JPS6368093A - 微生物生産セルロ−スの分離回収方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微生物により生産されたセルロースを培養液
又はその処理物から分離回収する方法に関し、特に、菌
体とセルロースの分離を効果的に行うための改良方法に
関する。

〔従来の技術〕

セルロースは天然に最も多量に存在する有機高分子物質
であり、セルロースとしてそのまま利用されるほかセル
ロース誘導体原料として利用されている。植物から得ら
れるセルロース原料は、一般にセルロース以外にリグニ
ンやヘミセルロースなどを含有し且つそれらと強く結合
した複合体として得られる。これらからセルロースを分
離回収するためには原料にアルカリ蒸解、漂白などの化
学処理を施す必要があるが、分離するセルロースの純度
を高めるためには、化学処理条件を強くしなければなら
ず、これはセルロースの解重合や一部損失を伴う。従っ
て、精製バルブにおいてもヘミセルロースなどをいくら
か含有しており、それが、例えば、酢酸セルロースの紡
糸溶液中のミクロゲルとなって紡糸時の糸切れの原因に
なることが知られている。

一方、アセトバクター・キシリナム（Ａｃｅｔｏｂａｃ
ｔｅｒｘｙｌｉｎｕｍ；以下、ｒＡＸＪと略称する）や
アセトバクター・アセチゲナム（Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅ
ｒ　ａｃｅｔｉｇｅｎｕｍ；以下、ｒＡＡＪと略称する
）はグルコースをセルロースに転換する性質があり、セ
ルロース生産菌として一般によく知られている。これら
のセルロース生産菌の生産するセルロースは純度が高い
ので、天然セルロースの構造研究材料の他に種々の用途
に向けられるようになっている。

セルロース生産菌によるセルロースの製造に関してはい
くつかの提案がされており、特開昭５９−１２０１５９
号には、培養液表面に生成せるセルロース薄膜を培地か
ら剥がし、含有液体を搾り出してから３％苛性ソーダ水
溶液で処理して菌体を破壊し、酸中和、水洗して薄膜を
回収する方法が記載されている。このようにして得られ
たセルロース薄膜は創傷や火傷の手当用の人工皮膚とし
て用いられている。しかしながら、この方法においては
、破壊された菌体のセルロースからの分離は行われてい
ない。

特開昭６１−１１３６０１号には、ＡＸが生産したセル
ロースミクロフィブリルの集合体に剪断力を加え、解離
したファイバーの懸濁液を生成し、該懸濁液を流延して
再生フィルムを得る方法が記載されている。しかしなが
ら、この方法においても細菌とセルロースの分離は行わ
れていない。

微生物から得られるセルロースは、菌体を分離した場合
、重量で表わされるセルロース純度としては高い値で得
られるが、生菌体或は死滅菌体を含有する場合、腐敗の
原因になり得るという問題点があり、また、所謂発熱物
質を含有する可能性もあって医用材料などに用いるのに
は問題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、ＡＸおよびＡＡのようなセルロース生
産菌が生産するセルロースを培養液から高純度、高収率
で分離回収することができる方法を提供するにある。

他の目的は、ＡＸおよびＡＡのようなセルロース生産菌
と生成セルロースとを含有する混合物から効率よくセル
ロースを分離回収する方法を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、セルロース生産菌の菌体およびセルロース
を含有する混合物をアルカリ処理し、超音波処理し、次
いで遠心分離することを特徴とする微生物生産セルロー
スの分離回収方法によって達成される。

本発明の分離回収方法の要点は、セルロース生産菌の菌
体およびセルロースを含有する混合物に対し、アルカリ
処理、超音波処理および遠心分離の三つの操作をこの順
序で適用することにある。

ＡＸおよびＡＡは好気性ダラム陰性菌の一種であり、約
３μｍ　Ｘ　Ｑ、　５μｍの寸法を有する桿状菌である
。ＡＸ及びＡＡとしては、甘味植物性の発酵あるいはサ
ッカロースを含んだ果物、野菜の腐敗の際に自然に発生
するものが見出されているが、特にセルロース生産性の
高いＡＸの精製菌株であるアセトバクター・キシリナム
・ストレイン八ＴＣＣ２３７６９は特定の供給先から入
手可能である。

ＡＸはセルロースを断面約１．６ｎｍｘ５．８ｎｍのミ
クロフィブリルが４６本集ったフィラメント束として生
産する。ファイバーの長さ方向は理論的にはＡＸの寿命
が続く限り連続したものとして得られる。即ち、植物起
源のセルロースに比して高分子量のセルロースを得るこ
とが可能である。

ＡＸは好気性菌であるので、グルコースその他の炭化水
素を基礎とした培養液の表面にミクロフィブリルの集合
である連続薄膜として生産する。

以下、本発明の微生物生産セルロースの分離回収方法を
セルロース生産効率の高いＡＸについて具体的に説明す
るが、ＡＡその他のセルロース生産菌についても同様に
適用しうるものである。

ＡＸの培養に適した培地は、糖と蛋白質を含有した複合
培地であって、例えば、次のような構成のものが知られ
ている。

グルコース　　　　　２．０　１１／ｖ％ペプトン　　
　　　　０．５〃 酵母抽出物　　　　　０．５〃 リン酸２ナトリウム　０．２７〃 クエン酸　　　　　　０．１１　　〃 水　　　　　　　　　　残り 希１１（Ｊ！及び／又は希ＮａＯ■を用いてｐＨ＝６に
調整。

ＡＸによるセルロース生産は時空収率の高いものである
ことが望ましい。培養温度は、２８℃前後がセルロース
の生産速度が最も大きいので好ましい。ＡＸを静置培養
すると、大部分のセルロースは培養液面に薄膜状で得ら
れ、一部液中にゲル状でえられる。この場合、得られる
薄膜は特開昭５９−１２０１５９号に記載されるように
人工皮膚として使用することができるものである。

一方、攪拌または振盪下の培養によれば表面に生成する
薄膜は充分な厚みを形成しないうちに機械的に破壊され
、培養液は粉細状のセルロースを含むものとなる。

培地内のＡＸ産出セルロースは水で膨潤した状態にある
。セルロースの分離回収にあたっては、先ず、含有する
水及び栄養分の残りなどを追出す操作を行う。実験室的
には薄膜、粉細、ゲル状などのセルロースをすべてガー
ゼ上に集め、搾液して水洗する。このようにして実質的
にセルロース及び菌体のみを含む生成物を得る。

上記生成物からセルロースのみを分離するには、アルカ
リ処理、超音波処理及び遠心分離をこの順序に行う。ア
ルカリ処理では、苛性ソーダ又は苛性カリのようなアル
カリ水溶液を濃度０．０１〜１５重量％、好ましくは１
重量％前後にて使用する。

０．０１重量％より低濃度では菌体を十分に破壊するの
が困難であり、また１５重量％より濃いとセルロースの
解重合およびセルロースＩから■への構造変化を起すお
それがある。アルカリ処理温度は常温付近であることが
好ましい。アルカリ処理は、それのみでは、菌体をセル
ロースから分離するものではないが、その菌体を破壊し
、超音波処理および遠心分離という物理的操作における
分離を容易ならしめる効果がある。

アルカリ処理を行った混合物は、次いで、超音波処理に
付す。使用する超音波は周波数が可聴周波数領域を超え
る弾性波であればよい。好ましくは、１０）＄以上のも
のを用いる。

引続いて行う遠心分離においては、通常１　、００Ｏｒ
ｐｍ以上の回転数を採用すれば破壊された菌体をセルロ
ースから有効に分離するのに十分である。

〔発明の効果〕

本発明の分離回収方法によれば、純度の高いセルロース
を効率よく取得することができる。

この純度の高いセルロースは、特に、セルロース誘導体
、例えば、セルロースアセテート、セルロースナイトレ
ートなどのセルロースエステル、カルボキシメチルセル
ロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
スなどのセルロースエーテル、イオン交換セルロース、
酸化セルロースなどの製造に有用である。また、ミクロ
フィブリルセルロースの集合体のま＼或は一旦離解させ
、流延法或いは抄紙法で再構成したシート或いは半透膜
は、純度が高く、医用材料等に用いても菌体の影響がな
く極めて有用である。

〔実施例〕

以下、実施例（比較例を含む）をあげて本発明方法を具
体的に説明するが本発明はこれにより限定されるもので
はない。

実施例１ アセトバクター・キシリナム・ストレイン八ＴＣＣ２３
７６９を用い、下記組成を有する複合培地にて温度３０
℃で７日〜１４日間培養してセルロースを生成させた。

グルコース　　　　　２．０　　ｉｖ／ｖ％ペプトン　
　　　　　０．５〃 酵母抽出物　　　　　０．５〃 リン酸２ナトリウム　０．２７　　〃 クエン酸　　　　　　０．１１　　〃 水　　　　　　　　　残り ｐ）Ｉ＝６に調整。

培養液からのセルロース分離のために行った単位操作は
次の通りである。

搾液：ガーゼ上に培養液中の固形分を濾し取り、包みこ
んで軽くプレスし、搾液する。

水洗Ａ：培養液中の固形分をガーゼに包んだまま水道水
で洗浄する。

アルカリ処理：搾液、水洗後の固形分を、絶乾量の１０
０倍量の１％ＮａＯ■に浸漬し、常温で２４時間保持す
る。

超音波処理：固形分を絶乾量の約１００倍の水に懸濁さ
せ、２８ＫＨｚ（ＳＯＮＯＣＬＥＡＮＥＲ１００゜ＫＡ
ＩＺＯＤＥＮＫＩ製）　１時間処理。

遠心分離：超音波処理した懸濁液をそのままｆｌ［ＩＢ
ＯＴＡ　ＫＲ／２００００）で１１０００Ｏｒｐ、　１
　ｈｒ処理する。セルロース固形分は下方に集まり、菌
体は一部が浮遊し、一部はセルロースの塊よりさらに下
方に沈降する。セルロースの埋板外を除去し、元の量ま
で水を追加し、再度同様に遠心分離を繰返し菌体を除去
する。

水洗Ｂ：培養液中の固形分をフィルター上で水洗する。

上記の単位操作を単独で又は組合せて分離処理ヲ行い、
処理後のセルロース試料にメチレンブルーを加え菌体を
染色した。次いでセルロース薄片をプレパラートに載置
し、顕微鏡視野中の桿状菌体数を数え、試料片の１ｍ”
当りの面積に換算した値を、取得セルロース中の菌体数
の相対値とした。測定相対値と処理方法の関係を下表１
に示す。

表　１．処理方法とセルロース付着菌数１　搾液　　　
　　　　　　　　　　３９，０００２　搾液→水洗Ａ　
　　　　　　　　　４５，０００３　搾液−水洗Ａ−超
音波　　　　　４，４００＝遠心分離−水洗Ｂ ４　搾液→水洗Ａ−アルカリ処理　　９，３００→水洗
Ｂ ５　搾液−水洗Ａ−アルカリ処理　　ｉ　、　ｏｏ。

−超音波−水洗Ｂ ６　搾液−水洗Ａ→アルカリ処理　　　３０〇−超音波
→遠心分離→水洗Ｂ ＊（阻３における遠心分離の第１上澄液浮遊物中の菌数
は３１，０００／ｗ”であった。）以上のデータから、
超音波処理につ−＜遠心分離が有効な分離手段であるが
、特に、アルカリ処理、超音波処理、遠心分離をこの順
序に行う方法（１１ｈ６）が、特に菌体の著しく少ない
高純度セルロースを得るのに有効なことが判る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セルロース生産菌の菌体及びセルロースを含有する混合
   物からセルロースを分離するにあたり、該混合物をアル
   カリ処理し、超音波処理し、次いで遠心分離することを
   特徴とする微生物生産セルロースの分離回収方法。