発明による多糖類溶液の剪断（撹 拌）速度と粘度間の関係を示すグラフである。 身光牢 Ｉ　’１．１ 第 図 ００ ２０ ４０ ６０ ８０ ００ ＩＯ 放出ま畏 （ｎｍ） 第 図 ２０　　　　３０ 分剰数 第 図 Ｖε ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）下記の性質を有する多糖類系生物高分子物質又は
   その誘導体。 分子量：２−６×１０＾８ 紫外線スペクトル：ヘキサン不在、２−１０％蛋白質存
   在 ［ローリ（Ｌｏｗｒｙ）法］ 構成成分：炭水化物（グルコース２０−４０％、ガラク
   トース３０−５０％、マンノース２０−３５％）、蛋白
   質（２−１０％、ローリ法）、有機酸５−１５％（ピル
   ビン酸：ウロン酸：酢酸＝４：８：１）、灰粉：５−３
   ０％粘稠度係数：１重量％溶液の場合 １５，０００−２０，０００ｃｐｓ （２）該誘導体は、アセチル化誘導体、カルボキシメチ
   ル化誘導体、メチル化誘導体、プロピレングリコールエ
   ステル誘導体、カチオン誘導体、及びヒドロキシプロピ
   ル化誘導体から選択されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の多糖類系生物高分子物質。（３）アン
   モニウム、硝酸塩、尿素、酵母エキス、ペプトン又はカ
   サミノ酸中から選択された窒素源０．０２−０．５％、
   燐酸０．０５−０．２％及びマグネシウム又はカルシウ
   ム０．０１％未満の含まれた栄養培地に炭素源としてメ
   タノール溶液を連続かつ間欠的に添加し、その濃度が０
   ．２−１．０％となるべく維持しつつメチロバクテリウ
   ムオルガノフィルム（ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒｉｕ
   ｍｏｒｇａｎｏｐｈｉｌｕｍ）又はその変異株の存在下
   で培養させることを特徴とする、下記の特性を有する多
   糖類系生物高分子物質の製造方法。 分子量：２−６×１０＾８ 紫外線スペクトル；ヘキサン不在、２−１０％蛋白質存
   在 ［ローリ（Ｌｏｗｒｙ）法］ 構成成分：炭水化物（グルコース２０−４０％、ガラク
   トース３０−５０％、マンノース２０−３５％）、蛋白
   質（２−１０％、ローリ法）、有機酸５−１５％（ピル
   ビン酸：ウロン酸：酢酸＝４：８：１）、灰粉：５−３
   ０％粘稠度係数：１重量％溶液の場合１５，０００−２
   ０，０００ｃｐｓ （４）培養温度２５−３７℃、培養液性ｐＨ５−８、通
   気量０．２−２．０ｖｖｍ、撹拌速度３００−１０００
   ｒｐｍ、溶存酸素濃度は飽和濃度の１０−５０％、初期
   細胞接種濃度０．１−１０ｇ／１、メタノール注入速度
   ０．０５−０．５ｇ／ｇ細胞及び窒素源注入速度１−５
   ０ｍｇ（アンモニア性窒素換算量）１ｇ−細胞にて維持
   されることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の方
   法。 （５）葡萄糖、マンノース、ガラクトース及びコハク酸
   塩中から選択される多糖類前駆物質を添加することを特
   徴とする特許請求の範囲第３項又は第４項記載の方法。 （６）該多糖類前駆物質の濃度が約０．５％であること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の方法。 （７）該多糖類系生物高分子物質を公知の方法に従いア
   セチル化、カルボキシメチル化、メチル化、プロピレン
   グリコールエステル化、ヒドロキシプロピル化させるか
   、或はカチオンと更に反応させることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項又は第４項記載の方法。