JPH0994454A

JPH0994454A - 分散剤

Info

Publication number: JPH0994454A
Application number: JP7282646A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Oiso; 洋一大磯; Takeshi Okumiya; 毅奥宮
Original assignee: Tayca Corp
Current assignee: Tayca Corp
Priority date: 1995-10-03
Filing date: 1995-10-03
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【構成】構成糖が、Ｄ−グルクロン酸、Ｌ−ラムノー
ス、Ｄ−ガラクトースおよびＤ−グルコースの４種から
なり、その構成モル比が、Ｄ−グルクロン酸：Ｌ−ラム
ノース：Ｄ−ガラクトース：Ｄ−グルコース＝０．８〜
１．２：２．４〜３．６：０．８〜１．２：０．８〜
１．２である多糖類を有効成分とする酸性分散剤。【効果】ｐＨ７以下の酸性溶液の条件下であっても優
れた分散性を有し、したがって、塗料、医歯用材料、建
築・窯業用材料、化粧品、食品、医薬品など、種々の分
野における使用が期待できる酸性分散剤が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特定の多糖類を有効成
分とする分散剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、デキストラン、プルラン、カ
ードラン、キサンタンガム、ゲランガム、ヒアルロン酸
などの種々の多糖類が、医薬、食品、化粧品などの分野
で利用されている。これら多糖類は天然物であるため、
安全性が高く、しかも、生分解性を有するので、生物や
地球環境に優しい物質として、利用の範囲が拡大してい
る。

【０００３】天然多糖類には、大きく分けて、植物由
来、動物由来および微生物由来のものがある。これらの
内、微生物由来のもの、すなわち、所謂微生物産生多糖
類が、供給、生産性の面から注目され始めており、いく
つかの研究も進められている（例えば、特開平６−１３
６００３号公報）。分散剤の用途では、微生物産生多糖
類のキサンタンガムが種々の産業分野で幅広く活用され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、キサン
タンガムを成分とする分散剤は、無機質や油性成分に対
する分散性が乏しい。従って、一層すぐれた分散性を有
する多糖類が市場において要望されている。

【０００５】本発明者らは、鋭意検討した結果、クレブ
シエラ属オキシトカ種の一変異株菌によって生産される
多糖類が、無機質や油性成分に対し優れた分散性を有す
ることを見い出し、本発明を完成した。すなわち、本発
明の目的は、無機質や油性成分に対して優れた分散性を
有する分散剤を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の要旨は、
構成糖が、Ｄ−グルクロン酸、Ｌ−ラムノース、Ｄ−ガ
ラクトースおよびＤ−グルコースの４種からなり、その
構成モル比が、Ｄ−グルクロン酸：Ｌ−ラムノース：Ｄ
−ガラクトース：Ｄ−グルコース＝０．８〜１．２：
２．４〜３．６：０．８〜１．２：０．８〜１．２であ
る多糖類を有効成分とする分散剤に存する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明で使用される多糖類は、上
記の構成糖から明らかなように酸性ヘテロ多糖類であ
る。この多糖類は、通常（１）〜（４）の物性を有す
る。（１）性状：白色繊維状（凍結乾燥物）。（２）溶解性：水、希酸、希アルカリに対して可溶で
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。（３）赤外吸収スペクトル：３４００ｃｍ^-1付近、１６
２０ｃｍ^-1付近、１１１０ｃｍ^-1、１２５０ｃｍ^-1およ
び２９５０ｃｍ^-1付近のそれぞれに吸収が認められる。（４）呈色反応：フェノール硫酸法、カルバゾール硫酸
法およびｍ−フェニルフェノール法の何れも陽性であ
る。

【０００８】本発明で使用される多糖類は、好ましく
は、各構成糖残基の結合様式とその構成モル比が下記の
通りである。

【０００９】

【化２】（但し、Ｒｈａ、Ｇａｌ、ＧｌｃおよびＧｌｃＵＡは、
それぞれ、ラムノース残基、ガラクトース残基、グルコ
ース残基およびグルクロン残基を示し、数字はグリコシ
ド結合の位置を示す。）

【００１０】また、ゲルろ過クロマトグラフィーを用い
て測定した多糖類の分子量が、好ましくは、約１×１０
³〜１０×１０⁶、さらに好ましくは約５×１０³〜１
０×１０⁶である。

【００１１】本発明で使用される多糖類の分子量ならび
に構成糖の種類、構成比および結合様式は、通常のクロ
マトグラフィー分析、メチル化分析、スミス分解法、比
旋光度測定などにより特定が可能である。具体的には、
下記のような特定方法が例示される。

【００１２】分子量の測定：例えば、旭化成社製「Ａｓ
ａｈｉｐａｋＧＦＡ−７ＭＦ」をカラムとし、０．１
Ｍ硝酸ナトリウム水溶液を移動相としたＧＰＣモードの
高速液体クロマトグラフィーを使用し、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、分子量を測定する。

【００１３】構成糖及びその構成比：多糖類、および、
その多糖類中のウロン酸残基のカルボキシル基を還元し
た多糖類に対し、２Ｍトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）を使
用し、１００℃で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する。得られた各誘導体に
ついて、３％ＥＣＮＳＳ−Ｍをコートした「Ｇａｓｃｈ
ｒｏｍＱ」（和光純薬社製）をカラムとするガスクロ
マトグラフィー分析を行う。多糖類と還元多糖類につい
て得られる分析結果から、多糖類の構成糖およびその構
成比を決定する。

【００１４】次に、本発明の分散剤に配合される多糖類
の製造方法について説明する。本発明で使用する多糖類
は、通常、特願平７−９３１００号記載のクレブシエラ
・オキシトカＴＮＭ３株（通商産業省工業技術院生命工
学工業技術研究所受託番号ＦＥＲＭＢＰ−４６６９）
またはその変異株、あるいは、カーボハイドレイト・リ
サーチ（ＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅＲｅｓｅａｒｃ
ｈ）第１５７巻、第１３〜２５頁（１９８６年）に記載
されているクレブシエラＫ１９株による微生物培養によ
り、その培養物から採取される。上記変異株は、紫外
線、Ｘ線等の放射線、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（ＭＮＮＧ）などの化学的突然変異誘発物質
のような公知の突然変異誘発手段により発生させること
ができる。

【００１５】上記菌株のうち、本発明で使用される多糖
類として特に好ましいものは、上記クレブシエラ・オキ
シトカＴＮＭ３株の微生物培養により得られる多糖類で
あり、その製造方法については、特願平７−９３１００
号にも記載されている。以下、菌株を用いた多糖類の微
生物培養について概要を述べる。

【００１６】微生物を培養するための培地としては、上
記クレブシエラ属の微生物が生育でき、上記多糖類を生
産する炭素源、窒素源、無機塩類及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。炭素源として
は、グルコース、ラクトース、マルトース、キシロー
ス、マンニット、サッカロース、ラムノース、アラビノ
ース、トレハロース、ラフィノースなどが使用される。
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。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。またさらに、培地に
は、必要に応じ、鉄塩、カルシウム塩、マンガン塩など
を添加することができる。

【００１７】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多糖類
を得ることができる。培養時のｐＨは、微生物が生育で
きて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、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。

【００１８】上記の培養方法で得られた培養物から、多
糖類を採取する方法としては、通常の多糖類に適用され
る従来公知の方法を採用することができる。たとえば、
まず、遠心分離やろ過などにより、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多糖類を回収する。

【００１９】上記の採取方法の他に、限外ろ過により、
上記の培養液から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。さらに、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でき
る。精製法としては、イオン交換、ゲルろ過、アフィニ
ティーなど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。

【００２０】上記の製造方法で得られる多糖類の重合度
は、製造時の培地組成、採取法などの条件を調節するこ
とよって変化させることができる。また、ＴＦＡ、ギ
酸、塩酸などを使用しか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もできる。したがっ
て、上記多糖類の分子量は、約１×１０³〜１０×１０
⁶の範囲で自由に調節することが可能である。

【００２１】このようにして得られる、本発明で用いる
多糖類は、無機質に対する優れた分散性を有しているの
で、本発明の分散剤は、塗料、医歯用材料、造影剤、建
築・窯業用材料、化粧品、食品、医薬品など、種々の分
野における使用が期待できる。

【００２２】本発明の分散剤の使用量は、分散質の種類
などにより適宜選択されるが、通常には、分散媒に対
し、０．０１〜１０％（ｗ／ｖ）である。

【００２３】

【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、その要旨を越えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

【００２４】製造例１５００ｍｌ容の坂口フラスコに表１に示す組成と同様の
培地を１００ｍｌ入れ、１２１℃で２０分間湿熱滅菌
後、表１に示す組成の培地を用いて試験管で２日間液体
振盪培養していたクレブシエラ・オキシトカ（Ｋｌｅｂ
ｓｉｅｌｌａｏｘｙｔｏｃａ）ＴＮＭ３株（ＦＥＲＭ
ＢＰ−４６６９）を、一白金耳分植菌し、振盪数毎分
１１０ストローク、２８℃で１日間レシプロ振盪培養を
行った。

【００２５】

【表１】培地組成（重量％）グルコース４％ポリペプトン０．２％リン酸一水素カリウム０．１５％硫酸マグネシウム・７水和物０．０１％ビタミンＢ₁ ０．０００５％ビオチン０．０００００６％パントテン酸カルシウム０．００１％ニコチンアミド０．０００５％ｐＨ６．５

【００２６】上記表２に示す組成培地８リットルを入れ
て前記と同様の滅菌を行った１５リットル容のジャーフ
ァーメンターに、前記で得られた培養液４００ｍｌを接
種し、温度２８℃、通気量５リットル／分の条件下で、
５Ｍ水酸化ナトリウム水溶液を用いて系中のｐＨを７に
保ちながら、９５時間通気撹拌培養を行った。なお、回
転数は、培養２４時間目までは２００ｒｐｍ、それ以降
３３時間までは４００ｒｐｍ、それ以降９５時間までは
７００ｒｐｍとした。

【００２７】得られた培養物のｐＨを１０％硫酸で４．
５に調整し、１２１℃で６０分間湿熱滅菌後、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、
多糖類以外の成分（残留培地成分など）が除去されるま
で、クロスフロー方式の限外ろ過を繰り返した。限外ろ
過には、東ソー社製、限外ろ過システム「ＵＦ−ＬＭＳ
II」（分画分子量：３×１０⁶）を使用した。限外ろ過
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２１ｇ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。

【００２８】旭化成社製「ＡｓａｈｉｐａｋＧＦＡ−
７ＭＦ」をカラムとして用い、０．１Ｍ硝酸ナトリウム
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
用して、上記多糖類の分子量を測定した結果、多糖類の
クロマトグラム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１．５×１０⁶に相
当する値を示した。

【００２９】また、上記多糖類、および、そのグルクロ
ン酸残基のカルボキシル基を還元した多糖類について、
各構成糖まで加水分解を行い、アルジトールアセテート
に誘導した後、ガス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面積などから各
構成糖のモル比を求めたところ、各構成糖のモル比は、
Ｄ−グルクロン酸：Ｌ−ラムノース：Ｄ−ガラクトー
ス：Ｄ−グルコース＝１：３：１：１であった。

【００３０】製造例２製造例１と同様にして得られた培養物のｐＨを１０％硫
酸で４．５に調整し、１２１℃で１２０分間湿熱滅菌
後、遠心分離により菌体を除去した。以下、製造例１と
同様な処理を行って、培地１リットル当たり約１９ｇの
単一な多糖類を得た。ただし、限外ろ過には、東ソー社
製、限外ろ過システム「ＵＦ−ＬＭＳII」（分画分子
量：１×１０⁵）を使用した。得られた多糖類につい
て、製造例１と同様にして構成糖のモル比を求めた結
果、Ｄ−グルクロン酸：Ｌ−ラムノース：Ｄ−ガラクト
ース：Ｄ−グルコース＝１：２．８：１：１であった。
また、分子量は２×１０⁵であった。

【００３１】実施例１（多糖類分散剤の無機質に対す
る分散性評価）製造例１、製造例２で得られた多糖類ならびにキサンタ
ンガム（ケルコ社製）の０．３５％（ｗ／ｖ）水溶液６
０ｇを各々作成した。これらの水溶液および水のみの試
料のそれぞれに、酸化チタン（テイカ社製、ＪＲ−７０
１〔商品名〕）４２ｇを加え、ホモミキサーを用いて撹
拌混合（５，０００ｒｐｍ、１分間）を行った。これら
のスラリーを、１Ｍ塩酸を加えることにより各々ｐＨ２
に調整し、さらにホモミキサーで撹拌混合を続け（５，
０００ｒｐｍ、５分間）、均一に分散させた。混合後の
スラリーの粘度を、Ｂ型粘度計（６０ｒｐｍ、温度２５
℃）にて測定した。結果を表２に示す。

【００３２】

【表２】物質スラリーの粘度（ｃｐｓ） ─────────────────────────────────── 製造例１で得られた多糖類７５製造例２で得られた多糖類１５キサンタンガム７７０水のみ６００ ───────────────────────────────────

【００３３】一般的な顔料分散剤の簡便な試験方法とし
て、上記に示したような、分散液の粘度を測定すること
により、その分散性を評価する方法が常用されている。
この場合、分散液の粘度が低いほど、分散性が良いと評
価される。

【００３４】上記の結果から、本発明で使用される多糖
類を用いた場合は、水だけで分散した場合や、多糖類分
散剤として知られるキサンタンガムを用いた場合より
も、分散スラリーの粘度が格段に低い値を示しており、
本発明で使用される多糖類は、酸化チタンに対して十分
な分散性を有していることがわかる。したがって、本発
明の分散剤は、酸化チタンなどの無機顔料を配合した塗
料の分散剤として適用可能である。

【００３５】実施例２製造例１、製造例２の多糖類、キサンタンガムそれぞれ
の水溶液濃度を０．１４％（ｗ／ｖ）とし、酸化チタン
の代わりにタルクを分散させる以外は、実施例１と同様
の操作を行なって各スラリーの粘度を測定した。結果を
表３に示す。

【００３６】

【表３】物質スラリーの粘度（ｃｐｓ） ─────────────────────────────────── 製造例１で得られた多糖類６０製造例２で得られた多糖類４０キサンタンガム２２０水のみ２７０ ───────────────────────────────────

【００３７】上記の結果から明らかな通り、本発明の分
散剤は、タルクなどからなる塗料の分散剤としても使用
できる。

【００３８】実施例３製造例１、製造例２の多糖類、キサンタンガムそれぞれ
の水溶液濃度を０．７％（ｗ／ｖ）とし、酸化チタンの
代わりにクレーを分散させる以外は、実施例１と同様の
操作を行なって各スラリーの粘度を測定した。結果を表
４に示す。

【００３９】

【表４】物質スラリーの粘度（ｃｐｓ） ─────────────────────────────────── 製造例１で得られた多糖類８０００製造例２で得られた多糖類６２００キサンタンガム＞１００００（粘土状）水のみ＞１００００ ─────────────────────────────────── 上記の結果から明らかな通り、本発明の分散剤は、窯業
分野などにおけるクレーの分散剤としても使用できる。

【００４０】実施例４タルクの代わりにカオリンを用いて分散させる以外は、
実施例２と同様の操作を行なって各スラリーの粘度を測
定した。結果を表５に示す。

【００４１】

【表５】物質スラリーの粘度（ｃｐｓ） ─────────────────────────────────── 製造例１で得られた多糖類１８０製造例２で得られた多糖類２２０キサンタンガム３３０水のみ８５０ ─────────────────────────────────── 上記の結果から明らかな通り、本発明の分散剤は、窯業
分野などにおけるカオリンの分散剤としても使用でき
る。

【００４２】実施例５クレーの代わりに硫酸バリウムを用いて分散させる以外
は、実施例３と同様の操作を行なって各スラリーの粘度
を測定した。結果を表６に示す。

【００４３】

【表６】物質スラリーの粘度（ｃｐｓ） ─────────────────────────────────── 製造例１で得られた多糖類９００製造例２で得られた多糖類８００キサンタンガム１８００（ゲル様）水のみ４０００ ─────────────────────────────────── 上記の結果から明らかな通り、本発明の分散剤は、硫酸
バリウムからなる造影剤などの分散剤としても使用でき
る。

【００４４】実施例６（多糖類分散剤の油性成分に対
する分散性評価）製造例１、製造例２で得られた多糖類の２％（ｗ／ｖ）
水溶液３０ｇを、それぞれ５つずつ用意し、これらをｐ
Ｈ２に調整した。各水溶液へ流動パラフィン、スクワラ
ン、ワセリン、ラノリン及びサラダ油の油性成分各３０
ｇを、各個別にホモミキサーを用いてそれぞれ攪拌混合
を行なった（１０，０００ｒｐｍ、５分間）。合計１０
種類の混合液は、各々５０℃で１０日間静置したが、水
相、油相の分離はまったく観察されなかった。

【００４５】実施例７実施例６で作成した、各製造例で得られた多糖類水溶液
と流動パラフィンとのホモミキサーによる混合液につい
て、混合直後と５０℃で１０日間静置後のエマルジョン
の平均粒径を、それぞれレーザー回折式粒度分布測定装
置（島津製作所社製ＳＡＬＤ−１１００型）を用いて測
定した。分散性の比較のため、各分野で広く使用されて
いるキサンタンガム（ケルコ社製）、プルラン（林原社
製）についても、実施例６に記載した水溶液を作成して
同様な操作を行った。結果を表７に示す。

【００４６】

【表７】エマルジョンの平均粒径（μｍ）物質混合直後１０日間静置後 ─────────────────────────────────── 製造例１で得られた多糖類５５製造例２で得られた多糖類４４キサンタンガム１３６１６９プルラン（混合終了後、直ちに水相と油相とに完全に分離した）水のみ（混合終了後、直ちに水相と油相とに完全に分離した） ───────────────────────────────────

【００４７】上記の結果から明らかな通り、本発明の分
散剤を用いない場合には、混合終了後、直ちに水相と油
相とに完全に分離してしまったり、たとえ乳化液が得ら
れても、そのエマルジョンの平均粒径は非常に大きく、
経時的に更に大きくなるような不安定さを有している。
本発明の分散剤を用いると、キサンタンガムなどには認
められない、微細でしかも非常に安定なエマルジョンが
得られるので、化粧品、食品、医薬品等の分野での使用
が期待できる。

【００４８】実施例８０．１Ｍ塩酸溶液あるいは０．１Ｍ水酸化ナトリウム水
溶液を用いてそれぞれｐＨが２、４、７、１０、１２を
示す液を用意し、これらの水溶液から各ｐＨ値を示す製
造例２で得られた多糖類の０．５％（ｗ／ｖ）水溶液を
調製した。これら水溶液を２つに分け、各々を１０℃、
５０℃にて４週間静置し、１週間毎に液中の多糖類の分
子量をＧＰＣモードの高速液体クロマトグラフィーを使
用して測定した。静置時間と分子量との関係を、図１
（１０℃静置）および図２（５０℃静置）に示す。

【００４９】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、多糖類を
成分とする、ｐＨ７以下の酸性溶液の条件下であっても
優れた分散性を有する分散剤を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例８において、本発明で使用する多糖類
を種々のｐＨで溶解させた場合の、１０℃における静置
時間と多糖類の分子量との関係を表したグラフである。

【図２】実施例８において、本発明で使用する多糖類
を種々のｐＨで溶解させた場合の、５０℃における静置
時間と多糖類の分子量との関係を表したグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構成糖が、Ｄ−グルクロン酸、Ｌ−ラム
ノース、Ｄ−ガラクトースおよびＤ−グルコースの４種
からなり、その構成モル比が、Ｄ−グルクロン酸：Ｌ−
ラムノース：Ｄ−ガラクトース：Ｄ−グルコース＝０．
８〜１．２：２．４〜３．６：０．８〜１．２：０．８
〜１．２である多糖類を有効成分とする酸性分散剤。
【請求項２】多糖類の各構成糖残基の結合様式とその
構成モル比が、下記の通りである請求項１に記載の酸性
分散剤。【化１】（但し、Ｒｈａ、Ｇａｌ、ＧｌｃおよびＧｌｃＵＡは、
それぞれ、ラムノース残基、ガラクトース残基、グルコ
ース残基およびグルクロン残基を示し、数字はグリコシ
ド結合の位置を示す。）
【請求項３】ゲルろ過クロマトグラフィーを用いて測
定した多糖類の分子量が、約１×１０³〜１０×１０⁶
である請求項１または２に記載の酸性分散剤。