JPS6111596B2 - - Google Patents

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JPS6111596B2
JPS6111596B2 JP17057083A JP17057083A JPS6111596B2 JP S6111596 B2 JPS6111596 B2 JP S6111596B2 JP 17057083 A JP17057083 A JP 17057083A JP 17057083 A JP17057083 A JP 17057083A JP S6111596 B2 JPS6111596 B2 JP S6111596B2
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JP
Japan
Prior art keywords
xanthan gum
culture solution
alcohol
gum
drying
Prior art date
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JP17057083A
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Japanese (ja)
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JPS6062996A (en
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Keisuke Hisayoshi
Masashi Goto
Toshihiro Ikemoto
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Kojin Co Ltd
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Kojin Co Ltd
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、その溶液粘度が高く、しかも耐塩
性、耐熱性、耐酸性が優れているキサンタンガム
本来の特性を有し、かつその製造コストがきわめ
て安価である事を特徴とした、キサンタンガム製
造方法に関するものである。 キサンタンガムは、タンク培養を行える事によ
る生産の安定性、並びに溶液物性の特異性等によ
り近年、食品あるいは工業原料としてその用途は
益々広がりつつある。しかしながらキサンタンガ
ムは他の天然ガム類に比べ高価なために、品質的
に優れてはいるがその使用はかなり限定されたも
のとなつているのが現状である。すなわち、キサ
ンタンガムの精製方法は、培養液を必要に応じ加
熱殺菌し、菌体を遠心分離あるいは過により除
去したのち、これにイソプロパノール等のアルコ
ール類を添加してガム質を沈澱せしめ、これを分
離回収し、乾燥して製品とする方法がその代表的
なものである。ここで、キサンタンガムの精製コ
ストを高めているのは、キサンタンガムの沈澱に
使用するアルコールのコストとその蒸留回収に必
要な蒸気コストである。 従来かかるアルコールコスト及びアルコール回
収コストを下げる方法として、以下に示した、
の方法が検討考案されている。 アルコール以外の沈澱剤を用いる方法。(例
えばS.P.Rogovinら、Bioeng.Biotechnol.
91、1963) 培養液を直接スプレー乾燥あるいはドラム乾
燥する方法。(例えばS.P.Rogovinら、Bioeng.
Biotechnol.、161、1965) 培養液を濃縮し、アルコールの使用量を減少
させる方法。 しかしながら、上記の方法はそれぞれ実施に当
つては問題も多く、十分な解決方法とは言えな
い。すなわち、の例としては、第4級アンモニ
ウム塩を添加して、キサンタンガムとコンプレツ
クスを形成させ、ガム質を培養液から分離させた
後、この沈澱ガムをアルコールで洗滌し、第4級
アンモニウム塩を溶解除去し、精製キサンタンガ
ムを得る方法がある。しかしながら、この方法で
は、第4級アンモニウム塩及びアルコールの蒸留
回収が必要であり、十分なコストダウンは期待さ
れない。また本方法により得られたキサンタンガ
ムは、第4級アンモニウム塩が残存するため食品
用途には使用できない欠点も有している。はき
わめて容易な方法で、低コストの製品が得られる
利点はあるものの、溶液物性、色、臭い等いづれ
も通常のアルコール精製方法によつて得られたキ
サンタンガムに比較して、きわめて劣るものであ
る。はアルコールの使用量を下げるための方法
として、容易に思いつく方法であるが、培養液が
高粘性を示すため、高濃度までの濃縮は難しく、
また沈澱ガムの洗滌用に用いるアルコールも含め
ると、やはり多量の溶媒が必要であり、十分なコ
ストダウンは期待されない。 本発明者らは、最も工業的に有利な製法と考え
られる培養液の直接乾燥方法によつて、良質のキ
サンタンガムを得る事を目的とし、従来の精製法
の問題点の原因を十分検討した結果、培養液中の
無機塩の存在がこれら物性に大きな影響を与える
事を見いだし、培養液を直接乾燥するに当たり、
あらかじめ無機塩類を除去する事によつて良質の
キサンタンガムが得られる事を見いだし、発明を
完成するに至つたものである。キサンタンガムを
含む培養液中には、初めに加えられた無機塩類以
外にPH調整のために添加された酸、アルカリによ
り形成された無機塩類のため、ガム質に対して、
約7〜25%の無機塩類が存在しており、これを、
このまま直接乾燥して得られた製品は、製品中の
キサンタンガム純度が低くなるばかりでなく、キ
サンタンガム濃度当りの粘度もきわめて低く、さ
らに着色度、臭いも大きく、良質のキサンタンガ
ムとは言えないものであつた。本発明においては
同じ培養液をあらかじめその無機塩類の濃度がガ
ム質に対し5%以下、好ましくは2%以下になる
まで脱塩した後、直接乾燥することにより、すべ
ての品質が改善され、精製法として従来用いられ
て来たアルコール精製法によつて得られたキサン
タンガムとほぼ同等の品質を有するものを得るこ
とができる。 更に本発明の特徴の1つは、製品の溶解性が優
れている事である。利点の2つ目は、アルコール
精製法では、設備にすべて防爆性が要求され、ま
た消火設備等も必要となるのに比べ本発明の製造
方法では一切アルコール類を使用せず、しかも工
程がきわめて簡略であるため、初期の設備コスト
を大幅に低減する事ができる事である。利点の3
つ目は、食品用途向けに使用る場合、従来のアル
コール精製法においては、製品中の残存アルコー
ル、特に残存イソプロピルアルコールが問題とな
つており、残存溶媒を下げる事は技術的にもかな
り難しいと言われているが、本発明の製造方法に
よれば、アルコールを使用しないためそのような
残存溶媒の問題はまつたく発生する事がない。更
に利点の4つ目は、有機溶媒を使用しないため作
業環境が改善される点であり、これは工業化の点
でも大きな利点となる。 以下に、本発明を更に説明する。 本発明で用いるキサンタンガム培養液は、通常
の栄養培地でキサントモナス属細菌を培養して得
られたものなら、その培養方法がバツチ培養で
も、連続培養であつても適用可能である。 次に、本発明で使用する脱塩方法としては、種
種検討した結果、限外過膜による脱塩方式が最
適である事を見いだした。すなわち、キサンタン
ガムの分子が約200万と大きいのに対し、無機塩
は低分子物質であるため、分画分子量1万〜50万
の限外過膜により容易に目的の脱塩を達成する
事ができる。更に、限外過法によれば、培養液
中の着色物質も同時に除去できるため、着色度の
低い製品を得る利点も有している。また、使用す
る限外過膜モジユールは、被処理液が高粘性で
ある事を考慮した選択が必要であるが、基本的に
は、平膜、チユーブラー、スパイラル、ホローフ
アイバーのいずれもが使用可能である。ただし、
ガム濃度が比較的高くなると粘度も急激に上昇
し、通液に比較的高い圧力を必要とする事から、
平膜、チユーブラーの使用が好ましい。 次に、脱塩された培養液の乾燥方法としては、
真空乾燥、ドラム乾燥、スプレー乾燥、熱風乾燥
等、効率良く乾燥できる方法ならすべて適用可能
である。 以上記載のように、本発明は、あらゆる培養方
法によつて得られたキサンタンガム培養液を、限
外過膜を用いた方法などにより脱塩、脱色し、
これを直接乾燥する事を特徴とした、キサンタン
ガムの製造方法であり、本発明により、従来の培
養液を直接乾燥して得られたキサンタンガム製品
の品質を大幅に改善し、アルコール精製法で得ら
れるキサンタンガムと同等の品質のキサンタンガ
ム製品を、きわめて容易かつ工業的に有利な手段
で得る事が可能となつた。 以下実施例をあげて説明するが、本発明はかか
る実施例のみに限定されるものではない。 実施例 1 グルコース4%、ペプトン0.4%、K2HPO40.5
%、MgSO4・7H2O0.1%、から成る培地18を30
容発酵槽に入れ、キサントモナス カンペスト
リス(IFO−13551由来株)の種菌培養液を接種
し、PH7、30℃に24日間通気撹拌培養を行つた。
培養液中の無機塩の濃度は対キサンタンガム10%
であつた。この培養液5をDIAFLO PMIO直
径150mm、平膜タイプ(Amicon社製)の限外過
膜を取り付けた限外過装置により、無機塩濃度
がガムに対し、1%になるまで脱塩した。次に、
このガム濃度が約2.5%の脱塩された培養液を、
高粘度用ノズルを装着したスプレードライヤーに
より噴霧乾燥し、キサンタンガム製品粉末130g
を得た。 一方、脱塩を行わない培養液5をそのまま直
接スプレー乾燥したものをコントロール−A、同
じく培養液5にイソプロパノール10を添加
し、生成したキサンタンガムの沈澱を回収し、
65wt%イソプロパノール水溶液で洗滌したの
ち、これを真空乾燥して得られたキサンタンガム
製品をコントロール−Bとし、本発明の方法によ
つて得られたキサンタンガム製品と品質の比較を
行つた。
The present invention relates to a method for producing xanthan gum, which has the inherent characteristics of xanthan gum, such as high solution viscosity, excellent salt resistance, heat resistance, and acid resistance, and is characterized by extremely low production cost. It is something. In recent years, xanthan gum has been increasingly used as a food or industrial raw material due to its production stability due to tank culture and unique solution properties. However, since xanthan gum is more expensive than other natural gums, its use is currently quite limited, although it is superior in quality. In other words, the method for purifying xanthan gum is to sterilize the culture solution by heating if necessary, remove the bacterial cells by centrifugation or filtration, and then add alcohol such as isopropanol to precipitate the gum substance, which is then separated. A typical method is to collect and dry them to make products. Here, what increases the cost of refining xanthan gum is the cost of the alcohol used to precipitate the xanthan gum and the cost of the steam necessary for its distillation recovery. As a method to reduce conventional alcohol costs and alcohol recovery costs, the following methods are used:
Methods have been studied and devised. A method using a precipitant other than alcohol. (e.g. SP Rogovin et al., Bioeng.Biotechnol. 5 ,
91, 1963) Direct spray drying or drum drying of the culture solution. (e.g. SP Rogovin et al., Bioeng.
Biotechnol. 7 , 161, 1965) A method for concentrating the culture solution and reducing the amount of alcohol used. However, each of the above methods has many problems when implemented, and cannot be said to be a sufficient solution. For example, a quaternary ammonium salt is added to form a complex with xanthan gum, the gum is separated from the culture solution, and then this precipitated gum is washed with alcohol to form a complex with xanthan gum. There is a method of dissolving and removing xanthan gum to obtain purified xanthan gum. However, this method requires distillation recovery of the quaternary ammonium salt and alcohol, and is not expected to reduce costs sufficiently. In addition, the xanthan gum obtained by this method has the disadvantage that it cannot be used for food applications because it contains residual quaternary ammonium salts. Although it is an extremely easy method and has the advantage of producing a low-cost product, its solution properties, color, odor, etc. are all extremely inferior to xanthan gum obtained by normal alcohol purification methods. . is a method that can be easily thought of as a way to reduce the amount of alcohol used, but because the culture solution exhibits high viscosity, it is difficult to concentrate it to a high concentration.
Furthermore, if the alcohol used for washing the precipitated gum is included, a large amount of solvent is still required, and a sufficient cost reduction cannot be expected. The present inventors aimed to obtain high-quality xanthan gum by direct drying of culture solution, which is considered to be the most industrially advantageous manufacturing method, and as a result of thorough investigation into the causes of problems in conventional purification methods. , found that the presence of inorganic salts in the culture solution has a large effect on these physical properties, and when directly drying the culture solution,
They discovered that high-quality xanthan gum could be obtained by removing inorganic salts in advance, and completed the invention. In the culture solution containing xanthan gum, in addition to the inorganic salts added at the beginning, the inorganic salts formed by acids and alkalis added to adjust the pH, have a negative effect on the gum quality.
Approximately 7 to 25% of inorganic salts exist, which are
Products obtained by direct drying in this state not only have a low xanthan gum purity, but also have an extremely low viscosity per xanthan gum concentration, and have a large degree of coloration and odor, and cannot be called high-quality xanthan gum. Ta. In the present invention, the same culture solution is desalted in advance until the concentration of inorganic salts is 5% or less, preferably 2% or less based on the gum quality, and then directly dried, thereby improving all the quality and purification. It is possible to obtain xanthan gum having substantially the same quality as that obtained by the conventional alcohol purification method. Furthermore, one of the features of the present invention is that the product has excellent solubility. The second advantage is that the alcohol refining method requires all equipment to be explosion-proof and also requires fire extinguishing equipment, but the production method of the present invention does not use alcohol at all, and the process is extremely simple. Because it is simple, initial equipment costs can be significantly reduced. Advantage 3
First, when used for food applications, conventional alcohol purification methods pose a problem with residual alcohol in the product, especially residual isopropyl alcohol, and it is technically quite difficult to reduce the residual solvent content. However, according to the production method of the present invention, such a problem of residual solvent does not occur at all because alcohol is not used. A fourth advantage is that the working environment is improved because no organic solvent is used, which is a great advantage in terms of industrialization. The present invention will be further explained below. The xanthan gum culture solution used in the present invention can be applied whether the culture method is batch culture or continuous culture, as long as it is obtained by culturing Xanthomonas bacteria in a normal nutrient medium. Next, as a desalting method to be used in the present invention, as a result of various studies, it was found that a desalting method using an ultrafiltration membrane is optimal. In other words, while xanthan gum has a large molecule of approximately 2 million molecules, inorganic salts are low-molecular substances, so the desired desalination can be easily achieved using an ultrafiltration membrane with a molecular weight cutoff of 10,000 to 500,000. can. Furthermore, according to the ultrafiltration method, colored substances in the culture solution can be removed at the same time, so it also has the advantage of obtaining a product with a low degree of coloring. In addition, the ultrafiltration membrane module to be used must be selected taking into account the high viscosity of the liquid to be treated, but basically any of flat membrane, tubular, spiral, and hollow fiber membranes can be used. It is. however,
When the gum concentration becomes relatively high, the viscosity increases rapidly, and a relatively high pressure is required to pass the liquid.
It is preferable to use a flat membrane or a tubular membrane. Next, as a method for drying the desalted culture solution,
Any efficient drying method can be used, such as vacuum drying, drum drying, spray drying, hot air drying, etc. As described above, the present invention desalts and decolorizes a xanthan gum culture solution obtained by any culture method by a method using an ultrafiltration membrane,
This is a method for producing xanthan gum, which is characterized by directly drying the xanthan gum.According to the present invention, the quality of the xanthan gum product obtained by directly drying the conventional culture solution is significantly improved, and the quality of the xanthan gum product obtained by the alcohol purification method is improved. It has become possible to obtain a xanthan gum product of the same quality as xanthan gum by extremely easy and industrially advantageous means. The present invention will be described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 Glucose 4%, Peptone 0.4%, K 2 HPO 4 0.5
Medium consisting of 18 to 30 % MgSO4.7H2O0.1 %
The seed culture solution of Xanthomonas campestris (IFO-13551-derived strain) was inoculated into a fermenter, and cultured with aeration and stirring at pH 7 and 30°C for 24 days.
The concentration of inorganic salt in the culture solution is 10% of that of xanthan gum.
It was hot. This culture solution 5 was desalted using an ultrafiltration device equipped with a DIAFLO PMIO ultrafiltration membrane having a diameter of 150 mm and a flat membrane type (manufactured by Amicon) until the inorganic salt concentration was 1% based on the gum. next,
This desalted culture solution with a gum concentration of approximately 2.5% is
Spray-dried with a spray dryer equipped with a high viscosity nozzle, xanthan gum product powder 130g
I got it. On the other hand, control A was obtained by directly spray-drying culture solution 5 without desalting, and 10 isopropanol was added to culture solution 5, and the resulting xanthan gum precipitate was collected.
A xanthan gum product obtained by washing with a 65 wt% isopropanol aqueous solution and vacuum drying was used as Control-B, and its quality was compared with the xanthan gum product obtained by the method of the present invention.

【表】【table】

【表】 第1表に示したように、本発明の方法によつて
得られた製品は、従来の培養液を直接乾燥して得
られた製品の品質に比較して、大幅に改善されて
おり、アルコール精製により得られた製品とほぼ
同等の品質を有していた。 実施例 2 グルコール2%、ペプトン0.2%、K2HPO40.5
%、MgSO4・7H2O0.1%から成る培地を用い、
100容発酵槽を用いて希釈率0.10hr-1で連続培
養を行い、排出される培養液(無機塩の濃度は対
キサンタンガム約10%)を連続的にチユーブラー
タイプ限外過膜HFM(Abcor社製、分画分子
量18000、膜面積0.2m2)で脱塩した。ガム質に対
して無機塩の量が0.5%になるまで脱塩した培養
液50(ガム濃度約5%)をドラム温度を120℃
に調整したドラムドライヤーにより乾燥し、キサ
ンタンガム製品2.5Kgを得た。 一方、連続培養によつて得られたキサンタンガ
ム培養液を用いて、実施例1に記載した方法で、
コントロールA(但し、乾燥はドラム乾燥)及び
コントロールBを調製した。 図−1に、各調製方法により得られたキサンタ
ンガムの溶液濃度とみかけ粘度の関係を示し、比
較した。各キサンタンガム溶液に食塩を1%添加
したものにつきB型粘度計を用い30r.p.m25℃の
条件で測定した。本発明の方法によつて得られた
製品は、アルコール精製法によつて得られたもの
とほぼ同等の粘度を示し、従来の培養液を直接乾
燥したものに比べ、きわめて優れた粘性を示し
た。
[Table] As shown in Table 1, the quality of the product obtained by the method of the present invention is significantly improved compared to that of the product obtained by directly drying the conventional culture solution. It had almost the same quality as the product obtained by alcohol purification. Example 2 Glycol 2%, Peptone 0.2%, K 2 HPO 4 0.5
%, using a medium consisting of MgSO 4 7H 2 O 0.1%,
Continuous culture is performed using a 100-volume fermenter at a dilution rate of 0.10 hr -1 , and the discharged culture solution (concentration of inorganic salts is approximately 10% of xanthan gum) is continuously transferred to a tubular type ultrafiltration membrane HFM (Abcor Desalting was carried out using a membrane manufactured by Co., Ltd., molecular weight cutoff 18000, membrane area 0.2 m 2 ). Demineralized culture solution 50 (gum concentration approximately 5%) until the amount of inorganic salt is 0.5% based on the gum quality is heated to a drum temperature of 120℃.
The product was dried using a drum dryer adjusted to give 2.5 kg of xanthan gum product. On the other hand, by the method described in Example 1 using the xanthan gum culture solution obtained by continuous culture,
Control A (however, drum drying was used) and Control B were prepared. Figure 1 shows and compares the relationship between the solution concentration and apparent viscosity of xanthan gum obtained by each preparation method. Each xanthan gum solution containing 1% salt was measured using a B-type viscometer at 30 rpm and 25°C. The product obtained by the method of the present invention showed approximately the same viscosity as that obtained by the alcohol purification method, and showed an extremely superior viscosity compared to the product obtained by directly drying the conventional culture solution. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は実施例2の本発明方法及び本発明以外
の方法によつて得たキサンタンガム溶液の粘度特
性を示す。
FIG. 1 shows the viscosity characteristics of xanthan gum solutions obtained by the method of the present invention in Example 2 and by a method other than the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 炭素、窒素、無機塩類から成る栄養培地で、
キサントモナス属細菌を培養する事によつて得ら
れたキサンタンガムを含有する培養液を、無機塩
類の濃度がキサンタンガムに対し5%以下となる
まで脱塩し、この脱塩された培養液をそのまま乾
燥する事を特徴としたキサンタンガムの製造方
法。 2 無機塩類の濃度がキサンタンガムに対し2%
以下となるまで脱塩する事を特徴とする特許請求
範囲第1項記載のキサンタンガムの製造方法。 3 脱塩方法が限外過膜を用いた限外過法で
ある事を特徴とする特許請求範囲第1項記載のキ
サンタンガムの製造方法。
[Claims] 1. A nutrient medium consisting of carbon, nitrogen, and inorganic salts,
A culture solution containing xanthan gum obtained by culturing Xanthomonas bacteria is desalted until the concentration of inorganic salts is 5% or less relative to xanthan gum, and the desalted culture solution is dried as it is. A method for producing xanthan gum characterized by: 2 Concentration of inorganic salts is 2% relative to xanthan gum
The method for producing xanthan gum according to claim 1, characterized in that the xanthan gum is desalted until the following. 3. The method for producing xanthan gum according to claim 1, wherein the desalting method is an ultrafiltration method using an ultrafiltration membrane.
JP17057083A 1983-09-17 1983-09-17 Preparation of xanthan gum Granted JPS6062996A (en)

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