JPH0580484B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は微生物の生産するセルロース性物質を
出発原料とするセルロース性微細結晶の製造方法
に関するものである。

（従来の技術） 従来のセルロース性微細結晶の製造法としては
ビスコースレーヨン、コツトンリンター、木材パ
ルプ等の植物起源のセルロース性物質を2.5N以
上の塩酸で加水分解後破砕する方法（米国特許
3141875）、120℃以上の高温で20分以上希薄鉱酸
で加水分解後破砕する方法（米国特許3954727）、
希薄鉱酸で加水分解するに際し、前処理をほどこ
す方法（特開昭53−127553、特公昭57−195101）
パルプを水中で粘状叩解し、強力な剪断力を加
え、微小繊維状セルロースを得る方法（特開昭56
−10081）などが知られている。しかし、これら
の方法で得られる植物起源のセルロース性微細結
晶は大きさが不揃いであり、微細結晶の大きさ
は、小さいものでも0.4μｍ以上であり、0.4μｍ程
度の大きさの微細結晶を得るためには強力な、化
学、物理的処理を施す必要があつた。

（本発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しようとする問題点は従来の植物
起源のセルロース性物質を原料としたセルロース
性微細結晶のもつている欠点を改善した、強力な
化学、物理的処理を行なわず、従来の植物起源の
セルロース性微細結晶に比べてより微細で大きさ
が0.01μｍ〜0.1μｍでありかつ均一なセルロース
性微細結晶を製造することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは上記の目的を達成するために微生
物の生産するセルロース性物質に注目しこの物質
よりセルロース性微細結晶を得ることを試みた。
しかし、微生物の生産するセルロース性物質をそ
のまま、又は離解後に乾燥させると、硬い塊状を
呈し、このものに通常の機械的破砕を施しても微
細結晶を得ることはできなかつた。そこで更に鋭
意研究を行つた結果、微生物の生産するセルロー
ス性物質を1N以上の酸、1N以上のアルカリ、極
性溶媒及び酸化金属アンモニウム液よりなる群か
ら選ばれる媒体中で作用させた後に、乾燥の前又
は後に機械的に破砕することにより、従来の植物
起源のセルロース性微細結晶に比べてより微細で
大きさが0.01μｍ〜0.1μｍでありかつ均一なセル
ロース性微細結晶を得ることができることを見い
出した。本発明は以上の知見に基づいてなされた
ものである。

本発明で使用する微生物はセルロース性物質を
生産する微生物であればどのような微生物でも良
い。セルロース性物質を生産する微生物としては
アセトバクター属、シユードモナス属、アグロバ
ター属等に属に属する微生物が知られているが本
発明で使用する微生物はこれらの属に属しセルロ
ース生産能を有する微生物であればどのような微
生物でも使用される。

一例を挙げればアセトバクター・アセチ・サブ
スピーシス・キシリナム（Acetobacter aceti
subsp.xylinum）ATCC10821を挙げることがで
きる。

本発明においてセルロース性物質を生産させる
為には炭素源、窒素源、無機塩類、その他必要に
応じてアミノ酸、ビタミン等の有機微量栄養素を
含有する通常の栄養培地に微生物を接種し静置培
養を行なえばよい。

炭素源としてはグルコース、シユークロース、
フラクトース、マルトース、澱粉水解物、糖蜜等
が使用され、その他エタノール、クエン酸等も単
独或は上記他の炭素源と併用して用いられる。窒
素源としては硫酸アンモニウム、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、尿素、ペプトン等有機或は無機の窒素源が
使用される。有機微量栄養素としてはアミノ酸、
ビタミン、脂肪酸、核酸、更にこれらのものを含
有するペプトン、カザミン酸、酵母エキス、大豆
蛋白分解物等が使用され、生育にアミノ酸等を要
求する栄養要求性変異株を使用する場合には要求
される栄養素を補添することが必要である。無機
塩類としてはリン酸塩、マグネシウム塩、カルシ
ウム塩、鉄塩、マンガン塩等が使用される。培養
は通常の培養条件下で行えば良く、PHを６ないし
３、温度を15ないし35℃に制御しつつ１〜30日間
培養することにより培養液の表層にセルロース性
物質が生産される。

このセルロース性物質は幅100〜500Å、厚さ10
〜200Å程度のリボン状ミクロフイブリルがから
み合つた構造をしており、多量の水を含んだゲル
状態をしている。

このセルロース性物質の含水率は95％（ｖ／
ｖ）以上である。また、このセルロース性物質は
セルラーゼにより容易に分解され、グルコースが
主に生成する。すなわち、本セルロース性物質の
懸濁液0.1％（ｗ／ｖ）のものを調製し天野製薬
社製のセルラーゼ（EC.3.2.1.4）を0.5％（ｗ／
ｖ）の濃度になるように0.1Mの酢酸緩衝液に溶
かし30℃で24時間反応させた。その時、本物質の
一部が分解されることが観察され、上澄液をペー
パークロマトグラフイー法で展開して調べたとこ
ろグルコース、セロビオース、セロトリオース及
びセロオリゴ糖等が検出された。この他に、少量
のフラクトース、マンノースが検出され、さらに
微量の他の６単糖が検出された。

本発明で使用するセルロース性物質は上記のよ
うな物性を有するものであればいかなるものであ
つても使用可能である。

本発明で使用するセルロース性物質は微生物の
培養物から単離されたもののほか、ある程度不純
物を含むものであつてもよい。例えば培養液中の
残糖、塩類、酵母エキス等がセルロース性物質に
残留してもさしつかえない。また菌体がある程度
含まれてもよい。

本発明において使用される媒体は1N以上の酸、
1N以上のアルカリ、極性溶媒及び酸化金属アン
モニア液よりなる群から選ばれる１又は２以上の
媒体である。酸としては、塩酸、硫酸、硝酸など
の鉱酸又は蟻酸、酢酸などの有機もしくはこれら
の組合せがある。アルカリとしてはカ性ソーダ、
カ性カリなどの塩基物質又はこれらの組合せ、極
性溶媒としてはジメチルスルホキサイド、ホルム
アルデヒド、チオシアンカルシウムなど又はこれ
らの組合せなどがある。酸化金属アンモニウム液
としては酸化銅アンモニウム液などがある。

セルロース性物質を媒体中で作用させる時の媒
体の濃度は媒体の種類、セルロース性物質の添加
量、作用温度、作用時間によつてことなる。

セルロース性物質は乾燥重量で、媒体に対し、
５％程度まで添加が可能である。媒体は１種類よ
りも２種類以上を組合せた時の方が各々の媒体の
濃度を低下させることができる場合がある。通常
作用温度は室温ないし100℃で作用時間は１時間
ないし数時間である。作用温度を高くすることに
より、媒体の濃度を低げることができ、媒体濃度
を下げることにより、その後の媒体の除去は容易
になるので、セルロース性微細結晶の製造に有利
である。

本発明においては微生物の生産するセルロース
性物質を上記の媒体中で作用させた後に乾燥の前
又は後に機械的に破砕を行なつてセルロース性微
細結晶を得る。

乾燥の前に機械的破砕を行う場合にはセルロー
ス離解機等を用い剪断力により破砕を行なえばよ
い。又乾燥後に破砕を行なう場合にはボールミル
などにより破砕を行なえばよい。

（作用） 本発明の方法で製造される微生物の生産するセ
ルロース性物質を原料としたセルロース性微細結
晶は従来の植物性のセルロース性物質を原料とし
たセルロース性微細結晶に比べてより微細で大き
さが0.01μｍ〜0.1μｍであり、かつ均一なもので
ある。このものは食品の添加剤、医薬品、化粧品
又は塗料の助剤、接着剤、高強度複合材料のバイ
ンダーなど、さらにはクロマトグラフイー用の担
体として利用される。

実施例 １ シユークロース５ｇ／dl、酵母エキス
（Difco）0.5ｇ／dl、硫安0.5ｇ／dl、kH₂PO₄0.3
ｇ／dl、MgSO₄・7H₂O0.05ｇ／dl（PH5.0）の組
成の培地50mlを20ml三角フラスコに張込み120℃、
20min蒸気殺菌し、酵母エキス0.5ｇ／dl、ペプ
トン0.3ｇ／dl、マンニトール2.5ｇ／dl（PH6.0）
の組成の試験管斜面寒天培地で生育させた（30
℃、３日間）アセトバクター・アセチ・サブスピ
ーシス・キシリナムATCC10821を１白金耳ずつ
接種し30℃で培養した。30日後、培養液の上層に
白色のセルロース性物質の膜が形成された。この
ゲルを水洗し、サンプルを得た。

実施例 ２ 実施例１で得たセルロース性物質をその重量と
同量の水を加えてパルプ離解機に移し、約10分間
離解してセルロース性物質の水分散液とした。こ
の分散液をろ布を通してろ過洗滌し、セルロース
性物質を回収した。

この離解された未乾燥のセルロース性物質を最
初に分散させた時の100倍量の1Nのカ性ソーダ水
溶液で20℃、１時間処理し、ろ過後水洗を繰返し
た後に、次亜塩素酸ソーダ水溶液で精製した。精
製後の未乾燥セルロース性物質にその重量の100
倍量の1N塩酸液を加え、95℃以上で１時間処理
し充分に水で洗滌し残渣をろ紙を通してろ過回収
した。これを乾燥することにより不定形の固形物
となつたが、ミルを使用して破砕することにより
均一な微細粉末とすることができた。この物は電
子顕微鏡観察の結果大きさが0.01μｍないし0.1μ
ｍの均一な粒子であつた。このものの電子顕微鏡
写真を第１図に示した。

なお、針葉樹パルプを出発原料とした場合には
本実施例の方法では粒子化せず、原形をとどめて
いた。

実施例 ３ 実施例１に記載した条件のうち酸加水分解前の
処理にヂメチルスルホキシド中にセルロース性多
糖を加え多糖の膨潤操作を行つた後冷アルカリ処
理を施した以外は上記の方法、条件と全く同様に
行つた。

その結果得られた粒子は電子顕微鏡観察の結果
大きさが0.01〜0.1μｍであつた。

なお針葉樹製パルプを原料として同様の操作を
行つたが粒子状のものは得られなかつた。

実施例 ４ 実施例２の方法で製造したセルロース微粉末を
水性ペイント（アクリル樹脂系エマルジヨンペイ
ント）に0.1（ｗ／ｗ）％の濃度になるように混合
した。

この微粉末を含んだ水性ペンキをうすく木製の
板に塗り風乾した。

一方比較のために微粉末無添加のペンキを塗つ
た板も同様にして用意した。

この二種類の板を室温下で水中に１ケ月間放置
後調べたところ微粉末を加えた板はほぼもとと同
じ状態であつたが微粉末を加えない方では面積に
して、約10％の部分にペイントの剥離が見出され
た。このことからペンキへの助剤として使用可能
である。

実施例 ５ 実施例２の方法で製造したセルロース性微粉末
を水中に0.5％の濃度になるように懸濁した。

このものの接着効果を各５mmの厚さの縦15cm横
30cmの板２枚の間に置いて調べた。

その結果２板の板はよく接着し通常の持運び、
使用に充分耐えた。

このことから接着剤として使用可能である。

実施例 ６ 実施例２の方法で製造したセルロース性微粉末
の２（ｗ／ｗ）％の懸濁液を作り薄層クロマトグ
ラフイーに用いるガラス上に流し込み乾燥して厚
さ約1.5mmのセルロース性薄層クロマトを用意し
た。

この薄層クロマトグラフイーを用いブタノー
ル：酢酸：水（４：１：１）を展開剤として糖の
クロマト分析を行つた。

グルコースとガラクトースの混合液をスポツト
しクロマト展開を行つた。

同様のテストをアビセル粉末を使つた薄層クロ
マトを試みた。

その結果この微生物セルロース性微粉末からな
る薄層クロマトグラムはアビセル性の薄層クロマ
トグラムに比べて発色後のスポツトが小さく２つ
の糖はより鮮明に分離出来た。

このことからクロマトの担体として従来品以上
優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は微生物の生産するセルロース性物質を
原料として得られたセルロース性微細結晶の電子
顕微鏡写真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 微生物が生産するセルロース性物質を1N以
   上の酸、1N以上のアルカリ、極性溶媒及び酸化
   金属アンモニウム液からなる群より選ばれる１又
   は２以上の媒体中に懸濁させた後に乾燥の前又は
   後に、機械的に破砕して大きさが0.01μｍないし
   0.1μｍのセルロース性微細結晶を得ることを特徴
   とするセルロース性微細結晶の製造方法。