JPH07289277A - デキストランの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 澱粉部分加水分解物を炭素源として用い、グ
ルコノバクター属に属する細菌を用いて、高い収率でデ
キストランを製造できる方法の提供。 【構成】 澱粉部分加水分解物またはその還元物を炭素
源として含有し、かつ炭酸カルシウムを含有する培地中
で、グルコノバクター属に属するデキストラン生産菌を
培養し、培地中からデキストランを採取するデキストラ
ンの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、澱粉部分加水分解物ま
たはその還元物を炭素源として用い、さらに炭酸カルシ
ウムを培地に添加して微生物を培養させることによりデ
キストランを製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】デキストラン（α−１，６−グルカン）
は、ロイコノストック属やストレプトコッカス属などに
属する細菌を、蔗糖を炭素源として培養することにより
合成される。具体的には前記の細菌がデキストランスク
ラーゼを生産し、この酵素の作用により蔗糖からデキス
トランが合成される。デキストランの化学構造は、Ｄ−
グルコースのみから成る高分子多糖類であり、α−１，
６−グルコシド結合を主体として、さらにα−１，２
−、α−１，３−、α−１，４−グルコシド結合の分岐
を有している。但し、これら分岐の含有比はデキストラ
ンの起源により異なる。デキストランは血液増量剤や代
用血漿として用いられる他、優れたゲル濾過剤として医
薬・生化学分野で利用されている。

【０００３】これに対してグルコノバクター属に属する
細菌は、澱粉部分加水分解物を炭素源として培養するこ
とにより、デキストリンデキストラナーゼを生成し、こ
の酵素が澱粉部分加水分解物を基質としてデキストラン
を合成することが報告されている(E.J.Hehre and D.M.H
emilton : Proo. Soo. Exp. Biol. and Med.,71, 336-3
39(1949)) 。しかし、グルコノバクター属のデキストラ
ン生産量は、ロイコノストック属などのデキストラン生
産量と比較して収量が低い。そのためグルコノバクター
属に属する細菌は、デキストランの生産には実用されて
いない。

【０００４】澱粉部分加水分解物を炭素源とし、酵母抽
出物を窒素源とした培地では、グルコノバクター属の生
産するデキストランの収率は約２２％である(E.J.Hehre
: J. Biol. Chem., 192, 161-174(1951))。また、グル
コノバクター属の生産するグルコースデヒドロゲナーゼ
阻害剤として重亜硫酸ナトリウム、シアン化ナトリウ
ム、次亜塩素酸カルシウム、ベンゼン、アルキルベンゼ
ン、ヒドロキシアルキルベンゼンを培地中に添加してグ
ルコン酸の生成を抑制することによりデキストランの収
量が上昇するという報告（米国特許 2,801,204及び2,80
1,205)がある。しかし、それでも約２６〜２８％程度の
収率であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】デキストランの安全性
は広く認められているにもかかわらず、非常に高価なた
めに食品用途への利用はほとんどなされていないのが現
状である。デキストランを安価に製造するためには、安
価な原料から、高収率でデキストランを製造する方法の
確立が必要である。澱粉部分加水分解物は、工業的に多
量に生産されていることから、蔗糖に比べて安価であ
る。従って、デキストランの原料として澱粉部分加水分
解物を用い、かつ高い収率でデキストランを得ることが
できれば、デキストランを従来より安価に提供すること
が可能である。さらに、理論的には、澱粉部分加水分解
物を用いたデキストランの収率は、蔗糖を原料とする場
合より高い。

【０００６】ところが、前記のように、グルコノバクタ
ー属に属するデキストラン生産細菌を培養することによ
り得られるデキストランの収率は低く、本発明者の追試
によれば、ベンゼン等を添加した培地でもその収率は２
０〜２５％程度の収率でしかなかった。そこで本発明の
目的は、澱粉部分加水分解物を炭素源として用い、グル
コノバクター属に属する細菌を用いて、高い収率でデキ
ストランを製造できる方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで発明者は、炭酸カ
ルシウムを培地に添加することにより、澱粉部分加水分
解物またはその還元物を炭素源として、グルコノバクタ
ー属に属するデキストラン生産細菌を用いて、高収率で
デキストランを製造することができることを見出して、
本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は、澱粉部
分加水分解物またはその還元物を炭素源として含有し、
かつ炭酸カルシウムを含有する培地中で、グルコノバク
ター属に属するデキストラン生産菌を培養し、培地中か
らデキストランを採取することを特徴とするデキストラ
ンの製造方法に関する。以下に本発明について詳細に説
明する。

【０００８】澱粉部分加水分解物を炭素源として培養す
ることによりデキストランを生産するグルコノバクター
属に属するデキストラン生産菌としては、例えば、グル
コノバクターオキシダンスＡＴＣＣ１１８９４株(Gluco
nobacter oxydans AmericanType Culture Collection S
train No.11894)またはグルコノバクターオキシダンス
ＡＴＣＣ１１８９５株(Gluconobacter oxydans America
n Type Culture Collection Strain No.11895)などを挙
げることができる。但し、これらに限定されるものでは
なく、これら以外のグルコノバクター属に属するデキス
トラン生産菌も本発明の方法に使用することができる。
尚、これらの菌株は酢酸菌に属し、糸引きビールの原因
菌である。しかし、酢酸菌に病原性などは知られていな
いことから、これらの酢酸菌の培養物は安全であり、食
品用途であるデキストランの生産菌として適している。

【０００９】澱粉部分加水分解物の原料となる澱粉とし
ては、例えば、トウモロコシ澱粉、馬鈴薯澱粉、甘藷澱
粉、米澱粉、小麦澱粉、タピオカ澱粉、サゴ澱粉、クズ
澱粉、リョクトウ澱粉などを挙げることができる。但
し、これらに限定されるものではない。さらに、澱粉部
分加水分解物を製造するための酸としてはシュウ酸、塩
酸、硫酸などを挙げることができる。また、加水分解酵
素としては、例えばα−アミラーゼ、β−アミラーゼ、
グルコアミラーゼ、プルラナーゼ、イソアミラーゼ、α
−グルコシダーゼなどを挙げることができる。

【００１０】本発明に用いる澱粉部分加水分解物とは、
澱粉を酸または酵素により加水分解したもので、ＤＥ５
〜６５程度、好ましくは１０〜４５程度のものであるこ
とが適当である。また、その還元物とは、これら澱粉部
分加水分解物に水素添加することにより還元したもので
ある。還元は、還元性末端を部分還元であっても、全部
還元であってもよく、還元の程度には特に制限はない。

【００１１】グルコノバクター属に属するデキストラン
生産菌の培養は、炭素源として澱粉部分加水分解物また
は還元物を例えば２〜２５重量％、好ましくは５〜１５
重量％、及び炭酸カルシウムを例えば０．０１〜１０重
量％、好ましくは０．５〜５％含有する培地を用いるこ
とが適当である。培養温度は、デキストラン生産菌の最
適温度付近に設定すれば良く、例えば２５℃とし、例え
ば約１０〜２００時間通気培養することで、デキストラ
ンが培地中に蓄積する。さらに培地には、必要により、
窒素源を添加することもできる。窒素源は添加しなくて
も培養はできるが、菌の増殖やデキストランの生成量を
考慮すると添加することが好ましい。使用できる窒素源
は、通常微生物の培養に用いられている窒素源であれば
特に限定されない。例えば、酵母エキス、肉エキス、魚
エキス、ＣＳＬ（コーンスティープリカー）、ペプト
ン、大豆粉、カゼイン、硝酸アンモニウム、硫酸アンモ
ニウム、尿素などを挙げることができる。また、窒素源
の添加量は、例えば０〜５％の範囲であることが適当で
あり、好ましくは０．０１〜１．５％の範囲である。

【００１２】グルコノバクター属の培養液中のデキスト
ラン含量の測定は、除菌した液１ｍｌにグルコアミラー
ゼ９ｍｌ（５０単位）を添加して３７℃にて３０分間反
応させ、未反応の澱粉部分加水分解物またはその還元物
を分解させた後、煮沸によりグルコアミラーゼを失活せ
しめた後、この反応液の全糖量をフェノール硫酸法に
て、また糖組成をＨＰＬＣにより分析し、その高分子画
分の重量％に全糖量を乗ずることにより求められる。こ
の際のＨＰＬＣは３糖程度までの低分子と、それ以上の
高分子とを分離できるカラムを用いればよく、例えばAm
inex HPX-42A (Bio-Rad Laboratry)などを用いることが
できる。

【００１３】グルコノバクター属の培養液からデキスト
ランを得るためには、菌体を除き、糖質以外のものを除
去する操作を加えればよい。培養液からの菌体の除去
は、通常の微生物の除菌操作、例えば遠心分離などを用
いればよく、糖質以外のものの除去には活性炭処理、イ
オン交換樹脂による処理、膜分離などを用いることがで
きる。培養液からの菌体の除去は、具体的には、例えば
１２０，０００ｒｐｍ程度の遠心分離操作や連続遠心操
作などを用いることができる。糖質以外のものの除去に
は、例えば０．０１〜０．５％程度活性炭を加えて行う
脱色処理や陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂を用い
た脱塩処理や膜分離操作による目的物であるデキストラ
ンの分画などを用いることができる。このようにして得
られるデキストランをさらに精製することもできる。精
製法としては、例えば、エタノールなどを用いた有機溶
媒による沈殿法、クロマト分画法や限外濾過膜による処
理などを用いることができる。これらの方法は、単独ま
たはいくつかの操作を組み合わせることにより、より効
率的に高純度のデキストランを得ることができる。

【００１４】

【実施例】

実施例１ ５％パインデックス♯３（松谷化学製、澱粉部分加水分
解物、ＤＥ２５、±１）、０．５％酵母エキスを含む培
地に２００ｍｌに、重亜硫酸ナトリウム０．０２５％、
次亜塩素酸カルシウム０．０２５％、炭酸カルシウム１
％をそれぞれ単独に添加したもの及びこれらを添加しな
いものを調製し、滅菌後、グルコノバクターオキシダン
スＡＴＣＣ１１８９４株（シード培養したものを１０ｍ
ｌ）を接種し、２５℃で４日振盪培養した。これらの培
養液中のデキストラン含量は、表１に示したとおりであ
り、炭酸カルシウム添加した系では対糖収率３８％であ
った。

【００１５】

【表１】

【００１６】上記例で炭酸カルシウムを添加して得られ
た培養液を、遠心分離機（１２０，０００ｒｐｍ）を用
いて菌体を除いた後、上澄に０．１％活性炭を添加して
５０℃にて３０分放置し脱色処理を行った。再度遠心分
離機（１２０，０００ｒｐｍ）により活性炭を除去した
後、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂を詰めたカラ
ムに通液し（ＳＶ ２）、脱イオン処理を行った。脱イ
オン処理した液に３０％（ｖ／ｖ）となるようにエタノ
ールを添加し、遠心分離機（１２０，０００ｒｐｍ）に
より沈殿を集め、脱イオン水に溶解後、凍結乾燥し、デ
キストランを得た。最終的なデキストランの対糖収率は
３３％であった。

【００１７】実施例２ ５％パインデックス♯３（松谷化学製）、０．５％酵母
エキスを含む培地に２００ｍｌに、重亜硫酸ナトリウム
０．０２５％、次亜塩素酸カルシウム０．０２５％、炭
酸カルシウム１％をそれぞれ単独に添加したもの及びこ
れらを添加しないものを調製し、滅菌後、グルコノバク
ターオキシダンスＡＴＣＣ１１８９５株を接種し、２５
℃で４日振盪培養した。これらの培養液中のデキストラ
ン含量は、表２に示したとおりであり、炭酸カルシウム
を添加した系では対糖収率４０％であった。

【００１８】

【表２】

【００１９】上記例で炭酸カルシウムを添加して得られ
た培養液を、実施例１と同様に処理してデキストランを
得た。最終的なデキストランの対糖収率は３８％であっ
た。

【００２０】実施例３ ５％パインデックス♯３（松谷化学製）、０．５％酵母
エキスを含む培地に２００ｍｌに、炭酸カルシウム０．
１〜１０％添加したもの及びこれらを添加しないものを
調製し、滅菌後、グルコノバクターオキシダンスＡＴＣ
Ｃ１１８９４株を接種し、２５℃で４日振盪培養した。
これらの培養液中のデキストラン含量は、表３に示した
とおりであり、炭酸カルシウム添加した系では対糖収率
３０％台であった。これらの添加量のうち、もっともデ
キストランの対糖収率の高いものは１％炭酸カルシウム
を添加した系で、その対糖収率は３８％であった。

【００２１】

【表３】

【００２２】

【発明の効果】これまでデキストランは非常に高価なも
ので、医薬・生化学用途の極限られた分野でしか利用さ
れていなかった。しかし、本発明の製造方法により、安
価な澱粉部分加水分解物またはその還元物を原料とし
て、従来よりも効率よくデキストランを製造することが
できるようになった。その結果、より安価にデキストラ
ンを提供することが可能となり、食品用途など、より広
い分野で利用が可能となる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 澱粉部分加水分解物またはその還元物を
   炭素源として含有し、かつ炭酸カルシウムを含有する培
   地中で、グルコノバクター属に属するデキストラン生産
   菌を培養し、培地中からデキストランを採取することを
   特徴とするデキストランの製造方法。
2. 【請求項２】 炭酸カルシウムの含有量が０．０１〜１
   ０重量％の範囲である請求項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】 グルコノバクター属に属するデキストラ
   ン生産菌が、グルコノバクターオキシダンスＡＴＣＣ１
   １８９４株またはグルコノバクターオキシダンスＡＴＣ
   Ｃ１１８９５株である請求項１又は２記載の製造方法。