JPH03157402A - 微生物セルロース複合化物含有食品素材 - 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〕 本発明は微生物セルロース複合化物に関し、詳しくは微
生物セルロースまたはその誘導体および高分子物質を主
成分とし、すぐれた機能を有する微生物セルロース複合
化物に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕微生
物セルロースは、力学的に高強度の材料。

食品素材、安定剤、低カロリー添加物などとして、用途
開発が進められている（特開昭６２−３６４６７号公報
、同６２−２９４０４７号公報、同６３−１８８３６５
号公報、同６４−１６５６５号公報など）ばか医療用途
の開発も進められている（特開昭６３−１５２６０１号
公報など）、また、微生物セルロースの離解物は分散剤
、保水剤、補強剤としての用途が期待されている（特開
昭６１１１３６０１号公報、特開平１−１５６６００号
公報など）、シかしながら、微生物セルロースだけで上
記の用途を十分に満足する機能をもたせることは困難で
あるため、微生物セルロースのゲル中に安定剤を含浸さ
せる方法（特開昭６３−１８８３６５号公報）や化学修
飾することにより機能性を高める試みがなされている（
特開昭６３−１５２６０１号公報）、また、微生物セル
ロース膜の表面に機能性を付与する化合物をラミネート
して非対称膜としたり、コーティングを行うなどより優
れた性質を持つように工夫されている。

上記の微生物セルロース複合化物は、単に微生物セルロ
ースのゲルに目的の化合物を含浸させるか、物理的ある
いは化学的に修飾することにより得られる。しかしなが
ら、含浸による複合化は含浸に時間を要したり、含浸さ
せることが困難な化合物、例えば高分子物質等の複合化
は制約される。

また、物理的な複合化による複合化物は不安定であり、
化学的な複合化は化学修飾の操作が繁雑である等の問題
があった。

本発明の目的は、微生物セルロースと広範囲の高分子物
質との安定した微生物セルロース複合化物を提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、微生物セルロースの構成糖の大部分はグ
ルコースであるが、少量のマンノースガラクトース、ア
ラビノースなども含まれていることや、セルロースを産
生ずる菌株や培養条件などにより構成糖の組成が変化す
ることに着目し、微生物セルロースがグルコースのβ−
１，４−結合を主鎖とするものの、β−１，４結合以外
の側鎖が存在すると推定して鋭意研究を重ねた。その結
果、主鎖および側鎖に対する親和性を積極的に利用する
ことにより、広範な高分子物質との複合化が可能である
こと、微生物セルロースと高分子物質との複合化におい
て、微生物セルロース産生微生物を培養するにあたり、
予め培地に複合化しようとする高分子物質を添加するこ
とにより、微生物セルロースのミクロフィブリル形成中
にミクロフィブリルと該高分子物質が相互作用を起こし
て容易に複合化が進行し、しかも複合化の度合を高くす
ることができることによりすぐれた物性を持った複合化
物が得られることを見出した。

すなわち、本発明は微生物セルロースまたはその誘導体
および高分子物質を主成分とする微生物セルロース複合
化物を提供するものである。

本発明で使用される微生物セルロースは、セルロースを
生産する微生物の産生ずるものであれば特に限定はない
。微生物セルロース産生菌としては特に制限はなく、ア
セトバクター属、グルコノバクタ−属、シュードモナス
属、アグロバクテリウム属などに属する微生物を挙げる
ことができるが、アセトバクター属に属する微生物はセ
ルロース産生能が高いので好ましい。具体的にはアセト
バクター・パスツリアヌスＡＴＣＣ１０２４５などが挙
げられる。

微生物セルロースを産生させる培地としては、通常の細
菌を培養する一般的な培地を用いればよく、炭素源、窒
素源、無機塩類、その他必要に応じてアミノ酸、ビタミ
ン、その他の栄養源を含むものである。アセトバクター
属に属する微生物を用いる場合には、Ｈｅｓｔｒｉｎ−
５ｃｈｒａｍｍ培地が特に好適に用いられる。また、培
地にオートクレーブなどで熱失活したセルラーゼ製剤を
添加することにより、微生物セルラーゼの生産性を高め
ることができる。

培養条件も通常の条件で良＜、ｐＨは微生物セルロース
産生菌が生育し、微生物セルロースを産生ずる条件で良
く、通常５ないし９である。また、培養温度は２０〜４
０°Ｃの範囲である。

培養方法については、通常攪拌培養でも静置培養でもよ
いが、アセトバクター属に属する微生物を用いる場合に
は、生産性が高いことから、静置培養で培養液表面に産
生させる方法が好ましい。

産生された微生物セルロースは、必要に応じて除蛋白処
理をした後、通常は水洗して使用する。

また、必要に応じて水洗後、微生物セルロースが分解し
ない方法、たとえば風乾などの一般的な方法で乾燥させ
てもよい。

このようにして調製した微生物セルロースは、常法によ
る酢化処理や硝化処理などの化学修飾を行ない、濾過特
性を変えてセルロース誘導体として使用することも可能
である。

本発明で用いる高分子物質としては、微生物セルロース
と何らかの相互作用をするものであれば特に制限はない
。具体的にはキチン、カルボキシメチルキチン、硫酸化
キチン、キチングリシンエステル、キトサン、硫酸化キ
トサン、硝化キトサン、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセル
ロースメチルセルロース、メチルプロピルセルロース、
アルギン酸、カラギーナン、ローカストビーンガム。

グアガム、キサンタンガム、デンプン、アミロース、ア
ミロペクチン、キシラン、ペクチン、マンナン、レバン
、コラーゲン、デキストラン、デキストラン硫酸、ヘミ
セルロース、タマリンド種子粘質物、ゴマペースト、ゼ
ラチン、アルブミン。

グルテン、酢酸多糖ＡＭＩ（特開昭５９−１５６２５３
号公報）、酢酸菌子？Ｊ！ＡＭ２（特開昭６０−１０５
４０号公報）。

ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールなどを
挙げることができ、これらの高分子物質のうち１種もし
くは２種以上を用いる。

また、高分子物質の一つであるキチンについても制限が
なく、例えばカニやエビの殻から調製されたもの、イカ
背骨やオキアミなどから調製されたものなどを挙げるこ
とができる。また、キチンの調製法としてはカニやエビ
殻などを希塩酸処理熱希アルカリ処理を行う通常の方法
のほか、プロテアーゼ処理を行って除タンパクし精製す
る方法も適用でき、特に制限はない。また、キトサン。

カルボキシメチル化キチン、硫酸化キチン、グリシン化
キチン、硫酸化キトサン、硝化キトサンなどのキチン誘
導体は、例えば「最後のバイオマスキチン、キトサン」
（技報堂出版、　１９８８年、ρ２９）に記載の公知の
方法などで容易に調製できる。なお、本発明では上記キ
チンを常法により脱アセチル化して得られるキトサンの
ほか、アブシディア（＾ｂｓｉｄｉａ）　ｊｉ、ムコー
ル（Ｍｕｃｏｒ　）属、リゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）
属の糸状菌の菌体から得られるキトサンも使用すること
ができる。

なお、上記した微生物セルロースおよびその誘導体、高
分子物質は、なるべく純度の高いものを用いることが望
ましいが、用途に応じである程度不純物を含むものであ
っても差しつかえない。

本発明の微生物セルロースまたはその誘導体および高分
子物質を主成分とする微生物セルロース複合化物を調製
する方法としては、以下の２つの方法が挙げられる。第
１の方法は、微生物セルロースを産生ずるにあたり、微
生物セルロース産生菌を培養する培地中に高分子物質を
添加して培養を行い、微生物セルロースと高分子物質と
が複合化した微生物セルロース複合化物とする方法であ
る。培地に添加する高分子物質は前記した高分子物質の
うち、微生物セルロース産生菌の生育を著しく妨げない
ものであれば種類および添加濃度に特に制限はないが、
通常は添加濃度は０．０５〜２０％が好適である。培養
条件や培養方法も特に制限はなく、前記と同様に行なえ
ばよい。産生された高分子物質が複合化した微生物セル
ロース複合化物は、必要に応じて除蛋白処理をした後、
通常は水洗して使用する。また、必要に応じて水洗後、
微生物セルロースが分解しない方法、たとえば風乾など
の一般的な方法で乾燥させたのち、成型してもよい。

第２の方法は、離解した微生物セルロースと高分子化合
物を混合することにより複合化して、微生物セルロース
複合化物とする方法である。まず、前記した方法で産生
された微生物セルロースをミキサー等の機械剪断力によ
り裁断したり、バルブ離解機で離解した後、高圧ホモゲ
ナイザーで均一化処理してミクロフィブリル化する。得
られた懸濁物を遠心分離してペースト状の離解物を得る
。

このペースト状の離解物に複合化しようとする高分子物
質を通常の方法、例えばミキサーやホモゲナイザーなと
でよく混合する。この時、高分子物質は固形状のまま混
合してもよいが、微生物セルロースとの混合時間が短く
てすむことや、混合液中で速やかに均一濃度となること
から、溶液または懸濁液として使用することが望ましい
。混合時間は５〜６０分間程分間上く、通常は加熱など
の必要はない。微生物セルロースと高分子物質の混合時
における濃度および混合比率は、両者の混合が可能な範
囲であれば特に制限はないが、通常は高分子物質の濃度
が０．０５〜２０％、両者の混合比率は微生物セルロー
ス：高分子物質が１：１０〜１０：ｌの範囲が望ましい
。

また、上記の方法により得られる微生物セルロース複合
化物は、凍結乾燥して固形化することも可能である。凍
結乾燥する場合には、得られた複合化物を離解した後に
凍結し、凍結状態のまま減圧し乾燥する。凍結乾燥の方
法は通常の方法でよいが、水などを吸収させた場合の復
元性をよくするためには、できるだけ短時間で凍結させ
、乾燥中は温度上昇により凍結が融解しないようにする
必要がある。この様にして得られる固形化した複合化物
は吸水により復元した場合、微生物セルロースのすぐれ
た特徴である分散性や水分保持力等を損うことがない。

また、上記の方法により得られる微生物セルロース複合
化物は、そのまま自然乾燥するか熱風乾燥することによ
り、フィルム状とすることもできる。さらに、微生物セ
ルロース複合化物の融液を細孔から適当な凝固浴中に押
し出して冷却、固化するか、溶媒を用いて微生物セルロ
ース複合化物を含む溶液を調製し、細孔から押し出した
のち、溶媒を除き固化すること等により、繊維状とする
ことができる。また、細孔の形を変えることにより、繊
維の断面を円形や三角形などの形で成型することもでき
、さらに、中空糸状とすることもできる。

本発明の微生物セルロース複合化物は、食品分野におい
ては分散剤、懸濁安定剤、増粘剤、離水防止剤、水分保
持剤などの用途を有し、繊維状物やフィルム状物は、高
吸水性の繊維１機能性フィルム剤２分離膜素材１手術用
系、創傷保護剤などの用途へ利用できる。

〔実施例〕 以下に実施例を示し、本発明の詳細な説明する。

調製例（微生物セルロースの調製） アセトバクター・パスツリアヌスＡＴＣＣ１０２４５を
Ｈｅｓｔｒｉｎ−５ｃｈｒａｍｍ培地（Ｄ−グルコース
２＋Ｏｇ、バクトペプトン（デイフコ社製）０．５ｇ、
酵母エキス（デイフコ社製）０．５ｇ、クエン酸０．１
１５ｇ、リン酸水素二ナトリウム０．２７ｇ、蒸留水１
００ｔｎｌ、　ｐＨ６，０）に植菌し、２８°Ｃで９６
時間静置培養した。培養終了後、培養液表面に産生され
たバクテリアセルロースを主成分とする膜をとり出し、
１％ＮａＯＨ水溶液により室温で２４時間除蛋白処理を
行なった後、水洗して微生物セルロースを得た。

実施例１ 調製例で得られた微生物セルロースをフード・カッター
で裁断した後、高圧ホモゲナイザ−（ＡＰＶゴウリン試
験用ホモゲナイザー、サブミクロンディスパーサ−１５
ＭＩ？）で３０回バスさせてミクロフィズリル化した微
生物セルロースの懸濁液（濃度０．３％（ｗ／ｖ））を
調製した。次いで、この懸濁液を遠心分離（６，ＯＯＯ
ｒｐｍ、　１５分）にかけ、ペースト状物を得た。この
ペースト状物（微生物セルロース濃度約１．５％（ｗ／
ｖ））を微生物セルロース濃度として０．３％（ｗ／ｖ
）採取したものに、最終濃度が０．３％（ｗ／ｖ）とな
るようにカラギーナン、アルギン酸ソーダ、キサンタム
ガムまたはカルボキシメチルセルロース（ナトリウム塩
）の高分子物質溶液を加え、ミキサーにて室温で６０分
間攪拌混合し、複合化した。微生物セルロースと混合す
る前の各溶液の粘度と混合後の粘度（ｃｐ）を第１表に
示す。なお、粘度は２０°Ｃにて測定した。

第１表 第１表から明らかなように、離解した微生物セルロース
と高分子物質を混合することにより複合化され、混合前
の微生物セルロースの粘度と各溶液の粘度の和よりも著
しく粘度が向上した。

実施例２ 実施例１で調製したペースト状の微生物セルロースを、
水７ｄおよび食用油３ｄからなる１０−の水−油混合液
に０．１％（ｗ／ｖ）加えた。この混合液を試験管に入
れ、ここにキサンタンガムを各種濃度添加し、ポルテッ
クス・ミキサーにて３分間混合攪拌した後、３０分間静
置して水と油の混合状態を調べた。対照としてペースト
状の微生物セルロースの代わりに、アビセルＦＤＩＯＩ
　（植物セルロース起源、旭化成株式会社社製）を用い
たこと以外は同様の操作を行ったものを用いた。結果を
第２表に示す、なお、表中の○は静置しても水と油が懸
濁状態のまま維持されることを示し×は静置後、水と油
にすみやかに分離することを示す。

第２表 第２表から明らかなように、キサンタンガムを少量添加
することにより水と油を安定な懸濁状態に保つことがで
きた。なお、キサンタンガムと離解した微生物セルロー
スを混合してもキサンタンガムの添加濃度が、低いため
、実施例１のような粘度の向上は見られなかった。また
、キサンタンガム単独で離解した微生物セルロースを懸
濁状態とするには１％の添加が必要であった。

実施例３ アセトバクター・パスッリアヌスＡＴＣＣ１０２４５を
、調製例で用いたｌｌｅｓｔｒｉｎ−Ｓｃｈｒａｍｍ培
地１００　ｙｄ（３０〇−容三角フラスコ使用）に植菌
し、３゜°Ｃで６日間静置培養した。−力、Ｈｅｓｔｒ
ｉｎ−５ｃｈｒａｍｍ培地ｌｏｏｍにカルボキシメチル
セルロース（ナトリウム塩）、カルボキシメチルキチン
（置換度０．６）、カルボキシメチルキチン（置換度１
．０）またはキサンタンガムをそれぞれ０．５％添加し
た培地を用いたこと以外は同様の方法でアセトバクター
・パスツリアヌス＾ＴＣＣ１０２４５を培養した。

培養終了後、培養液表面に産生じた微生物セルロースま
たは高分子物質が複合化した微生物セルロースを取り出
し、調製例と同様の方法で除蛋白処理、中和処理を行い
水洗した。水洗後、濾紙上に置いて付着する水分を十分
吸い取り重量を測定した。次いで、−４０°Ｃで各微生
物セルロースを凍結したのち、融解しないようにして一
晩減圧して凍結乾燥処理を行い、得られた固形物の重量
を測定した。測定後、１００＃ｆの水に懸濁し、室温で
２時間吸水させた。吸水後、濾紙上にのせて付着する水
分を取り除き、重量を測定した。この結果を第３表に示
す。

第３表 第３表から明らかなように、微生物セルロースだけでは
凍結乾燥前の３２％のレベルまでしか復元できないのに
対し、高分子物質を複合化した微生物セルロースではい
ずれも復元率が高がった。

実施例４ 実施例１と同様の方法で調製した離解した微生Ｓセルロ
ースのペースト状物（微生物セルロース濃度２％（ｗ／
ｖ））を０．１ｇ（乾燥重量として）とり、カラギーナ
ン、キサンタンガムまたはグアガムをそれぞれ０．１ｇ
添加し、ミキサーで６０分間混合し複合化した。得られ
た高分子物質を複合化した微生物セルロースを、実施例
３と同様の方法で凍結乾燥し、固形物を得た。得られた
固形物に対し、水３０Ｉ１１を加え室温で２時間吸水さ
せた後、濾紙で付着している水分を取り除き、重量を測
定した。対照として、離解した微生物セルロースのみ（
乾燥重量０．２ｇ）で同様の操作を行ったものを用いた
。この結果を第４表に示す。

第４表 第４表より明らかなように、微生物セルロースはいずれ
も対照より重量が重く、吸水性を保ったまま固形化され
ていた。

実施例５ 実施例１で調製したキサンタンガムと微生物セルロース
の複合化物を、第５表に組成を示したごま風味のたれに
添加した。

１１表 液＄Ｊ！　　　　　　　　　　　　　１１３ａｙｊ！グ
ルタミン酸ソーダ　　　　　　　　９ｇゴマペースト　
　　　　　　　　３５ｇゴマ油　　　　　　　　　　　
　　７ｇみりん　　　　　　　　　　１００　ｍｌしょ
う油　　　　　　　　　　　４００　ｔｔｌ水　　　　
　　　　　　　　　　　　　　３４０滅微生物セルロ一
ス複合化物　　５２．６ｇ（湿重）９０″Ｃに品温を上
層させた後、冷却し、室温に放置した。対照として、微
生物セルロース複合化物を加えないもの、および微生物
セルロースのみを加えたものを作成した。対照ではいず
れも１週間後にゴマペーストが上層に浮き上がり固液分
離が見られたが、微生物セルロース複合化物を添加した
場合には、全く分離は認められなかった。

また、訓練された官能評価員による官能評価をおこなっ
たところ、対照と比較して微生物セルロース複合化物を
添加しても味、香り、舌ざわりの点で有意差はなかった
。

実施例６ 牛乳１５０ｃｃにパン粉カップ２／３を加え混ぜたもの
に、ひき肉４００ｇ、　きざみ玉ねぎ１００ｇ。

卯１個、塩とこしょうを少々加え、よく混合しハンバー
グを作成した。このうち１００ｇとり、実施例４と同様
の方法で調製したキサンタンガムと微生物セルロースの
複合化物凍結乾燥物を０．２ｇ加え、よく混合した。こ
れを２等分しラップで包み、−３０°Ｃで一晩凍結保存
した。保存後、室温で解凍し、ドリップの量を同じく一
３０″Ｃで一晩凍結保存したキサンタンガムと微生物セ
ルロースの複合化物を加えないハンバーグ（対照）と比
較した。また、フライパンで焼いたものを、よく訓練さ
れた官能審査員によって官能評価を行った。

解凍時に出るドリップの量は対照と比べ、わずかに肉汁
が出る程度で離水が防止され、肉汁がよく保持されてい
た。また、官能評価でも対照と比較し、食感では有意差
が認められず、嗜好では好まれた。

実施例７ 実施例１と同様の方法で調製したペースト状の微生物セ
ルロースとカルボキシメチルセルロースの複合化物０．
３％を、ヒドロキシプロピルセルロースを２％含む水溶
液に溶かし、ドープを調製した。このドープを注射器に
とり、８０’Ｃ〜９０℃に保温した飽和食塩水（２１％
）中に注射器先端から押し出したところ、繊維状の複合
化物が得られた。一方、ヒドロキシプロピルセルロース
の代わりに、ヒドロキシエチルセルロースやメチルセル
ロースを用いても繊維状の複合化物が得られた。また、
飽和食塩水の代わりに硫酸ナトリウム（１７％〜３０％
）または硫酸亜鉛（１％〜２％）を含む溶液を用いても
、同様の結果が得られた。

実施例８ 実施例３で調製したカルボキシメチルキチンと複合化し
た微生物セルロース膜をガラス板上にのせ自然乾燥させ
たところ、フィルム状物が得られた。

また、実施例１と同様の方法で調製したペースト状の微
生物セルロースとカルボキシメチルキチンをｌ＝１の割
合でよく混合して調製した複合化物を同じくガラス板上
に均一に塗布して自然乾燥したところ、フィルム状物が
得られた。

〔発明の効果〕

本発明の微生物セルロース複合化物は、広範な高分子化
合物を複合化しているので、すぐれた機能性を有するも
のであり、食品素材；食品改良剤。

高分子材料、医療材料などとして有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）微生物セルロースまたはその誘導体および高分子
   物質を主成分とする微生物セルロース複合化物。