JPH06157605A

JPH06157605A - 低灰分キサンタンガム

Info

Publication number: JPH06157605A
Application number: JP4104298A
Authority: JP
Inventors: Todd Talashek; タラシェクトッド; Joseph M Cleary; エム．クリアリージョセフ
Original assignee: Merck and Co Inc
Current assignee: Merck and Co Inc
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1992-04-23
Publication date: 1994-06-07
Also published as: CA2066992A1; EP0511784A1

Abstract

(57)【要約】【構成】低灰分キサンタンガムが、キサントモナス
カンペストリス（Xanthomonas campestris）を適当な培
地中で培養することによって得られる。この培養は、発
酵ブロスのｐＨを有機塩基で約６〜７に調節しながら行
われる。【効果】このガムは、燃焼したときの無機残渣が少な
いので、セラミック組成物中の安定化剤として特に有用
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】キサンタンガムは、微生物キサントモナス
カンペストリス（Xanthomonas campestris）によって
細胞外に生成する水溶性生物高分子である。これはその
特殊な特性のために、油井の掘削泥水において、水攻法
による石油の２次回収における粘性調節添加剤として、
食品中の安定剤や乳化剤や増粘剤として、また多くの工
業的適用における懸濁剤として有用である。（Encyclop
edia of Polymer Science and Engineering （高分子科
学・工学辞典）９０１〜９１８，１７，第２版，（１９
８９） John Wiley & Sons）。

【０００２】キサントモナスカンペストリスを連続ま
たはバッチ培地で標準的な発酵を行うと、所望のガムを
含む粘性ブロス又はビールが生じる。アルコール沈澱法
によって標準的に発酵させたブロスから回収したキサン
タンガムは約９〜１０％の灰分を有する。灰分には、こ
のアニオンポリサッカライドに結びついた対イオン（カ
リウム、ナトリウム、カルシウム及びマグネシウム）と
発酵ブロスからの吸蔵塩が含まれる。ある種の適用に
は、低い灰分を有するキサンタンガムを調整するのが望
ましい。

【０００３】本発明は、低灰分キサンタンガム及び低灰
分キサンタンガムの調整方法である。キサントモナス
カンペストリスを、炭水化物、窒素源及び細胞の成長と
ガムの成長に必要な最小限度の量の無機イオンから成る
水性培地で成長させる。灰分は２％未満、好ましくは１
％未満である。発酵及びガムの生成中は、ブロスを水溶
性有機塩基、好ましくは水酸化アンモニウムで中性のｐ
Ｈに保つ。発酵後、ブロスを殺菌して、低灰分キサンタ
ンガムをアルコールで沈澱させて回収し、乾燥して摩砕
する。

【０００４】さらに、炭酸水素ナトリウムや他の有機酸
のアンモニウム塩を、沈澱させる前のブロスか又は乾燥
する前のアルコールで沈澱させた圧縮ケークに加える。
従来のキサンタンガムの発酵は、低灰分のキサンタンガ
ムを生成しない。典型的な発酵は、以下に説明されてい
る。すなわち、米国特許第４，３７５，５１２号、第
４，３５２，８８２号、第４，３１６，０１２号、第
３，６７１，３９８号、第３，５９４，２８０号、第
３，５９１，５７８号、第３，４８１，８８９号、第
３，４３３，７０８号、第３，３９１，０６１号、第
３，３９１，０６０号、第３，２７１，２６７号及び第
３，０２０，２０６号、そして英国特許第１，４４８，
６４５号。

【０００５】本発明による低灰分キサンタンガムの生成
は、この技術分野で既知のある種の発酵条件や方法とと
もに、低灰分キサンタンガムの形成を誘導するための特
別な発酵条件や方法を用いたキサントモナスカンペス
トリス（ＮＲＲＬＢ−１４５９）の発酵を含む。従来
のバッチ発酵では、基質がすべて利用されるまで、又は
反応マスがそれ以上振とうできないほど粘性を持つまで
反応を行う。通常、反応をその時点で中止して、生成物
を回収する。低灰分キサンタンガムは、ＮＲＲＬＢ−
１４５９株及びキサンタンガムを生成し得る突然変異株
を含めた微生物キサントモナスカンペストリスを用い
て生成する。

【０００６】キサンタンガムの発酵中は、発酵ブロスを
つねにモニターして、アニオンのキサンタンガムの中和
のために好ましくは水酸化アンモニウムを用いて、ｐＨ
を６〜７の範囲に保つ。水溶性アミンや有機塩基のアン
モニウム塩等の他の適当な水溶性有機塩基を用いてもよ
い。適当な水溶性アミンは、メチルアミン、エチルアミ
ン及びトロメタミン（トリスバッファー）等の第一級ア
ミン；ジメチルアミン、ジエチルアミン及びジエタノー
ルアミン等の第二級アミン；ジエチルメチルアミン、ジ
エチルメチル２，２′−ジヒドロキシアミン及びトリエ
タノールアミン等の第三級アミン；水酸化テトラメチル
アンモニウム及び水酸化テトラエチルアンモニウム及び
コリン等の第４級アミンである。適当な水溶性アンモニ
ウム塩には、前述の水酸化アンモニウムの他に炭酸アン
モニウムが含まれる。

【０００７】生成するガムの量とともにブロスの粘性が
増加するので、ひんぱんにモニターを行って、それをも
とにして攪拌速度を増加させて、ブロス全体が適切に通
気されるようにする。多糖発酵技術に精通するものが周
知している標準的な十分な混合を行えば、本発明の低灰
分キサンタンガムを生成することができる。本発明の手
順によれば、キサントモナスカンペストリスＮＲＲ
ＬＢ−１４５９の発酵後に、適当なアルコール、好ま
しくはイソプロピルアルコールによる沈澱を行い、乾燥
させる。別の手順にはさらに、イソプロピルアルコール
による沈澱又は洗浄の前に炭酸水素アンモニウムを加え
る。

【０００８】低灰分キサンタンガム調整用の発酵培地
は、二塩基リン酸カリウム（K₂HPO₄）、硝酸アンモニウ
ム（NH₄NO₃）硫酸マグネシウム７水和物（MgSo₄・7H
₂O）、Ho-Le微量無機塩類（表１参照）、Hodag K-60、
泡消し剤、グルコース及び脱イオン水から成る。発酵中
は、水酸化アンモニウムでほぼ中性のｐＨを保つ。培地
はさらに、可溶有機窒素源、たとえばNZAタイプEKC （S
heffield）、カゼインペプトンALS、そしてCaCl₂・2H₂O
を含む。表１微量要素処方 Ho-Le 塩処方成分原液Mg/L 培地中のppm H3BO3 285 0.05 B⁺³ MnCl₂・4H₂O 1800 0.50 Mn⁺² FeSO₄・7H₂O 2487.2 0.50 Fe⁺² CuCl₂ 26.9 0.01 Cu⁺² ZnCl₂ 20.8 0.02 Zn⁺² CoCl₂・6H₂O 40.4 0.01 Co⁺² MgMoO₄ 19.2 0.01 Mo⁺² 酒石酸ナトリウム 2098.0 各成分を別々に混合して脱イオン水に溶解する。成分を
まぜ合わせるが、溶液は透明で黄色でなければならな
い。滅菌ろ過して１ml／lに分配する。

【０００９】表２に、低灰分キサンタンガム調整用の好
ましい培地の処方を示す。表２ K₂HPO₄ 0.005-0.02 wt.% NH₄NO₃ 0.01-0.2 wt.% MgSO₄・7H₂O 0.005-0.02 wt.% Ho-Le 塩類 0.05-0.2 ml/L Hodag,K-60 0.03-0.12 wt.% NZA,タイフ゜EKC 0-0.06 wt.% カゼインペプトン,ALS 0-0.01 wt.% グルコース 3-6 wt.% CaCl₂・2H₂O 0-10 ppm Ca⁺² 脱イオン水 100%になるまで加える

【００１０】本発明の手順によれば、グルコース以外の
すべての成分の重量を計って脱イオン水に溶解して、ｐ
Ｈをおよそ７に調整する。溶液を発酵槽に入れて、付属
の器具と上ぶたを取りつける。発酵槽と内容物を１２０
℃で１５分間滅菌する。グルコースの溶液を脱イオン水
で調整して、１２０℃で１５分間滅菌する。前述したキ
サントモナスカムペストリスの成長培養物とグルコー
ス溶液を、汚染を防止するためにぜん動ポンプを用いて
滅菌した発酵槽に加える。振とう速度４００〜７００rp
m及び通気流速１０〜２０l／分で、およそ１００時間発
酵させる。

【００１１】以上述べた一般的方法にしたがって、以下
の量の成分を含む培地を用いて低灰分キサンタンガムを
調整した。実施例１−４成分１２３４ K₂HPO₄ 0.01% 0.01% 0.01% 0.01% NH₄NO₃ 0.021% 0.021% 0.10% 0.10% MgSO₄"7H₂O 0.01% 0.01% 0.01% 0.01% Ho-Le 塩類 0.1 ml/L 0.1 ml/L 0.1 ml/L 0.1 ml/L Hodag,K-60 0.06% 0.06% 0.06% 0.06% NZA,タイプ EKC 0.008% - 0.03% 0.03% カゼインペプトン,ALS - 0.005% - - グルコース 3.0% 3.0% 3.0% 6.0% CaCl₂"2H₂O - - 5 ppm Ca⁺² 5 ppm Ca⁺² 脱イオン水 100% 100% 100% 100% pH @ 6.7 w/NH₄OH 210 ml 255 ml 400 ml 780 ml 発酵時間 95 hr 141 hr 96 hr 136 hr 最終 pH 6.7 6.7 7.6 6.8 最終粘度(cP) 3,650 1,290 1,850 2,500 最終収率 1.69% 1.41% 2.13% 2.50% 各実施例１、２、３及び４による発酵の後に、２５倍体
積のイソプロパノールを加えて低灰分キサンタンガムを
回収し、集めた沈澱を１４０゜Ｆで４時間乾燥する。

【００１２】実施例５及び６に、この分野で周知の典型
的な発酵方法を説明する。キサンタンガムの調整に用い
る培地は、水道水とｐＨ調整のためのＫＯＨを含むが、
いずれも実施例１〜４で用いた培地と違うものである。実施例５−６成分５６ Na₂HPO₄ 0.026% − NH₄NO₃ 0.106% − NZA,タイプ EKC 0.031% − Hodag,K-60 0.013% − FeSO₄・7H₂O 5 mg/1(1 ppm Fe⁺⁺) − コーンシロップ 6.0% − 水道水 100% − K₂HPO₄ − 0.5% MgSO₄・7H₂O − 0.02% 尿素 − 0.09% デキストロース − 6.0% ジスチラーズ・ドライド・ソリューブル^* − 0.8% SAG 5693 − 0.006% 発酵時間 115 hr 143 hr 最終 pH 6.6(w/KOH) 〜7(w/NH₄OH) 最終粘度(cP) 5,100 1,030 最終収率 4.39% 1.26% ＊ジスチラーズ・ドライド・ソリューブルの水性抽出
物：ジスチラーズ・ドライド・ソリューブル（solulac
（商標）、７０％のジスチラーズ・ドライド・ソリュー
ブルを含む）の１０％溶液。４％のけい藻土を加えて w
hatmanろ紙でろ過する。ろ過した物質を０．８％の使用
量で用いる。

【００１３】２種の対照のキサンタンガムに対する低灰
分キサンタンガムの組成分析及び発酵結果を以下に示
す。発酵の結果１２３４５６ % 炭素源 3.0 3.0 3.0 6.0 6.0 6.0 % 収率 1.69 1.41 2.13 2.50 4.39 1.26 % C.E. 56 47 71 42 73 21 生成物の組成１２３４５６ % 固形分 91.80 91.42 93.19 93.76 86.05 94.43 % 灰分 0.66 0.96 0.94 0.53 9.88 14.93 この結果から、灰分を１％未満におさえるためにはNH₄O
H による中和と無機イオンが低レベルであることが必要
なことがわかる。

【００１４】固形分は、試料を３時間以上１０５℃で質
量一定となるまで乾燥して測定する。灰分は、試料を６
００℃で８時間灰化して決定する。生成物の特性１２３４５６粘度(cP) 1280 362 2550 1280 1650 232 標準水道水中の０．２５％ w／v溶液の粘度を、３rpm、
スピンドル＃２で Brookfield LVT 粘度計で測定した。
標準水道水は、１リットルの脱イオン水に溶解した１０
００ppmの塩化ナトリウム及び１４７ppmの塩化カルシウ
ム二水化物の溶液である。本発明の低灰分キサンタンガ
ムは、高い粘度を有し、燃焼すると灰分残渣は少ない。

【００１５】実施例７沈澱による回収の前に最終発酵ブロスに有機酸のアンモ
ニウム塩を加えると、灰分の量を下げることができる。
あるいは、これらの塩を、キサンタンガム繊維の沈澱又
は洗浄に用いるアルコールに加えてもよい。実施例＃４
の最終発酵ブロスに、ブロス１kgあたり３２g の炭酸水
素アンモニウム（NH₄HCO₃）を加えた。処理したブロス
を殺菌して、２．５倍体積のイソプロピルアルコールで
沈澱させた。キサンタン繊維を集めて乾燥し摩砕した。
水道水中の０．２５％ガム溶液の粘度及び回収した試料
の固形分と灰分を測定した。粘度(cP) % 固形分 % 灰分 1720 95.12 0.36 NH₄HCO₃ を加えることで、回収した生成物の灰分を０．
５６％（実施例＃４）から０．３６％へと効果的に減少
させた。

【００１６】さらに高い無機イオンの初期レベルを含む
ブロスにNH₄HCO₃ を加えるといっそう大きな灰分の減少
がみられる。たとえば、実施例３の生成物は０．８７％
の灰分を有するが、NH₄HCO₃ で処理した実施例３は、
０．５１％の灰分を有し、灰分が４１％減少する。

【００１７】低灰分キサンタンガムは、セラミック組成
物を調整する際の結合剤として用いるのにとくに適して
いる。セラミック材料は３つの主要な工程によって成形
される：すなわち、等方加圧、押出し及び射出成形であ
る。これら及び他の形成工程においては、セラミック組
成物が半可塑的であって均一のままであることが重要で
ある。組成物は、粘度、アルミナや他の酸化鉱物等の顆
粒状物質のもろいクラスター及び結合剤から成る。結合
剤は、半可塑性と均一性を高めるためにセラミック組成
物に加える。組成物を強化して適当な流動性を与えるこ
とに加えて、結合剤を焼成時に焼き尽くして最少量の残
渣又は灰分しか残さないようにしなければならない。

【００１８】低灰分キサンタンガムを用いた典型的な可
塑性耐火性セラミック組成物は、たとえば、平板状アル
ミナ、焼成アルミナ、藍晶石、酸化クロム（III）、リン
酸、リン酸−アルミニウム、ベントナイト、ホウ酸及び
低灰分キサンタンガムの混合物を形成することにより調
整される。十分な水を加えて、セラミック材料の成形に
適した顆粒状耐火性混合物を作る。

【００１９】低灰分キサンタンガムは、セラミック工業
で広く用いられる結合剤であるメチルセルロースに代わ
るよりすぐれた代用物である。（Darisら、米国特許第
４，９５２，５３４号）。低灰分キサンタンガムはメチ
ルセルロースより高い粘性を示すので、適当な可塑性耐
火性セラミック組成物を調製するのにより少量しか必要
でない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１２Ｐ 19/06 7432−4Ｂ //(Ｃ１２Ｐ 19/06 Ｃ１２Ｒ 1:64） (72)発明者ジョセフエム．クリアリーアメリカ合衆国，92119 カリフォルニア, サンディエゴ，レイクアドロンドライヴ 8042

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下の工程からなる、低灰分キサンタン
ガムの調製方法： (a) キサントモナスカンペストリス（Xanthomonas ca
mpestris）を、発酵性炭水化物、窒素源、及び適当な他
の栄養素を含む脱イオン水培地で成長させる； (b) 発酵ブロスのｐＨを、水溶性有機塩基で調整する；
そして (c) ガムをアルコールを用いて沈澱させる。
【請求項２】ｐＨが約６ないし７の間である請求項１
の方法。
【請求項３】用いるアルコールがイソプロピルアルコ
ールである請求項１の方法。
【請求項４】ガムが約２％未満の量の灰分を含む請求
項１の方法。
【請求項５】ガムをアルコールで沈澱させる前に、有
機酸アンモニウム塩をブロスに加える請求項１の方法。
【請求項６】沈澱後に有機酸アンモニウム塩をガムに
加える請求項１の方法。
【請求項７】水溶性有機塩基が水酸化アンモニウムで
ある請求項１の方法。
【請求項８】請求項１の方法によって調製され生成
物。
【請求項９】顆粒状物質のもろいクラスターと請求項
８の低灰分キサンタンガムを含む可塑性耐火性セラミッ
ク組成物。