JPH0661273B2 - 微生物ブイヨンの▲ろ▼過性の改善方法 - Google Patents

微生物ブイヨンの▲ろ▼過性の改善方法

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JPH0661273B2
JPH0661273B2 JP60278119A JP27811985A JPH0661273B2 JP H0661273 B2 JPH0661273 B2 JP H0661273B2 JP 60278119 A JP60278119 A JP 60278119A JP 27811985 A JP27811985 A JP 27811985A JP H0661273 B2 JPH0661273 B2 JP H0661273B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微生物ブイヨンの過性を改善する方法、そ
して特に、加熱および/または酵素処理による清澄化お
よび/または限外過および/または剪断力および/ま
たは貯蔵にさらされたブイヨンの過性を改善する方法
に関するものである。より特定的には、このブイヨンは
多糖類を生産する微生物の醗酵ブイヨンである。
〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕
多糖類を生産する適当な微生物で炭水化物を醗酵させる
ことによつて製造される多糖類重合体は、水の増稠剤と
して広く使用されている。特に石油の強化された採収操
作において、その多糖類重合体は置換流体の増粘剤とし
ての有用性を確立した。これらの置換流体は、通常貯留
岩から石油を追い出すために、油を含む地層にポンプで
圧入される水溶液である。
キサントモナス カンペストリス(Xanthomonas campest
ris)から誘導されたような多糖類を含む置換流体は今日
広く使用されているけれども、主要な問題はまだ完全に
解決されていない。この問題は、工業的な等級のこれら
の多糖類溶液中に不溶性の不純物が存在することであ
る。例えば、キサントモナスの醗酵による多糖類の代表
的な商業生産において、醗酵ブイヨンの高い粘度は多糖
類を含むブイヨンからもたらされる細胞の破片および自
力で生育できない細菌のような不溶性物質の完全な分離
を妨げる。
その結果、商業的な等級のこれらの微生物多糖類、すな
わちキサンタンガム(xanthan gum)は、強化された石油
の採収においてポリマー・フラツデイングに必要である
ような希薄水溶液中にそのキサンタンガムをいれるとき
に溶けない固形物を含む。これらの個々の粒子からなる
固形物は岩の表面および圧入水フイルターの閉塞をひき
起す傾向があるので、多糖類溶液中にその固形物が存在
すると、ポリマー・フラツドを現場で適用する場合にか
なりの困難が生ずる。この閉塞の問題を克服する従来の
試みは、多糖類溶液の苛性ソーダによる処理とそれにつ
づく固形物のフロキユレーシヨン、使用に先立つてこの
多糖類溶液中の固体物質の化学的な分解を引き起す酵素
処理および固形物をばらばらにする機械的な剪断を含ん
でいた。
清澄化した溶液を得るために多糖類の水溶液を酵素で処
理することは広く文献に記載されている。キサンタンガ
ムをプロテアーゼ酵素で清澄化することは米国特許第4,
040,071号から知られている。プロテアーゼ酵素による
処理はまた米国特許第4,119,491号に記載されており、
この清澄化を改善するために酵素による分解が開始され
る。しかしながら、細胞本体が完全に分解される前に、
吸着を強めるpHにおいて溶液を固体の珪酸質材料の粒子
と接触させてから、その珪酸質の固形物と、それに吸着
された、一部分解ずみの細胞本体を過する。英国特許
第2,085,904号明細書には、細菌の細胞残渣とミクロゲ
ルを不純物として含むキサンタンガムを酵素によつて精
製する方法が記載されており、この方法はガムの水性分
散液をバシデイオマイセテ(Basidiomycete)セルラーゼ
で処理することを含んでいる。
英国特許第2,065,688号明細書には、多孔質媒体を通つ
て流れる多糖類水溶液の能力を高める方法が記載されて
おり、そしてこの方法は、多糖類の糖単位の連鎖のうち
の少なくとも1個を加水分解できるとともに、多糖類が
多孔質媒体を閉塞する傾向を減少させるには十分である
が、多糖類水溶液の粘度を25%以上減少させるには十
分でない時間加水分解条件下に多糖類と酵素との接触を
維持することができる細胞内酵素と多糖類とを接触させ
ることを含んでいる。
多糖類を含む水溶液の過性を改善する努力が今もなお
続けられている。過性という用語は、多孔質媒体を通
つて流れる流体の能力を表現するために一般に使用され
ており、石油工業において使用される過試験に由来し
ている。キサンタンガムの水溶液の過性を改善するた
めに、そのキサンタンガムを酵素によつて処理する方法
は英国特許第2,099,008号明細書から知られており、こ
の方法では2種の酵素、すなわちポリサツカラーゼとプ
ロテアーゼとの組合せが使用される。
〔研究に基づく知見事項〕
加熱および/または酵素処理による清澄化および/また
は限外過および/または剪断力および/または貯蔵に
さらされた多糖類含有ブイヨンの過性は、そのブイヨ
ンを、ヌクレアーゼ活性を有する1種または2種以上の
酵素と接触させると、驚くべきことに、さらに改善でき
ることがここに発見された。さらに研究を進めると、処
理された微生物のブイヨンは、大部分の完全な細胞の他
に、完全にまたは一部分解された多くの細胞から解放さ
れた細胞物質を含んでいることが明らかになつた。驚く
べきことに、ヌクレアーゼが微生物の細胞物質を含む水
溶液の過性を改善することが発見され、現在では、細
胞から放出されるデオキシリボ核酸(DNA)およびリボ
核酸(RNA)のヌクレアーゼ酵素による分解が微生物ブ
イヨンの過性を高める働きを有するものと考えられて
いる。これに関しては、DNAおよび/またはRNAが、例え
ば、酵素処理されそして限外過されたブイヨンの場合
のように、極く低い濃度でしか存在しないときでさえ、
このようなブイヨンの過性が大いに改善できることは
注目に値する。さらに、例えばヌクレアーゼ酵素で処理
した微生物の多糖類ブイヨンの粘度が殆ど低下しないこ
とも本方法の利点である。
〔問題点を解決するための手段〕
したがつて、本発明は、細胞の分解から生じた細胞物質
を含む多糖類生産性微生物のブイヨンの過性を改善す
る方法において、そのブイヨンを、ヌクレアーゼ活性を
有する1種または2種以上の酵素と接触させることから
なる前記改善方法を提供するものである。この特許出願
において、「微生物ブイヨン」という用語は、醗酵ブイ
ヨンばかりでなく、例えば、少量の核酸を含むこのよう
な醗酵ブイヨンから導かれた多糖類の水溶液および水性
/非水性分散液も意味している。
本方法によつて処理される微生物ブイヨンは、好ましく
は、まず最初にプロテアーゼまたは細胞の溶解を起させ
るその他のあらゆる薬剤による清澄化および/または限
外過を受ける。ヌクレアーゼ活性を有する酵素は好ま
しくはデオキシリボヌクレアーゼおよび/またはリボヌ
クレアーゼである。デオキシリボヌクレアーゼはすぐれ
た過性の改善を示すので、それが好ましく使用され
る。ヌクレアーゼ活性に染つた酵素も好適に使用できる
ので、これも本発明の範囲内にある。「ヌクレアーゼ活
性に染つた酵素」なる表現は、「ヌクレアーゼ活性を有
する1種または2種以上の酵素(ヌクレアーゼ)の少量
を不純物として含有する酵素」を指す。ヌクレアーゼ活
性に染まることができる酵素は、例えばプロテアーゼ、
リパーゼ、セルラーゼ、ポリサツカラーゼおよび同様な
酵素である。微生物ブイヨンを生成する微生物は、好ま
しくは、キサントモナス カンペストリス(Xauthomonas
campestris)NCIB11803,NCIB11854,シユードモナス(Ps
eudomonas)種NCIB11592,NCIB11264,アグロバクテリウ
ムツメフアシエンス(Agrobacterium tumefaciens)/ア
グロバクテリウム ラジオバクター(Agrobacterium rad
iobacter)NCIB11883からなる群から選ばれる。
微生物ブイヨンをヌクレアーゼと接触させる温度は好ま
しくは5〜95℃の範囲にある。ヌクレアーゼ処理の効
果を高めるために、この微生物ブイヨンは、そのブイヨ
ンとヌクレアーゼとを接触させた後、好ましくは混合処
理にさらされる。
好ましくは、ブイヨン1当りの細菌0.1〜10g(乾
燥重量)に付き、または水性濃厚液1当りの細菌60
g以下(乾燥重量)に付き、ブイヨンまたは濃厚液1
ごとに0.0001〜250ミリグラムの量のヌクレアーゼが
使用される。
細胞はそれ自体のヌクレアーゼ活性を保有することがで
きるが、それはまたこのヌクレアーゼ活性を誘導または
高めるために遺伝的にまたは生理学的に変性してもよ
い。ヌクレアーゼを放出するというこの固有の能力を有
する微生物は、それらのブイヨンの過性を改善しなけ
ればならないとき、ヌクレアーゼ酵素を使用する必要性
をなくすことができる。
前述のように、多糖類水溶液がブイヨンであろうとも、
あるいは出願人名義の欧州特許出願第81201026.2号に記
載された限外過および/または酵素処理を受けた多糖
類含有ブイヨンから得ることができるようなさらに精製
された水溶液であろうとも、本発明方法はあらゆる多糖
類水溶液の過性を改善するために使用することができ
る。酵素で処理されてから限外過を受けた多糖類醗酵
ブイヨンから得られた多糖類水溶液は、例えば強化され
た石油の採収操作およびいずれも出願人名義の未公開の
特許出願である英国特許出願第8324236号および第84120
53号に記載されたような油中水型エマルジヨンの処方に
おいて特別な用途を見出した。
特に、強化された石油採収のための流体置換溶液中の使
用に関する場合、約8〜10重量%の濃度を有する多糖
類の濃厚水溶液は、好ましくは本方法で処理することが
できる。多糖類の水性濃厚液を水で希釈することによつ
てつくられる、流体置換用の水溶液の多孔質媒体を通る
流れもまた本方法によつて改善できる。実際上この水は
海水であるか、あるいは流体置換溶液を使用しなければ
ならない油層で利用できる水である。
したがつて、本発明はさらに、微生物による多糖類含有
流体置換水溶液の多孔質媒体を通る流れを改善する方法
に利用され得る。
〔実施例および発明の効果〕
本発明はさらに以下の実施例を参照して説明される。
実施例I プロテアーゼ処理によるブイヨンの清澄化に関する過
性の悪化と、ついで清澄化されたブイヨンのヌクレアー
ゼ処理による過性の改善を示すために、次の実験を実
施した。
1に付き乾燥重量3.50gの細菌と1に付き乾燥重量
11.15gの重合体を含む、キサントモナス カンペスト
リスNCIB11854のブイヨンを次のように清澄化した。5
00mのフラスコ中のpH7.0±0.2にあるブイヨン3
00gに、プロテアーゼ(ノボ(Novo)0.6Lアルカラー
ゼ(Alcalase))を0.25g/を加えた。フラスコの内
容物を30分間手で振混ぜてから水浴中55℃において
2.5時間静止状態で保温した。この期間の間に、1cmの
キユベツト中のブイヨンの600nmにおける光学密度
(水で約20倍に希釈した後に測定)は5.5から0.90
に低下した。pHが7.3になつたときこの清澄化したブイ
ヨンを30℃に冷却した。それを250mのフラスコ
に半分ずつ分けてから、その一方に次のヌクレアーゼ、
すなわちシグマ(Sigma)リボヌクレアーゼ−A R−5
503を50mg/、シグマデオキシリボヌクレアーゼ
−1D−0876を48mg/およびシグマデオキシリ
ボヌクレアーゼ−1D−4638を93mg/添加し
た。ついで、清澄化させなかつたブイヨンを含むフラス
コとともに、両方のフラスコを、200rpmで回転する
軌道振混ぜ機の上で、30℃において1時間保温してか
ら+4℃で保存した。(A)清澄化しなかつたブイヨン、
(B)清澄化したブイヨンおよび(C)清澄化したブイヨンを
ヌクレアーゼ処理したもの、について過性の試験を実
施した。ブイヨンの試料45gを30℃の代用海水で希
釈してこれを500gとし、1.0g/の重合体を生成さ
せた。
代用海水 下記の化合物を蒸留水に溶かしてpH8.2を有する代用海
水1.0を調製し、そしてこれを使用前に0.22μMの
フイルタで過した。
市販のワーニングブレンダの中で500gの試料を30
秒の短い時間混ぜ合わせた。ついで、直径47mmを有す
る、1.2μMの平均細孔寸法のミリポア(Millipore)RA
フイルタを通して過性を試験した。第1図は、未処理
のブイヨン(A)はすぐれた過性を有するが、清澄化し
たブイヨン(B)の過性は遥かに悪いことを示してい
る。しかしながら、清澄化したブイヨンのヌクレアーゼ
処理(C)は最初の過性を取り戻している。
試料の粘度の間には極く僅かな差しか存在しなかつた
(代用海水中1.0g/の重合体、30℃、おもりの下つ
たブルツクフイールドLVT粘度計で7.34S-1において測
定)。
清澄化しなかつたブイヨン 50cP 清澄化したブイヨン 47cP 清澄化して、ヌクレアーゼ処理したブイヨン 50cP この実施例は、清澄化したブイヨンのヌクレアーゼ(デ
オキシリボヌクレアーゼ+リボヌクレアーゼ)処理がそ
の過性を著しく改善することを明瞭に示している。
実施例II 以下の実験は、キサンタンブイヨンの加熱が過性の低
下をもたらし、そしてこれはその後ヌクレアーゼ処理に
よつて改善できることを示している。細菌2.63、多糖
類11.45(1当りの乾燥重量g)を含むキサントモナ
ス カンペストリス NCIB11854のブイヨンを製造し
た。このブイヨンは7.1±0.2のpHを有し、その500
gを、220rpmで回転する軌道振混ぜ機の上で、2
のフラスコ中において55℃に4.5時間保温した。この
期間の間に、実施例(2)のように600nmで測定した光
学密度は5.7から2.5に低下し、これは細胞の溶解が若
干起きたことを示している。30℃に冷却したとき、こ
の生成物の120gの量の2つの部分を別々の250m
のフラスコの中に入れた。その一方のフラスコに次の
ヌクレアーゼ、すなわちシグマリボヌクレアーゼ−A,
R−5503を8mg/、シグマデオキシリボヌクレア
ーゼ−1,R−4638を6mg/、およびシグマデオキシ
リボヌクレアーゼ−1,R−0876を4mg/添加した。
これらの2つのフラスコとともに、加熱しなかつたブイ
ヨン120gが入つているフラスコを、200rpmで回
転している軌道振混ぜ機上30℃において1.5時間保温
した後、+4℃において貯蔵した。
1に付き1.0gの多糖類を含むブイヨンの過性を実
施例(2)のようにして測定した。第2図は、それらの結
果を示すとともに、熱処理が過性を損う(B)が、この
実施例では加熱しなかつたブイヨン(A)の水準には達し
なかつたけれども、その後のヌクレアーゼ処理(C)は
過性を改善し、そして使用したヌクレアーゼの濃度を増
大させて、しかも処理時間を延長したときには、加熱さ
れたブイヨンの過性がさらに改善されることを示して
いる。(実施例1のようにして測定した)(A),(B)およ
び(C)の粘度はそれぞれ55cP、48cPおよび48cPで
あり(代用海水1当り1gの多糖類を含有させたも
の)、これは処理の間に粘度が殆ど変化しなかつたこと
を示している。
実施例III この実施例は、デオキシリボヌクレアーゼがリボヌクレ
アーゼよりもすぐれた過性の改善をもたらすことを示
している。実施例(2)と同様なキサンタンブイヨンを次
のようにして清澄化した。仕切板付き2フラスコの中
に入れられた500gのブイヨンにプロテアーゼ(ノボ
0.6Lアルカラーゼ)を0.30g/まで添加し、そして2
20rpmで回転している軌道振混ぜ機上でフラスコを5
5℃において4.5時間保温した。この期間中に、1cmの
キユベツトの中で600nmにおいて測定したブイヨンの
光学密度(試料を蒸留水で約20倍に希釈した)は5.7
から0.42に低下した。清澄化したブイヨンのpHは30
℃において7.0±0.2であつた。ついで、清澄化したブ
イヨンの120gの試料3つを250mのフラスコ中
に入れ、そして次のように、すなわち1つのフラスコ
(A)には添加物を加えず、第2のフラスコ(B)にはシグマ
リボヌクレアーゼ−A,R−5503を37mg/まで加
え、そして第3のフラスコ(C)にはシグマ デオキシリ
ボヌクレアーゼ−1,D−4638を28mg/まで加え
た。220rpmで回転している軌道振混ぜ機上で、フラ
スコを30℃において4時間保温してから+4℃におい
て4時間貯蔵した。つぎに、以上の実施例中で述べたよ
うに、これらの生成物の過性を代用海水中30℃にお
いて試験した。第3図は、清澄化したブイヨンの過性
における大部分の改善はリボヌクレアーゼ処理よりもむ
しろデオキシリボヌクレアーゼによつて得られることを
明瞭に示している。(実施例1のようにして測定した)
粘度は、種々の処理の間で殆ど変化しなかつたことを示
しており、それは(7.34S-1,30℃において、代用海
水中1に付き1gの多糖類)(A)について47cP、(B)
および(C)の両者について52cPであつた。
実施例IV この実施例は、高分子量DNAによる過性の悪化が、使
用した酢酸セルロース/硝酸セルロースフイルターに特
有でないことを示している。これは、核酸、特にDNAの
或種の形が硝酸セルロースフイルターと結合することが
知られているために遂行したものであり、過性試験に
おいて使用したミリポアRAフイルターは酢酸セルロース
/硝酸セルロース混合型のフイルターである。
1に付き乾燥重量11.5gの多糖類と1に付き乾燥重
量2.5gの細菌を含むキサントモナスカンペストリスNC
IB11854のブイヨンを次のようにして清澄化した。pH6.
8±0.2のブイヨン1.25kgを、2.0の仕切板付きフラ
スコの中に入れ、そしてプロテアーゼ(ノボ0.6Lアル
カラーゼ)を0.20g/になるまで添加した。200rpm
で回転している軌道振混ぜ機上、55℃においてフラス
コを4.75時間保温した。清澄処理中に(実施例1のよ
うにして測定した)光学密度は3.6から0.60に低下し
た。清澄化したブイヨンを30℃に冷却し、そのうちの
各120gを250mの2個のフラスコの各々に入れ
た。その一方に次のヌクレアーゼ、すなわちシグマリボ
ヌクレアーゼ−A,R−5503を21mg/まで、シグマ
デオキシリボヌクレアーゼ−1,D−4638を19mg/
まで、シグマ デオキシリボヌクレアーゼ−1,D−
0876を8mg/まで、およびシグマ デオキシリボヌク
レアーゼ−11,D−8764を3mg/まで添加した。2
20rpmで回転している軌道振混ぜ機上でフラスコを3
0℃において3.75時間保温してから+4℃において貯
蔵した。
代用海水中30℃において、実施例(1)のように、ミリ
ポアRA1.2μM平均細孔寸法フイルターを通して過性
を測定した。第4図は、清澄化したブイヨン(B)はフイ
ルターを閉塞するが、ヌクレアーゼ処理(C)は、未処理
のブイヨン(A)の過性まで過性を回復することを示
している。種々の膜を通過する過について調査するた
めに、ヌクレアーゼ処理した(C)および、ヌクレアーゼ
処理を施さなかつた(B)ところの清澄化したブイヨン
を、平均細孔寸法0.6μM、直径47mmを有するミリポ
アポリ塩化ビニル膜BD(第5図)並びに直径47mmを有
するワツトマン(Whatman)GF/Fガラス繊維フイルター
(第5図)を通して(これまでの実施例と同じ条件の下
に)過した。両方の場合とも、清澄化したブイヨンを
ヌクレアーゼ処理したものの過性は清澄化したブイヨ
ンをヌクレアーゼ処理しなかつたものの過性よりも遥
かにすぐれていた。したがつて、高分子量の核酸による
過性の悪化は酢酸セルロース/硝酸セルロースフイル
ターに特有のものではない。種々の方法で処理されたブ
イヨンの粘度は極めて類似しており、すなわち実施例
(1)のようにして測定した粘度は、(A)について69cP、
(B)について63cPそして(C)について62cPであつた。
これは、ヌクレアーゼ処理が粘度を変化させた生成物を
生じないことを示していた。
実施例V この実施例においては、ヌクレアーゼ処理が、処理され
なかつた、例えば加熱,剪断,貯蔵または清澄化にさら
されなかつたブイヨンの過性を改善しないことを示し
ている。1に付き乾燥重量3.50gの細菌と1に付
き乾燥重量11.2gの重合体を含む、pH6.90±0.10の新
鮮なキサントモナスカンペストリスNCIB11854のブイヨ
ンを次のようにして処理した。500mフラスコ2個
の各々にそれぞれ300gのブイヨンを入れた。一方の
フラスコ(A)には添加物を添加しなかつたけれども、他
方のフラスコ(B)には次のヌクレアーゼ、すなわちシグ
マリボヌクレアーゼ−A,R−5503を0.0043g、シグマ
デオキシリボヌクレアーゼ−1,D−4638を0.0033g、
およびシグマデオキシリボヌクレアーゼ−1,D−0876
を0.0024g添加した。いずれのフラスコも、200rpm
で回転する軌道振混ぜ機上、30℃において5.25時間
保温した。ついで、代用海水中1.0g重合体/におい
て1.2μM過試験を、30℃において、実施例(1)の
ように遂行した。第6図は、ヌクレアーゼ処理を施した
キサンタンブイヨン(B)と、ヌクレアーゼ処理を施さな
かつたキサンタンブイヨン(A)との過性の間に差がな
いことを明瞭に示している。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第6図は本発明の効果を示すために、種々
の処理を経て得られたブイヨンの過性を表わしたグラ
フである。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】細胞の分解から生じた多糖類生産性微生物
    の細胞物質を含む多糖類生産性微生物のブイヨンの過
    性を改善する方法において、前記ブイヨンを、ヌクレア
    ーゼ活性を有する1種または2種以上の酵素と接触させ
    ることからなる、前記過性の改善方法。
  2. 【請求項2】微生物ブイヨンに、最初にプロテアーゼに
    よる清澄化処理および/または限外過を施す、特許請
    求の範囲第(1)項記載の過性の改善方法。
  3. 【請求項3】デオキシリボヌクレアーゼおよび/または
    リボヌクレアーゼを使用する、特許請求の範囲第(1)項
    または第(2)項記載の過性の改善方法。
  4. 【請求項4】酵素がデオキシリボヌクレアーゼである、
    特許請求の範囲第(3)項記載の過性の改善方法。
  5. 【請求項5】微生物がキサントモナス カンペストリス
    NCIB11854である、特許請求の範囲第(1)項〜第(4)項の
    いずれか1つに記載の過性の改善方法。
  6. 【請求項6】微生物ブイヨンを5〜95℃の範囲の温度
    においてヌクレアーゼと接触させる、特許請求の範囲第
    (1)項〜第(5)項のいずれか1つに記載の過性の改善方
    法。
  7. 【請求項7】微生物ブイヨンとヌクレアーゼとを接触さ
    せた後、この微生物ブイヨンにさらに剪断処理を施す、
    特許請求の範囲第(1)項〜第(6)項のいずれか1つに記載
    の過性の改善方法。
  8. 【請求項8】ブイヨン1当りの細菌0.1〜10g(乾
    燥重量)に付いて、あるいは水性濃厚液1当りの細菌
    60g以下(乾燥重量)に付き、ブイヨンまたは濃厚液
    1当り0.0001〜250ミリグラムの量のヌクレアーゼ
    を使用する、特許請求の範囲第(1)項〜第(7)項のいずれ
    か1つに記載の過性の改善方法。
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