JPS6027518B2 - キサンタンガムの沈殿回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はある種の生物学的につくられる水溶性の多糖類
ガム質の製造に関するもである、更に詳しくは重合体が
つくられる発酵ブイヨンから重合体を単離する新しい改
良した方法に関するものである。

近年、発酵法による多糖類ガム質の製造方法の改良及び
最適化に比較的高度の研究努力が向けられてきた。

特に注目されるたはキサントモナス属のバクテリアの好
気性発酵によって得られるへテロ多糖類であった。この
多糖類をつくるキサントモナス属の代表的な種々のキサ
ントモナス ベコニアエ、キサントモナス サロエ夕、
キサントモナス ヘデラ工、キサントモナス インカリ
、キサントモナス マル／ゞセアルム、キサントモナス
フアセオリ、特にキサントモナス カムベストリスが含
まれる。“キサンタン”又は“キサンタンガム”という
名称を与えられた多糖類はその重合連鎖中にグリコース
、マソノース及びグルクロン酸基を含む複合へテロ多糖
類である。キサンタンガムの工業的な利用は大量販売に
関して競争関係に立つ他の水溶性ガムと比べて比較的高
価であるため不利であった。

発酵法によるガムの製造は高価になることを避けられな
いが、キサンタンガムの総経費の重要な部分は粗発酵ブ
イヨンからのガムの回収に直接帰せられる。粗発酵ブイ
ヨンは少量の塩、キサントモナス細胞及び不落性の残屑
を含む約０．５〜４％のキサンタンガムを含む極めて粘
鋼な凝塑性溶溶である。

典型的な回収法においては、このブイヨンは氷で更に希
釈してその粘度を低くし、それによって次の沈殿工程に
おる取扱いを容易にさせる。場合によっては、この希釈
した溶液はプロセスのこの時点で遠心分離又は炉週を行
なって、望ましくない固型の不溶性物質を除去すること
ができる。次いでメタノール又は他の非溶媒及び塩化カ
リウムを加えて、ガスをカリウム塩の型態で凝集させ、
次いでこれを遠心分離又は若干の他の固液分離技術によ
って回収する。更にその後、必要とされる純度に応じて
、溶解、再沈殿及び洗浄工程が用いられる。近年、米国
特許３，３８２，２２９号は約８．５以上のｐＨレベル
での多価（主として２価）イオンの作用によって沈殿が
有効に行なわれることを示した。キサンタンガムはカル
ボキシル化したへテロ重合体であるから、回収操作を酸
性煤質中で行なうことが望ましい場合がある。しかしな
がら、上記の米国特許に記載のように、当業の知識は多
価金属塩はｐＨ８．５以下で可溶であることを教えてい
る。また他の文献、例えば米国特許３，３８３，３０７
号、は硫酸アルミニウムを含むある種の３価の塩がキサ
ンテンガムのゲルの生成のため遊離水素を放出する金属
の存在下で用いられることを示している。本発明により
、発酵ブイヨンからキサンテンガムを容易に回収可能な
形態で不溶化し沈殿させるのにある種の選ばれたアルミ
ニウム塩を使用する方法が与えられる。

本発明の方法は塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム及
び酢酸アルミニウムから成る種類から選ばれるアルミニ
ウム塩をキサンタンガムの溶液に加えその後溶液のｐＨ
を約３．５と４．５の間のレベルに高めることから成る
。発酵工程の完了時に得られたままのキサンタン溶液の
ｐＨは約５〜８．５である。選ばれたアルミニウム塩の
化学量論量の添加はこのｐＨを約３以下に下げる。ｐＨ
３で、このアルミニウム塩又は錆体は水性媒質の溶解度
の境界線上にあり従って清澄液が生ずるか又は少量の構
造体を含む溶液が生ずる。酸性のｐＨレベルにおける他
の多価金属キサンタネート塩の及び高いｐＨにおけるア
ルミニウムキサンタネートの挙動に関する先行技術の教
えるところからみて、この挙動は予期されないものであ
つた。本発明の他の１つの驚くべき特徴は、アルミニウ
ム塩の添加によるキサンタン溶溶のｐＨの上記の低レベ
ルまでの低下がキサンタンに有害な影響を与えずに、即
ち重合連鎖の長さの低下変質を生ずることなしに、いよ
いよ港溶の粘度の低下をもたらすことである。

例えば、その反応のｐＨで約１０００センチポイズの粘
度を有する発酵ブイヨンはアルミニウムイオンの存在下
でｐＨ２．５で約５００センチポィズに低下する。上記
のように、従来法では回収操作が実行可能な点まで粘度
を低下させるため発酵ブイヨンを可成りの程度まで希釈
することが必要であった。

本発明による場合には必要な希釈量は低下する。実際に
、発酵で得られる溶液から実質上希釈せずに特定のアル
ミニウム塩を用いて沈殿させることが可能である。ｐＨ
を上記のレベルまで落す本発明の方法の実施はゲル化の
回避を保証するか或いははゲルが生成するにしてもそれ
が破れてキサンタンガムが上記のように溶液中に行くこ
とを保証する。

発酵液のＰＨを下げず次いでキサンタンが不溶でありゲ
ル化しない範囲に調節する場合には容易に分離可能な生
成物が得られないという意味で、得られる結果は満足で
きないものである。特定したアルミニウム塩の添加及び
その結果のｐＨの低下に続いて、キサンタンガムの沈殿
は約４と４．５の間の範囲へ高めることによって完了す
る。

この母範囲は厳しく限定されるものとみられる。この範
囲外では、材料は漸く可溶であって沈殿しないか又はゲ
ルを形成し易い。当業の知識が教えるように、アルミニ
ウム塩は水性煤質中でｐＨが増すと熔解条件に近づき始
める。約４．５の上限は水性媒質中でこの点で生ずる初
期溶解性及びゲル化を避けるためクリテイカルである。
上のように、本発明の利点の一つは、従来法で普通に行
なわれていたように発酵ブイヨンを著しく希釈すること
なしにキサンタンガムの沈殿を完成させることである。

このガムは比較的粘鋼な溶液から沈殿させることができ
る。沈殿工程に先だって発酵から残留する細胞壁のよう
な不溶性材料の分離が望まれるならば、ブイヨンを普通
の方法で希釈して容易に炉過可能な状態まで粘度を減ら
すことができる。しかし大部分ではないにしても多くの
場合、不綾性分の除去は不必要でありこの工程は省略で
きる。本発明の方法の実施に有用であることが見出され
たアルミニウム塩は１価の陰イオンをもつ不落性の塩、
即ち塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム及び酢酸アル
ミニウムである。

硫酸アルミニウム及びクエン酸アルミニウムのような試
験した多価アニオンをもつ塩はゲル又は他の分離の困難
な形態の生成をもたらし効果のないことが見出された。
このアルミニウム塩はガムの全遊離カルボキシル基と反
応するに必要な化学量論量の僅かに過剰で用いるのが好
ましい。

この化学量論量は通常回収されるガム１夕当りアルミニ
ウム約０．１８タ程度である。通常化学量論量の約１０
％過剰が満足できる。これより多量も有害ではないが、
多量の使用は浪費であり後にアルミニウムを除去する工
程で多量の試薬を必要とする。必要なアルミニウムの最
適量は多量のアルミニウム塩を用いて発酵液の小試験部
分についてアルミニウム沈殿を実施することによって容
易に求めることができる。

最適のアルミニウム塩レベルでは、濃密なアルミニウム
キサンタネートフロツ夕が得られ、これはふるいにかけ
て容易に回収されそして約２０％の固体レベルまで容易
に圧縮できる。最適のアルミニウムイオン濃度は通常乾
燥ガム５部（重量基準）当りアルミニウムイオン約１部
であることが見出される。次いで不溶性のアルミニウム
塩又は錯体はキサンタンガムについて非溶媒である液体
媒質中でスラリ化され、そこでアルミニウムを除去する
ために強酸で処理される。

典型的なキサンタン非溶媒は低分子量のアルコール、例
えばＣ，〜Ｃ４アルコール、と水の混合物である。ィソ
プロパノールが好ましい。アセトン又は他の低分子量ケ
トンのような他の有機物質も、入手しやすいことその他
の因子に依存して、使用できる。水はアルミニウムキサ
ンタネートの酸処理から得られるアルミニウム塩につい
ての最良の溶媒であるから、この煤質中に若干の水が存
在するのが望ましい。不溶性のアルミニウム塩を生ずる
実質上すべての強鉱酸、例えば硫酸、塩酸及び硝酸、が
精製工程に使用できる。この生成物は、アルミニウムの
実質上全部の残留物が除かれるまで、繰返し洗浄を施さ
れる。

アルミニウムを含まなくなったガムは次いで僅かな昇溢
下で乾燥しそして粉砕すると高密度の自由流勤性の粉末
を与え、これは水中に容易に分散して均一な粘鋼液を生
ずる。実施例 １ キサンタンガム約１．８％を含むキサントモナスカソベ
ストリス発酵ブイヨン１夕をその２倍容の水道水で希釈
した。

２８％塩化アルミニウム不溶液１５叫を加え、斑は約３
まで低下した。

次いでこの希釈ブイヨンを連続流通遠心機にかけて２５
，０００〜３０，００仇ｐｍで遠心分離して、細胞や残
層を除いた。次々この清澄化したブイヨンのＰＨを、１
０％水酸化ナトリウム水溶液約７５叫を徐徐に加えるこ
とによって、４まで上げた。ｐＨが４に近づいた時、キ
サンタンガムはしつかりした凝集性のフロツクの形態で
溶液から分離した。この沈殿物を１００メッシュナイロ
ンスクリーンを通して炉過しそして圧縮して固型物約２
０％を含む炉盤を得た。

アルミニウムを除くために、この炉蓬を濃塩酸２０の‘
を含むィソプロパノール４００の【中に懸濁させそして
ブレンダー内で混合させて均一なスラリーとした。この
スラリーを約１５分間放置しそして不溶性のガムを１０
０メッシュナイロンスクリーン上に集め、そして搾って
過剰の溶媒を造出し、固型物約４０％のケーキを得た。
これをィソプルパノール：水：塩酸（１４：５：１容量
比）の２５０私を用いて繰返した。次いでこのケーキを
ブレンダー内で７０％水性プロパノール２５０地中に懸
濁させそして２０％水酸化ナトリウム約１０地の添加に
よってｐＨ７〜８に中和した。生成物を１００メッシュ
ナイロンスクリーン上に集め、固型分約４５％のケーキ
に圧縮しそして５０００で真空乾燥した。淡い渋色の粉
末状のキサンタンガムが回収された。分析結果は窒素１
％以下、残留アルミニウム０．３％以下であった。この
生成物は水道水に容易に溶けて極めて粘個な半透明の溶
液を生じた。実施例 ２キサンタンガム約１．８％を含
むキサントモナスカンベストリス発酵ブイヨン１のこ少
量の水に溶けた硝酸アルミニウム３０夕を加えた。

完全な混合後、１０％水酸化ナトリウム水溶液７５の上
の添加によってｐＨ‘ま約４に上昇した。ｐＨが４に近
づいた時、キサンタンはしつかりした凝集性のフロック
として沈殿した。これを１００メッシュナイロンスクリ
ーン上に集め、圧縮して固型分約２０％を含むケーキを
得た。このケーキを熱風乾燥機で６０〜７０００で乾燥
し、そして２０メッシュふるいを通るまで粉砕した。

その乾燥粉末をィソプルパノール：水：塩酸、１４：５
：１（容量比）、の２００地上中に懸濁させ、１５分間
燈梓し次いで中程度の細孔率の暁結ガラスロートを用い
て減圧炉過した。その残留物を上記の混合液１５０の【
中に懸濁させ、炉週を繰返した。次いでその残留物を７
０％水性イソプルパノール１５０必中に懸濁させ、炉過
し、７０％水性ィソプルパノール１５０机上中に懸濁さ
せそして水酸化カリウム水溶液を添加してｐＨ７〜８に
中和した。この懸濁液を炉過し、残留液を真空乾燥機で
５０ｑｏで乾燥した。乾燥生成物を粉砕すると淡い渋色
の粉末となり、これは水に容易に溶けて高粘度の半透明
の溶液を与えた。この材料は窒素の含有量が１％以下で
あり、残留アルミニウム含有量は０．０５％以下であっ
た。実施例 ３ キサンタンガム約１．８％を含むキサントモナス属カン
ベストリス発酵ブイヨンの１のこ少量の水に溶けた酢酸
アルミニウム６夕を加えた。

ブイヨンへのアルミニウム塩の完全な混合の後、ｌｏ％
水酸化ナトリウム水溶液７５の‘の添加によってｐＨを
約４まで上げた。ｐＨが４に近づいた時、キサンタンは
しつかりした凝集性のフロックとして沈殿した。これを
１００メッシュナイロンスクリーン上に集めそして圧縮
して固型物約２０％を含むケーキを得た。このケーキを
濃塩酸２０の【を含むィソブルパノール４００の【中に
懸濁させそしてブレンダー内で混合して均一なスラリー
をつくった。

このスラリ−を約１５分間静直し、続いて不溶性のガム
を１００メッシュナイロンスクリーン上に集めそして圧
縮して固型分約４０％のケーキを得た。これをィソプル
パノール：水：塩酸（１４：５：１、容量比）の２５０
のとを用いて繰返した。次にこのケーキをプレンダー内
で７０％イソプルパノール水溶液２５０の‘中に懸濁さ
せそして２０％水酸化ナトリウム水溶液約１０泌を加え
て−を７〜８に中和した。その生成物を１００メッシュ
ナイロンスクリーン上に集め、圧縮して固型物約４５％
のケーキを得そしてこれを５０℃で真空乾燥した。淡い
渋色の粉末状キサンタンガムの約１８夕が回収された。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ キサンタンガムの水溶液にアルミニウム塩を加え、
   その後溶液のｐＨを約３．５と４．５の間まで高めるこ
   とから成り、該アルミニウム塩は酢酸アルミニウム、塩
   化アルミニウム及び硝酸アルミニウムからなる群から選
   ばれることを特徴とする、水溶液からキサンタンガムを
   沈殿させる方法。 ２ キサントモナス属のバクテリアの発酵ブイヨンから
   キサンタンガムを回収する方法において、該溶液にアル
   ミニウム塩を加え、その後溶液のｐＨを約３．５と４．
   ５の間まで高めそして沈殿したキサンテンガムを回収す
   ることから成り、該アルミニウム塩は酢酸アルミニウム
   、塩化アルミニウム及び硝酸アルミニウムから成る群か
   ら選ばれる方法。 ３ ガムの沈殿に先立つて不溶性物質を除去する追加工
   程を含む特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ キサントモナスバクテリアがキサントモナスカンペ
   ストリスである特許請求の範囲第２項記載の方法。