JPS63304001A - セルロ−ス複合体及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は食品等の保水剤あるいはクロマトグラフィーの
担体等に有用な新規なセルロース複合体及びその製造法
に関するものである。

〔従来の技術〕

セルロースは植物細胞壁の骨格成分であり、この植物細
胞壁は一次壁と二次壁に分類されている。

前者は伸長、肥大中の細胞のものであり、セルロース含
有量は比較的少ない。天然界の植物の細胞壁は大部分が
後者に属し、この細胞壁は大半がセルロースとリグニン
からなっている。従来、セルロースは専ら天然界の植物
を原料として製造されていた。

一方、種々の植物細胞のカルスをタンク培養することも
知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

セルロースは一般に木材等の天然界のセルロース原料か
ら製造されており、植物細胞カルスの培養は一般に生理
活性物質、医薬品原料、香料その他当該植物の特性を活
かした産物の取得を目的として行なわれており、セルロ
ースの製造は目的とされていなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者はタンク培養された植物細胞の新たな用途を開
発するべく鋭意検討を進め、この細胞のセルロースのミ
クロフィブリルは幅が９〜Ｉｏｎｓと天然界のものの′
／２〜１八程度のへいものであることを見出した。そし
て、このものを従来の天然界の植物からセルロースを分
離する通常の方法より温和な条件で処理することにより
得られたセルロースは表層がキシログルカンで覆われた
もので保水性が高くまたクロマトグラフィー用担体とし
て分離性にすぐれるなど数々の優れた点を見出して本発
明を完成するに到った。

すなわち、本発明は幅が９〜１０ｎａ＋のセルロースミ
クロフィブリルの表層にキシログルカンが結合してなる
セルロース／ヘミセルロース複合体と、植物細胞を人工
的に管理された条件下でタンク培養して該細胞を増殖せ
しめ、増殖した細胞を熱水又は４Ｎ以下の苛性アルカリ
もしくは、これと同等の溶媒で抽出処理し、抽出残渣を
分離取得することを特徴とするセルロース／ヘミセルロ
ース複合体の製造方法に関するものである。

本発明のセルロース／ヘミセルロース複合体は次の物性
を有している。

（１）ミクロフィブリル セルロースミクロフィブリルの幅は９〜ｌｏｎｍであり
、配向していない。

（２）成分 セルロースミクロフィブリル及びその表層に水素結合し
たキシログルカンからなる。培養細胞を熱水抽出したも
のはセルロースミクロフィブリルの表層にさらにペクチ
ンを結合している。リグニンは認められない。

セルロースミクロフィブリルを箱守法によりメチル化し
てガスクロマトグラフィーで分析したところ、部分メチ
ル化糖として２，３．６−トリーローメチルグルコース
を検出した。また、セルロースミクロフィブリルをセル
ラーゼで分解したところ、分解生成物にセロビオース及
びグルコースが含まれていた。

（３）結晶性 Ｘ線解析の結果、結晶性はほとんど認められなかった。

このようなセルロース／ヘミセルロース複合体を天然界
の植物から得られるセルロースと比較すると、天然界の
ものはミクロフィブリルの幅が２０〜５０ｎｍであり、
また、細胞の伸長方向に対して縦または横方向に配向し
ていてしかも結晶性が高い。

さらに一般にリグニンが架橋していて化学的にも物理的
にも強固である。

このようなセルロース／ヘミセルロース複合体は植物細
胞のカルスをタンク培養し、増殖したカルス細胞を熱水
又は比較的弱いアルカリもしくはそれと同等の溶媒で抽
出処理することにより取得することができる。

カルスを形成させる植物は高等植物であればその種類は
問うところではなく、例えばニンジン、エントウ、大豆
、ハイビスカス、タバコ、トマト、カエデ、ポプラ、カ
キ、ナシ、マツ等の双子葉類、イネ、コムギ、トウモロ
コシ、オオムギ等の単子葉類などの植物組繊から常法に
より取得することができる。

カルスの培養も常法によって行えばよく、培地にはシュ
ークロース、グルコース、フラクトース等の糖源と無機
塩類、さらに必要によりビタミンその他の微量栄養素を
含むものを用いる。培養条件も通常のカルス培養と同様
でよく、ｐＨ４，０〜８．０、温度２０〜３０°Ｃで３
〜２０日間程度培養すればよい。

本発明のセルロース／ヘミセルロース複合体を取得する
には前記培養により得られた増殖細胞を熱水処理あるい
は４Ｎ以下の苛性アルカリもしくはこれと同等の溶媒で
抽出処理することが必要である。

一般にはこれらの処理を施す前に増殖細胞を濾過あるい
は遠心等により培養液から分離しておくことが好ましい
０分離した細胞は必要により洗浄する。一方、セルロー
ス複合体の使用目的等に応じ培養液から分離せずにその
まま熱水処理等を施すこともできる。

熱水の温度は８５°Ｃ以上であり、好ましくは９０°Ｃ
以上である。

苛性アルカリは水酸化ナトリウム、水酸化カリラム等で
ある。１度は４Ｎ以下であり、好ましくは０．１〜２Ｎ
程度である。

苛性アルカリ以外の溶媒としては例えば、リン酸、ジメ
チルスルホキシドなどを利用できる。

抽出時間は１〜６時間程度でよい。抽出は必要により複
数回行う。

本発明のセルロース／ヘミセルロース複合体は抽出残渣
として残る。アルカリで抽出した場合にはセルロースと
ヘミセルロースの複合体となるが熱水で抽出した場合に
はさらにペクチンも残る。

抽出処理後は必要により洗浄し、整燥すればよい。

〔作用〕

本発明のセルロース／ヘミセルロース複合体はセルロー
スフィブリルが細く、またその表層を被うようにヘミセ
ルロースのキシログルカンが水素結合しているため粗い
ゲルを形成することができかつ保水性が高い。

このようなセルロース／ヘミセルロース複合体は一次細
胞壁であるカルス培養の増殖細胞を熱水あるいは比較的
弱いアルカリで抽出処理することにより得られる。アル
カリで抽出処理した場合には、蛋白質、無機物、脂質１
．核酸、ペクチン等が抽出されてセルロース／ヘミセル
ロース複合体が残り、熱水抽出した場合にはさらにペク
チンも抽出されないで残る。

〔実施例〕

実施例１ にんじん（Ｄａｕｃｕｓ　ｃａｒｏｔａ）根部の中心部
分を無菌的に切り出し、縦、横ＩＩＩＩｌの小片に刻ん
だ、この小片の組織を次の組成の固体培地上に置床して
、２５°Ｃ暗室で培養した。

培地としては、Ｌｉｎｓｍａｉｅｒ　＆　Ｓｋｏｏｇの
無機イオン培地に、シーＩＦ５０ｇ／　ｌ、ＮＡＡ　（
１−ナフタレン酢酸）２■／ｌ、イノシトール１０■／
ｌ、ニコチン酸０．５■／ｌ１、チアミン塩酸塩０．１
■／ｌ、ピリドキサール塩酸０．５■７１、グリシン１
■／ｌ、及び寒天Ｌｏｇ／　１を加えてｐＨ５，８に調
整し、これを１２０″Ｃ１１５分間処理によって殺菌し
て用いた。

上記の方法で培養して派生したカルスを上述の組成の培
地から寒天を除いた液体培地５０ｄを２０（ｌｄ容振盪
フラスコに入れたものに移植し、２５°Ｃで２週間振盪
培養した。この培養細胞２０ｄをさらに上記の液体培地
２００ｄを１０００ＩＩ１１容振盪フラスコに入れたも
のに移植し、２５゛Ｃで一週間振盪培養した。

こうして得られた培養液を濾別し、細胞（新鮮重８５ｇ
）を分離して、１００ｄの熱水（８５°Ｃ以上）で５回
抽出処理を行った。抽出残金を凍結乾燥しく収１約２ｇ
）、ニンジン由来のペクチンを含むセルロース／ヘミセ
ルロース複合体ヲ得り。

実施例２ アラスカエントウ（Ｐｉｓｕｍ　５ａｔｉｖｕ鋼）の上
胚軸を７０％エチルアルコールに５分間、次いで０．６
％次亜塩素酸溶液に１０分間浸漬して表面を殺菌した後
、滅菌水で残存殺菌剤を洗浄除去した。殺菌した組織は
切断して小片とし、これを次の組成の固体培地上に置床
して２５°Ｃ暗所で培養した。

培地としては、Ｍｕｒａｓｈｉｇｅ　＆　Ｓｋｏｏｇの
無機イオン培地に、ショｍ３０ｇ＃！、２．４−ジクロ
ロフェノキ酢酸２■／１、カイネチン０．３■／２、イ
ノシトール１００■／１１ニコチン酸０．５■７２、チ
アミン塩酸塩０．１■／ｌ、ピリドキサール塩酸０．５
■／ｌグリシン２ＫＮ、及び寒天１０ｇ／　ｆ、を加え
てｐＨ５，８に調整し、これを１２０°Ｃ１１５分間処
理によって滅菌して用いた。

上記の方法で培養して派生したカルスを切り取って同組
成の新培地で継代培養を行った。得られたカルスを上述
の組成の培地から寒天を除いた液体培地５０Ｍ１を２０
０１ｄ容振盪フラスコに入れたものに移植し、２５℃で
２週間振盪培養した。この培養細胞を上記の液体培地で
継代培養することにより、生長の早い細胞を選択した。

液体培養で増殖させたエントウ細胞（新鮮重１００ｇ）
を１００ｄのＩ　Ｎ　Ｋ　ＯＨｌｏ、１％ＮａＢＨｎ７
容液で５回抽出した。抽出残金をガラスカラムに詰め、
蒸留水でｐＨが６．０になるまで洗浄した。これをスラ
リー状のままでカラムより取り出し、凍結乾燥して、セ
ルロース／ヘミセルロース複合体を得た（収量６００ｍ
ｇ　）。

このセルロース／ヘミセルロース複合体はセルロースと
キシログルカンが４：１の比率の組成からなっていた。

そして、セルロースミクロフィブリルの表面をキシログ
ルカン分子が覆うような形で存在し、セルロースとキシ
ログルカンは水素結合で結びついていた。

参考例 ダイス（Ｇｌｙｃｉｎｅ　ｎ＋ａｘ）の種子を７０％エ
チルアルコールに５分間、次いで０．６％次亜塩素酸溶
液に１０分間浸漬して表面を殺菌した後、滅菌水で残存
殺菌剤を洗浄除去した。殺菌した種子は、次の組成の固
体培地上に置床して、２５℃暗所で培養した。

培地としては、Ｒ−２の無機イオン培地に、シｇｔＪ！
２０ｇ／　ｌ　、　２，４−ジクロロフェノキシ酢酸２
ＩＩ１ｇ／　ｌ、ニコチン酸０．１■／ｌ、チアミン塩
酸塩１■／Ｉｌ。

ピリドキサール塩酸０．１■／１、カゼイン１ｇ／ｉ、
及び寒天７　ｇ／　ｌを加えてｐＨ５，８に調整し、１
２０℃、１５分間処理によって滅菌して用いた。

上記の方法で培養して派生したカルスを液体培養法によ
り継代培養することによって生長の早い細胞を選択した
。

液体培養で増殖させたダイス細胞（新鮮型１００ｇ）を
１００ｄの４．３ＮＫＯＨ１０，１％ＮａＢＨｎ溶液で
５回抽出した。

抽出残香をガラスカラムに詰め、蒸留水でｐＨが６．０
になるまで洗浄した。これをスラリー状のままでカラム
より取り出し、凍結乾燥して、ヘミセルロースを含まな
いセルロースのミクロフィブリルを得た。（収！４８０
■）。

実施例４ （１）キシログルカンの吸着 本発明の方法で得られた各種のセルロースミクロフィブ
リル（セルロース／ヘミセルロース複合体）１〜３■に
過剰量のキシログルカン（５００ｄｇ）を加えて４０℃
でｐｔ＋ｓ、ｏで６時間反応させた０反応後各セルロー
スミクロフィブリルを分離してキシログルカンの結合量
をＫｏｏｉｍａｍの方法によって定量した。得られた結
果を第１図に示す０図中Ａはニンジン、エントウ及びダ
イスの各培養細胞、Ｂはハイビスカスの培養細胞そして
Ｃは天然のコツトンから得られたセルロースミクロフィ
ブリルについてそれぞれ測定した結果を示している。

（２）セルロースミクロフィブリルの幅の測定上記のキ
シログルカンの結合量からセルロースミクロフィブリル
の幅を求めた。すなわち、機知のセルロースミクロフィ
ブリル、バロニア（２４ｒ＋＋ｗ）、コツトン（２６ｎ
顛）そしてアセトバクター（４５ｎ＋ｍ）に対するキシ
ログルカンの結合量から、第２図に示したような検量線
が引けることが知られている。そこで、ニンジン、エン
トウ、ダイス及びハイビスカスの培養細胞由来のセルロ
ースミクロフィブリルにキシログルカンを結合させ、そ
の結合量と上記の検量線から培養細胞由来のセルロース
ミクロフィブリルの幅を求めた。得られた結果を第２図
に示す。図中、Ａはニンジン、エントウ及びダイスの培
養細胞、Ｂはハイビスカスの培養細胞、Ｃは天然のコツ
トン、Ｄは緑藻類（バロニア）、そして他はアセトバク
ターの産生ずるセルロースミクロフィブリルをそれぞれ
示している。同図に示すように天然セルロースのミクロ
フィブリルの幅が２０〜５０ｒ＋ｓ＋であるのに対し本
発明品では９〜１０ｎｍであった。

（３）Ｘ線回折 本発明品のＸ線回折パターンを第３図に示す。

図中、Ａ−１はニンジン培養細胞由来、Ａ−２はエント
ウ培養細胞由来、そしてＡ−３はダイス培養細胞由来の
セルロース／ヘミセルロース複合体、Ｃは天然コツトン
セルロース、そしてＦはニンジン培養細胞由来のセルロ
ースを示している。同図に示すように培養細胞由来のも
のは結晶性がほとんどない。

（４）クロマトグラフィー担体としての適性実施例２で
得られたエントウ培養細胞のセルロース／ヘミセルロー
ス複合体に水を加えてスラリー状にし、ガラスプレート
に引き延ばして薄層を作製した。この薄層を用いて、単
糖およびアミノ酸に対するクロマトグラフィーを実施し
た。

対として、通常セルロース薄層クロマトグラフィーに用
いられる微細結晶セルロース（Ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａ
ｌｌｉｎｅ　Ｃｅ１ｌｕｌｏｓｅ＋　２０μａｖｅｒａ
ｇｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅＳｉｇｍａ）を用い、展開溶媒
には、ｎ−プロパツール／酢酸エチル／水（３：　２　
：　１．ｖ／ｖ）を用いた。

得られた結果を表１及び表２に示す。

表１ 表２ 表１および表２の結果より、単糖は４−エピマー間での
分離が良くなった。また、アミノ酸はり。

Ｌ異性体間での分離が良（なった。このようにセルロー
ス／ヘミセルロース複合体は、１層クロマトグラフィー
として利用することによって、糖・アミノ酸の分離に秀
れていることが認められた。

〔発明の効果〕

本発明のセルロース／ヘミセルロース複合体は保水性が
高く、また安全性も高いことから例えば食品等の保湿剤
として有用である。クロマトグラフィーの担体としても
分析成分の分離性にすぐれている。粗いゲルを形成しし
かも硬くないという特性を利用した新規用途も期待でき
る。

このようなセルロース／ヘミセルロース複合体はカルス
細胞を培養することで均一品質のものを容易に大量生産
することができる。リグニングが含まれていないため精
製も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセルロース／ヘミセルロース複合体の
キシログルカン結合量を測定した結果を示す図であり、
第２図はこの結果からセルロースミクロフィブリル幅を
求めて結果を示す図である。 第３図はセルロース／ヘミセルロース複合体のＸ線回折
パターンを示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）幅が９〜１０ｎｍのセルロースミクロフィブリル
   の表層にキシログルカンが結合してなるセルロース／ヘ
   ミセルロース複合体
2. （２）セルロース／ヘミセルロースの表層にさらにペク
   チンが結合してなる特許請求の範囲第１項記載のセルロ
   ース／ヘミセルロース複合体
3. （３）植物細胞を人工的に管理された条件下でタンク培
   養して該細胞を増殖せしめ、増殖した細胞を熱水又は４
   Ｎ以下の苛性アルカリもしくはこれと同等の溶媒で抽出
   処理し、抽出残査を分離取得することを特徴とするセル
   ロース／ヘミセルロース複合体の製造法