JPS63501515A - 繊維性靭皮植物の繊維組織を生化学的に分離するための方法 - 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】 ｎ　の′維　、”を生ヒ８　に 八−するための　法 本発明は、師部繊維植物、たとえば大麻、アマ、ラミー、ジュート、ケナフの繊 維組織の生化学的分離、のための方法に関する。

本発明は、特に生化学的方法に関し、そしてこの適用は、繊維産業又は類似する 繊維産業もしくはローブ製造産業において、維管束内での繊維の分離を可能にす る天然の分離方法にゆだねられない、師部繊維植物、セルロース繊維植物及び同 様のものの使用を可能にする。

従来技術において、師部繊維植物は、収穫した後、師部繊維植物における維管束 内で繊維を共に結合せしめる生来のセメントを崩壊し、そして“消化する”効果 を有する微生物の天然の増殖を可能にするために、天候条件下への暴露により土 壌上で又は水中において天然の分離にゆだねられた。大気条件及び水性条件に直 接的関係されるこの技法は、２〜３週間の作用の期間を必要とし、そしてまた、 実質的な労力及び装置も必要である。

大麻は、師部繊維植として知られている繊維植物材の一部であり、ここでセルロ ース繊維は、植物の茎をとりまく師部内の維管束で共に結合される。

この師部繊維材の一部を形成する他の主な繊維植物は、アマ、ラミー、ジュート 及びケナフである。

繊維産業において有用であるためには、これらの植物のセルロース繊維が師部か ら、次に維管束内でお互いから分離されなければならない。この分離は、天然の 分離方法によって可能にされる。続いて、この分離は、特別に改造された繊維装 置によって機械的に行なわれる。

天然の分離、すなわち今世紀行なわれて来た良く知られている操作は、比較的長 い期間、ある流れの水の中に植物の茎を含浸することから成る。この含浸は、嫌 気性細菌の天然での増殖を生ぜしめ、そしてこの後、師部内で共に維管束を結合 し、そして維管束内でお互い繊維を結合する植物高分子を分解することができる 微生物を生成する。

まだ小規模で行なわれているが、このいわゆる水分解方法は、雨の期間及び温熱 の期間の交互によって土壌の微生物相により進展される細菌作用を産するために 、収穫し又は引き抜いた後、土壌上に師部繊維植物の茎を放置することから成る 、いわゆる土壌分離方法によってしだいに取って代わられる。

気候条件への茎の暴露の間（数週間）を通して、すべての茎ができるだけ一定に 作用にゆだねられ得るためにその茎の列をひっくり返すことが明らかに不可欠で ある。

約８０ｃｍ〜１ｍの茎を有するアマの場合、比較的容易であるこの操作は、２． ５０ｍ〜３ｍの長さの茎を有する大麻の場合、困難である。

さらに、大麻の収穫は、アマよりも後で行なわれるので（８月の終わり〜９月の 中ごろ）、“土壌”分離を支配する気候条件は、日照時間の減少及び降水の増加 のためにますます不確実になる。

これらの理由のために及び水分離の廃止の結果として、大麻栽培者は、紙製造の 分野のみを維持するために、繊維産業のための大麻の生産をやむをえず断念しな ければならなかった。

従って、大麻及び類似する師部繊維植物の生産のために新しい出口を努力して見 出すために、本発明者は、人工的な手段によってこれらの植物を分離する可能性 を捜しめた。

従って、本発明者は、繊維を共に結合するセメントの分解により維管束から該繊 維を分離することに努力して来た。

純粋に化学的なすべてのアプローチは、これらの手段によるセメントの分解が、 セルロース繊維の実質的な損傷を常に伴う事実のために陰性であることがわかっ た。

従って、本発明の目的は、気象上の結果として天然の分解方法によって示される 信頬性及び再現性の問題を解決するために、師部繊維植物を分解するための産業 的方法を提供することである。

本発明によれば、繊維産業又は類似する繊維産業もしくはローブ産業における使 用に適切な紡績糸又は銀糸の製造に関し、紡糸産業又はローブ産業において使用 するために維管束内で繊維を集合せしめるセメントを分解し、そして従ってそれ らの物理的分離を可能にするために、師部繊維植物及び特に麻の繊維組織を分離 する生化学的方法は、少なくとも１種類の５ＰＳ−アーゼ酵素によって処理する ことを特徴とする。

本発明の対象を形成する方法は、この５ｐｓ−アーゼ酵素の主な使用に基づかれ 、そして該酵素は、師部繊維植物、たとえば大麻、アマ、ラミー、ジュート、ケ ナフ、等においてセルロース繊維を相互連結せしめるセメントの高分子鎖を分解 することを可能にし、そして繊維産業又は類似する繊維産業のために対象の繊維 を構成するセルロースを、完全なまま又はできるだけ完全に分離せしめる。

この目的のために使用される５ＰＳ−アーゼ酵素は、繊維維管束内でその繊維を 共に結合せしめる非セルロース繊維成分に対して特異的である。

本発明の詳細な説明において、繊維の非セルロース成分とは、“セメ、ンドとし て命名されるであろう。

これらのセメントの化学的性質は、まだ十分に知られていない。

本発明の方法に使用される５ＰＳ−アーゼ酵素は、多ｔＪ［に対して作用を示す 、広スペクトルの多活性酵素である。この５ＰＳ−アーゼ酵素は、イギリス特許 第２．１１５，８２０号に記載されている。それは、参照ＳＰ　２４９としデン マークの会社Ｎｏｖｏ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉ　Ａ／Ｓによって市販されている。こ の酵素は、次のような４種の主な活性を有するニ ーペクチン分解活性 一セルロース分解活性 一ヘミセルロース分解活性 一タンパク質分解活性。

本発明者によって行なわれた研究によれば、この酵素のペクチン分解活性は、ペ クチン、すなわち種々の量のメチルエステル基を含むポリガラクツロン酸から実 質的に成る水溶性部分のペクチン質の粘度の減少に関して又は高度のエステル化 を有する水溶性プロトペクチンの解重合に関して、より注目されるように思われ る。

セルロース分解活性は、天然のカルボキシメチル−セルロースに関して特に観察 される。この活性は、ひじょうに高い強度及び高い接着力を有する“グルー”を 構成するＣＭＣの分解の結果として大麻を分離することに好都合である。

このセルロース分解活性は、グルコン成苗の活性及び特に、セルロース繊維（こ れらは、対象の繊維のみ及び全操作の対象物である）の分解を妨げることを可能 にするひじょうにわずかのセルビナーゼ活性によって完結される。

ヘミセルロース分解活性は、ヘミセルロース、キシラン及びポリオース、たとえ ばアラビナーゼ及びα−ガラクトースを分解することが目的である。

この広スペクトルのポリサンカラーゼはまた、植物タンパク質に対してタンパク 質分解活性を有する。

本発明者は、β−グルカナーゼ及び／又はペクチナーゼとこの酵素（ＳＰＳ−ア ーゼ）との混合物によって処理される場合、５ＰＳ−アーゼの作用が増強された ことを観察した。

β−グルカナーゼは、可溶性オリゴ糖類及び三糖類におけるβ１−３及びβ１− ４結合のレベルでβ−グルカンの加水分解による作用を生せしめる。

この加水分解はまた、その槽の粘度の著しい減少も伴なう。

ペクチナーゼは、ペクチン質に対する二重活性、すなわちニー非解重合活性、 一解重合活性 を有する。

この酵素の非解重合活性のおかげで、ペクチン鎖の長さの減小は存在しないが、 しかし単位のガラクツロン酸のカルボキシル基とメタノール基との間でのエステ ル橋の開鎖によってエステル化度が減少する。

エステル化度の減少は、分離過程の間、粘度の減小及び水溶性ペクチンのより容 易な除去をもたらす。

従って、上記の３種のタイプの酵素は、補足的な活性を有し、そして師部繊維の 処理に適合する適用の条件、すなわちｐＨ４〜ｐＨ６の間に位置する最適ｐＨ領 域及び４０〜６０℃の範囲の最適温度を提供する重要な特性によってさらに区別 される。

師部繊維植物の処理は、上記酵素（又は複数の酵素）を含む水性媒体中への含浸 及び次にわら又は亜麻の解離により行なわれる。

解離の期間は、１時間〜４８時間、好ましくは３〜３６時間であるべきである。

さらに解離温度は、２０℃〜７０℃、好ましくは４０℃〜６０℃であり、そして この解離は、３〜７のｐＨ１好ましくは４〜６のｐＨ（このｐｔ＋は有機酸によ って調整される）で行なわれる。

本発明者は、本発明に従って処理される大麻くずのカーディング能力により、そ の得られた繊維組織の分離の質を処理する彼らの研究として定義することによっ て、実験的な方法で酵素の適用量を決定した。

これらのカーディング試験は、本発明に従って処理された亜麻の束に対して実験 用カーディング機械で計画的に行なわれて来た。

初めの一連の試験は、酵素作用の最適期間を定義する目的で、同量の亜麻及び酵 素（前もって定義された濃度の酵素浴）をその酵素の作用にゆだねることによっ て、製紙工業のために亜麻に対する広スペクトル（Ｓ　Ｐ　Ｓ−アーゼ）ポリサ ンカラーゼの作用を決定することから成る。

そのために、酵素による解離が１〜１２時間の間、１時間ごとで、次に１８　、 ２４　、３０　、３６　、４Ｂ　、　６０　、７２　、８４及び９６時間で行な われた。

従って、カーディングすることによって繊管束の分離を比較することによって、 最適期間は、１８〜３０時間の範囲内に定義された。１２時間以下の期間では、 カーディング操作の間、維管束の破壊を伴って、維管束の不十分な分離が観察さ れた。

３６時間以上の期間では、維管束の良好な分離が観察されたが、しかし繊維に多 （の破壊が観察された。

分類学的な試験が、お互い色で異なる大麻サンプル、すなわち、亜麻グリーン麻 又は暗褐色麻に対して行なった。すべての場合、カーディング試験における最良 の結果が２２〜２６時間で見出された。

すべての場合、大麻のタイプに関係なく、この期間の最後で維管束及び繊維の良 好な分離が見出された。

酵素の作用は、その濃度に比例することが、一般的に知られている。さらに、酵 素作用の速度は酵素の濃度に直接的に関係されることがしばしば述べられている 。

最適濃度を決定するために、本発明者は、一定のｐＨ及び一定の温度で、高濃度 の５ｐｓ−アーゼ酵素浴に８〜１２、次に１８〜２４及び３０時間、大麻サンプ ルをゆだねた。

酵素分離方法の適切な要素としてガーディング試験を用いることによれば、高濃 度の酵素での１８時間以下の解離は、低濃度での２０〜３０時間の解離よりも効 果的でなかったことが見出された。

他の２種の酵素、すなわちβ−グルカナーゼ及びペクチナーゼの効果は、５ＰＳ −アーゼボリサンカラーゼと同じ条件下で決定さ５れた。

維管束及び繊維の分離に関して得られた結果は、（ＳＰＳ−アーゼ）ポリサンカ ラーゼに関するよりも決定的でないが、しかしより壊れやすく及びより砕れやす くなるアナス（ａｎａｓ）の分解に対するβ−グルカナーゼの強い作用及び茎の アナス及び断片からのストリップ又は維管束の繊維の分離においてひじょうに明 確な改良が見出された。

ペクチナーゼが関与されるかぎり、より特定の作用が繊維維管束をとりまく有色 の“上皮”に関して及び該繊維の柔らかさ及び柔軟さに関して明らかになり、こ の上皮の分解及び溶解の結果として疑う予知はない。

酵素分離方法のために最高の効率を捜しめる目的で、本発明者は、柔らかくそし てアナスの最少量又はアナスの不良品を含む、良く分離される（し力）しながら 単位分離まで行かないで）長い繊維の銀糸をカーディングすることによって得ら れるまで、上記の３種類の酵素の混合物によってそれらの系統的な試験を再び行 なった。

その試験は、師部繊維植物のわら又は亜麻の乾量に対して使用される酵素の量が 次のようであるべきであることを決定するために提供された： ａ）ペクチナーゼの場合、０．０１〜２％、好ましくは０．０５％〜１％であり 、 ｂ）β−グルカナーゼの場合、０．１０％〜３％、好ましくは０．２５％〜２％ であり、 Ｃ）より広いスペクトルの作用を有する酵素の場合、０．２５％〜５％、好まし くは０．５％〜３％である。

明確な結合の裂開の助けとなるそれらの３種類の酵素の結果としてポリマーを分 解するそれらの酵素は、また、分解生成物の可溶化及び粘度の減少を改良するよ うに思え、従って解離の完結上ですすぐことによってこれらの後者のより効果的 な除去をもたらすであろう。事実、３種類の酵素から成る混合物により処理され た亜麻は、ポリサンカラーゼのみにより処理された亜麻よりも簡単なすすぎ操作 の後、乾燥の時間で、お互い“再付着”する傾向が明らかに少ない。

本発明者は、試験の時、高い強度及び良好な靭性を有する大麻繊維を常に得て来 た。これは、確かに、選択された３種類の酵素が、セルロースに対して作用せず 又は実質的に作用しないという事実、またすべての分解反応が還元糖の形成をも たらす事実による。従って、ヒドロセルロースの形成及び従って、酸による酸化 によってセルロースのり、Ｐ、の減少の危険が実質的に存在しない。

多の変更が記載された方法の実際の適用において行なわれ得るが、それによって 本発明の請求の範囲を限定するものではない。

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Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．繊維産業又は類似する繊維産業もしくはロープ産業における使用に適切な紡 績糸又は銀糸の製造に関し、紡糸産業又はロープ産業において使用するために維 管束内で繊維を集合せしめるセメントを分解し、そして従ってそれらの物理的分 離を可能にするために、師部繊維植物及び特に大麻の繊維組織を分離するための 方法であって、該繊維植物を少なくとも１種類のＳＰＳ−アーゼ酵素によって処 理することを特徴とする方法。
2. ２．前記繊維植物を、ＳＰＳ−アーゼ及びβ−グルカナーゼの混合物によって処 理することを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．前記繊維植物を、ＳＰＳ−アーゼ、β−グルカナーゼ及びペクチナーゼから 成る酵素の混合物によって処理することを特徴とする請求の範囲第１項記載の方 法。
4. ４．前記処理が酵素（又は複数の酵素）を含む水性媒体中への麦わら又は亜麻の 含浸及び続く解離によって行なわれることを特徴とする請求の範囲第１〜３項の いづれか１項記載の方法。
5. ５．前記解離期間が１〜４８時間、好ましくは３〜３６時間であることを特徴と する請求の範囲第４項記載の方法。
6. ６．前記解離温度が２０℃〜７０℃、好ましくは４０℃〜６０℃であることを特 徴とする請求の範囲第４又は５項のいづれか１項記載の方法。
7. ７．前記解離を、３〜７、好ましくは４〜６のｐＨで行ない、そしてこのｐＨは 有機酸によって調整されていることを特徴とする請求の範囲第６項記載の方法。
8. ８．繊維植物の麦わら又は亜麻の乾量に対する、処理のために使用される酵素の 量は： ａ）ペクチナーゼの場合、０．０１％〜２％、好ましくは０．０５％〜１％であ り、 ｂ）β−グルカナーゼの場合、０．１０％〜３％、好ましくは０．２５％〜２％ であり、 ｃ）ＳＰＳ−アーゼの場合、０．２５％〜５％、好ましくは０．５％〜３％であ ることを特徴とする請求の範囲第３〜７項のいづれか１項記載の方法。
9. ９．前記酵素を、大麻、アマ、ラミー、ジュート、ケナフ及びそれらの混合物か ら成る群から選択された師部繊維植物の繊維組織を分離するために適用すること を特徴とする請求の範囲第１〜８項のいづれか１項記載の方法。
10. １０．請求の範囲第１〜９項のいづれか１項記載の方法の適用によって得られた 師部繊維植物の繊維。