JPH0790003A - 新規多糖類、その製造方法、新規多糖類の用途およびアゾトバクター・ベイジェリンキィーtnm1株 - Google Patents

新規多糖類、その製造方法、新規多糖類の用途およびアゾトバクター・ベイジェリンキィーtnm1株

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JPH0790003A
JPH0790003A JP5308620A JP30862093A JPH0790003A JP H0790003 A JPH0790003 A JP H0790003A JP 5308620 A JP5308620 A JP 5308620A JP 30862093 A JP30862093 A JP 30862093A JP H0790003 A JPH0790003 A JP H0790003A
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galacturonic acid
bond
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Osamu Nakanishi
收 中西
Yoichi Oiso
洋一 大磯
Takeshi Okumiya
毅 奥宮
Ryosuke Sugihara
良介 杉原
Akira Misaki
旭 三崎
Shohei Nakagawa
昌平 中川
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Original Assignee
Tayca Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】以下に記載の理化学的性質を有する新規多糖
類。 (1)ゲル濾過クロマトグラフィーにて測定した分子量
が、約5×103 〜約10×106である。 (2)構成糖が、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース
及びD−グルコースの3種から成る。 (3)各構成糖の結合様式が、実質的に1,3結合であ
る。 (4)D−ガラクツロン酸の結合配置がα、L−ラムノ
ースの結合配置がβ、D−グルコースの結合配置がαで
ある。 【効果】本発明の多糖類は、保湿剤、フイルム形成剤、
乳化剤、気泡安定剤、保水剤、セメント混和剤などに利
用することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規多糖類、その製造
方法、新規多糖類の用途および多糖類生産性新菌株に関
する。本発明の新規多糖類は、各種の分野において、例
えば、保湿剤、フイルム形成剤、乳化剤、気泡安定剤、
保水剤、セメント混和剤として使用される。
【0002】
【従来の技術】特開昭63−156707号には、保湿
剤としてヒアルロン酸含有化粧料が提案されている。上
記の保湿剤は、外界からの刺激や肌荒れを防ぎ、また、
化粧料の使用感を向上させる機能を有する。そして、一
般に、化粧品原料としての保湿剤は、相対湿度40〜8
0%の通常の環境条件下において、保湿率が10〜50
%の範囲にあることが望ましいと言われている。また、
その保湿能が相対湿度の変化によっても影響を受け難い
ことも要求される(フレグランス・ジャーナル臨時増刊
No.9「保湿剤の科学」1988年、第34頁ほ
か)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヒアル
ロン酸は、保湿能が湿度条件によって影響を受け易く一
定でないと言う重大な欠点がある。本発明者等は、優れ
た保湿能を有する物質を提供すべく検討を重ねた結果、
新規な微生物を利用して得られる新規な多糖類が相対湿
度によって影響され難い優れた保湿能を有していること
を見出した。また、この新規な多糖類が他の有用な特性
を有していることも見出した。
【0004】本発明は、上記の知見を基に完成されたも
のであり、その目的は、新規多糖類およびその製造方法
を提供することにある。本発明の他の目的は、新規多糖
類の好適な用途を提供することにある。本発明の更に他
の目的は、アゾトバクター属の新規な微生物を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の要旨は、
以下の表2(表1と同じ)に記載の理化学的性質を有す
ることを特徴とする新規多糖類に存する。
【表2】 (1)ゲル濾過クロマトグラフィーにて測定した分子量
が、約5×103 〜約10×106 である。 (2)構成糖が、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース
及びD−グルコースの3種から成る。 (3)各構成糖の結合様式が、実質的に1,3結合であ
る。 (4)D−ガラクツロン酸の結合配置がα、L−ラムノ
ースの結合配置がβ、D−グルコースの結合配置がαで
ある。
【0006】本発明の第2の要旨は、アゾトバクター属
に属し、且つ、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース及
びD−グルコースから成り、各構成糖の結合様式が実質
的に1,3結合である多糖類生産性を有する微生物を培
養し、培養物から、D−ガラクツロン酸、L−ラムノー
ス及びD−グルコースから成り、各構成糖の結合様式が
実質的に1,3結合である多糖類を採取することを特徴
とする多糖類の製造方法に存する。
【0007】本発明の第3の要旨は、ゲル濾過クロマト
グラフィーにて測定した分子量が、約5×103 〜約1
0×106 であり、構成糖が、D−ガラクツロン酸、L
−ラムノース及びD−グルコースの3種から成る多糖類
を成分とすることを特徴とする保湿剤に存する。
【0008】本発明の第4の要旨は、ゲル濾過クロマト
グラフィーにて測定した分子量が、約5×103 〜約1
0×106 であり、構成糖が、D−ガラクツロン酸、L
−ラムノース及びD−グルコースの3種から成る多糖類
を成分とすることを特徴とするフィルム形成剤に存す
る。
【0009】本発明の第5の要旨は、ゲル濾過クロマト
グラフィーにて測定した分子量が、約5×103 〜約1
0×106 であり、構成糖が、D−ガラクツロン酸、L
−ラムノース及びD−グルコースの3種から成る多糖類
を成分とすることを特徴とする乳化安定剤に存する。
【0010】本発明の第6の要旨は、ゲル濾過クロマト
グラフィーにて測定した分子量が、約5×103 〜約1
0×106 であり、構成糖が、D−ガラクツロン酸、L
−ラムノース及びD−グルコースの3種から成る多糖類
を成分とすることを特徴とする気泡安定剤に存する。
【0011】本発明の第7の要旨は、ゲル濾過クロマト
グラフィーにて測定した分子量が、約5×103 〜約1
0×106 であり、構成糖が、D−ガラクツロン酸、L
−ラムノース及びD−グルコースの3種から成る多糖類
を成分とすることを特徴とする保水剤に存する。
【0012】本発明の第8の要旨は、ゲル濾過クロマト
グラフィーにて測定した分子量が、約5×103 〜約1
0×106 であり、構成糖が、D−ガラクツロン酸、L
−ラムノース及びD−グルコースの3種から成る多糖類
を成分とすることを特徴とするセメント混和剤に存す
る。
【0013】本発明の第9の要旨は、多糖類生産性アゾ
トバクター・ベイジェリンキィーTNM1株(FERM
BP−4194)又はその変異株に存する。
【0014】以下、本発明を詳細に説明する。先ず、本
発明の新規多糖類について説明する。本発明の多糖類
は、その構成糖が、D−ガラクツロン酸、L−ラムノー
ス及びD−グルコースの3種から成り、各構成糖の結合
様式が、実質的に1,3結合(又は1→3)であること
を特徴とする。従来、構成糖の組み合わせを異にする各
種の多糖類が知られているが、上記の各構成糖の結合様
式が実質的に1,3結合である多糖類は知られていな
い。
【0015】本発明の多糖類において、D−ガラクツロ
ン酸の結合配置はα、L−ラムノースの結合配置はβ、
D−グルコースの結合配置はαであり、そして、構成糖
のモル比は、一般に、D−ガラクツロン酸:L−ラムノ
ース:D−グルコース=0.6〜1.0:0.8〜1.
2:0.8〜1.2である。そして、ゲル濾過クロマト
グラフィーにて測定した分子量は、約5×103 〜約1
0×106 の範囲である。本発明において、分子量は、
具体的には、旭化成社製「AsahipakGFA−7
MF」をカラムとするGPCモードの高速液体クロマト
グラフィーを使用し、0.1M NaNO3 水溶液を移
動相とし、分子量既知のプルランを標準サンプルとして
作成した分子量−保持時間標準曲線を使用して測定する
ことが出来る。
【0016】本発明の多糖類は次の様な物性を有してい
る。
【表3】 性状:白色綿状(凍結乾燥品) 溶解性:水、希酸、希アルカリ、DMSOに対して
可溶であり、メタノール、エタノール、アセトンに対し
て不溶である。
【0017】 紫外吸収スペクトル:光路長10mm
の石英セルを使用して0.5%(w/v)水溶液濃度で
測定した結果を図1に示す。図1から明らかな通り、蛋
白質(ペプチド)に特有な280nmおよび核酸に特有
な260nmに吸収は認められない。
【0018】 赤外吸収スペクトル:KBr錠剤法に
よる測定結果を図2に示す。図2から明らかな通り、3
400cm-1付近に水酸基の吸収が、1620cm-1付近に
ウロン酸のカルボキシル基の吸収が、1730cm-1付近
にO−アセチル基の吸収が、1100及び1250cm-1
付近にエーテル結合の吸収が、2950cm-1付近にアル
カン基の吸収がそれぞれ認められる。なお、2350cm
-1付近の鋭い吸収帯は、大気中の二酸化炭素によるもの
である。
【0019】
【表4】 呈色反応 フェノール硫酸法 :陽性 m−フェニルフェノール法 :陽性 エルソン−モルガン法 :陰性
【0020】フェノール硫酸法が陽性であることから糖
の存在が、m−フェニルフェノール法が陽性であること
からウロン酸の存在がそれぞれ認められる。また、エル
ソン−モルガン法が陰性であることからヘキソサミンが
含まれていないと判断出来る。この事実は、アミノ糖が
存在しないことを意味する。従って、本発明の多糖類
は、ウロン酸を含む酸性多糖類であると認められる。
【0021】 構成糖:本発明の多糖類と本発明の多
糖類のウロン酸に由来するカルボキシル基を還元した多
糖類について、2M トリフルオロ酢酸(TFA)を使
用し、100℃、6時間の条件下に酸加水分解を行った
後、アルジトールアセテートに誘導した。得られた各誘
導体について、ECNSS−Mコートカラム(和光純薬
社製、「Gas chrom Q」を使用してガスクロ
マトグラフィー分析を行った。その結果、D−ガラクト
ース、L−ラムノース及びD−グルコースによって得ら
れる化合物と同一の化合物が検出された。
【0022】また、上記と同じ条件下に酸加水分解を行
い、更に、ピリジルアミノで蛍光標識を施した後、「T
SKgel Sugar AXI」(東ソー社製)をカ
ラムとし、CH3 CN:0.7M K3 BO3 (pH
9.0)=1:9の混合液を移動相として液体クロマト
グラフィー分析を行った。これらの分析の結果、本発明
の多糖類は、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース及び
D−グルコースから成り、その構成モル比は、D−ガラ
クツロン酸:L−ラムノース:D−グルコース=0.6
〜1.0:0.8〜1.2:0.8〜1.2であること
が認められた。
【0023】 構成糖残基間の結合様式:本発明の多
糖類と本発明の多糖類のウロン酸に由来するカルボキシ
ル基を還元した多糖類について、箱守法によりメチル化
した後、88%HCOOHを使用して100℃で12時
間、更に、2M TFAを使用して6時間、酸加水分解
を行い、次いで、アルジトールアセテートに誘導した。
得られた各誘導体について、ECNSS−Mコートカラ
ム及び「シリコンOV−1」カラム(和光純薬製)を使
用してガスクロマトグラフィー分析を行い、更に、「シ
リコンOV−1」カラムを使用したガスマス分析を行っ
た。その結果、2,4,6−トリ−O−メチル−D−ガ
ラクトース、2,4−ジ−O−メチル−L−ラムノース
及び2,4,6−トリ−O−メチル−D−グルコースが
検出された。これらの事実から、本発明の多糖類の構成
糖である、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース及びD
−グルコースの各残基の結合様式は実質的に1,3結合
であることが認められた。
【0024】また、本発明の多糖類と本発明の多糖類の
ウロン酸に由来するカルボキシル基を還元した多糖類に
ついて、完全スミス分解を行ったが完全スミス分解は起
こらなかった。この事実から、D−ガラクツロン酸、L
−ラムノース及びD−グルコースの各残基の結合様式
は、実質的に1,3結合であるか、または、完全スミス
分解を受けない分岐点を有していると判断される。そし
て、この事実と前記のメチル化分析の結果とを合わせて
考察した結果、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース及
びD−グルコースの各残基の結合様式は、実質的に1,
3結合であると認められた。
【0025】更に、本発明の多糖類について、部分酸加
水分解を行なった結果、D−グルコースよりもL−ラム
ノースの方が、分解産物中に単糖として現われにくいこ
とが判明した。一般に、多糖類中のウロン酸残基とその
1位の炭素原子とグリコシド結合した中性糖残基との間
の結合は酸に対して比較的安定であることが知られてお
り、従って、本発明の多糖類中のD−ガラクツロン酸の
1位の炭素原子とグリコシド結合している残基は、主に
L−ラムノース残基であると認められる。
【0026】 比旋光度: 〔α〕25 D =+120°(c=0.5、水溶液) 比旋光度が、上記の値であること、および、構成糖のモ
ル比が、D−ガラクツロン酸:L−ラムノース:D−グ
ルコース=0.6〜1.0:0.8〜1.2:0.8〜
1.2であることから、各構成糖の結合配置は、D−ガ
ラクツロン酸とD−グルコースとがαであり、L−ラム
ノースがβであると判断される。
【0027】上述した物性から、本発明の多糖類は、D
−ガラクツロン酸、L−ラムノース及びD−グルコース
から成り、それらの構成モル比は、D−ガラクツロン
酸:L−ラムノース:D−グルコース=0.6〜1.
0:0.8〜1.2:0.8〜1.2であり、各構成糖
の残基の結合様式は実質的に1,3結合であり、そし
て、各構成糖の結合配置は、D−ガラクツロン酸とD−
グルコースとがαであり、L−ラムノースがβである、
酸性ヘテロ多糖類であることが判明した。また、本発明
の多糖類の主な繰り返し単位は、[D−ガラクツロン酸
(1→3)L−ラムノース(1→3)D−グルコース
(1→3)]であると認められる。なお、本発明におい
て、各構成糖は、一部の水酸基がO−アセチル基で置換
されたものも包含する。通常、O−アセチル基の数は、
平均して、構成糖1残基に対して1以下である。
【0028】公知物質の中には、D−ガラクツロン酸、
L−ラムノース及びD−グルコースの3種から成り、各
構成糖の結合様式が実質的に1,3結合である化合物を
見出し得なかったことから、本発明の多糖類は、新規な
酸性ヘテロ多糖であることを確認した。
【0029】次に、本発明の多糖類の製造方法について
説明する。本発明の製造方法は、アゾトバクター属に属
し、且つ、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース及びD
−グルコースから成り、各構成糖の結合様式が実質的に
1,3結合である多糖類生産性を有する微生物を培養
し、培養物から、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース
及びD−グルコースから成り、各構成糖の結合様式が実
質的に1,3結合である多糖類を採取することを特徴と
する。そして、本発明の好ましい態様においては、微生
物として、アゾトバクター・ベイジェリンキィーが使用
され、更に好ましい態様においては、微生物として、天
然土壌から純粋分離したアゾトバクター・ベイジェリン
キィーTNM1株(FERM BP−4194)又はそ
の変異株が使用される。変異株は、紫外線、X線などの
放射線またはエチルメタンスルホン酸(EMS)、N−
メチル−N′−ニトロ−N−ニトロソグアニジン(MN
NG)等の化学的突然変異誘発物質の様な公知の突然変
異誘発手段により発生させることが出来る。
【0030】表5〜8にアゾトバクター・ベイジェリン
キィーTNM1株の菌学的性質を示す。
【表5】 菌学的性質 諸 性 質 形態 やや多形性、コロニーはムコイド状 グラム染色 − ブドウ糖OF O型 運動性 − 鞭毛 − カタラーゼ + オキシターゼ +
【0031】
【表6】 マッコンキー寒天での生育 + SS寒天での生育 + KCN培地での生育 − クエン酸塩の利用 + 硝酸塩の還元 +w (弱陽性) 硝酸塩からのガス産生 − 無窒素培地での生育 +w (弱陽性)
【0032】
【表7】 炭水化物からの酸の生成 グルコース + ラクトース − マルトース − マンニット + サリシン − サッカロース + キシロース + フルクトース + イノシット − セロビオース − トレハロース + ガラクトース +
【0033】
【表8】 カゼイン加水分解 + ゼラチン加水分解 + デンプン加水分解 − ウレアーゼ − VP − インドール − ONPG − リジン デカルボキシラーゼ − アルギニン ジヒドロラーゼ + オルニチン デカルボキシラーゼ − エスクリン加水分解 − Tween 80 加水分解 − LV + 菌体外多糖生産能 +
【0034】上記に示す菌学的性質とバージーズ・マニ
ュアル・オブ・システマチック・バクテリオロジー第1
巻(BERGEY’S MANUAL OF Syst
ematic Bacteriology Volum
e 1、1984年) 228頁に記載のデータとの対比
から、次のことが判明した。 (1)本発明の菌株は、アゾトバクター・ベイジェリン
キィー(Azotobacter beijerinc
kii) の変異体TNM1株と分類される。そして、ア
ゾトバクター(Azotobacter) 属に属するた
めに安全性を有する。 (2)前記の菌体外多糖生産能、カゼイン、ゼラチン加
水分解能などはタイプストレイン(ATCC 1936
0) については見当らない。しかしながら、他の諸性質
については、本発明の菌株とタイプストレインは一致す
る。
【0035】本発明の菌株は、通商産業省工業技術院生
命工学工業技術研究所において、受託番号「FERM
BP−4194」として、平成5年2月18日から国際
寄託され保管されている。
【0036】本発明の製造方法において、前記微生物を
培養するための培地としては、アゾトバクター(Azo
tobacter) 属に属する微生物が生育出来、本発
明の多糖類を生産する炭素源、窒素源、無機塩類および
微量栄養源を適量含有するものであれば特に制限されな
い。そして、炭素源としては、グルコース、ガラクトー
ス、フルクトース、キシロース、マンニット、サッカロ
ース、トレハロース、グルクロン酸、ガラクツロン酸な
どが使用される。窒素源としては、硝酸塩、アンモニウ
ム塩、尿素などの合成化合物、ポリペプトン、コーンス
ティープリカー、酵母エキス、肉エキス、脱脂大豆抽出
物、ペプチド、アミノ酸などの天然有機物が使用され
る。無機塩類としては、リン酸塩、カリウム塩、硫酸
塩、マグネシウム塩などが使用される。培地には、必要
に応じ、鉄塩、カルシウム塩、マンガン塩などを添加す
ることが出来る。また、微量栄養源としては、酵母エキ
ス、各種ビタミン類などが使用される。
【0037】培地の状態は、固体でも液体でも構わな
い。液体培地を使用する場合には、静置培養でもよい
が、振盪培養、通気撹拌培養の方がより高収量に本発明
の多糖類を得ることが出来る。培養時のpHは、微生物
が生育出来て本発明の多糖類を生産し得るpHであれば
特に制限されないが、通常は4〜8のpHが適切であ
る。培養温度についても、特に制限されないが、通常は
20〜35℃が適切である。培養時間は、本発明の多糖
類の生産量が最大に達する期間が選ばれるが、通常は1
〜7日が適切である。
【0038】上記の培養方法で得られた培養物から、本
発明の多糖類を採取する方法としては、従来公知の方法
を採用することが出来る。例えば、先ず、遠心分離や濾
過などにより、培養物から菌体を除去した後、得られた
培養液にメタノール、エタノール、イソプロパノール、
アセトンなどの有機溶媒を加えて沈澱を生じさせる。次
いで、沈澱物を水に溶解させた後、水に対して透析を行
ない、通風乾燥、熱風乾燥、噴霧乾燥、ドラム乾燥、減
圧乾燥、凍結乾燥などの方法により、透析内液を乾燥し
て本発明の多糖類を回収する。
【0039】上記の採取方法の他に、限外濾過により、
上記の培養液から本発明の多糖類以外の成分を除去し、
得られた濃縮液を上述の乾燥工程に供する方法を採用し
てもよい。更に、必要に応じ、通常の多糖類の精製法に
従って精製することにより、高純度精製品を得ることも
出来る。精製法としては、イオン交換、ゲル濾過、アフ
ィニティー等の各種のカラムクロマトグラフィー、四級
アンモニウム塩による沈澱や塩析、有機溶媒による沈澱
などが採用される。
【0040】本発明の多糖類の重合度は、製造時の培地
組成、採取法などの条件を調節することによって変化さ
せることが出来る。また、TFA、ギ酸、塩酸などを使
用し且つ条件を調節することにより、採取品や精製品を
加水分解することが出来る。従って、本発明の多糖類の
分子量は、約5×103 〜約10×106 の範囲で自由
に調節することが可能である。
【0041】本発明の多糖類は、保湿性をはじめ、保水
性、フィルム形成性、分散安定性などの性能を有してい
る。特に、保湿性に関しては、保湿剤の代表的存在であ
るヒアルロン酸ナトリウムに比べ、保湿能が湿度条件に
よって影響を受け難いという特性を示す。そして、保湿
性としては、特に、分子量が約105 〜106 の多糖類
が好適に使用される。
【0042】また、本発明の多糖類は、ヒアルロン酸ナ
トリウムよりも化学的に安定な物質である。例えば、濃
度が0.2%(w/v)になる様に、水、0.1M H
Cl、0.1M NaOHに本発明の多糖類(分子量:
約2×106 ) 、鶏冠由来のヒアルロン酸ナトリウムな
らびに微生物醗酵生産のヒアルロン酸ナトリウム(分子
量:各約2×106 ) をそれぞれ溶解させた後、密閉容
器中で50℃にて1カ月保存し、保存後の分子量の変化
を高速液体クロマトグラフィー分析で調べた。結果を表
9に示す。
【0043】
【表9】 ──────────────────────────────────── 本発明 鶏冠由来のヒアル 微生物醗酵生産ヒア 多糖類 ロン酸ナトリウム ルロン酸ナトリウム <保存後の分子量> 溶媒:水 1.8 ×106 1.6×106 1.6×106 0.1M HCl 1.7 ×104 1.6×104 1.7×104 0.1M NaOH 1.2 ×106 完全分解 完全分解 ────────────────────────────────────
【0044】表9から明らかな通り、本発明の多糖類、
各種ヒアルロン酸ナトリウムとも、水に溶解させて保存
した場合は106 以上の分子量を保持し、0.1M H
Clに溶解させて保存した場合は分子量が約1/100
にまで低下する。しかしながら、0.1M NaOHに
溶解させて保存した場合は、鶏冠由来および微生物醗酵
生産のヒアルロン酸ナトリウムでは、構成糖単位にまで
分解されるのに対し、本発明の多糖類では、106 以上
の分子量を保持することが出来る。斯かる事実から、本
発明の多糖類は、ヒアルロン酸ナトリウムよりも化学的
に安定な物質であることが判る。
【0045】また、本発明の多糖類は、例えば、0.5
%(w/v)水溶液として、平板上に均一に流して乾燥
させることにより、無色透明で強靱なフィルム状の成型
物を与える。斯かるフイルム形成能は、包装用フィルム
原料やコーティング剤などのフィルム形成剤としての使
用を可能にする。特に、脱アセチル化処理により、O−
アセチル基を完全(多糖類全体に対して0.1重量%以
下)に除いた本発明の多糖類から得られたフィルム状の
成形物は、その引張強度および破断伸度が優れている。
【0046】更に、本発明の多糖類は、例えば、0.2
%(w/v)水溶液として加熱処理した場合、分子量が
殆ど変化せずに粘度が水と同程度にまで低下する。その
結果、本発明の多糖類の水溶液に酸化チタン等を添加し
ても、アラビアガム等と同様に、沈降を妨げることが出
来る。従って、本発明の多糖類は、原料コストのアップ
で価格が上昇してきたアラビアガムに代わる低粘性分散
安定剤としての使用が期待される。また、サラダ油など
の油に対する乳化安定性に優れており、乳化安定剤とし
て使用できる。更にまた、本発明の多糖類は、後述の実
施例に示されている通り、気泡安定剤、保水剤、セメン
ト混和剤として使用できる。
【0047】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。
【0048】実施例1(多糖類の製造) 500mlの坂口フラスコに表10に示す組成の培地を
100ml入れ、121℃で20分間湿熱滅菌後、スラ
ント培養(斜面培養)していたアゾトバクター・ベイジ
ェリンキィー(Azotobacter beijer
inckii)TNM1株(FERM BP−419
4)を一白金耳分植菌し、振盪数毎分110ストロー
ク、28℃で3日間レシプロ振盪培養を行った。
【0049】
【表10】 培地組成(重量%) サッカロース 2 % 硝酸ナトリウム 0.2 % リン酸一水素カリウム 0.1 % 硫酸マグネシウム・7水和物 0.05 % 塩化カリウム 0.05 % 硫酸鉄・7水和物 0.001 % 酵母エキス 0.05 % pH 6
【0050】上記の表10に示す組成と同一組成の培地
6リットルを入れて前記と同様の滅菌を行った10リッ
トルのジャーファーメンターに前記で得られた培養液6
0mlを接種し、温度28℃、回転数400rpm、通
気量6リットル/minの条件下で63時間通気攪拌培
養を行った。
【0051】得られた培養物を水で3倍に希釈し、遠心
分離により菌体を除去した。得られた培養上清分につい
て、本発明の多糖類以外の成分(残留培地成分など)が
除去される迄、クロスフロー方式の限外濾過を繰り返し
た。限外濾過には、東ソー社製、限外濾過システム「U
F−LMSII」(分画分子量:3×106 )を使用し
た。限外濾過膜を透過しなかった濃縮液を凍結乾燥し、
培地1リットル当たり、約3gの単一な多糖類を得た。
なお、多糖類の単一性の確認は、GPCモードの高速液
体クロマトグラフィーを使用して行った。
【0052】旭化成社製「Asahipak GFA−
7MF」をカラムとし、0.1MNaNO3 水溶液を移
動相とした高速液体クロマトグラフィーを使用し、上記
の多糖類の分子量を測定した結果、多糖類のクロマトグ
ラフのピークトップの保持時間は、分子量既知のプルラ
ンを標準サンプルとして作成した分子量−保持時間標準
曲線において、分子量約2×106 に相当する値を示し
た。
【0053】また、上記の多糖類について、ウロン酸に
由来するカルボキシル基を還元し、各構成糖まで加水分
解を行い、蛍光標識を施して液体クロマトグラフィー分
析を行った。予め作成した検量線と各構成糖のピーク高
さから、構成糖のモル比を求めた結果、D−ガラクツロ
ン酸:L−ラムノース:D−グルコース=0.8:1.
0:1.0であった。
【0054】0.25M TFAを使用し、100℃に
おいて、3、4.5及び6時間の各条件下、上記で得ら
れた多糖類を部分加水分解した後、アルジトールアセテ
ートに誘導した。得られた各誘導体について、3%EC
NSS−MコートGas Chrom Qカラム(和光
純薬社製)を使用してガスクロマトグラフィー分析を行
なった。クロマトグラフにおける、D−グルコース及び
L−ラムノース由来の誘導体の各ピーク面積は、D−グ
ルコースの場合、加水分解時間に関係なく、略一定であ
る一方、L−ラムノースの場合、加水分解時間に従って
増加していた。
【0055】一般に、多糖類中のウロン酸残基とその1
位に炭素原子とグリコシド結合した中性糖残基との間の
結合は酸に対して比較的安定であるということが知られ
ており、従って、上記で得られた多糖類中のD−ガラク
ツロン酸残基の1位の炭素原子とグリコシド結合してい
る残基は、L−ラムノース残基が主であると考えられ
る。
【0056】また、多糖類の水酸基の修飾について分析
するため、0.01M KOH及び0.13M KCl
の水溶液中、室温で5時間の条件下、上記で得られた多
糖類を脱アシル化処理した。処理試料について、高速液
体クロマトグラフィー分析を行なった結果、酢酸カリウ
ム水溶液を分析した場合のピークと同じ保持時間を有す
るピークが検出された。予め作成した検量線とそのピー
ク高さから、多糖類のO−アセチル基含量を求めた結
果、多糖類全体に対して6重量%であった。なお、脱ア
シル化処理した多糖類の赤外吸収スペクトルを測定した
結果では、1730cm-1付近のピークが消失した。
【0057】実施例2(多糖類の製造) 実施例1において、ジャーファーメンターの回転数を2
00rpmに、培養時間を51時間にそれぞれ変更した
以外は、実施例1と同様に処理した結果、培地1リット
ル当たり、1.3gの単一な多糖類が得られた。得られ
た多糖類について、実施例1と同様にして構成糖のモル
比を求めた結果、D−ガラクツロン酸:L−ラムノー
ス:D−グルコース=1.0:1.1:1.0であっ
た。また、分子量は2.6×106 であった。
【0058】実施例3(多糖類の製造) 500mlの坂口フラスコに実施例1と同一組成の培地
を100ml入れ、121℃で20分間湿熱滅菌後、ス
ラント培養(斜面培養)していたアゾトバクター・ベイ
ジェリンキィー(Azotobacter beije
rinckii)TNM1株(FERM BP−419
4)を一白金耳分植菌し、振盪数毎分110ストロー
ク、温度28℃の条件下、5日間レシプロ振盪培養を行
った。
【0059】得られた培養物を水で2倍に希釈し、遠心
分離により菌体を除去した。得られた培養上清分に3倍
量(V/W)のエタノールを添加し、生じた沈澱物を水
に溶解した後、流水透析を2日間行った。得られた透析
内液を凍結乾燥し、培地1リットル当たり、1.1gの
単一な多糖類を得た。得られた多糖類について、実施例
1と同様にして構成糖のモル比を求めた結果、D−ガラ
クツロン酸:L−ラムノース:D−グルコース=0.
7:0.8:1.0であった。また、分子量は3.0×
106 であった。
【0060】実施例4(多糖類の製造) 実施例3において、グルコース:4重量%、ポリペプト
ン:0.2重量%、酵母エキス:0.1重量%、肉エキ
ス:0.1重量%の培地組成を有し、pH7の培地を使
用した以外は、実施例3と同様に処理した結果、培地1
リットル当たり、2.7gの単一な多糖類が得られた。
得られた多糖類について、実施例1と同様にして構成糖
のモル比を求めた結果、D−ガラクツロン酸:L−ラム
ノース:D−グルコース=0.6:1.2:1.0であ
った。また、分子量は1.9×106 であった。
【0061】実施例5(多糖類の製造) 実施例1において、通気撹拌培養開始後24時間目に、
ジャーファーメンターの回転数を800rpmに上げ、
総培養時間を72時間に変更した以外は、実施例1と同
様に処理した結果、培地1リットル当たり、6.6gの
単一な多糖類が得られた。得られた多糖類について、実
施例1と同様にして構成糖のモル比を求めた結果、D−
ガラクツロン酸:L−ラムノース:D−グルコース=
0.7:0.7:1.0であった。また、分子量は2.
3×106 であった。
【0062】実施例6(多糖類の保湿能の評価) 実施例1で得られた多糖類(分子量2×106 相当)を
秤量管に入れて十分に真空乾燥した後、NH4 Clによ
り相対湿度79%に調整したデシケーター中に入れ、そ
の重量が一定になるまで放置した。次に、Zn(N
3 2 ・6H2 Oにより相対湿度42%に調整したデ
シケーター中に移し、再びその重量が一定になるまで放
置した。上記の操作は、何れも、20℃の一定温度下で
行った。また、保湿能の比較のため、鶏冠由来のヒアル
ロン酸ナトリウム(キューピー社製、分子量:約2×1
6 )と微生物醗酵生産ヒアルロン酸ナトリウム(電気
化学工業社製、分子量:約2×106 )について、上記
と同様に操作を行った。
【0063】各相対湿度条件下での保湿率は、下記の数
式により算出した。保湿能評価を行った結果を表11に
示す。
【数1】保湿率(%)=(A−B)/B×100 但し、Aは各相対湿度条件下において一定になった時の
サンプル重量、Bは乾燥サンプル重量を表す。
【0064】
【表11】 ──────────────────────────────────── 本発明 鶏冠由来のヒアル 微生物醗酵生産ヒア 多糖類 ロン酸ナトリウム ルロン酸ナトリウム <保湿率%> 相対湿度79% 31 45 42 42% 24 30 30 <保湿率の差%> 7 15 12 ────────────────────────────────────
【0065】上記の結果から明らかな通り、相対湿度4
0〜80%の通常の環境条件下においては、いずれの化
合物も、一般に要求される10〜50%の保湿率を有す
るが、相対湿度の変化による影響は、すなわち、相対湿
度79%と42%との間の保湿率の差は、鶏冠由来のヒ
アルロン酸ナトリウムでは15%、微生物醗酵生産のヒ
アルロン酸ナトリウムでは12%であるのに対して、本
発明の多糖類では、僅かに7%である。従って、本発明
の多糖類を成分とする保湿剤は、相対湿度の変化によっ
て影響を受け難い点において、各種ヒアルロン酸ナトリ
ウムよりも優れている。
【0066】実施例7(多糖類のフィルム形成能の評
価) 実施例1で得られた多糖類(分子量2×106 相当)を
0.01M KOH及び0.13M KClの水溶液
中、室温で5時間の条件下、脱アセチル化処理した後、
中和し、水に対して透析を行ない、凍結乾燥して脱アセ
チル化多糖類(O−アセチル基含量:0.1重量%以
下)を得た。
【0067】上記で得られた脱アセチル化多糖類および
実施例1で得られた多糖類を濃度が1%(w/v)にな
る様に水に溶解して得た各水溶液をPETシート上に置
いた型板(50×50×1mm)内に流し込み、50℃
で乾燥し、フィルム状成形物を作成した。また、比較の
ため、プルラン(林原社製、「プルランPI−20」)
についても同様にフィルム状成形物を作成した。
【0068】得られた各フィルム状成形物の引張強度、
破断伸度を精密万能試験機(島津製作所社製、AGS−
500B)を使用して測定した。結果を表12に示す。
【0069】
【表12】 ──────────────────────────────────── 本発明 本発明 プルラン 多糖類 脱アセチル化多糖類 引張強度(kg/cm2) 255 560 500 破断伸度(%) 6 21 3 ────────────────────────────────────
【0070】上記の結果から明らかな通り、本発明の多
糖類から得られたフィルム状成形物は、十分実用的な引
張強度および破断伸度を有する。特に、本発明の脱アセ
チル化多糖類から得られたフィルム状成形物は、一層優
れた引張強度および破断伸度を有する。
【0071】実施例8(多糖類の乳化安定性の評価) 実施例1で得られた多糖類(分子量2×106 相当)を
濃度が1%(w/v)になる様に水に溶解して得た水溶
液35gに、ホモミキサーを使用して10,000rp
mで撹拌しながら、等量(w/w)のサラダ油を徐々に
加え、サラダ油を加え終えてから更に5分間撹拌し乳化
させた後、静置した。また、比較のため、カラギナン
(大日本製薬社製、商品名:シーピーガムFA)につい
ても同様に操作を行なった。
【0072】乳化直後では、本発明の多糖類及びカラギ
ナン共に、白色のクリーム状の乳化液であった。しか
し、カラギナンの場合、24時間静置後で水相の出現が
認められ、120時間静置後では水相が液全高の約3/
10に達した。一方、本発明の多糖類の場合、120時
間静置しても全く相分離は認められなかった。従って、
本発明の多糖類は、サラダ油に対して、カラギナンより
も優れた乳化安定性を有している。なお、本発明の脱ア
セチル化多糖類についても、同様の優れた結果が得られ
た。
【0073】実施例9(多糖類の牛乳における気泡安定
性の評価) 牛乳100mlに実施例5で得られた多糖類1gを加
え、ホモミキサーを使用して10,000rpmで撹拌
し、気泡を発生させた。また、比較のため、カラギナン
(大日本製薬社製、商品名:シーピーガムFA)につい
ても同様に操作を行なった。本発明の多糖類の場合、3
0%の体積増加を生じたが、カラギナンの場合、10%
の体積増加であった。また、24時間静置後において
は、カラギナンの場合、気泡は消失したが、本発明の多
糖類の場合、気泡は安定に存在していた。
【0074】実施例9(多糖類のアイスクリームにおけ
る気泡安定性の評価) 先ず、3リットルのステンレス製バットに牛乳1000
gを入れて70℃の湯浴中に保持し、スターラーで攪拌
した。次いで、攪拌しながら、脱脂粉乳120g、砂糖
130g、実施例5で得られた多糖類5gの混合物を加
え、更に、全脂練乳250g、生クリーム(乳脂肪分4
0%)200g、卵黄100g、バニラエッセンス2g
を順次に加えてミックスを調製した。このミックスを8
0℃で10分間保持した後、ホモジナイザーで均質化
し、フリーザーでフリージングした。次いで、温度が−
3℃となった時点でサンプリングし、乳脂肪分14.0
%、無脂乳固形分13.0%のバニラアイスクリーム試
料を得た。また、比較のため、多糖類5gの代わりにカ
ラギナン(大日本製薬社製、商品名:シーピーガムF
A)5gを使用した以外は、同様に操作を行ってアイス
クリーム試料を得た。
【0075】上記の各アイスクリームについてオーバー
ランを測定した。オーバーランは、フリージング直前の
ミックス100mlとフリージング直後のアイスクリム
100mlの各重量の測定値から計算により求めた。重
量測定には、100mlのプラスチック製容器を使用し
た。カラギナンを使用したアイスクリームのオーバーラ
ンは35%であり、多糖類を使用したアイスクリームの
オーバーランは50%であった。
【0076】実施例10(多糖類のスポンジケーキにお
ける保水性の評価) ケーキミックスに対して実施例5で得られた多糖類を
0.5重量%になる様に加え、更に、水を加えてドウを
調製し、オーブンで焼いた。また、比較のため、多糖類
0.5重量%の代わりにカラギナン(大日本製薬社製、
商品名:シーピーガムFA)0.5重量%を使用した以
外は、同様に操作を行ってスポンジケーキを得た。−2
0℃で24時間後の離水を測定した結果、多糖類を使用
したスポンジケーキでは2%、カラギナンを使用したス
ポンジケーキでは10%であった。
【0077】実施例11(多糖類のセメントにおける増
粘・保水性の評価) (1)実施例9で得られた多糖類の0.4%(w/v)
水溶液25ml、(2)カードラン(和光純薬工業製)
を1重量%(w/v)含有する0.1MNaOH水溶液
25ml、(3)水25mlのそれぞれにポルトランド
セメント(住友セメント社製)50gを加えて攪拌混合
した。それぞれのセメントスラリー20gをプラスチッ
クシャーレー(直径90mm、高さ15mm)に入れ、
シャーレーを振動させることによりセメントスラリーを
シャーレー全体に広げた。その後、直ちに、シャーレー
を垂直に立てて放置しセメントスラリーを硬化させた。
操作は室温下に行った。硬化後、垂直に立てたシャーレ
ーの上部、中部、下部の各硬化セメントの厚さを測定
し、表13に示す結果を得た。表13に示す結果から、
本発明の多糖類の添加により、セメントスラリーのたれ
を防止出来ることが認められた。
【0078】
【表13】 ─────────────────────────────────── 上部(mm) 中部(mm) 下部(mm) 多糖類含有硬化セメント 3 3 3 カードラン含有硬化セメント 3 3 6 水含有硬化セメント 2 2 10 ───────────────────────────────────
【0079】実施例13(多糖類の水硬性組成物におけ
る物性改良効果) 混和剤として、実施例5で得られた多糖類とカードラン
(和光純薬工業製)をそれぞれ配合した表14に示す配
合割合の水硬性組成物を調製し、流動性の指標となるス
ランプフロー値と鉄筋コンクリートにした際の圧縮強度
を測定し、その結果を同表に示した。鉄筋コンクリート
は、35mmの最小間隔で鉄筋を配置した型枠にコンク
リートを打設し、圧縮強度は、材令6、7、28日後に
測定した。表14に示す結果から、本発明の多糖類の添
加により、水硬性組成物の物性が改良されることが分か
る。なお、表中の( )内の数字は、結合材(セメン
ト、高炉スラグ及びフライアッシュ)に対する重量%を
表す。また、高性能減水剤はナフタリンスルホン酸ホル
マリン高縮合物、AE減水剤はリグニンスルホン酸化合
物ポリオール複合体である。
【0080】
【表14】 ─────────────────────────────────── 多糖類配合セメント カードラン配合セメント <配合割合(重量部)> 水 150 150 セメント 150 150 高炉スラグ 150 150 フライアッシュ 200 200 細骨材 660 660 粗骨材(最大寸法:20mm) 940 940 高性能減水剤 5(1) 5(1) AE減水剤 0.75(0.15) 0.75(0.15) 多糖類 1.5 (0.3) 0カードラン 0 1.5(0.3) スランプフロー値(cm) 50 48 圧縮強度(Kgf/cm2 ) 材令 6日後 286 285 7日後 287 286 28日後 428 427 ───────────────────────────────────
【0081】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、地球環境
に優しく、各種の分野において、保湿剤、フイルム形成
剤、乳化剤、気泡安定剤、保水剤、セメント混和剤など
に利用することが出来、特に、保湿剤としては、従来品
の問題点を克服した、新規多糖類を効率良く製造するこ
とが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多糖類の紫外吸収スペクトルを示す図
である。
【図2】本発明の多糖類の赤外吸収スペクトルを示す図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01F 17/56 C04B 24/10 24/38 Z C12N 1/20 A 7236−4B C12P 19/04 C 7432−4B //(C12N 1/20 C12R 1:065) (C12P 19/04 C12R 1:065) (72)発明者 三崎 旭 兵庫県芦屋市浜町14−2−311 (72)発明者 中川 昌平 大阪府高槻市大冠町2−20−16

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の表1に記載の理化学的性質を有す
    ることを特徴とする新規多糖類。 【表1】 (1)ゲル濾過クロマトグラフィーにて測定した分子量
    が、約5×103 〜約10×106である。 (2)構成糖が、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース
    及びD−グルコースの3種から成る。 (3)各構成糖の結合様式が、実質的に1,3結合であ
    る。 (4)D−ガラクツロン酸の結合配置がα、L−ラムノ
    ースの結合配置がβ、D−グルコースの結合配置がαで
    ある。
  2. 【請求項2】 構成糖のモル比が、D−ガラクツロン
    酸:L−ラムノース:D−グルコース=0.6〜1.
    0:0.8〜1.2:0.8〜1.2である請求項1に
    記載の新規多糖類。
  3. 【請求項3】 アゾトバクター属に属し、且つ、D−ガ
    ラクツロン酸、L−ラムノース及びD−グルコースから
    成り、各構成糖の結合様式が実質的に1,3結合である
    多糖類生産性を有する微生物を培養し、培養物から、D
    −ガラクツロン酸、L−ラムノース及びD−グルコース
    から成り、各構成糖の結合様式が実質的に1,3結合で
    ある多糖類を採取することを特徴とする多糖類の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 微生物がアゾトバクター・ベイジェリン
    キィーである請求項3に記載の多糖類の製造方法。
  5. 【請求項5】 微生物がアゾトバクター・ベイジェリン
    キィーTNM1株(FERM BP−4194)又はそ
    の変異株である請求項4に記載の多糖類の製造方法。
  6. 【請求項6】 ゲル濾過クロマトグラフィーにて測定し
    た分子量が、約5×103 〜約10×106 であり、構
    成糖が、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース及びD−
    グルコースの3種から成る多糖類を成分とすることを特
    徴とする保湿剤。
  7. 【請求項7】 各構成糖の結合様式が、実質的に1,3
    結合であり、D−ガラクツロン酸の結合配置がα、L−
    ラムノースの結合配置がβ、D−グルコースの結合配置
    がαである請求項6に記載の保湿剤。
  8. 【請求項8】 構成糖のモル比が、D−ガラクツロン
    酸:L−ラムノース:D−グルコース=0.6〜1.
    0:0.8〜1.2:0.8〜1.2である請求項6又
    は7に記載の保湿剤。
  9. 【請求項9】 ゲル濾過クロマトグラフィーにて測定し
    た分子量が、約5×103 〜約10×106 であり、構
    成糖が、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース及びD−
    グルコースの3種から成る多糖類を成分とすることを特
    徴とするフィルム形成剤。
  10. 【請求項10】 ゲル濾過クロマトグラフィーにて測定
    した分子量が、約5×103 〜約10×106 であり、
    構成糖が、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース及びD
    −グルコースの3種から成る多糖類を成分とすることを
    特徴とする乳化安定剤。
  11. 【請求項11】 ゲル濾過クロマトグラフィーにて測定
    した分子量が、約5×103 〜約10×106 であり、
    構成糖が、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース及びD
    −グルコースの3種から成る多糖類を成分とすることを
    特徴とする気泡安定剤。
  12. 【請求項12】 ゲル濾過クロマトグラフィーにて測定
    した分子量が、約5×103 〜約10×106 であり、
    構成糖が、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース及びD
    −グルコースの3種から成る多糖類を成分とすることを
    特徴とする保水剤。
  13. 【請求項13】 ゲル濾過クロマトグラフィーにて測定
    した分子量が、約5×103 〜約10×106 であり、
    構成糖が、D−ガラクツロン酸、L−ラムノース及びD
    −グルコースの3種から成る多糖類を成分とすることを
    特徴とするセメント混和剤。
  14. 【請求項14】 多糖類生産性アゾトバクター・ベイジ
    ェリンキィーTNM1株(FERM BP−4194)
    又はその変異株。
JP5308620A 1993-03-01 1993-11-15 新規多糖類、その製造方法、新規多糖類の用途およびアゾトバクター・ベイジェリンキィーtnm1株 Pending JPH0790003A (ja)

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US08/201,698 US5527904A (en) 1993-03-01 1994-02-25 Polysaccharides, process for producing polysaccharides, uses of polysaccharides and Azotobacter beijerinckii TNM1
US08/404,642 US5508190A (en) 1993-03-01 1995-03-15 Azotobacter beijerinckii TNM1

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