JPWO2018038055A1 - 分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法およびバクテリアセルロース分散液の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 液体中における分散性が高い分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法およびバクテリアセルロース分散液の製造方法を提供する。【解決手段】 バクテリアセルロースが水に分散してなるバクテリアセルロース分散液に有機溶媒を添加する有機溶媒添加工程Ａと、前記有機溶媒を添加したバクテリアセルロース分散液から水および有機溶媒を除去してバクテリアセルロースを乾燥させる乾燥工程Ｂとを有する、分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法。
Description
本発明は、分散性の高いバクテリアセルロースの製造技術に関し、特に液体中における分散性が高い分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法およびバクテリアセルロースが液体中にほぼ均一に分散したバクテリアセルロース分散液の製造方法に関する。
バクテリアセルロースは、酢酸菌などの細菌が生産するセルロースであり、高い機械的強度や生体適合性、生分解性などの特性を有することから、化粧品や医薬品をはじめ、様々な産業分野で活用しうる素材として注目されている。バクテリアセルロースは、特許文献１に記載されているように、バクテリアセルロース生産菌を通気撹拌培養することにより、水中に分散した状態のバクテリアセルロース分散液として得られる。但し、このバクテリアセルロース分散液は多量の水分を含むため、流通にコストがかかるという問題がある。
このような問題に対し、水分を含まないバクテリアセルロースの乾燥物が望まれており、例えば、特許文献２には、粉状のバクテリアセルロース製剤が開示されている（図９）他、バクテリアセルロース分散液に有機溶媒を添加した後、圧搾濾過および通風乾燥を行うことにより、繊維状のバクテリアセルロース製剤を製造する方法が開示されている（段落［０１３７］）。
一方、バクテリアセルロースを製品材料として使用する際には、液体を添加して、ゾル状やゲル状で用いることが多いため、バクテリアセルロース乾燥物は、液体中に均一に分散する性質を備えていることが好ましい。この点、特許文献１に記載のバクテリアセルロース乾燥物は、液体中における分散性について検討されておらず、係る性質を備えた分散性バクテリアセルロース乾燥物の開発が求められている。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、液体中における分散性が高いバクテリアセルロース乾燥物の製造方法、および、バクテリアセルロースが液体中にほぼ均一に分散してなるバクテリアセルロース分散液の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意研究の結果、バクテリアセルロース分散液に有機溶媒を添加し、続いて水および有機溶媒を除去して乾燥させることにより、液体中における分散性が高いバクテリアセルロース乾燥物を製造できることを見出した。
また、バクテリアセルロース分散液に分散剤を添加して加温しながら攪拌した後、有機溶媒を添加し、続いて水および有機溶媒を除去して乾燥させることにより、分散性が顕著に高く、かつ、塗布時に塊粒が発生しないバクテリアセルロース乾燥物を製造することができることを見出した。
また、バクテリアセルロース分散液に分散剤を添加し、加温しながら攪拌することにより、バクテリアセルロースが均一に分散し、かつ、塗布時に塊粒が発生しないバクテリアセルロース分散液を製造できることを見出した。
また、バクテリアセルロースの繊維表面にヒドロキシプロピルセルロースを結合させることにより、有機溶媒中における分散性が顕著に高くなることを見出した。
さらに、バクテリアセルロース分散液の分散媒を水から有機溶媒に置換し、続いて分散媒を除去して乾燥させることにより、ヒドロキシプロピルセルロースを結合してなるバクテリアセルロースについて、液体中における分散性が高いバクテリアセルロース乾燥物を製造できることを見出した。
そこで、これらの知見に基づいて、下記の各発明を完成した。
また、バクテリアセルロース分散液に分散剤を添加して加温しながら攪拌した後、有機溶媒を添加し、続いて水および有機溶媒を除去して乾燥させることにより、分散性が顕著に高く、かつ、塗布時に塊粒が発生しないバクテリアセルロース乾燥物を製造することができることを見出した。
また、バクテリアセルロース分散液に分散剤を添加し、加温しながら攪拌することにより、バクテリアセルロースが均一に分散し、かつ、塗布時に塊粒が発生しないバクテリアセルロース分散液を製造できることを見出した。
また、バクテリアセルロースの繊維表面にヒドロキシプロピルセルロースを結合させることにより、有機溶媒中における分散性が顕著に高くなることを見出した。
さらに、バクテリアセルロース分散液の分散媒を水から有機溶媒に置換し、続いて分散媒を除去して乾燥させることにより、ヒドロキシプロピルセルロースを結合してなるバクテリアセルロースについて、液体中における分散性が高いバクテリアセルロース乾燥物を製造できることを見出した。
そこで、これらの知見に基づいて、下記の各発明を完成した。
（１）本発明に係る分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法の第１の態様は、バクテリアセルロースが水に分散してなるバクテリアセルロース分散液に有機溶媒を添加する有機溶媒添加工程Ａと、前記有機溶媒を添加したバクテリアセルロース分散液から水および有機溶媒を除去してバクテリアセルロースを乾燥させる乾燥工程Ｂとを有する。
（２）上記（１）の分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法は、有機溶媒添加工程Ａの前に、分散剤を添加したバクテリアセルロース分散液を、４５℃超の温度に加温しながら攪拌する加温攪拌工程Ａ’を有することが好ましい。
（３）上記（２）の分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法において、加温攪拌工程Ａ’は、分散剤を添加したバクテリアセルロース分散液を、４５℃超の温度にて１５分超の時間攪拌する工程であることが好ましい。
（４）上記（２）または（３）の分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法において、加温攪拌工程Ａ’で使用する分散剤を添加した前記バクテリアセルロース分散液は、分散剤を９（ｗ／ｗ）％超の濃度となるように添加したバクテリアセルロース分散液であることが好ましい。
（５）上記（２）〜（４）のいずれかの分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法において、分散剤は、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロースからなる群から選択される１または２以上であることが好ましい。
（６）本発明に係るバクテリアセルロース分散液の製造方法の第１の態様は、水および有機溶媒を除去して乾燥させてなるバクテリアセルロース乾燥物を、分散剤を含有する水に分散させることにより復元バクテリアセルロース分散液を調製する復元用水分散工程Ｘと、前記復元バクテリアセルロース分散液を、４５℃超の温度に加温しながら攪拌する復元用加温攪拌工程Ｙとを有する。
（７）上記（６）のバクテリアセルロース分散液の製造方法において、復元用加温攪拌工程Ｙは、復元バクテリアセルロース分散液を、４５℃超の温度にて１５分超の時間攪拌する工程であることが好ましい。
（８）上記（６）または（７）のいずれかのバクテリアセルロース分散液の製造方法において、分散剤は、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロースからなる群から選択される１または２以上であることが好ましい。
（９）本発明に係るバクテリアセルロース分散液の製造方法の第２の態様は、ヒドロキシプロピルセルロースを結合してなるバクテリアセルロースを有機溶媒に分散させる有機溶媒分散工程Ｚを有する。
（１０）本発明に係る分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法の第２の態様は、バクテリアセルロースが水に分散してなるバクテリアセルロース分散液の分散媒を水から有機溶媒に置換する分散媒置換工程Ｃと、前記分散媒を置換したバクテリアセルロース分散液から分散媒を除去してバクテリアセルロースを乾燥させる乾燥工程Ｄとを有し、前記バクテリアセルロースは、ヒドロキシプロピルセルロースを結合してなるバクテリアセルロースである。
本発明に係る分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法によれば、バクテリアセルロースの乾燥物を簡便に製造できることから、バクテリアセルロースの流通コストの低減に寄与することができる。また、本発明によって製造された分散性バクテリアセルロース乾燥物は、液体中における分散性が高く、成形性や他の物質との混合性に優れることから、様々な産業分野において有用素材として活用することができる。また、本発明によって製造された分散性バクテリアセルロース乾燥物が、その分散液において、皮膚などに塗布した際に塊粒を発生させない性質をも備えている場合には、塗料のほか、化粧品や医薬品の材料として、特に好適に活用することができる。
また、本発明に係るバクテリアセルロース分散液の製造方法によれば、バクテリアセルロースが液体中にほぼ均一に分散したバクテリアセルロース分散液を製造することができる。本発明によって製造されたバクテリアセルロース分散液は、成形性や他の物質との混合性に優れることから、様々な産業分野で活用することができる。また、本発明によって製造されたバクテリアセルロース分散液が、皮膚などに塗布した際に塊粒を発生させない性質をも備えている場合には、塗料のほか、化粧品や医薬品の材料として、特に好適に活用することができる。
以下、本発明に係る分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法およびバクテリアセルロース分散液の製造方法について詳細に説明する。
本発明において「バクテリアセルロース乾燥物」とは、水や有機溶媒などの液体成分を除去する処理を施したバクテリアセルロースをいう。すなわち、液体成分の除去処理を施した結果、液体成分が多少残存しているバクテリアセルロースも「バクテリアセルロース乾燥物」に含まれる。
また、本発明において「分散性バクテリアセルロース乾燥物」とは、液体中における分散性が高い性質を有するバクテリアセルロース乾燥物をいう。
また、本発明において「分散性バクテリアセルロース乾燥物」とは、液体中における分散性が高い性質を有するバクテリアセルロース乾燥物をいう。
本発明において「バクテリアセルロース分散液」とは、バクテリアセルロースを含有する液体であって、当該液体中に、バクテリアセルロースが分散した状態で存在するものをいう。
ここで、本発明において、バクテリアセルロースが液体中に「分散する」とは、バクテリアセルロースが液体中に浮遊あるいは懸濁することをいう。
また、「分散性が高い」とは、分散質としてのバクテリアセルロースの液体（分散媒）中における粒子径や繊維幅が比較的小さいことや、分散質としてのバクテリアセルロースが液体（分散媒）中で比較的均一に浮遊あるいは懸濁していることをいう。
一方、「分散性が低い」とは、分散質としてのバクテリアセルロースの液体（分散媒）中における粒子径や繊維幅が比較的大きいことや、分散質としてのバクテリアセルロースが液体（分散媒）中で比較的不均一に浮遊あるいは懸濁していること、液体（分散媒）中でバクテリアセルロースの偏在や沈殿、凝集などが生じていることをいう。
また、「分散性が高い」とは、分散質としてのバクテリアセルロースの液体（分散媒）中における粒子径や繊維幅が比較的小さいことや、分散質としてのバクテリアセルロースが液体（分散媒）中で比較的均一に浮遊あるいは懸濁していることをいう。
一方、「分散性が低い」とは、分散質としてのバクテリアセルロースの液体（分散媒）中における粒子径や繊維幅が比較的大きいことや、分散質としてのバクテリアセルロースが液体（分散媒）中で比較的不均一に浮遊あるいは懸濁していること、液体（分散媒）中でバクテリアセルロースの偏在や沈殿、凝集などが生じていることをいう。
本発明に係る分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法の第１の態様は、
有機溶媒添加工程Ａ；バクテリアセルロースが水に分散してなるバクテリアセルロース分散液に有機溶媒を添加する工程、
乾燥工程Ｂ；前記有機溶媒を添加したバクテリアセルロース分散液から水および有機溶媒を除去してバクテリアセルロースを乾燥させる工程、
以上ＡおよびＢの工程を有する。
有機溶媒添加工程Ａ；バクテリアセルロースが水に分散してなるバクテリアセルロース分散液に有機溶媒を添加する工程、
乾燥工程Ｂ；前記有機溶媒を添加したバクテリアセルロース分散液から水および有機溶媒を除去してバクテリアセルロースを乾燥させる工程、
以上ＡおよびＢの工程を有する。
本発明に係る「バクテリアセルロースが水に分散してなるバクテリアセルロース分散液」は、例えば、バクテリアセルロース生産菌を撹拌培養や通気培養し、得られた培養液から菌体成分を除去してバクテリアセルロースを精製することにより得ることができる。
ここで、バクテリアセルロース生産菌は、バクテリアセルロースを生産することができる公知の細菌を用いることができ、具体的には、例えば、Ｇｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｘｙｌｉｎｕｓ ＡＴＣＣ５３５８２株、Ｇｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｈａｎｓｅｎｉｉ ＡＴＣＣ２３７６９株やＧｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｘｙｌｉｎｕｓ ＡＴＣＣ７００１７８（ＢＰＲ２００１）株、Ｇｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｓｗｉｎｇｓｉｉ ＢＰＲ３００１Ｅ株、Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｘｙｌｉｎｕｍ ＪＣＭ１０１５０株、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｓｐ．ＣＪＦ−００２株、Ｇｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｓ ＳＩＩＤ９５８７株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ−０１４９５）などを用いることができる。
バクテリアセルロース生産菌の培養条件は、上述の細菌の培養に用いられる公知の培養条件とすることができ、例えば、通気量１〜１０Ｌ／分、回転数１００〜８００ｒｐｍ、温度２０〜４０℃、培養期間１〜７日間の培養条件を挙げることができる。また、培地もヘストリン−シュラム(Ｈｅｓｔｒｉｎ−Ｓｃｈｒａｍｍ)標準培地など、上述の細菌の培養に用いられる公知のものを用いることができる。
バクテリアセルロース生産菌を培養した培養液から菌体成分を除去してバクテリアセルロースを精製する方法としては、まず、培養液に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を加えて６０℃程度に加温しながら数時間振とうすることにより菌体を溶解する。これを遠心分離に供し、上清を除去することにより菌体成分を除去して、沈殿物を回収する。続いて、沈殿物に水を加えて遠心分離を行った後、上清を除去する操作を、沈殿物のｐＨが７以下となるまで繰り返し行う方法を挙げることができる。
有機溶媒添加工程Ａの「バクテリアセルロースが水に分散してなるバクテリアセルロース分散液」において、バクテリアセルロースの濃度は特に限定されないが、後述する実施例４に示すように、製造したバクテリアセルロース乾燥物の分散液において、塗布時の塊粒発生を抑制する効果の点で、１．０（ｗ／ｗ）％未満の濃度であることが好ましい。
「有機溶媒」とは、常温常圧で液体の有機化合物をいう。有機溶媒は一般に、低極性のものと中・高極性のものとに大別され、本発明に係る有機溶媒はこのうちいずれでもよいが、中・高極性のものがより好ましい。中・高極性の有機溶媒として、具体的には、例えば、エタノールやメタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、アセトニトリル、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジクロロメタン、ジエチルエーテルなどを挙げることができる。
有機溶媒添加工程Ａにおける有機溶媒の添加量は特に限定されないが、後述する実施例５に示すように、バクテリアセルロース乾燥物の製造を容易にする効果、および、製造したバクテリアセルロース乾燥物の液体中における分散性を高め、かつ、塗布時の塊粒発生を抑制する効果の点で、バクテリアセルロース分散液の０．５倍量超の量が好ましく、バクテリアセルロース分散液の１．０倍量以上がより好ましい。
本発明に係る分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法の第１の態様においては、後述する実施例１に示すように、製造したバクテリアセルロース乾燥物の液体中における分散性を高め、かつ、塗布時の塊粒発生を抑制する効果の点で、有機溶媒添加工程Ａの前に下記加温撹拌工程Ａ’を有することが好ましい；
加温撹拌工程Ａ’；分散剤を添加したバクテリアセルロース分散液を、４５℃超の温度に加温しながら攪拌する工程。
加温撹拌工程Ａ’；分散剤を添加したバクテリアセルロース分散液を、４５℃超の温度に加温しながら攪拌する工程。
ここで、加温撹拌工程Ａ’は、バクテリアセルロースが液体中にほぼ均一に分散した状態となるまで加温しながら攪拌する工程である。当該状態にするための温度としては、例えば、４５℃超の温度を挙げることができ、５０℃以上がより好ましい。また、当該温度にて攪拌する時間としては、例えば、５分以上を挙げることができ、１５分以上が好ましく、３０分以上がより好ましい。
このような処理により、分散剤がバクテリアセルロースに結合して、バクテリアセルロースの液体中における分散を促進し、また、塗布時の塊粒発生を抑制することができる。
このような処理により、分散剤がバクテリアセルロースに結合して、バクテリアセルロースの液体中における分散を促進し、また、塗布時の塊粒発生を抑制することができる。
加温撹拌工程Ａ’の「分散剤を添加したバクテリアセルロース分散液」において、分散剤の濃度は特に限定されないが、製造したバクテリアセルロース乾燥物の液体中における分散性を高める効果の点で、２（ｗ／ｗ）％以上であることが好ましい。また、製造したバクテリアセルロース乾燥物の液体中における分散性を高め、かつ、塗布時の塊粒発生を抑制する効果の点では、分散剤の濃度は、９（ｗ／ｗ）％超の濃度であることが好ましく、１４％以上の濃度であることがより好ましい。
なお、分散剤の濃度とは、バクテリアセルロースに結合しているか否かを問わず、当該バクテリアセルロース分散液に含有される全ての分散剤の濃度をいう。
なお、分散剤の濃度とは、バクテリアセルロースに結合しているか否かを問わず、当該バクテリアセルロース分散液に含有される全ての分散剤の濃度をいう。
なお、本発明において「分散剤」は、バクテリアセルロースに結合して液体中におけるバクテリアセルロースの分散性を向上させる物質をいい、具体的には、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、カルボキシメチルキチンなどを挙げることができる。後述する実施例８に示すように、バクテリアセルロースの水中における分散性を向上させる効果の点ではＣＭＣやＨＥＣ、ＨＰＣなどのセルロース誘導体の分散剤が好ましく、有機溶媒中における分散性を向上させる効果の点では、これらのうち、ＨＰＣが好ましい。
乾燥工程Ｂの、有機溶媒を添加したバクテリアセルロース分散液から水および有機溶媒を除去してバクテリアセルロースを乾燥させる方法としては、例えば、有機溶媒を添加したバクテリアセルロース分散液を濾過に供して濾物を回収し、これを乾燥させる方法を挙げることができる。この場合、濾過方法としては、例えば、自然濾過や減圧濾過、加圧濾過、圧搾濾過、遠心濾過などの方法を挙げることができる。また、乾燥方法としては、例えば、加熱乾燥や通風乾燥、凍結乾燥、噴霧乾燥などの方法を挙げることができる。
なお、上記乾燥方法は、上述の濾過を行わずに、有機溶媒を添加したバクテリアセルロース分散液を加熱乾燥や通風乾燥、凍結乾燥、噴霧乾燥などに供する方法であってもよい。
前記乾燥工程Ｂにおいて、バクテリアセルロースを加熱して乾燥させる場合の温度は、後述する実施例６に示すように、製造したバクテリアセルロース乾燥物の液体中における分散性を高める効果の点で、１０５℃より低い温度で乾燥させることが好ましく、８０℃以下の温度で乾燥させることがより好ましい。
次に、本発明に係る分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法の第２の態様は、
分散媒置換工程Ｃ；バクテリアセルロースが水に分散してなるバクテリアセルロース分散液の分散媒を水から有機溶媒に置換する工程、
乾燥工程Ｄ；前記分散媒を置換したバクテリアセルロース分散液から分散媒を除去してバクテリアセルロースを乾燥させる工程、
以上ＣおよびＤの工程を有する。なお、本第２の態様において、上述した第１の態様と同様または相当する構成については、再度の説明を省略する。
分散媒置換工程Ｃ；バクテリアセルロースが水に分散してなるバクテリアセルロース分散液の分散媒を水から有機溶媒に置換する工程、
乾燥工程Ｄ；前記分散媒を置換したバクテリアセルロース分散液から分散媒を除去してバクテリアセルロースを乾燥させる工程、
以上ＣおよびＤの工程を有する。なお、本第２の態様において、上述した第１の態様と同様または相当する構成については、再度の説明を省略する。
分散媒置換工程Ｃの、バクテリアセルロースが水に分散してなるバクテリアセルロース分散液の分散媒を水から有機溶媒に置換する方法としては、バクテリアセルロース分散液を遠心分離に供して上清を除去し、ここに等量の有機溶媒を加えて懸濁し、再度遠心分離に供して上清を除去する操作を数回繰り返す方法を挙げることができる。なお、本工程Ｃにおいて、分散媒を置換したバクテリアセルロース分散液は、その分散媒の大部分が有機溶媒となっていればよく、少量の水が残存していてもよい。
乾燥工程Ｄの、分散媒を置換したバクテリアセルロース分散液から分散媒を除去してバクテリアセルロースを乾燥させる方法としては、上述の第１の態様における乾燥工程Ｂと同様の方法を挙げることができる。
本発明に係るバクテリアセルロース乾燥物の製造方法は、本発明の特徴を損なわない限りさらに他の工程を有していてもよく、そのような工程としては、例えば、バクテリアセルロース生産菌の培養工程、バクテリアセルロースの精製工程、バクテリアセルロース分散液の調製工程、バクテリアセルロース乾燥物の粉砕工程などを挙げることができる。
次に、本発明は、バクテリアセルロース分散液の製造方法を提供する。本発明に係るバクテリアセルロース分散液の製造方法の第１の態様は、水を分散媒としたバクテリアセルロース分散液を製造する方法であって、
復元用水分散工程Ｘ：水および有機溶媒を除去して乾燥させてなるバクテリアセルロース乾燥物を、分散剤を含有する水に分散させることにより復元バクテリアセルロース分散液を調製する工程、
復元用加温撹拌工程Ｙ：復元バクテリアセルロース分散液を、４５℃超の温度に加温しながら攪拌する工程、
以上ＸおよびＹの工程を有する。なお、本発明に係るバクテリアセルロース分散液の製造方法の第１の態様において、上述した分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法と同様または相当する構成については、再度の説明を省略する。
復元用水分散工程Ｘ：水および有機溶媒を除去して乾燥させてなるバクテリアセルロース乾燥物を、分散剤を含有する水に分散させることにより復元バクテリアセルロース分散液を調製する工程、
復元用加温撹拌工程Ｙ：復元バクテリアセルロース分散液を、４５℃超の温度に加温しながら攪拌する工程、
以上ＸおよびＹの工程を有する。なお、本発明に係るバクテリアセルロース分散液の製造方法の第１の態様において、上述した分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法と同様または相当する構成については、再度の説明を省略する。
復元用水分散工程Ｘの「水および有機溶媒を除去して乾燥させてなるバクテリアセルロース乾燥物」とは、水および／または有機溶媒を分散媒とするバクテリアセルロース分散液から、分散媒を除去して乾燥させたバクテリアセルロースをいう。係るバクテリアセルロース乾燥物は、上述の乾燥工程Ｂと同様の方法により得ることができる。
復元用水分散工程Ｘの、「分散剤を含有する水」とは、分散剤を所定の濃度となるよう添加した水をいう。ここで、当該水における分散剤の濃度は特に限定されないが、バクテリアセルロースの分散性を高める効果の点で、４（ｗ／ｗ）％以上であることが好ましい。また、バクテリアセルロースの分散性を高め、かつ、塗布時の塊粒発生を抑制する効果の点では、分散剤の濃度は、９（ｗ／ｗ）％超の濃度であることが好ましく、１４％以上の濃度であることがより好ましい。
復元用水分散工程Ｘの、バクテリアセルロース乾燥物を分散剤を含有する水に分散させる方法としては、例えば、バクテリアセルロース乾燥物に、分散剤を含有する水を添加して所定の時間静置した後、ピペッティングやボルテックス、振とうなどの定法により混合ないし懸濁する方法を挙げることができる。
分散剤を含有する水の添加量は、バクテリアセルロース分散液における所望のバクテリアセルロース濃度に合わせて設定することができ、例えば、バクテリアセルロース濃度が０．５〜２．０（ｗ／ｗ）％となる量などとすることができる。
また、分散剤を含有する水を添加した後の静置時間は、分散剤の濃度やバクテリアセルロース濃度などに応じて適宜設定することができるが、例えば、３０分〜２４時間などとすることができる。
分散剤を含有する水の添加量は、バクテリアセルロース分散液における所望のバクテリアセルロース濃度に合わせて設定することができ、例えば、バクテリアセルロース濃度が０．５〜２．０（ｗ／ｗ）％となる量などとすることができる。
また、分散剤を含有する水を添加した後の静置時間は、分散剤の濃度やバクテリアセルロース濃度などに応じて適宜設定することができるが、例えば、３０分〜２４時間などとすることができる。
復元用加温撹拌工程Ｙは、復元バクテリアセルロース分散液中のバクテリアセルロースが、液体中にほぼ均一に分散した状態となるまで加温しながら攪拌する工程である。当該状態にするための温度としては、例えば、４５℃超の温度を挙げることができ、５０℃以上がより好ましい。また、当該温度にて攪拌する時間としては、例えば、５分以上を挙げることができ、１５分以上が好ましく、３０分以上がより好ましい。
このような処理により、分散剤がバクテリアセルロースに結合して、バクテリアセルロースの液体中における分散を促進し、また、塗布時の塊粒発生を抑制することができる。
このような処理により、分散剤がバクテリアセルロースに結合して、バクテリアセルロースの液体中における分散を促進し、また、塗布時の塊粒発生を抑制することができる。
最後に、本発明に係るバクテリアセルロース分散液の製造方法の第２の態様は、有機溶媒を分散媒としたバクテリアセルロース分散液を製造する方法であって、
有機溶媒分散工程Ｚ：ヒドロキシプロピルセルロースを結合してなるバクテリアセルロースを有機溶媒に分散させる工程
を有する。なお、本発明に係るバクテリアセルロース分散液の製造方法の第２の態様において、上述した分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法およびバクテリアセルロース分散液の製造方法の第１の態様と同様または相当する構成については、再度の説明を省略する。
有機溶媒分散工程Ｚ：ヒドロキシプロピルセルロースを結合してなるバクテリアセルロースを有機溶媒に分散させる工程
を有する。なお、本発明に係るバクテリアセルロース分散液の製造方法の第２の態様において、上述した分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法およびバクテリアセルロース分散液の製造方法の第１の態様と同様または相当する構成については、再度の説明を省略する。
有機溶媒分散工程Ｚの「ヒドロキシプロピルセルロースを結合してなるバクテリアセルロース（ＨＰＣ結合ＢＣ）」は、ＨＰＣ結合ＢＣが水に分散した分散液の状態であってもよく、乾燥物の状態であってもよい。
分散液の状態のＨＰＣ結合ＢＣは、例えば、ＨＰＣを添加した培地を用いて、上述の培養条件でバクテリアセルロース生産菌を撹拌培養や通気培養し、得られた培養液から菌体成分を除去してバクテリアセルロースを精製することにより得ることができる。この場合、培地におけるＨＰＣの濃度としては、例えば、０．２〜２．０（ｗ／ｗ）％とすればよい。
また、乾燥物の状態のＨＰＣ結合ＢＣは、上記のようにして得られたＨＰＣ結合ＢＣの分散液を加熱乾燥や通風乾燥、凍結乾燥、噴霧乾燥などの方法により乾燥して得ることができる。
分散液の状態のＨＰＣ結合ＢＣは、例えば、ＨＰＣを添加した培地を用いて、上述の培養条件でバクテリアセルロース生産菌を撹拌培養や通気培養し、得られた培養液から菌体成分を除去してバクテリアセルロースを精製することにより得ることができる。この場合、培地におけるＨＰＣの濃度としては、例えば、０．２〜２．０（ｗ／ｗ）％とすればよい。
また、乾燥物の状態のＨＰＣ結合ＢＣは、上記のようにして得られたＨＰＣ結合ＢＣの分散液を加熱乾燥や通風乾燥、凍結乾燥、噴霧乾燥などの方法により乾燥して得ることができる。
有機溶媒分散工程Ｚの、ＨＰＣ結合ＢＣを有機溶媒に分散させる方法としては、例えば、分散液の状態のＨＰＣ結合ＢＣであれば、分散媒置換工程Ｃについて上述した溶媒置換の方法（有機溶媒を加えて懸濁し、遠心分離に供して上清を除去する操作を数回繰り返す方法）を挙げることができる。
また、乾燥物の状態のＨＰＣ結合ＢＣであれば、有機溶媒を添加して、ピペッティングやボルテックス、振とうなどの定法により混合ないし懸濁する方法を挙げることができる。
有機溶媒の添加量は、バクテリアセルロース分散液における所望のバクテリアセルロース濃度に合わせて設定することができ、例えば、バクテリアセルロース濃度が０．５〜２．０（ｗ／ｗ）％となる量などとすることができる。
また、乾燥物の状態のＨＰＣ結合ＢＣであれば、有機溶媒を添加して、ピペッティングやボルテックス、振とうなどの定法により混合ないし懸濁する方法を挙げることができる。
有機溶媒の添加量は、バクテリアセルロース分散液における所望のバクテリアセルロース濃度に合わせて設定することができ、例えば、バクテリアセルロース濃度が０．５〜２．０（ｗ／ｗ）％となる量などとすることができる。
本発明に係るバクテリアセルロース分散液の製造方法は、本発明の特徴を損なわない限りさらに他の工程を有していてもよく、そのような工程としては、例えば、バクテリアセルロース生産菌の培養工程やバクテリアセルロースの精製工程などを挙げることができる。
以下、本発明に係る分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法およびバクテリアセルロース分散液の製造方法について、各実施例に基づいて説明する。なお、本発明の技術的範囲は、これらの実施例によって示される特徴に限定されない。
以下の実施例において、バクテリアセルロース（ＢＣ）の生産には、ヘストリン−シュラム(Ｈｅｓｔｒｉｎ−Ｓｃｈｒａｍｍ)標準培地（ＨＳ培地、組成；ｂａｃｔｏ ｐｅｐｔｏｎ ０．５（ｗ／ｖ）％、ｙｅａｓｔ ｅｘｔｒａｃｔ ０．５（ｗ／ｖ）％、Ｎａ２ＨＰＯ４ ０．２７（ｗ／ｖ）％、クエン酸 ０．１１５（ｗ／ｖ）％、グルコース ２（ｗ／ｖ）％）を用いた。
また、液体中のＢＣ濃度の測定は、１０５℃乾燥法により行った。すなわち、まず、試料（バクテリアセルロース分散液）を一定量とり、質量を測定する。続いて、試料を乾燥器に入れ、１０５℃にて４時間以上加熱乾燥する。放冷した後、乾燥物の質量を測定して、これらの測定値に基づき、質量％濃度を算出した。
また、液体中のＢＣ濃度の測定は、１０５℃乾燥法により行った。すなわち、まず、試料（バクテリアセルロース分散液）を一定量とり、質量を測定する。続いて、試料を乾燥器に入れ、１０５℃にて４時間以上加熱乾燥する。放冷した後、乾燥物の質量を測定して、これらの測定値に基づき、質量％濃度を算出した。
＜実施例１＞ＢＣ乾燥物の製造
（１）ＢＣの生産
バクテリアセルロース生産菌であるＧｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｘｙｌｉｎｕｓ ＡＴＣＣ５３５８２株の懸濁液４００μＬを、１０ｍＬのＨＳ培地に添加して、３０℃で３日間静置培養し、これを前々培養液とした。次に、前々培養液１ｍＬを新たなＨＳ標準培地１０ｍＬに添加して、３０℃で３日間静置培養し、これを前培養液とした。新たなＨＳ標準培地１００ｍＬに２．０ｇのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ；和光純薬社）を添加した。ここに、前培養液５ｍＬを添加して、通気量 ７〜１０Ｌ／分、回転数１５０ｒｐｍ、温度３０℃の条件下で通気撹拌培養を３日間行う（本培養）ことによりバクテリアセルロース（ＢＣ）を生産させた。
（１）ＢＣの生産
バクテリアセルロース生産菌であるＧｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｘｙｌｉｎｕｓ ＡＴＣＣ５３５８２株の懸濁液４００μＬを、１０ｍＬのＨＳ培地に添加して、３０℃で３日間静置培養し、これを前々培養液とした。次に、前々培養液１ｍＬを新たなＨＳ標準培地１０ｍＬに添加して、３０℃で３日間静置培養し、これを前培養液とした。新たなＨＳ標準培地１００ｍＬに２．０ｇのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ；和光純薬社）を添加した。ここに、前培養液５ｍＬを添加して、通気量 ７〜１０Ｌ／分、回転数１５０ｒｐｍ、温度３０℃の条件下で通気撹拌培養を３日間行う（本培養）ことによりバクテリアセルロース（ＢＣ）を生産させた。
続いて、本培養後の培養液について遠心分離（８０００ｒｐｍ、１５分）を行い、沈殿物を回収した。１（ｗ／ｖ）％ＮａＯＨ水溶液を沈殿物の５倍容量加え、７０℃、１００ｒｐｍで２時間振とうすることにより菌体を溶解した。その後、これを同条件の遠心分離に供し、上清を除去して沈殿物を回収することにより、水溶性の菌体成分を除去した。そこに超純水を加えて同条件の遠心分離を行った後、上清を除去する操作を、湿潤状態で沈殿物のｐＨが７以下となるまで繰り返し行うことによりＢＣを精製し、得られたＢＣを含む液体をＢＣ分散液とした。
（２）ＢＣ乾燥物の製造
本実施例１（１）のＢＣ分散液に水を添加して、ＢＣ濃度を０．７（ｗ／ｗ）％に調整した。このＢＣ分散液には、ＢＣ生産時の培地に由来するＣＭＣ（ＢＣに結合したＣＭＣ）が２（ｗ／ｗ）％以上含まれていた。これを分注して３つのサンプル（ａ〜ｃ）を設定した。このうち、サンプルａについては、下記(i)〜(iii)の工程に供してＢＣ乾燥物を製造した。
本実施例１（１）のＢＣ分散液に水を添加して、ＢＣ濃度を０．７（ｗ／ｗ）％に調整した。このＢＣ分散液には、ＢＣ生産時の培地に由来するＣＭＣ（ＢＣに結合したＣＭＣ）が２（ｗ／ｗ）％以上含まれていた。これを分注して３つのサンプル（ａ〜ｃ）を設定した。このうち、サンプルａについては、下記(i)〜(iii)の工程に供してＢＣ乾燥物を製造した。
《ＢＣ乾燥物の製造工程》
(i) ＣＭＣを終濃度が２０（ｗ／ｗ）％となるようＢＣ分散液に添加して、５５℃にて３０分攪拌を行った。
(ii) １．５倍量のエタノールをＢＣ分散液に添加して、１０分間攪拌した。
(iii) 円形定性ろ紙Ｎｏ．１（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社）を用いて０．０６ＭＰａで吸引濾過することにより、水分およびエタノールを除去した後、得られた濾物を６０℃にて６０分間乾燥させた。
(i) ＣＭＣを終濃度が２０（ｗ／ｗ）％となるようＢＣ分散液に添加して、５５℃にて３０分攪拌を行った。
(ii) １．５倍量のエタノールをＢＣ分散液に添加して、１０分間攪拌した。
(iii) 円形定性ろ紙Ｎｏ．１（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社）を用いて０．０６ＭＰａで吸引濾過することにより、水分およびエタノールを除去した後、得られた濾物を６０℃にて６０分間乾燥させた。
一方、サンプルｂについては、上記(i)の工程を行わず、(ii)および(iii)の工程によりＢＣ乾燥物を製造した。サンプルｃについては、８０℃以下にて６０分間乾燥させることによりＢＣ乾燥物を製造した。
（３）ＢＣ分散液の復元
本実施例１（２）のＢＣ乾燥物に、ＢＣ濃度が０．７（ｗ／ｗ）％となるよう水を添加し、６０分静置した後ピペッティングすることによりＢＣを分散させて、これを復元ＢＣ分散液とした。復元ＢＣ分散液におけるＢＣの分散の様子を観察した。また、復元ＢＣ分散液を皮膚に塗布し、塊粒発生の有無を観察した。その結果を表１に示す。
なお、以下の実施例において、復元ＢＣ分散液におけるＢＣの分散の程度は、次の基準に従い、「＋」の数の多少をもって示す。分散性評価の基準；−：分散しない、＋：分散性が低い、＋＋：分散性がやや低い、＋＋＋：分散性がやや高い、＋＋＋＋：粒があるが分散性が高い、＋＋＋＋＋：分散性が高い。
本実施例１（２）のＢＣ乾燥物に、ＢＣ濃度が０．７（ｗ／ｗ）％となるよう水を添加し、６０分静置した後ピペッティングすることによりＢＣを分散させて、これを復元ＢＣ分散液とした。復元ＢＣ分散液におけるＢＣの分散の様子を観察した。また、復元ＢＣ分散液を皮膚に塗布し、塊粒発生の有無を観察した。その結果を表１に示す。
なお、以下の実施例において、復元ＢＣ分散液におけるＢＣの分散の程度は、次の基準に従い、「＋」の数の多少をもって示す。分散性評価の基準；−：分散しない、＋：分散性が低い、＋＋：分散性がやや低い、＋＋＋：分散性がやや高い、＋＋＋＋：粒があるが分散性が高い、＋＋＋＋＋：分散性が高い。
表１に示すように、ＢＣ分散液を乾燥させただけのＢＣ乾燥物（サンプルｃ）は水中に分散しなかった。また、サンプルｃは水に分散しなかったため、皮膚塗布試験を行わなかった（ＮＴ）。これに対して、上記(i)〜(iii)の工程により製造したＢＣ乾燥物（サンプルａ）ならびに上記(ii)および(iii)の工程により製造したＢＣ乾燥物（サンプルｂ）は、いずれも水中における分散性が高かった。また、上記(i)〜(iii)の工程により製造したＢＣ乾燥物（サンプルａ）は、分散性が顕著に高く、かつ、皮膚塗布時に塊粒が発生しなかった。
これらの結果から、ＢＣ分散液に有機溶媒を添加し、続いて水および有機溶媒を除去して乾燥させることにより、液体中における分散性が高いＢＣ乾燥物を製造できることが明らかになった。また、分散剤を含有するＢＣ分散液を加温攪拌した後に、有機溶媒を添加し、続いて水および有機溶媒を除去して乾燥させることにより、分散性が顕著に高く、かつ、塗布時に塊粒が発生しないＢＣ乾燥物を製造できることが明らかになった。
＜実施例２＞ＢＣ乾燥物の製造；分散剤の終濃度の検討
実施例１（１）のＢＣ分散液を用いて、実施例１（２）に記載の工程(i)〜(iii)により、ＢＣ乾燥物を製造した。ただし、工程(i)におけるＣＭＣの終濃度は、４（ｗ／ｗ）％、９（ｗ／ｗ）％、１４（ｗ／ｗ）％、１９（ｗ／ｗ）％および２４（ｗ／ｗ）％とした。その後、実施例１（３）に記載の方法によりＢＣ乾燥物を水に分散させて、復元ＢＣ分散液を得た。ただし、ＢＣ乾燥物に水を添加した後の静置時間（復元時間）は、６０分に代えて０分、１０分、６０分および２４時間とし、各時間において復元ＢＣ分散液におけるＢＣの分散の様子を観察した。また、皮膚塗布時の塊粒発生の有無は、復元時間を２４時間としたものについて観察した。その結果を図１のＩおよびＩＩに示す。
実施例１（１）のＢＣ分散液を用いて、実施例１（２）に記載の工程(i)〜(iii)により、ＢＣ乾燥物を製造した。ただし、工程(i)におけるＣＭＣの終濃度は、４（ｗ／ｗ）％、９（ｗ／ｗ）％、１４（ｗ／ｗ）％、１９（ｗ／ｗ）％および２４（ｗ／ｗ）％とした。その後、実施例１（３）に記載の方法によりＢＣ乾燥物を水に分散させて、復元ＢＣ分散液を得た。ただし、ＢＣ乾燥物に水を添加した後の静置時間（復元時間）は、６０分に代えて０分、１０分、６０分および２４時間とし、各時間において復元ＢＣ分散液におけるＢＣの分散の様子を観察した。また、皮膚塗布時の塊粒発生の有無は、復元時間を２４時間としたものについて観察した。その結果を図１のＩおよびＩＩに示す。
図１のＩおよびＩＩに示すように、ＣＭＣの終濃度を４（ｗ／ｗ）％、９（ｗ／ｗ）％、１４（ｗ／ｗ）％、１９（ｗ／ｗ）％および２４（ｗ／ｗ）％として製造したＢＣ乾燥物は、復元時間が６０分以上において、いずれも水中における分散性が高かった。また、ＣＭＣの終濃度を１４（ｗ／ｗ）％、１９（ｗ／ｗ）％および２４（ｗ／ｗ）％として製造したＢＣ乾燥物は、分散性が顕著に高く、かつ、皮膚塗布時に塊粒がほぼ発生しなかった。
これらの結果から、４（ｗ／ｗ）％以上の濃度で分散剤を含有するＢＣ分散液を用いることにより、液体中における分散性が高いＢＣ乾燥物を製造できることが明らかになった。また、９（ｗ／ｗ）％超の濃度で分散剤を含有するＢＣ分散液を用いることにより、分散性が顕著に高く、かつ、塗布時に塊粒が発生しないＢＣ乾燥物を製造できることが明らかになった。
＜実施例３＞ＢＣ乾燥物の製造；攪拌時の温度および攪拌時間の検討
実施例１（１）のＢＣ分散液を用いて、実施例１（２）に記載の工程(i)〜(iii)によりＢＣ乾燥物を製造した。ただし、工程(i)におけるＣＭＣの終濃度は１９（ｗ／ｗ）％とし、攪拌中の温度（攪拌温度）は、５５℃に代えて２５℃、４５℃、５５℃、６５℃および８０℃とした。また、工程(i)における攪拌の時間（攪拌時間）は、３０分に代えて０分、１５分、３０分および６０分とした。その後、実施例１（３）に記載の方法によりＢＣ乾燥物を水に分散させて、復元ＢＣ分散液におけるＢＣの分散の様子を観察した。また、攪拌時間を６０分としたＢＣ乾燥物について、復元ＢＣ分散液における皮膚塗布時の塊粒発生の有無を観察した。その結果を図２のＩおよびＩＩに示す。
実施例１（１）のＢＣ分散液を用いて、実施例１（２）に記載の工程(i)〜(iii)によりＢＣ乾燥物を製造した。ただし、工程(i)におけるＣＭＣの終濃度は１９（ｗ／ｗ）％とし、攪拌中の温度（攪拌温度）は、５５℃に代えて２５℃、４５℃、５５℃、６５℃および８０℃とした。また、工程(i)における攪拌の時間（攪拌時間）は、３０分に代えて０分、１５分、３０分および６０分とした。その後、実施例１（３）に記載の方法によりＢＣ乾燥物を水に分散させて、復元ＢＣ分散液におけるＢＣの分散の様子を観察した。また、攪拌時間を６０分としたＢＣ乾燥物について、復元ＢＣ分散液における皮膚塗布時の塊粒発生の有無を観察した。その結果を図２のＩおよびＩＩに示す。
図２のＩおよびＩＩに示すように、攪拌温度を２５℃または４５℃としたＢＣ乾燥物は水中に分散せず、かつ、皮膚塗布時に塊粒が発生した。また、攪拌時間を０分または１５分としたＢＣ乾燥物は、水中における分散性が低かった。これに対して、攪拌温度を５５℃、６５℃または８０℃とし、かつ、攪拌時間を３０分または６０分としたＢＣ乾燥物は、水中における分散性が高く、かつ、皮膚塗布時に塊粒が発生しなかった。
これらの結果から、分散剤を含有するＢＣ分散液を４５℃超の温度にて攪拌することにより、液体中における分散性が顕著に高く、かつ、塗布時に塊粒が発生しないＢＣ乾燥物を製造できることが明らかになった。これは、分散剤を含有するＢＣ分散液を、所定の温度以上に加温した温度帯にて攪拌することにより、分散剤がＢＣに結合して、ＢＣ乾燥物の液体中における分散を促進するためであると本発明者らは考えている。
＜実施例４＞ＢＣ乾燥物の製造；ＢＣ分散液におけるＢＣ濃度の検討
実施例１（１）のＢＣ分散液を用いて、実施例１（２）に記載の工程(i)〜(iii)によりＢＣ乾燥物を製造した。ただし、工程(i)におけるＢＣ分散液のＢＣ濃度は、０．７（ｗ／ｗ）％に代えて０．５（ｗ／ｗ）％、０．７（ｗ／ｗ）％および１．０（ｗ／ｗ）％とした。その後、実施例１（３）に記載の方法により復元ＢＣ分散液を得て、ＢＣの分散の様子および皮膚塗布時の塊粒発生の有無を観察した。その結果を表２に示す。
実施例１（１）のＢＣ分散液を用いて、実施例１（２）に記載の工程(i)〜(iii)によりＢＣ乾燥物を製造した。ただし、工程(i)におけるＢＣ分散液のＢＣ濃度は、０．７（ｗ／ｗ）％に代えて０．５（ｗ／ｗ）％、０．７（ｗ／ｗ）％および１．０（ｗ／ｗ）％とした。その後、実施例１（３）に記載の方法により復元ＢＣ分散液を得て、ＢＣの分散の様子および皮膚塗布時の塊粒発生の有無を観察した。その結果を表２に示す。
表２に示すように、ＢＣ分散液におけるＢＣ濃度を０．５（ｗ／ｗ）％、０．７（ｗ／ｗ）％および１．０（ｗ／ｗ）％として製造したＢＣ乾燥物は、いずれも水中における分散性が高かった。また、ＢＣ濃度を０．５（ｗ／ｗ）％および０．７（ｗ／ｗ）％として製造したＢＣ乾燥物は、皮膚塗布時に塊粒が発生しなかった。
これらの結果から、ＢＣ分散液におけるＢＣ濃度に関わらず、分散剤を含有するＢＣ分散液を加温しながら攪拌した後に、有機溶媒を添加し、続いて水および有機溶媒を除去して乾燥させることにより、液体中における分散性が高いＢＣ乾燥物を製造できることが明らかになった。また、ＢＣ分散液におけるＢＣ濃度を１．０（ｗ／ｗ）％未満とすることにより、塗布時に塊粒が発生しないＢＣ乾燥物を製造できることが明らかになった。
＜実施例５＞ＢＣ乾燥物の製造；有機溶媒の添加量の検討
実施例１（１）のＢＣ分散液を用いて、実施例１（２）に記載の工程(i)〜(iii)によりＢＣ乾燥物を製造した。ただし、工程(i)における攪拌温度は５５℃に代えて６５℃とした。また、工程(ii)におけるエタノールの添加量は、ＢＣ分散液の１．５倍量に代えてＢＣ分散液の０．５倍量、１倍量および１．５倍量とし、工程(iii)における濾過性（吸引濾過による水分およびエタノール除去の容易さ）を確認した。その後、実施例１（３）に記載の方法により復元ＢＣ分散液を得て、ＢＣの分散の様子および皮膚塗布時の塊粒発生の有無を観察した。その結果を図３のＩおよびＩＩに示す。
実施例１（１）のＢＣ分散液を用いて、実施例１（２）に記載の工程(i)〜(iii)によりＢＣ乾燥物を製造した。ただし、工程(i)における攪拌温度は５５℃に代えて６５℃とした。また、工程(ii)におけるエタノールの添加量は、ＢＣ分散液の１．５倍量に代えてＢＣ分散液の０．５倍量、１倍量および１．５倍量とし、工程(iii)における濾過性（吸引濾過による水分およびエタノール除去の容易さ）を確認した。その後、実施例１（３）に記載の方法により復元ＢＣ分散液を得て、ＢＣの分散の様子および皮膚塗布時の塊粒発生の有無を観察した。その結果を図３のＩおよびＩＩに示す。
図３のＩに示すように、エタノールの添加量をＢＣ分散液の０．５倍量とすると、濾過性が悪く、水分およびエタノールを吸引濾過により除去するのが困難であったのに対して、エタノールの添加量をＢＣ分散液の１．０倍量および１．５倍量とすると、濾過性が良く、吸引濾過により水分およびエタノールを容易に除去することができた。
また、図３のＩおよびＩＩに示すように、エタノールの添加量をＢＣ分散液の０．５倍量として製造したＢＣ乾燥物は、水中に分散せず、かつ、皮膚塗布時に塊粒が発生したのに対して、エタノールの添加量をＢＣ分散液の１．０倍量および１．５倍量として製造したＢＣ乾燥物は、いずれも水中における分散性が高く、かつ、皮膚塗布時に塊粒が発生しなかった。
また、図３のＩおよびＩＩに示すように、エタノールの添加量をＢＣ分散液の０．５倍量として製造したＢＣ乾燥物は、水中に分散せず、かつ、皮膚塗布時に塊粒が発生したのに対して、エタノールの添加量をＢＣ分散液の１．０倍量および１．５倍量として製造したＢＣ乾燥物は、いずれも水中における分散性が高く、かつ、皮膚塗布時に塊粒が発生しなかった。
これらの結果から、有機溶媒の添加量をＢＣ分散液の０．５倍量超とすることにより、容易にＢＣ乾燥物を製造することができること、および、液体中における分散性が高く、かつ、塗布時に塊粒が発生しないＢＣ乾燥物を製造できることが明らかになった。
＜実施例６＞ＢＣ乾燥物の製造；乾燥温度の検討
実施例１（１）のＢＣ分散液を用いて、実施例１（２）に記載の工程(i)〜(iii)によりＢＣ乾燥物を製造した。ただし、工程(i)におけるＢＣ分散液のＢＣ濃度は０．６７（ｗ／ｗ）％とし、攪拌温度は５５℃に代えて６５℃とした。また、工程(iii)の濾物を乾燥させる温度（乾燥温度）は、６０℃に代えて６５℃、８０℃および１０５℃とした。その後、実施例１（３）に記載の方法により復元ＢＣ分散液を得た。ただし、ＢＣ乾燥物に水を添加した後の静置時間（復元時間）は、６０分に代えて０分、３０分、６０分および９０分とし、各時間において復元ＢＣ分散液におけるＢＣの分散の様子を観察した。その結果を図４のＩおよびＩＩに示す。
実施例１（１）のＢＣ分散液を用いて、実施例１（２）に記載の工程(i)〜(iii)によりＢＣ乾燥物を製造した。ただし、工程(i)におけるＢＣ分散液のＢＣ濃度は０．６７（ｗ／ｗ）％とし、攪拌温度は５５℃に代えて６５℃とした。また、工程(iii)の濾物を乾燥させる温度（乾燥温度）は、６０℃に代えて６５℃、８０℃および１０５℃とした。その後、実施例１（３）に記載の方法により復元ＢＣ分散液を得た。ただし、ＢＣ乾燥物に水を添加した後の静置時間（復元時間）は、６０分に代えて０分、３０分、６０分および９０分とし、各時間において復元ＢＣ分散液におけるＢＣの分散の様子を観察した。その結果を図４のＩおよびＩＩに示す。
図４のＩおよびＩＩに示すように、乾燥温度を１０５℃としたＢＣ乾燥物はいずれの復元時間においても水中に分散しなかった。これに対して、乾燥温度を６５℃および８０℃としたＢＣ乾燥物は、３０分、６０分および９０分の復元時間において、水中における分散性が顕著に高かった。これらの結果から、ＢＣを乾燥させる温度を８０℃以下とすることにより、液体中における分散性が顕著に高いＢＣ乾燥物を製造できることが明らかになった。
＜実施例７＞ＢＣ分散液の製造
実施例１（３）のサンプルｂの復元ＢＣ分散液に、ＣＭＣを終濃度２０（ｗ／ｗ）％となるよう添加した後、５５℃にて３０分攪拌を行い、得られた復元ＢＣ分散液をサンプルｂ’とした。サンプルｂおよびサンプルｂ’の復元ＢＣ分散液について、ＢＣの分散の様子および皮膚塗布時の塊粒発生の有無を観察した。その結果を表３に示す。
実施例１（３）のサンプルｂの復元ＢＣ分散液に、ＣＭＣを終濃度２０（ｗ／ｗ）％となるよう添加した後、５５℃にて３０分攪拌を行い、得られた復元ＢＣ分散液をサンプルｂ’とした。サンプルｂおよびサンプルｂ’の復元ＢＣ分散液について、ＢＣの分散の様子および皮膚塗布時の塊粒発生の有無を観察した。その結果を表３に示す。
表３に示すように、サンプルｂ’の復元ＢＣ分散液では、サンプルｂの復元ＢＣ分散液と比較して、ＢＣの分散性が高く、皮膚塗布時に塊粒が発生しなかった。
この結果から、分散剤を含有する水にＢＣ乾燥物を分散させた後、これを加温しながら攪拌することにより、ＢＣが水中にほぼ均一に分散し、かつ、塗布時に塊粒が発生しないＢＣ分散液を製造できることが明らかになった。
この結果から、分散剤を含有する水にＢＣ乾燥物を分散させた後、これを加温しながら攪拌することにより、ＢＣが水中にほぼ均一に分散し、かつ、塗布時に塊粒が発生しないＢＣ分散液を製造できることが明らかになった。
＜実施例８＞分散剤の検討
（１）ＢＣの生産
分散剤として、ＣＭＣを２種（ＣＭＣ−１、ＣＭＣ−２とする。）、ＨＥＣを３種（ＨＥＣ−１、ＨＥＣ−２、ＨＥＣ−３とする。）およびＨＰＣを３種（ＨＰＣ−１、ＨＰＣ−２、ＨＰＣ−３とする。）用いて、実施例１（１）に記載の方法によりＢＣを生産し、ＢＣ分散液を得た。用いた分散剤を表４に示す。ただし、バクテリアセルロース生産菌は、Ｇｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｓ ＳＩＩＤ９５８７株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ−０１４９５；平成２４年（２０１２年１２月２１日に独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター（〒２９２−０８１８日本国千葉県木更津市かずさ鎌足２−５−８ １２２号室）に寄託）を用いた。また、比較対照として、分散剤を用いずに同様にＢＣを生産してＢＣ分散液を得た。
（１）ＢＣの生産
分散剤として、ＣＭＣを２種（ＣＭＣ−１、ＣＭＣ−２とする。）、ＨＥＣを３種（ＨＥＣ−１、ＨＥＣ−２、ＨＥＣ−３とする。）およびＨＰＣを３種（ＨＰＣ−１、ＨＰＣ−２、ＨＰＣ−３とする。）用いて、実施例１（１）に記載の方法によりＢＣを生産し、ＢＣ分散液を得た。用いた分散剤を表４に示す。ただし、バクテリアセルロース生産菌は、Ｇｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｓ ＳＩＩＤ９５８７株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ−０１４９５；平成２４年（２０１２年１２月２１日に独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター（〒２９２−０８１８日本国千葉県木更津市かずさ鎌足２−５−８ １２２号室）に寄託）を用いた。また、比較対照として、分散剤を用いずに同様にＢＣを生産してＢＣ分散液を得た。
（２）分散剤の結合量の定量
本実施例８（１）のＢＣ分散液のうち、分散剤を用いて生産したものを用意し、これを凍結乾燥してＢＣ乾燥物を得た。３０ｍｇのＢＣ乾燥物を１０５℃に５時間置くことにより絶対乾燥状態とした。デシケーターにて室温まで冷ました後、６０（ｗ／ｗ）％テトラブチルホスホニウムヒドリド（ＴＢＰＨ）水溶液３ｍＬを加えて、７０℃にて約２時間攪拌することにより、ＢＣを完全に溶解させた。続いて、水５０ｍＬを加えてセルロースのみを沈殿させた。沈殿物をフィルター濾過により除去し、水溶液を回収した。この水溶液には、ＢＣに結合していた分散剤が含まれる。水溶液を減圧濾過に供して残渣を回収し、７０℃にて１時間乾燥させた後、重量を測定した。測定結果に基づき、ＢＣ乾燥物の重量に対する分散剤の重量の割合（（ｗ／ｗ）％）を算出した。その結果を図５に示す。
本実施例８（１）のＢＣ分散液のうち、分散剤を用いて生産したものを用意し、これを凍結乾燥してＢＣ乾燥物を得た。３０ｍｇのＢＣ乾燥物を１０５℃に５時間置くことにより絶対乾燥状態とした。デシケーターにて室温まで冷ました後、６０（ｗ／ｗ）％テトラブチルホスホニウムヒドリド（ＴＢＰＨ）水溶液３ｍＬを加えて、７０℃にて約２時間攪拌することにより、ＢＣを完全に溶解させた。続いて、水５０ｍＬを加えてセルロースのみを沈殿させた。沈殿物をフィルター濾過により除去し、水溶液を回収した。この水溶液には、ＢＣに結合していた分散剤が含まれる。水溶液を減圧濾過に供して残渣を回収し、７０℃にて１時間乾燥させた後、重量を測定した。測定結果に基づき、ＢＣ乾燥物の重量に対する分散剤の重量の割合（（ｗ／ｗ）％）を算出した。その結果を図５に示す。
図５に示すように、ＢＣ乾燥物における、ＣＭＣ−１、ＣＭＣ−２、ＨＥＣ−１、ＨＥＣ−２、ＨＥＣ−３、ＨＰＣ−１、ＨＰＣ−２およびＨＰＣ−３の重量の割合は、いずれも１０（ｗ／ｗ）％以上であった。この結果から、ＣＭＣ、ＨＥＣおよびＨＰＣのいずれの分散剤も、ＢＣに相当量が結合していることが明らかになった。
（３）分散剤が結合したＢＣの構造解析
本実施例８（１）のＢＣ分散液のうち、分散剤としてＣＭＣ−２、ＨＥＣ−３およびＨＰＣ−３を用いて生産したものについて、定法に従い赤外分光法（ＩＲ）のスペクトルを得て解析を行った。その結果を図６に示す。
本実施例８（１）のＢＣ分散液のうち、分散剤としてＣＭＣ−２、ＨＥＣ−３およびＨＰＣ−３を用いて生産したものについて、定法に従い赤外分光法（ＩＲ）のスペクトルを得て解析を行った。その結果を図６に示す。
図６に示すように、ＨＰＣ−３を用いて生産したＢＣでは、メチル基（−ＣＨ３）を示す２９５０〜２８５０ｃｍ−１にピークが見られた。また、ＨＰＣ−３を用いて生産したＢＣおよびＨＥＣ−３を用いて生産したＢＣでは、メチレン基（−ＣＨ２−）を示す２９００〜２８００ｃｍ−１のピークが大きかった。また、ＣＭＣ−２を用いて生産したＢＣでは、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を示す１５９９ｃｍ−１にピークが見られた。一方、分散剤を用いずに生産したＢＣでは、メチル基のピークおよびカルボキシル基ピークが見られず、メチレン基のピークは小さかった。これらの結果から、ＣＭＣ、ＨＥＣおよびＨＰＣのいずれの分散剤も、ＢＣに結合していることが明らかになった。
（４）分散剤が結合したＢＣの繊維幅の測定
本実施例８（１）のＢＣ分散液のうち、分散剤としてＣＭＣ−２、ＨＥＣ−３およびＨＰＣ−３を用いて生産したものを用意した。これらのセルロース濃度を約０．００２（ｗ／ｗ）％に調整した後、ホルムバール被覆した銅グリッド上に、解離液と併せて５μＬずつ滴下して３０℃で乾燥させた。続いて、３（ｗ／ｖ）％酢酸ガドリニウム水溶液を２μＬ滴下し、余分な液をろ紙で除去した後、超純水５μＬを添加した。透過型電子顕微鏡を用いて、加速電圧８０ｋＶ、観察倍率８０，０００倍で観察し、観察画像に基づいてセルロース繊維の幅を測定した。その結果を図７に示す。
本実施例８（１）のＢＣ分散液のうち、分散剤としてＣＭＣ−２、ＨＥＣ−３およびＨＰＣ−３を用いて生産したものを用意した。これらのセルロース濃度を約０．００２（ｗ／ｗ）％に調整した後、ホルムバール被覆した銅グリッド上に、解離液と併せて５μＬずつ滴下して３０℃で乾燥させた。続いて、３（ｗ／ｖ）％酢酸ガドリニウム水溶液を２μＬ滴下し、余分な液をろ紙で除去した後、超純水５μＬを添加した。透過型電子顕微鏡を用いて、加速電圧８０ｋＶ、観察倍率８０，０００倍で観察し、観察画像に基づいてセルロース繊維の幅を測定した。その結果を図７に示す。
図７に示すように、セルロース繊維の幅（平均値）は、ＣＭＣ−２を用いて生産したＢＣで２８．５５ｎｍ、ＨＥＣ−３を用いて生産したＢＣで３４．７６ｎｍ、ＨＰＣ−３を用いて生産したＢＣで４７．１８ｎｍであり、分散剤を用いずに生産したＢＣの６３．７４ｎｍと比較して、いずれも顕著に小さかった。この結果から、ＣＭＣやＨＥＣ、ＨＰＣなどの分散剤を結合させることにより、ＢＣの繊維を細くできることが明らかになった。
（５）有機溶媒中での分散性の評価
本実施例８（１）のＢＣ分散液のうち、分散剤としてＣＭＣ−２、ＨＥＣ−３およびＨＰＣ−３を用いて生産したものを用意し、水を加えることによりＢＣ濃度を０．２（ｗ／ｗ）％に調整した。これを１ｍＬずつエッペンドルフチューブに加え、遠心分離（２５℃、１５０００ｒｐｍ、１分）を行って上清を除去した。続いて、各種の有機溶媒（メタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよびアセトニトリル）１ｍＬを加えてピペッティングにより懸濁した後、同条件の遠心分離を行って上清を除去した。この操作を３回繰り返し行うことにより、水から有機溶媒へ分散媒を置換した。
本実施例８（１）のＢＣ分散液のうち、分散剤としてＣＭＣ−２、ＨＥＣ−３およびＨＰＣ−３を用いて生産したものを用意し、水を加えることによりＢＣ濃度を０．２（ｗ／ｗ）％に調整した。これを１ｍＬずつエッペンドルフチューブに加え、遠心分離（２５℃、１５０００ｒｐｍ、１分）を行って上清を除去した。続いて、各種の有機溶媒（メタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよびアセトニトリル）１ｍＬを加えてピペッティングにより懸濁した後、同条件の遠心分離を行って上清を除去した。この操作を３回繰り返し行うことにより、水から有機溶媒へ分散媒を置換した。
続いて、目視および偏光顕微鏡による観察を行い、有機溶媒中でのＢＣの分散の様子を観察した。また、偏光顕微鏡による観察結果に基づいて、有機溶媒中でのＢＣの分散の程度を３段階（○；完全に分散している、△；一部に凝集が見られるが分散している、×；凝集している）で評価した。偏光顕微鏡による観察結果を図８に、目視による観察結果を図９に、それぞれ示す。比較対照として、水を分散媒としたＢＣ分散液の結果も併せて示す。
図８および図９に示すように、ＣＭＣ−２が結合したＢＣは、水およびメタノール中で分散性が高く、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中でも分散性が比較的高かった。また、ＨＥＣ−３が結合したＢＣは、水、メタノールおよびＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中で分散性が高く、テトラヒドロフラン中で分散性が比較的高かった。これに対して、ＨＰＣ−３が結合したＢＣは水、メタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよびアセトニトリルのいずれにおいても分散性が高かった。この結果から、ＨＰＣを結合してなるＢＣは、水のみならず、有機溶媒への分散性が顕著に高くなることが明らかになった。
＜実施例９＞ＨＰＣが結合したＢＣの乾燥物の製造
（１）ＢＣ乾燥物の製造
実施例８（１）のＢＣ分散液のうち、ＨＰＣ−３を用いて生産したものを用意し、水を加えてＢＣ濃度を０．１（ｗ／ｗ）％に調整した。このうち一部を「比較対照」として取り置いた。残りのＢＣ分散液を２等分して、サンプルｐおよびサンプルｑとした。サンプルｐの分散媒を、本実施例８（５）に記載の方法により、水からｔｅｒｔ−ブチルアルコールへ置換した。サンプルｑは、分散媒を水のままとした。これらを凍結乾燥してＢＣ乾燥物を得た。
（１）ＢＣ乾燥物の製造
実施例８（１）のＢＣ分散液のうち、ＨＰＣ−３を用いて生産したものを用意し、水を加えてＢＣ濃度を０．１（ｗ／ｗ）％に調整した。このうち一部を「比較対照」として取り置いた。残りのＢＣ分散液を２等分して、サンプルｐおよびサンプルｑとした。サンプルｐの分散媒を、本実施例８（５）に記載の方法により、水からｔｅｒｔ−ブチルアルコールへ置換した。サンプルｑは、分散媒を水のままとした。これらを凍結乾燥してＢＣ乾燥物を得た。
（２）ＢＣ分散液の復元
本実施例９（１）のＢＣ乾燥物（サンプルｐおよびｑ）に、ＢＣ濃度が０．１（ｗ／ｗ）％となるよう水を添加し、ボルテックスミキサーで攪拌することによりＢＣを分散させて、復元ＢＣ分散液を得た。
本実施例９（１）のＢＣ乾燥物（サンプルｐおよびｑ）に、ＢＣ濃度が０．１（ｗ／ｗ）％となるよう水を添加し、ボルテックスミキサーで攪拌することによりＢＣを分散させて、復元ＢＣ分散液を得た。
復元ＢＣ分散液におけるＢＣの分散の様子を目視により観察した。その結果、サンプルｐでは、ＢＣが水中にほぼ均一に分散していた。これに対して、サンプルｑでは、ＢＣが凝集した状態であり、水中にほとんど分散しなかった。この結果から、ＢＣ分散液の分散媒を水から有機溶媒に置換した後に乾燥させることにより、ＨＰＣを結合してなるＢＣについて、液体中における分散性が高いＢＣ乾燥物を製造できることが明らかになった。
（３）復元ＢＣ分散液の透過率の確認
本実施例９（１）の比較対照および本実施例９（２）の復元ＢＣ分散液（サンプルｐ）のＢＣ濃度を、水を加えることにより０．１（ｗ／ｗ）％に調整した。これを、セルに１ｍＬずつ加えて、分光光度計（Ｕ−２００１形ダブルビーム分光光度計；株式会社日立製作所）を用いて波長５００ｎｍの光の透過率を測定した。セルにはポリスチレン製ディスポーザブルキュベット（セミミクロ、光路長１０ｍｍ、光路幅４ｍｍ）を使用し、リファレンスには超純水を使用した。その結果を図１０に示す。
本実施例９（１）の比較対照および本実施例９（２）の復元ＢＣ分散液（サンプルｐ）のＢＣ濃度を、水を加えることにより０．１（ｗ／ｗ）％に調整した。これを、セルに１ｍＬずつ加えて、分光光度計（Ｕ−２００１形ダブルビーム分光光度計；株式会社日立製作所）を用いて波長５００ｎｍの光の透過率を測定した。セルにはポリスチレン製ディスポーザブルキュベット（セミミクロ、光路長１０ｍｍ、光路幅４ｍｍ）を使用し、リファレンスには超純水を使用した。その結果を図１０に示す。
図１０に示すように、比較対照（乾燥前のＢＣ分散液）の透過率は７９．５％であったのに対して、復元ＢＣ分散液（サンプルｐ）の透過率は６４．０％と、同等の値であった。すなわち、ＨＰＣ−３が結合したＢＣの乾燥物を分散させた分散液は、乾燥前と同等の高い分散性を示した。この結果から、ＢＣ分散液の分散媒を水から有機溶媒に置換した後に乾燥させることにより、ＨＰＣを結合してなるＢＣについて、液体中における分散性が高いＢＣ乾燥物を製造できることが明らかになった。
Claims (10)
- バクテリアセルロースが水に分散してなるバクテリアセルロース分散液に有機溶媒を添加する有機溶媒添加工程Ａと、
前記有機溶媒を添加したバクテリアセルロース分散液から水および有機溶媒を除去してバクテリアセルロースを乾燥させる乾燥工程Ｂと
を有する、分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法。 - 前記有機溶媒添加工程Ａの前に、分散剤を添加した前記バクテリアセルロース分散液を、４５℃超の温度に加温しながら攪拌する加温撹拌工程Ａ’を有する、請求項１に記載の分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法。
- 前記加温撹拌工程Ａ’が、４５℃超の温度にて１５分超の時間攪拌する工程である、請求項２に記載の分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法。
- 前記加温撹拌工程Ａ’で使用する分散剤を添加した前記バクテリアセルロース分散液が、前記分散剤を９（ｗ／ｗ）％超の濃度となるように添加したバクテリアセルロース分散液である、請求項２または請求項３に記載の分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法。
- 前記分散剤が、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロースからなる群から選択される１または２以上である、請求項２〜４のいずれかに記載の分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法。
- 水および有機溶媒を除去して乾燥させてなるバクテリアセルロース乾燥物を、分散剤を含有する水に分散させることにより復元バクテリアセルロース分散液を調製する復元用水分散工程Ｘと、
前記復元バクテリアセルロース分散液を、４５℃超の温度に加温しながら攪拌する復元用加温撹拌工程Ｙと
を有する、バクテリアセルロース分散液の製造方法。 - 復元用加温撹拌工程Ｙが、４５℃超の温度にて１５分超の時間攪拌する工程である、請求項６に記載のバクテリアセルロース分散液の製造方法。
- 前記分散剤が、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロースからなる群から選択される１または２以上である、請求項６または請求項７に記載のバクテリアセルロース分散液の製造方法。
- ヒドロキシプロピルセルロースを結合してなるバクテリアセルロースを有機溶媒に分散させる有機溶媒分散工程Ｚを有する、バクテリアセルロース分散液の製造方法。
- バクテリアセルロースが水に分散してなるバクテリアセルロース分散液の分散媒を水から有機溶媒に置換する分散媒置換工程Ｃと、
前記分散媒を置換したバクテリアセルロース分散液から前記分散媒を除去してバクテリアセルロースを乾燥させる乾燥工程Ｄとを有し、
前記バクテリアセルロースが、ヒドロキシプロピルセルロースを結合してなるバクテリアセルロースである、分散性バクテリアセルロース乾燥物の製造方法。
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