JPH0499491A

JPH0499491A - アルギン酸の製造方法

Info

Publication number: JPH0499491A
Application number: JP21574690A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Etani; 恵谷　浩
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1990-08-17
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 1992-03-31

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、アルギン酸の製造方法に関するものであり、
さらに詳細には、アルギン酸産生能を有する微生物を２
段階に培養して、工業的にアルギン酸を産出させる方法
に関するものである。

［従来の技術］アルギン酸は、コンブ、カシメ、レッソニア、アラン、
ダービリア、マクロシスチス等の海藻類を構成する主要
な多糖類であり、細胞壁および細胞間質に主としてカル
シウム塩、マグネシウム塩またはナトリウム塩等として
存在している。そのアルギン酸含量は、海藻類の種類、
成熟度、部位、季節、場所によって一定ではないが、−
射的には乾燥藻体のおよそ１０〜４０％である。アルギ
ン酸は、水、有機溶剤に不溶であり、炭酸ナトリウム、
第三リン酸ナトリウム等のアルカリ水溶液には易溶で粘
稠な溶液となる。化学的には、親水コロイド性炭水化物
である。構成糖として、Ｄ−マンヌロン＊（Ｍ＞とＬ−
グルロン酸（Ｇ）を有しており、ＭとＧどの分子内分布
は、海藻の種類、成熟度、部位等により異なるが、Ｍブ
ロック（平均重合度ＤＰＩＯ〜１５）とＧブロック（Ｄ
　Ｐ　１５〜２０）と、ＭとＧの混合ブロック（Ｄ　Ｐ
　２５〜３０）を種々の割合で含むポリウロン酸である
。

アルギン酸の製造方法は次の通りである。原料海藻をま
ず水洗いして、海藻に付着している塵埃を除去するとと
もに水溶性成分であるヨウ素、マンニット、塩化カリウ
ム、食塩、ラミナリン、フコイジン等を浸出させる。水
洗後、Ｄ−マンヌロン酸とＬ−グルロン酸の酸性領域に
おける溶解度の差を利用して酸処理する０次いでアルギ
ン酸を抽出するが、抽出法には、希炭酸ナトリウム溶液
で処理するアルカリによる方法、分別抽出法、またはシ
ュウ酸アルカリ、例えばシュウ酸ナトリウムで処理する
方法がある。抽出したアルギン酸塩を沢過、凝固し、析
出したアルギン酸塩を精製、乾燥し粉末にする。

このようにして製造したアルギン酸のナトリウム塩は、
アイスクリーム、シャーベット、ジャム、スープ、ケチ
ャツプ、生クリーム、カステラ、即席麺等の食品の増粘
安定剤、乳化剤、化粧品用の保水剤、医薬用の軟膏の基
剤や止血剤、繊維工業用の糊料、歯科の成型素材等とし
て用いられる。

またアルギン酸誘導体としてのプロピレングリコールエ
ステルは、ドレッシング、メレンゲ、果汁、ビール等の
飲料の安定剤として用いられている。

［発明が解決しようする課題］海藻から製造されるアルギン酸は、前述の通り産業上の
多くの用途に広く使用されている。しがし、海藻の種類
、成熟度、部位、季節、場所にょって、アルギン酸の構
成糖であるＤ−マンヌロン酸とＬ−グルロン酸との分子
内分布が異なるために、均一な物理化学的性質をもつア
ルギン酸を得られないばかりか、年度によって海藻の成
育度、成育場所が異なる等のために、安定して海藻を収
穫することができず、アルギン酸の製造を計画的に行う
ことができない、また海洋資源であるコンブ４カシメ、
レッソニア等の海藻類の収穫には、おのずと量的、費用
的な制限があるために、現在では遠く南米から輸入して
いるのが実状で、当然コスト高となっている。

ところで、アルギン酸は微生物によっても生成されるこ
とが近年、知られてきた（糖化学の基礎、阿武喜美子、
瀬野信子著、株式会社講談社発行）。

しかしながら、微生物を用いて工業的にアルギン酸を製
造するための研究開発は、未だ行われておらず、実用的
なアルギン酸の製造方法は見られない本発明は、以上のような課題を解決することを目的とす
る。すなわち、微生物を利用して、均一な物理化学的性
質のアルギン酸を計画的に、安価に、工業的に製造する
方法を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］本発明者は、鋭意検討の結果、上記の課題を解決できる
ことを見いだした。

すなわち、本発明は、アルギン酸産生能を有する微生物
を、栄養培地で前段培養し、続いて該培地の栄養分を制
限した培地〈制限栄養培地）で後段培養して、微生物菌
体外にアルギン酸を産出させ採取することを特徴とする
、アルギン酸の製造方法を提供するものである。

以下に本発明をさらに詳細に説明する。

本発明で使用することができる微生物は、アルギン酸産
生能を有する微生物であれば特に制限はないが、実用上
はアゾトバクタ−・ビニランデイー（＾ｚｏｔｏｂａｅ
ｔｅｒ　ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）、シュードモナスエア
ルギンサ（Ｐｓｅｕｄｏｓｏｎａｓ　ａｅｒｕｇｉｎｏ
ｓｉ）等が好適である。さらに具体的には、これらの菌
種に属する菌株として、アゾトバクタ−ビニランデイー
ＡＴＣＣ４７８、同ＷＲ−１００、シュードモナス・エ
アルギンサＡＴＣＣ１０１４５、同ＮＣＩＢ８２９５、
同ＮＣＴＣ１０３３２、同ＩＦＯ３７５６を挙げること
ができる。

これらの微生物の菌学的性質は、例えばバーシーズ・マ
ニュアル・オブ・システマチック・バクテリオロジー（
Ｂｅｒｇｅｙ’ｓ　Ｍａｎｕａｌ　ｏｒ　Ｓｙｓｔｅｍ
ａｔｉｃＢａｅｔｅｒｉＯｌｏｇｙ）第１巻、エヌ・ア
ール・クリーブ（Ｎ、Ｒ，Ｋｒｉｅｇ）絹、ウィリアム
ス（Ｈｉｌｌｉａｍｓ）、ウイルキンス（Ｍｉｌｋｉｎ
ｓ）およびバルチモアＭｄ、（１９８４年）に記載され
ている。

これらの微生物を、栄養培地で主として菌体を増殖させ
る前段培養と、制限栄養培地でアルギン酸を生成し、菌
体外に産出させる後段培養との２段階に培養することに
よって微生物菌体外にアルギン酸を産出させることがで
きる。

前段培養は、微生物を増殖させるための、−量的な培地
および培養条件であればよい、培地成分は、炭素源とし
ては、スクロース、グルコース、フラクトース、マンニ
トール、ソルビトール、ガラクトース、マルトース、エ
リスリット、カドニット、メタノール、エタノール、酢
酸等の有機炭素源、さらにはこれらのものを含有する澱
粉氷解物、チトラスモラセス、ビートモラセス、ビート
搾汁、サトウキビ搾汁、ミカン搾汁等の天然物の有機炭
素源、および二酸化炭素等の無機炭素源から適当な炭素
源を選択し、培地に添加することができる。

窒素源としては、アンモニア、硫酸アンモニウム、塩化
アンモニウム、リン酸アンモニウム等のアンモニウム塩
、硝酸塩等の無機窒素化合物、および尿素、ペプトン、
カゼイン、酵母エキス、肉エキス等の有機窒素含有物等
から適当な窒素源を選択して培地に添加することができ
る。

有機微量栄養素としては、アミノ酸、ビタミン、脂肪酸
、核酸等を添加することもできる。

無機塩類としては、マグネシウム塩、カルシウム塩、リ
ン酸塩、カリウム塩、ナトリウム塩、鉄塩、モリブデン
塩、マンガン塩、亜鉛塩、銅塩、コバルト塩、ニッケル
塩、クロム塩等から適当な無機塩類を選択し、培地に添
加することができる。

培養条件としては、ｐＨは５〜９、好ましくは６〜８程
度、温度は１０〜４０℃、好ましくは２０〜３５℃の範
囲で制御し、このような条件で好気的に培養することが
好適である。液体培地を用いる場合には、培養槽中に酸
素を供給するのがよく、その液体培地の酸素濃度、すな
わち液体培地の飽和溶存酸素量に対する溶存酸素量の割
合は１０〜１００％、好ましくは１５〜４０％である。

培養方式は、液体培地によるバッチ方式または連続方式
のいずれでも行うことができる。このとき、固体培地を
用いてもよいが、液体培地を用いたほうが培地中の栄養
成分を無駄なく使用することができ、実用的である。ま
た、培養槽の型式は、上記の培養条件を満足できるもの
であれば、特に制限はないが、具体的には、気泡塔型、
ドラフトチューブ性基型、多段塔型、多孔板・ドラフト
チューブ性基型、エヤーリフト型、循環式基型、気体巻
き込み式塔型、横型撹拌型、強制気体巻き込み撹拌型等
を挙げることができる。

以上のような条件で行う前段培養は　１〜７日間、栄養
培地で培養することにより、菌体を増殖させ、培養後の
液体培地から濾過または遠心分離等を用いる一般的な固
液分離の手段によって菌体を分離採取して、この菌体を
後段培養に供する。

後段培養は、微生物の菌体内での物質代謝によってアル
ギン酸を合成し、菌体外に産出させるための培地および
培養条件であればよい。

すなわち、培地成分は、前段培養の栄養培地と比較して
、リンおよび／またはモリブデンを制限することにより
、菌体の増殖をも抑制しアルギン酸合成代謝経路を増長
させる。前段培養に用いる培地組成のうち、リン成分を
１１５以下および／またはモリブデン成分を１１５以下
とする培地を用いる。

その他の培養条件である培地のｐＨ１温度、培地の酸素
濃度、培養方式、培養槽の型式、培養時間は前段培養の
場合と同様である。この後段培養によって、アルギン酸
を菌体外に産出することができる。

このようにして培養した液体培地から、アルギン酸をそ
のまま採取してもよい０通常の培養槽では液体培地中で
アルギン酸と菌体が混合されているので、濾過機または
遠心分離機等を用いる固液分離の一般的手段で、アルギ
ン酸および菌体を分離した後、それ以外の物質を除去す
る。

不純物を除去する方法は、水洗および希酸洗浄、アルカ
リ洗浄、シラ酸アルカリ洗浄等の有機溶媒による処理、
次亜塩素酸ソーダ、過酸化水素等の漂白剤による処理、
界面活性剤による処理等を行い、アルギン酸から菌体等
の不純物を除去することができる。

このようにして生産されたアルギン酸は、０７２７０２
Ｍ（Ｍ＞とし−グルロン酸（Ｇ）を有しており、ＭとＧ
どの分子内分布は産生ずる微生物の種類と培養条件によ
って異なるが、ＭブロックとＧブロックとＭとＧの混合
ブロックを種々の割合で含むポリウロン酸である。

［作　用］前記のように本発明の方法においては、前段で増殖した
微生物の代謝が、後段の制限栄養培養の段階では、アル
ギン酸の産生を増長させるようになる結果、産生アルギ
ン酸が体外に放出され、効率よくこれを採取することが
できる。

［実　施　例］以下、本発明を実施例によって説明する。

４創１Ｌアゾトバクタ−・ビニランデイーＡＴＣＣ４７８を、Ｋ
　Ｈ２Ｐ　Ｏ，０、２ｇ、Ｋ２ＨＰＯ４０，８ｇ、Ｍ　
ｇＳ　Ｏ＋・７Ｈ２００，２１１，ＣａＳＯ３・２　Ｈ
２Ｏ０，１ｆ、　ＦｅＣＩ＊・６　Ｈ２０痕跡量、Ｎ　
ａ　ｔ　Ｍ　ｏ　Ｏ−・２　Ｈ２０痕跡量、酵母エキス
０．５ｇ、マンニトール２０ｇ、寒天１５ｇ、蒸留水１
０００ｙ１．　ｐＨ７，６の培地条件の斜面寒天培地で
３０℃、６日間生育させた後、上記の組成のうち寒天を
除いた組成の液体培地（５００ｍｌ容坂ロフラスコ）番
こ接種し２５℃、３日間振盪培養し、種母とした。

前月」Ｕｌに２ＨＰ○１１．０９、Ｍ　ＦｉＳ　Ｏ＋・７Ｈ，Ｏｏ
、：ｇ、ＣａＣ０＊　１．０ｇ、ＮａＣｌ　Ｏ，２ｙ、
ＦｅＳ○、・７Ｈ２００，１ｙ、Ｎａ２ＭｏＯａ・２Ｈ
ｚＯ０，００５ｔ、スクロース５ｇ、蒸留水１７−ｐＨ
７，０で示される組成の液体培地２１（３１容ジャーフ
ァーメンタ−内）に上記の種母を４％容量接種し、温度
２５℃、通気空気量１００１／分・ｌ、撹拌翼の回転数
８ａｒｐ−で２日間培養した。培養した液体培地から遠
心分離機によって菌体を分離した。

１」１１Ｋ２ＨＰ　Ｏｌｏ　、５１Ｆ（第１表の制限栄養培地■
、■および■）または０．１ｙ（同■、■および■）ま
たはＯｇ（同■、■および■）、Ｍ　ｇ　Ｓ　Ｏ＋　・
７８２００．２ｇ、ＣａＣＯ５１，０９、ＮａＣｌ　０
．２ｆｌ、Ｐｅ５ｏ４−７ＨｚＯ０，１ｙ、Ｎ　ｌ　２
　Ｍ　ｏ　Ｏ＋　・２　Ｈ２００，００２ｙ（同■、■
および■〉または０．０００５ｇ（同■、■および■）
またはＯｇ（■、■および■）、スクロース’ｌ、蒸留
水１１、ｐＨ７，０の培地条件の液体培地２１（３１容
ジャーファーメンタ−）に上記の前段培養で得た菌体を
液体培地１１あたり７ｇの割合で懸濁させ、温度２５℃
１通気空気量７０１／分・！、撹拌翼の回転数８Ｏｒｐ
ｍで２日間培養した。またＷ段培養と同じ栄養培地で後
段培養を行い、対照とした。

二紀眠乙１」【上記の後段培養した液体培地から、遠心分離機を用いて
アルギン酸等を分離採取した。採取物を充分に水洗した
後、希炭酸ナトリウム溶液で処理し、アルギン酸ナトリ
ウムとして抽出した。この水溶液に塩化カリウムを加え
て、ゲルとして沈澱させアルギン酸を得た。

それぞれ生産したアルギン酸を１００℃で恒量になるま
で乾燥し、重量を測定した結果を第１表に示す。

第１表からアルギン酸の産出は、栄養培地で前段培養、
制限栄養培地で後段培養することにより、対照区に比べ
著しく向上することが判る。

寒１」ＬＬシュードモナス・エアルギンサＩＦＯ３７５６を肉エキ
ス５ｇ、ペプトン１０１Ｆ、Ｎ区ＣＩ　５ｙ、寒天１５
ｇ、蒸留水１１、ｐＨ７，０の培地条件の斜面寒天培地
で３０℃、４日間生育させた後、上記の培地組成のうち
寒天を除いた組成の液体培地（５００ｍｌ’容坂ロフラ
スコ）に接種し、３０℃で３日間振盪培養し、種母とし
た。

ＮＨ４Ｃ１１０ｙ、Ｋ２ＨＰＯ４０，Ｂｙ、Ｍ　ｇ　Ｓ
　Ｏ４・７　Ｈ２００，３ｇ、セトリマイド０，２ｇ、
蒸留水１１、ｐＨ７，４で示される組成の液体培地２　
ｔ（３１容エアリフト型ファーメンタ−）に上記の種母
を５％容量接種し、温度３０℃、通気空気量１５０１／
分・ｌで１日間培養した。培養した液体培地からｒ過機
を用いて菌体を分離した。

１１！１ｔＮＨ２Ｃｌ　　Ｌｏｇ、Ｋ２ＨＰ○＜０．１ｇ（第２表
の制限栄養培地［株］）または０．０４ｙ（同■）また
は０．０１ｇ（同■）または０ｆＩ（同■）、Ｍ　ｇ　
Ｓ　Ｏ４・７　Ｈ２００、３ｙ、セトリマイド０．２ｇ
、蒸留水ＩＣｐＨ７，４で示される組成の液体培地２１
（３１容エアリフト型ファーメンタ−）に上記の前段培
養で得た菌体を液体培地１１あたり５ｇの割合で懸濁さ
せ、温度３５℃、通気空気量１３０１／分・ｌで２日間
培養した。また、前段培養と同じ栄養培地で後段培養を
行い対照とした。

二ｋ［４１１り上記の後段培養した液体培地から、沢過機を用いてアル
ギン酸等を分離採取した。採取物を充分に水洗した後、
希炭酸ナトリウム溶液で処理し、アルギン酸ナトリウム
として抽出した。この水溶液に塩化カリウムを加えて、
ゲルとして沈澱させアルギン酸を得た。

生産したアルギン酸を１００℃で恒量になるまで乾燥し
、重量を測定した結果を第２表に示す。

第２表からアルギン酸の産出は、栄養培地で前段培養、
制限栄養培地で後段培養することにより、著しく向上す
ることが判る。

［発明の効果］本発明によって栄養培地で前段培養、制限栄養培地で後
段培養と、２段階に微生物を培養することによって、ア
ルギン酸を生合成し産生ずるので、均一な物理化学的性
質のアルギン酸を計画的に、安価に工業的に生産するこ
とができるようになり、産業上、非常に有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

アルギン酸産生能を有する微生物を、栄養培地で前段培
養し、続いて該培地の栄養分を制限した培地（制限栄養
培地）で後段培養して、微生物菌体外にアルギン酸を産
出させ採取することを特徴とする、アルギン酸の製造方
法。