JP3584340B2 - Method for producing purified xanthan gum - Google Patents
Method for producing purified xanthan gum Download PDFInfo
- Publication number
- JP3584340B2 JP3584340B2 JP30327594A JP30327594A JP3584340B2 JP 3584340 B2 JP3584340 B2 JP 3584340B2 JP 30327594 A JP30327594 A JP 30327594A JP 30327594 A JP30327594 A JP 30327594A JP 3584340 B2 JP3584340 B2 JP 3584340B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- xanthan gum
- treatment
- enzyme
- fermentation
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、透光度が良好で精製度の高いキサンタンガムの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に水溶性の粘性多糖類としては、デキストラン、キサンタンガム、ウェランガム、ラムザンガム、プルタン、スクレログルカン、ゲランガムなどがあり、食品、塗料、製紙、化粧品、石油回収など各種工業に幅広く利用されており、近年その需要は増加しつつある。とりわけ、キサンタンガムは、優れた増粘性、乳化安定性、耐塩性、耐酵素性などの特性をもつため、有用な添加剤として産業上での利用範囲が拡大している。
【0003】
キサンタンガムは、従来、キサントモナス (Xanthomonas)属の微生物、例えばキサントモナス・カンペストリス (X.campestris) などを、グルコース、糖蜜、澱粉などの炭素源、ペプトン、酵母エキスなどの水溶性窒素源、マグネシウム塩、リン酸イオン、および他の微量成分を含む培地で好気的に培養して得られるものである。通常、培養後、滅菌し、エタノール、イソプロピルアルコールなどの低級アルコール類で沈澱させて、乾燥して製造される。キサンタンガムの製造方法は米国特許第3,020,206 号、同特許第3,251,479 号、同特許第3,391,060 号、同特許第3,433,708 号、同特許第3,594,280 号、同特許第4,282,321 号、同特許第3,659,026 号に記載されている。
【0004】
キサンタンガムは、キサントモナス・カンペストリスの代わりに生産微生物として、他の公知のキサントモナス細菌、例えばキサントモナス・カロタテ (X.carotate) 、キサントモナス・インカナエ (X.incanae)、キサントモナス・ベゴニアエ (X.begoniae) 、キサントモナス・パパベリコラ (X.papavericola) 、キサントモナス・トランセルスンス (X.translucens)、キサントモナス・バスクロニウム (X.vasculorum) 及びキサントモナス・ヘデラエ (X.hederae)を使用し、キサンタンガムの生産を行うことができる。
【0005】
キサンタンガムの精製方法としては、一般に遠心分離、あるいはケーキろ過等を用いて、発酵中の菌体残渣および水不溶性の未消費窒素成分等の未溶解分を除去することが知られているが、これらは発酵液が高粘性であるため、水による希釈工程、さらに濃縮工程を必要とし、コスト的にも、操作的にも実用的ではない。
【0006】
これに対し、菌体残渣の溶菌、可溶化、あるいはミクロゲルの除去を目的として発酵液を酵素により処理する精製方法が知られており、多くの提案がなされている。
例えば、菌体残渣の溶菌、可溶化を目的とした酵素処理方法としては、米国特許第3,966,618 号、同特許第4,010,071 号に酸性プロテアーゼ及び中性プロテアーゼを用いた方法、米国特許第4,119,491 号にプロテアーゼ処理後、ケイ酸質固体と接触させ、菌体残渣をポリマー水溶液から除去する方法、さらに欧州特許第39,962号にβ−1,3−グルカナーゼ活性及びプロテアーゼ活性を有する複合酵素を用いた方法、米国特許第4,729,958 号にヌクレアーゼ活性を有する酵素を用いた方法などが提案されているが、十分な効果は得られていない。
【0007】
また、ミクロゲルの除去を目的とした酵素による処理方法としては、米国特許第4,431,734 号にポリサッカラーゼ及びプロテアーゼを用いた酵素処理方法、米国特許第4,904,586 号にポリガラクツロナーゼ活性を有する酵素及びプロテアーゼ活性を有する酵素を併用した方法、米国特許第4,416,990 号にセルラーゼを用いた浄化方法等が提案されているが、十分な効果は得られていない。
【0008】
また、細胞壁溶解酵素を用いる処理方法としては、日本国特許第1,318,520 号(特公昭60−44919号)に、リゾチーム、N−アセチルムラミル−L−アラニンアミダーゼ及びペプチダーゼを同時に添加処理する方法が提案されている。これらの酵素は、細胞壁溶解酵素群として知られているが、グラム陰性菌には直接作用しがたく、また、長時間の処理が必要であるにもかかわらず、意外にも効果は十分ではない。
【0009】
酵素で処理するこれらの方法は、いずれも従来のろ過、遠心分離等の精製方法に比べ、希釈、濃縮などの複雑な工程を省略できるため、経済的にも操作的にも有利な精製方法である。しかし、良好な精製キサンタンガムが得られていないのは、細胞残渣が酵素によって十分に可溶化されていないため、つまり、酵素の活性を十分に引き出していないか、あるいは好適な酵素を使用していないためである。
【0010】
特開平5−292985号では、特定条件下で加熱処理を行った後、アルカリプロテアーゼ及びリゾチームで処理する方法を提供している。この方法では、良好な精製キサンタンガムが得られている。このように、酵素による処理方法は、好適な酵素を選択し、好適な条件下で酵素処理を行えば、キサンタンガム発酵液の精製方法として適している。
【0011】
酵素による処理は、酵素の活性を得るため、温度やpHなどの好適な条件下で行うことが重要である。さらに、酵素を用いるのに好適な条件下で、酵素と基質の親和性を増大させ分解を促進させることによって、より酵素活性を高め、より良好な精製キサンタンガムを得ることが可能であると推定するに至った。
【0012】
キサンタンガム発酵液の精製方法として、キレート剤の利用は提案されていない。しかし、一般にグラム陰性菌に対しては、EDTA−Na(エチレンジアミン四酢酸ナトリウム)などのキレート剤で外膜に損傷を与えることにより、リゾチームが溶菌活性を得ることが知られている。しかしながら、キサンタンガム発酵液に、EDTA−Naを含むいくつかのキレート剤を共存させて、酵素による処理を行っても、透光度の低いキサンタンガムしか得られなかった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、細胞壁溶解酵素であるリゾチームの活性条件を高めることにより、より良好な精製キサンタンガム、つまり水溶液とした場合に透明性の高いキサンタンガムを得る方法を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のキサンタンガムの製造方法は、キサンタンガムを含有する発酵液の初期pHを9〜12.5、温度を45〜70℃として30分間以上加熱処理をした後、該発酵液にポリリン酸を添加し、その後、該発酵液中の微生物細胞を可溶化するために酵素による処理を施すことを特徴とする。
【0015】
請求項2に記載のキサンタンガムの製造方法は、請求項1に記載の製造方法であって、発酵液中の微生物細胞を可溶化するための上記酵素による処理工程が、(A)該発酵液に対して10〜500ppmのアルカリプロテアーゼを添加し、pHを6〜10、温度を40〜65℃として30分間以上処理し、次いで(B)発酵液に対して0.5〜100ppmのリゾチームを添加し、pHを5.5〜8.0、温度を25〜60℃として30分間以上処理することからなるか、または、該(B)工程の後、該(A)工程を行うことからなることを特徴とする。
【0016】
本発明では、リゾチームによるキサンタンガム発酵液の処理の際にポリリン酸を添加することにより、リゾチームの活性を高め、それにより、良好な精製キサンタンガム、つまり、水溶液とした場合に透明性の高いキサンタンガムを得ることができる。
【0017】
ポリリン酸の添加前に、キサンタンガム含有の発酵液を初期pH9〜12.5、好ましくはpH10〜12、温度45〜70℃、好ましくは50〜60℃で、30分以上加熱処理を施す。pH9未満では菌の可溶化が効率良く達成されない場合があり好ましくない。pHが12.5より大きいと発酵液の着色や製品の粘度物性に悪影響を及ぼすことがあり好ましくない。温度が45℃未満では、酵素による処理における菌の可溶化が効率良く達成されない場合があり好ましくない。70℃より高いと、発酵液の着色や製品の粘度物性に悪影響を及ぼすことがあり好ましくない。処理時間は、30分以上であれば十分効果があるが、2時間以上の熱処理は生産性の低下をまねく場合があり好ましくない。この前処理がないと、酵素による処理の効果が発揮されないか、効果を発揮するまで長時間要する場合があるため、好ましくない。
【0018】
上記熱処理後にポリリン酸を添加する。ポリリン酸を熱処理前に添加すると、ポリリン酸が分解されることがあり、十分な効果が発揮されない場合があり好ましくない。ポリリン酸は、pH6〜9.5、温度65℃以下でキサンタンガム発酵液に対し、0.01〜1重量%好ましくは0.05〜0.2重量%添加する。0.01重量%未満であると、ポリリン酸の十分な効果が発揮されず、好ましくない。1重量%より多いと、さほど溶菌効果もあがらず、コスト的にも好ましくない。65℃よりも高いとポリリン酸が分解されることがあり、十分な効果が発揮されない場合があり好ましくない。pHが6未満では、ポリリン酸のキレート効果が十分に発揮されない場合があり、好ましくない。pHが9.5より大きいとポリリン酸が分解されることがあり、十分な効果が発揮されない場合があり好ましくない。
【0019】
酵素による処理は、アルカリプロテアーゼとリゾチームの2段で実施される。アルカリプロテアーゼによる処理は、pH6〜10好ましくは7.5〜9.0、濃度10〜500ppm、温度40〜65℃、好ましくは50〜60℃で、30分以上行われる。pH6未満ではアルカリプロテアーゼの活性が劣化する場合があり好ましくない。pHが10より大きいと製品の物性を劣化させる場合があり好ましくない。濃度が10ppm未満では、アルカリプロテアーゼの作用が十分に発揮されず好ましくない。濃度が500ppmより大きいと、酵素の使用量が多くなるだけで、さほど溶菌効果が上がらず、コスト的に好ましくない。温度が40℃未満ではアルカリプロテアーゼの作用が十分に発揮されず好ましくない。温度が65℃より大きいと、アルカリプロテアーゼの活性を劣化させる場合があり好ましくない。処理時間が30分未満ではアルカリプロテアーゼの作用が十分に発揮されず好ましくない。
【0020】
リゾチームによる処理は、pH5.5〜8.0好ましくは6.5〜7.5、濃度0.5〜100ppm、温度25〜60℃、好ましくは50〜60℃で、30分以上行われる。pHが5.5未満あるいは8.0より大きいと、リゾチームの活性が十分発揮されず好ましくない。濃度が100ppmを超えると酵素の使用量が多くなるだけで、さほど溶菌効果が上がらず、コスト的に好ましくない。温度が25℃未満ではリゾチームの作用が十分に発揮されず好ましくない。温度が60℃より大きいと、リゾチームの活性を劣化させる場合があり好ましくない。なお、アルカリプロテアーゼ処理とリゾチーム処理の順番はどちらが先でもかまわないが、アルカリプロテアーゼによる処理の後に、リゾチームによって処理する方が、発酵液のpH調節を効率的に実施できるという点でより好ましい。
【0021】
【実施例】
実施例1〜3、比較例1
種菌(キサントモナス・カンペストリス)(ATCC55298) 2mlを下記Aから成る培地液100mlの入った500mlフラスコに接種し、初期pH7.0、30℃にて24時間、振盪培養を行いながら1段目培養を行った後、この培養液を下記Bから成る培地液90mlの入った500mlフラスコに10ml植菌して、1段目と同様の操作条件で2段目の前培養を行い、その後この培養液100mlを3本、計300mlを下記Cから成る培地液2.7Lの入った5L発酵槽に植菌して、pH6.5〜7.5、30℃にて48時間の通気発酵を行い、キサンタンガムを含有する発酵液を得た。
【0022】
A.
前培養(1段目)の培地成分
グルコース 5g/L
ポリペプトン 5.2g/L
酵母エキス 2.6g/L
NaCl 9g/L
水 100ml
B.
前培養(2段目)の培地成分
グルコース 5g/L
ポリペプトン 5.2g/L
酵母エキス 2.6g/L
NaCl 9g/L
水 90ml
C.
本培養の培地成分
グルコース 50g/L
ポリペプトン 4g/L
KH2 PO4 2g/L
MgSO4 ・7H2 O 0.5g/L
微量成分 1ml/L
水 2.7L
【0023】
この後の酵素処理は、発酵液300gをビーカーに分注して行った。発酵液をpH11に調整し、55℃で90分間加熱処理した。次に発酵液に対して0〜0.2重量%になるようにポリリン酸(ポリリン酸ナトリウム:和光純薬製)水溶液を添加した。その後、温度を55℃に保温した状態で、10%硫酸水溶液を添加してpHを8.5に調整した。発酵液に対して300ppmのアルカリプロテアーゼ(ビオプラーゼ:ナガセ生化学製)を含む水懸濁液を、0.4μmのマイクロフィルターで吸着剤を除去した後、pH調製した発酵液に添加し、攪拌しながら2時間処理を行った。なお、処理中、1時間後の時点でpHを8.5に再度調整した。次に、温度を55℃に保温した状態で、10%硫酸水溶液を添加してpHを6.5に調整し、発酵液に対して3ppmのリゾチーム(リゾチーム太陽:太陽化学製)を添加し、攪拌しながら、1時間処理を行った。
【0024】
分析を行うため、発酵終了後、熱処理後、酵素処理第1段後、及び酵素処理第2段後の各工程後に発酵液を採取して、処理液の濁度を測定した。また、酵素処理終了後のキサンタンガム含有の発酵液を1.5重量倍の85%イソプロピルアルコールと混合し、キサンタンガムを析出させ分離して、送風乾燥した。その後、得られた固体キサンタンガムの1重量%水溶液を調製し、透光度、黄色度及び粘度を測定した。
【0025】
以上の結果を表1に示す。なお、各分析方法は以下に示すとおりである。
処理液濁度:液を7倍に希釈後、660nmの可視光により測定した。
透光度 :層長2cmの石英セルを用い、可視光領域の透過率により測定した。
黄色度 :SMカラーコンピューター(スガ試験機株式会社製)を用いて測定した。
粘度 :ブルックフィールド粘度計(30rpm)により測定した。
【表1】
【0026】
実施例4、比較例2
実施例1と同様に発酵および加熱処理を行った。次に発酵液に対して0〜0.1重量%になるようにポリリン酸(ポリリン酸ナトリウム:和光純薬製)水溶液を添加した。次の酵素処理を実施例1と逆の順序で行った。
すなわち、温度55℃に保温した状態で、10%硫酸水溶液を添加してpH6.5に調整し、発酵液に対して3ppmのリゾチーム(リゾチーム太陽:太陽化学製)を添加し、攪拌しながら、1時間処理を行った。次に、温度55℃に保温した状態で、20%水酸化ナトリウム水溶液を添加してpH8.5に調整し、発酵液に対して300ppmのアルカリプロテアーゼ(ビオプラーゼ:ナガセ生化学製)を添加し、攪拌しながら2時間処理を行った。なお、処理中、1時間後の時点でpH8.5に再度調整した。
酵素処理の終了後、発酵液をpH7.0に調整してから、実施例1と同様の処理によってキサンタンガムの回収を行なった。
その結果を表2に示す。なお、分析方法は実施例1におけるものと同様である。
なお、熱処理とリゾチーム処理だけでは、十分な精製効果が得られなかった。
【0027】
【表2】
【0028】
実施例5、比較例3
種菌(1010コ/ml)2mlを下記Dからなる培地液の入った5L発酵槽に接種し、pH6.5〜7.5、30℃にて24時間通気を伴いながら1段目の前培養を行った後、この培養液を下記Eからなる培地液の入った200L発酵槽に植菌して、1段目と同様の操作条件で2段目の前培養を行い、その後この培養液を下記Fからなる培地液の入った2000L発酵槽に植菌して、pH6.5〜7.5、30℃にて48時間の通気発酵を行い、キサンタンガム含有の発酵液を得た。この後、2000L発酵槽内でpH11に調整し、55℃で90分間加熱処理した。その後、温度55℃に保温した状態で、10%硫酸水溶液を添加してpH8.5に調整し、発酵液に対して0.1重量%になるようにポリリン酸(ポリリンサン5−A:武田薬品工業製)水溶液を添加した。その後、温度55℃、pH8.5を保持した状態で、発酵液に対して300ppmのアルカリプロテアーゼ(ビオプラーゼ:ナガセ生化学製)を添加し、攪拌しながら2時間処理を行った。次に、温度55℃に保温した状態で、10%硫酸水溶液を添加してpH6.5に調整し、発酵液に対して3ppmのリゾチーム(リゾチーム太陽:太陽化学製)を添加し、攪拌しながら、1時間処理を行った。
【0029】
D.
前培養(1段目)の培地成分
グルコース 5g/L
ポリペプトン 5.2g/L
酵母エキス 2.6g/L
NaCl 9g/L
水 3L
E.
前培養(2段目)の培地成分
グルコース 5g/L
ポリペプトン 5.2g/L
酵母エキス 2.6g/L
NaCl 9g/L
水 130L
F.
本培養の培地成分
グルコース 50g/L
ポリペプトン 2g/L
KH2 PO4 2g/L
MgSO4 ・7H2 O 0.5g/L
微量成分 1ml/L
水 1170L
その結果を表3に示す。なお、分析方法は実施例1におけるものと同様である。
【0030】
比較例3
キレート剤を添加しない他は実施例5と同様にして、発酵、酵素処理、キサンタンガムの回収を行なった。その結果を表3に示す。なお、分析方法は実施例1におけるものと同様である。
【0031】
【表3】
【0032】
比較例4、5
キレート剤として、発酵液に対して0.1〜1.0重量%のEDTA−Na(和光純薬製)を添加した他は実施例1と同様にして、発酵、酵素処理、キサンタンガムの回収を行った。その結果を表4に示す。なお、分析方法は実施例1におけるものと同様である。
【0033】
比較例6、7
キレート剤として、発酵液に対して0.1〜0.2重量%のピロリン酸(ピロリン酸ナトリウム:和光純薬製)を添加した他は実施例1と同様にして、発酵、酵素処理、キサンタンガムの回収を行った。
その結果を表4に示す。なお、分析方法は実施例1におけるものと同様である。
【0034】
比較例8
キレート剤として、発酵液に対して0.1重量%のトリポリリン酸(トリポリリン酸ナトリウム:和光純薬製)を添加した他は実施例1と同様にして、発酵、酵素処理、キサンタンガムの回収を行った。その結果を表4に示す。なお、分析方法は実施例1におけるものと同様である。
【0035】
比較例9
キレート剤として、発酵液に対して0.1重量%のクエン酸(クエン酸ナトリウム:和光純薬製)を添加した他は実施例1と同様にして、発酵、酵素処理、キサンタンガムの回収を行った。その結果を表4に示す。なお、分析方法は実施例1におけるものと同様である。
【0036】
【表4】
【0037】
【発明の効果】
本発明によって、固有の粘度を損なうことなく、透光度が良好で黄色成分を低減した、精製度の高いキサンタンガムを得ることができる。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for producing xanthan gum having good light transmittance and high purity.
[0002]
[Prior art]
In general, water-soluble viscous polysaccharides include dextran, xanthan gum, welan gum, ramzan gum, plutane, scleroglucan, gellan gum, etc., and are widely used in various industries such as food, paint, papermaking, cosmetics, and oil recovery. Its demand is increasing. In particular, xanthan gum has excellent thickening properties, emulsion stability, salt resistance, enzyme resistance, and other properties, and its use in industrial applications as a useful additive is expanding.
[0003]
Conventionally, xanthan gum has been prepared by using microorganisms belonging to the genus Xanthomonas such as X. campestris , carbon sources such as glucose, molasses and starch, water-soluble nitrogen sources such as peptone and yeast extract, magnesium salts, and phosphorus. It is obtained by aerobically culturing in a medium containing acid ions and other trace components. Usually, it is produced by culturing, sterilizing, precipitating with lower alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, and drying. The method for producing xanthan gum is described in U.S. Pat. Nos. 3,020,206, 3,251,479, 3,391,060, 3,433,708 and 3,333. Nos. 594,280, 4,282,321 and 3,659,026.
[0004]
Xanthan gum, as a production microorganism instead of Xanthomonas campestris, other known Xanthomonas bacteria such Xanthomonas Karotate (X.carotate), Xanthomonas Inkanae (X.incanae), Xanthomonas Begoniae (X.begoniae), Xanthomonas Papaberikora (X.papavericola), using the Xanthomonas Tran cell soo (X.translucens), Xanthomonas Basukuroniumu (X.vasculorum) and Xanthomonas Hederae (X.hederae), can be performed xanthan gum production.
[0005]
As a method for purifying xanthan gum, it is generally known to remove undissolved components such as cell residue during fermentation and water-insoluble unconsumed nitrogen components by using centrifugation or cake filtration. Since the fermentation liquid has a high viscosity, a dilution step with water and a concentration step are required, which is not practical in terms of cost and operation.
[0006]
On the other hand, a purification method for treating a fermentation solution with an enzyme for the purpose of lysing or solubilizing cell residue or removing microgels is known, and many proposals have been made.
For example, as an enzyme treatment method for lysing and solubilizing cell residue, US Pat. No. 3,966,618 and US Pat. No. 4,010,071 disclose a method using an acidic protease and a neutral protease. U.S. Pat. No. 4,119,491 discloses a method of removing proteases from a polymer aqueous solution by contacting with a siliceous solid after protease treatment, and EP 39,962 discloses a β-1,3-glucanase. A method using a complex enzyme having an activity and a protease activity, and a method using an enzyme having a nuclease activity in US Pat. No. 4,729,958 have been proposed, but no sufficient effect has been obtained.
[0007]
Further, as an enzyme treatment method for removing microgel, US Pat. No. 4,431,734 discloses an enzyme treatment method using polysaccharase and protease, and US Pat. No. 4,904,586 discloses a polygalase. A method using a combination of an enzyme having cutulonase activity and an enzyme having protease activity, and a purification method using cellulase are proposed in US Pat. No. 4,416,990, but no sufficient effect has been obtained.
[0008]
As a treatment method using a cell wall lysing enzyme, lysozyme, N-acetylmuramyl-L-alanine amidase and peptidase are simultaneously added to Japanese Patent No. 1,318,520 (Japanese Patent Publication No. 60-44919). A way to do this has been proposed. These enzymes are known as cell wall lysing enzymes, but they do not act directly on Gram-negative bacteria, and surprisingly, they are not sufficiently effective despite the need for long-term treatment .
[0009]
All of these methods of treating with an enzyme can omit complicated steps such as dilution and concentration compared to conventional purification methods such as filtration and centrifugation, and are economically and operationally advantageous purification methods. is there. However, good purified xanthan gum has not been obtained because cell debris is not sufficiently solubilized by the enzyme, that is, the activity of the enzyme is not sufficiently extracted, or no suitable enzyme is used. That's why.
[0010]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-292895 provides a method in which a heat treatment is performed under a specific condition, followed by a treatment with an alkaline protease and lysozyme. In this way, good purified xanthan gum has been obtained. As described above, the enzyme treatment method is suitable as a method for purifying a xanthan gum fermented liquid by selecting a suitable enzyme and performing the enzyme treatment under suitable conditions.
[0011]
It is important to perform the treatment with the enzyme under suitable conditions such as temperature and pH in order to obtain the activity of the enzyme. Furthermore, it is presumed that under conditions suitable for using the enzyme, it is possible to increase the enzyme activity and promote the decomposition by increasing the affinity between the enzyme and the substrate, thereby increasing the enzyme activity and obtaining a better purified xanthan gum. Reached.
[0012]
As a method for purifying a xanthan gum fermentation liquid, use of a chelating agent has not been proposed. However, it is generally known that lysozyme obtains lytic activity against gram-negative bacteria by damaging the outer membrane with a chelating agent such as EDTA-Na (sodium ethylenediaminetetraacetate). However, even if some chelating agents including EDTA-Na were coexisted in the xanthan gum fermented solution and the enzyme treatment was performed, only xanthan gum with low light transmittance was obtained.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for obtaining better purified xanthan gum, that is, xanthan gum with high transparency when used as an aqueous solution, by increasing the activity conditions of lysozyme which is a cell wall lysing enzyme.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing xanthan gum according to claim 1, wherein the fermentation solution containing xanthan gum is heated at an initial pH of 9 to 12.5 and a temperature of 45 to 70 ° C for 30 minutes or more, and then polyphosphoric acid is added to the fermentation solution. , Followed by treatment with an enzyme to solubilize the microbial cells in the fermentation broth.
[0015]
The method for producing xanthan gum according to claim 2 is the method according to claim 1, wherein the step of treating with the enzyme for solubilizing the microbial cells in the fermentation solution comprises: 10 to 500 ppm of alkaline protease, pH 6 to 10 and temperature of 40 to 65 ° C. for 30 minutes or more, and then (B) 0.5 to 100 ppm of lysozyme to the fermentation broth. , A pH of 5.5 to 8.0 and a temperature of 25 to 60 ° C for 30 minutes or more, or the step (A) after the step (B). Features.
[0016]
In the present invention, the activity of lysozyme is increased by adding polyphosphoric acid during the treatment of the xanthan gum fermented liquor with lysozyme, thereby obtaining a highly purified xanthan gum, that is, a highly transparent xanthan gum when prepared as an aqueous solution. be able to.
[0017]
Prior to the addition of polyphosphoric acid, the xanthan gum-containing fermentation liquor is subjected to a heat treatment at an initial pH of 9 to 12.5, preferably pH 10 to 12, at a temperature of 45 to 70 ° C, preferably 50 to 60 ° C for 30 minutes or more. If the pH is less than 9, the solubilization of bacteria may not be achieved efficiently, which is not preferable. When the pH is higher than 12.5, the coloring of the fermentation liquor and the viscosity properties of the product may be adversely affected, which is not preferable. If the temperature is lower than 45 ° C., the solubilization of the bacterium in the treatment with the enzyme may not be achieved efficiently, which is not preferable. If the temperature is higher than 70 ° C., the coloring of the fermentation liquid and the viscosity properties of the product may be adversely affected, which is not preferable. A treatment time of at least 30 minutes is sufficiently effective, but a heat treatment of at least 2 hours is not preferable because productivity may be reduced. Without this pretreatment, the effect of the treatment with the enzyme may not be exhibited or it may take a long time to exhibit the effect, which is not preferable.
[0018]
After the heat treatment, polyphosphoric acid is added. If polyphosphoric acid is added before heat treatment, polyphosphoric acid may be decomposed, and a sufficient effect may not be exerted. Polyphosphoric acid is added at 0.01 to 1% by weight, preferably 0.05 to 0.2% by weight, based on the xanthan gum fermented solution at a pH of 6 to 9.5 and a temperature of 65 ° C or lower. If the content is less than 0.01% by weight, the sufficient effect of polyphosphoric acid is not exhibited, which is not preferable. If the amount is more than 1% by weight, the bacteriolysis effect does not increase so much, which is not preferable in terms of cost. If the temperature is higher than 65 ° C., polyphosphoric acid may be decomposed, and a sufficient effect may not be exerted. If the pH is less than 6, the chelating effect of polyphosphoric acid may not be sufficiently exhibited, which is not preferable. If the pH is higher than 9.5, polyphosphoric acid may be decomposed, and a sufficient effect may not be exhibited.
[0019]
The treatment with the enzyme is carried out in two stages: alkaline protease and lysozyme. The treatment with the alkaline protease is performed at a pH of 6 to 10, preferably 7.5 to 9.0, a concentration of 10 to 500 ppm, a temperature of 40 to 65 ° C, and preferably 50 to 60 ° C, for 30 minutes or more. If the pH is lower than 6, the activity of the alkaline protease may deteriorate, which is not preferable. If the pH is higher than 10, the physical properties of the product may deteriorate, which is not preferable. When the concentration is less than 10 ppm, the action of the alkaline protease is not sufficiently exhibited, which is not preferable. If the concentration is more than 500 ppm, only the amount of the enzyme used increases, but the bacteriolysis effect does not increase so much, which is not preferable in terms of cost. When the temperature is lower than 40 ° C., the action of the alkaline protease is not sufficiently exhibited, which is not preferable. If the temperature is higher than 65 ° C., the activity of the alkaline protease may deteriorate, which is not preferable. If the treatment time is less than 30 minutes, the action of the alkaline protease is not sufficiently exhibited, which is not preferable.
[0020]
The treatment with lysozyme is performed at a pH of 5.5 to 8.0, preferably 6.5 to 7.5, a concentration of 0.5 to 100 ppm, a temperature of 25 to 60 ° C, and preferably 50 to 60 ° C, for 30 minutes or more. If the pH is lower than 5.5 or higher than 8.0, the activity of lysozyme is not sufficiently exhibited, which is not preferable. When the concentration exceeds 100 ppm, only the amount of the enzyme used is increased, but the bacteriolysis effect is not so high, which is not preferable in terms of cost. When the temperature is lower than 25 ° C., the action of lysozyme is not sufficiently exhibited, which is not preferable. If the temperature is higher than 60 ° C., the activity of lysozyme may deteriorate, which is not preferable. The order of the alkali protease treatment and the lysozyme treatment may be any order, but the treatment with the lysozyme after the treatment with the alkaline protease is more preferable in that the pH of the fermented solution can be efficiently adjusted.
[0021]
【Example】
Examples 1 to 3, Comparative Example 1
2 ml of an inoculum (Xanthomonas campestris) (ATCC 55298) was inoculated into a 500 ml flask containing 100 ml of a medium solution comprising the following A, and the first stage culture was carried out at an initial pH of 7.0 at 30 ° C for 24 hours with shaking culture. After that, 10 ml of this culture solution was inoculated into a 500 ml flask containing 90 ml of a medium solution comprising the following B, and precultured in the second stage under the same operating conditions as the first stage. Three of them, 300 ml in total, are inoculated into a 5 L fermenter containing 2.7 L of a medium solution composed of the following C, and subjected to aeration fermentation at pH 6.5 to 7.5 at 30 ° C. for 48 hours to contain xanthan gum. A fermented liquid was obtained.
[0022]
A.
Pre-culture (first stage) medium component glucose 5g / L
Polypeptone 5.2 g / L
Yeast extract 2.6 g / L
NaCl 9g / L
100 ml of water
B.
Preculture (2nd stage) medium component glucose 5g / L
Polypeptone 5.2 g / L
Yeast extract 2.6 g / L
NaCl 9g / L
90 ml of water
C.
Medium component of main culture glucose 50g / L
Polypeptone 4g / L
KH 2 PO 4 2g / L
MgSO 4 · 7H 2 O 0.5g / L
Trace component 1ml / L
2.7L of water
[0023]
The enzymatic treatment thereafter was performed by dispensing 300 g of the fermented liquid into a beaker. The fermentation liquor was adjusted to pH 11 and heat-treated at 55 ° C. for 90 minutes. Next, an aqueous solution of polyphosphoric acid (sodium polyphosphate: manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was added so as to be 0 to 0.2% by weight based on the fermentation liquid. Thereafter, while maintaining the temperature at 55 ° C., a 10% aqueous sulfuric acid solution was added to adjust the pH to 8.5. An aqueous suspension containing 300 ppm of alkaline protease (Bioprase: manufactured by Nagase Biochemicals) based on the fermentation solution was added to the pH-adjusted fermentation solution after removing the adsorbent with a 0.4 μm microfilter, followed by stirring. For 2 hours. During the treatment, the pH was again adjusted to 8.5 one hour later. Next, while maintaining the temperature at 55 ° C., the pH was adjusted to 6.5 by adding a 10% aqueous sulfuric acid solution, and 3 ppm of lysozyme (Lysozyme Taiyo: manufactured by Taiyo Kagaku) was added to the fermentation broth. The treatment was performed for 1 hour with stirring.
[0024]
To perform the analysis, the fermentation liquor was collected after the fermentation, after the heat treatment, after the first step of the enzyme treatment, and after each step after the second step of the enzyme treatment, and the turbidity of the treatment liquid was measured. Further, the xanthan gum-containing fermented liquor after completion of the enzyme treatment was mixed with 1.5% by weight of 85% isopropyl alcohol to precipitate and separate xanthan gum, followed by blowing and drying. Thereafter, a 1% by weight aqueous solution of the obtained solid xanthan gum was prepared, and the light transmittance, yellowness and viscosity were measured.
[0025]
Table 1 shows the above results. In addition, each analysis method is as shown below.
Treatment liquid turbidity: Measured by visible light at 660 nm after diluting the liquid 7-fold.
Light transmittance: Measured by transmittance in the visible light region using a quartz cell having a layer length of 2 cm.
Yellowness: Measured using an SM color computer (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.).
Viscosity: Measured with a Brookfield viscometer (30 rpm).
[Table 1]
[0026]
Example 4, Comparative Example 2
Fermentation and heat treatment were performed in the same manner as in Example 1. Next, an aqueous solution of polyphosphoric acid (sodium polyphosphate: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added so as to be 0 to 0.1% by weight based on the fermentation liquid. The following enzyme treatment was performed in the reverse order of Example 1.
That is, while keeping the temperature at 55 ° C., a 10% aqueous solution of sulfuric acid is added to adjust the pH to 6.5, and 3 ppm of lysozyme (Lysozyme Taiyo: manufactured by Taiyo Kagaku) is added to the fermentation solution, and while stirring, The treatment was performed for one hour. Next, while maintaining the temperature at 55 ° C., the pH was adjusted to 8.5 by adding a 20% aqueous sodium hydroxide solution, and 300 ppm of an alkaline protease (Bioplase: manufactured by Nagase Biochemical) was added to the fermentation broth. The treatment was performed for 2 hours with stirring. During the treatment, the pH was adjusted again to 8.5 after 1 hour.
After completion of the enzyme treatment, the fermentation liquor was adjusted to pH 7.0, and xanthan gum was recovered by the same treatment as in Example 1.
Table 2 shows the results. The analysis method is the same as that in the first embodiment.
The heat treatment and the lysozyme treatment alone did not provide a sufficient purification effect.
[0027]
[Table 2]
[0028]
Example 5, Comparative Example 3
2 ml of the inoculum (10 10 cells / ml) is inoculated into a 5 L fermenter containing a medium solution comprising the following D, and the first-stage preculture is performed at pH 6.5 to 7.5 at 30 ° C. with aeration for 24 hours. After that, this culture was inoculated into a 200-L fermenter containing a medium solution comprising the following E, and precultured in the second stage under the same operating conditions as in the first stage. The culture was inoculated into a 2000-L fermenter containing a medium solution composed of the following F, and subjected to aeration fermentation at pH 6.5 to 7.5 at 30 ° C for 48 hours to obtain a fermented solution containing xanthan gum. Thereafter, the pH was adjusted to 11 in a 2000 L fermenter, and heat treatment was performed at 55 ° C. for 90 minutes. Thereafter, while keeping the temperature at 55 ° C., a 10% aqueous sulfuric acid solution is added to adjust the pH to 8.5, and polyphosphoric acid (polylinsan 5-A: Takeda) is adjusted to 0.1% by weight based on the fermentation liquor. An aqueous solution (manufactured by Yakuhin Kogyo) was added. Thereafter, while maintaining the temperature at 55 ° C. and the pH at 8.5, 300 ppm of an alkaline protease (Bioprase: manufactured by Nagase Biochemical) was added to the fermentation liquor, and the mixture was treated for 2 hours with stirring. Next, while maintaining the temperature at 55 ° C., a 10% aqueous sulfuric acid solution was added to adjust the pH to 6.5, and 3 ppm of lysozyme (Lysozyme Taiyo: manufactured by Taiyo Kagaku) was added to the fermentation solution, and the mixture was stirred. The treatment was performed for one hour.
[0029]
D.
Pre-culture (first stage) medium component glucose 5g / L
Polypeptone 5.2 g / L
Yeast extract 2.6 g / L
NaCl 9g / L
3L of water
E. FIG.
Preculture (2nd stage) medium component glucose 5g / L
Polypeptone 5.2 g / L
Yeast extract 2.6 g / L
NaCl 9g / L
130L water
F.
Medium component of main culture glucose 50g / L
Polypeptone 2g / L
KH 2 PO 4 2g / L
MgSO 4 · 7H 2 O 0.5g / L
Trace component 1ml / L
Water 1170L
Table 3 shows the results. The analysis method is the same as that in the first embodiment.
[0030]
Comparative Example 3
Fermentation, enzyme treatment, and collection of xanthan gum were performed in the same manner as in Example 5 except that no chelating agent was added. Table 3 shows the results. The analysis method is the same as that in the first embodiment.
[0031]
[Table 3]
[0032]
Comparative Examples 4 and 5
Fermentation, enzyme treatment, and xanthan gum recovery were performed in the same manner as in Example 1 except that 0.1 to 1.0% by weight of EDTA-Na (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a chelating agent to the fermented liquid. went. Table 4 shows the results. The analysis method is the same as that in the first embodiment.
[0033]
Comparative Examples 6 and 7
Fermentation, enzymatic treatment, xanthan gum in the same manner as in Example 1 except that 0.1 to 0.2% by weight of pyrophosphoric acid (sodium pyrophosphate: manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was added to the fermentation solution as a chelating agent. Was collected.
Table 4 shows the results. The analysis method is the same as that in the first embodiment.
[0034]
Comparative Example 8
Fermentation, enzyme treatment, and collection of xanthan gum were performed in the same manner as in Example 1 except that 0.1% by weight of tripolyphosphoric acid (sodium tripolyphosphate: manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was added to the fermentation solution as a chelating agent. Was. Table 4 shows the results. The analysis method is the same as that in the first embodiment.
[0035]
Comparative Example 9
Fermentation, enzyme treatment, and collection of xanthan gum were performed in the same manner as in Example 1 except that 0.1% by weight of citric acid (sodium citrate: manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was added to the fermentation solution as a chelating agent. Was. Table 4 shows the results. The analysis method is the same as that in the first embodiment.
[0036]
[Table 4]
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, highly purified xanthan gum having good light transmittance and reduced yellow component can be obtained without impairing the inherent viscosity.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30327594A JP3584340B2 (en) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | Method for producing purified xanthan gum |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30327594A JP3584340B2 (en) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | Method for producing purified xanthan gum |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08154695A JPH08154695A (en) | 1996-06-18 |
JP3584340B2 true JP3584340B2 (en) | 2004-11-04 |
Family
ID=17919006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30327594A Expired - Fee Related JP3584340B2 (en) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | Method for producing purified xanthan gum |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3584340B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK1261717T3 (en) | 2000-03-02 | 2008-09-01 | Cp Kelco Us Inc | Mutant bacterial strains of the genus Sphingonomas defective in the production of polyhydroxybutyrate and a method for clearance of sphingans |
EP1272654A1 (en) | 2000-04-14 | 2003-01-08 | CP Kelco APS | Process for clarification of xanthan solutions and xanthan gum produced thereby |
US6531178B2 (en) * | 2000-12-08 | 2003-03-11 | Quaker Oats/Rhone-Poulenc Partnership | β-glucan process, additive and food product |
CN101597341B (en) * | 2009-07-09 | 2011-10-26 | 浙江帝斯曼中肯生物科技有限公司 | Method for post extraction of low-acyl gellan gum with high solubility |
-
1994
- 1994-12-07 JP JP30327594A patent/JP3584340B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08154695A (en) | 1996-06-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5765859B2 (en) | Yellow pigmentation defects Use in the production of sphingolipidoid aeromonas and gellan gum | |
EP1272654A1 (en) | Process for clarification of xanthan solutions and xanthan gum produced thereby | |
EP1212448B1 (en) | Method for producing exopolysaccharides | |
JP3584340B2 (en) | Method for producing purified xanthan gum | |
JP2002176996A (en) | Production of exopolysaccharide unattached to surface of bacterial cell | |
CA1192513A (en) | Polysaccharide production | |
JP3865801B2 (en) | Novel β-agarase, process for producing the same and use thereof | |
US5288618A (en) | Polysaccharide composition and process for preparing same | |
JP2855600B2 (en) | Xanthan gum fermentation production method | |
US4904586A (en) | Enzymatic process for treating xanthan gums in order to improve the filterability of their aqueous solutions | |
US5401659A (en) | Biologically pure culture of bacillus ATCC 55294 that produces an endoglycanase | |
US5342773A (en) | Endoglycanase isolated from bacillus ATCC 55294 | |
JP3741734B2 (en) | Xanthan gum recovery and purification method | |
JP2911544B2 (en) | New Acinetobacter calcoaceticus and new biosurfactant | |
JP2759394B2 (en) | Method for producing purified xanthan gum | |
EP0247899B1 (en) | Substance useful as a thickening agent and/or emulsion stabilizer | |
JPH0374402A (en) | Heteropolysaccharide 105-4 | |
JPH0797987B2 (en) | Novel β-agarase and method for producing the same | |
JPH0576956B2 (en) | ||
JP3599640B2 (en) | Method for depolymerizing chitosan | |
JPH0265788A (en) | Production of agar oligosaccharide | |
JPS6339589A (en) | Hydrolysis of alginic acid or salts thereof | |
JPH05308986A (en) | Production of microbial cellulose | |
JPH0219392A (en) | Galactosaminooligosaccahride and production thereof | |
JPH0614775A (en) | Alkali isomerase and microorganism producing the same and production of the alkali isomerase |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040709 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040720 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070813 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100813 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100813 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130813 Year of fee payment: 9 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |