JP3589870B2 - 酵素によるピッチトラブル防止法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は酵素によるピッチトラブル防止法に属する。
【０００２】
【従来の技術】
ピッチトラブルは、紙パルプ産業において解決されねばならない大きな問題のひとつである。ピッチトラブルは、パルプ原料である木材中の疎水性物質が原因である。すなわち有機溶剤で抽出される樹脂酸、トリグリセライド、脂肪酸がその主たる要因である。これらの物質は木材中に１〜１０％含まれ、木材のパルプ化、特に機械パルプのグラインダー、もしくはリファイナーなどの原料木材、あるいはチップの磨砕工程により遊離する。これらはピッチと呼ばれ、パイプ、タンクに付着堆積する。また白水中にコロイダルピッチとして浮遊し、ロールその他の抄紙機部位に付着する。これらは紙汚れやピンホール、あるいは紙切れの原因となり、いわゆるピッチトラブルを引き起こす。
【０００３】
従来よりこれらのピッチトラブルを解決するため、多くの努力がなされてきた。例えば原木丸太のシーズニング、ポリオキシエチレン系の界面活性剤の使用（特公昭５０−２２６０６号）、アラムやタルク、クレー、シリカ、ベントナイトの使用などである。また近年、酵素リパーゼによる方法（特公平４−２９７９４号）、微生物による方法（特開平６−２４５７５８、特開平９−１１９０８５）など、生化学的あるいは生物学的な手法であるバイオテクノロジーによるピッチトラブル防止法が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
原木丸太のシーズニングによるピッチ除去の原理は、空気酸化によるピッチ成分の変質である。しかしそのためには広大な土地と３〜６ヶ月という長時間を要し、現代においては極めて非経済的、かつ非効率的である。また化学薬品の使用は効果的であるといわれるが、機械パルプの高配合成品の増加、中性抄紙化、抄紙機の高速化などが進行する中、薬品によるピッチ防止効果はさほど有効性を有しないのが実状である。
【０００５】
一方、酵素リパーゼによるピッチ防止法は、相当の効果が認められる。しかし、対象とするのがトリグリセライドであり、ピッチトラブルの主体といわれる樹脂酸には作用しない。また微生物によるピッチ防止法は、生育の遅さや菌体を培養しなければならないなどの問題から、必ずしも有用な方法とはいえない。
【０００６】
本発明はパルプ化工程、特に機械パルプの製造工程、あるいは抄紙工程において、依然解決されないピッチトラブルを、まったく知られていない方法によって防止しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、有効なピッチトラブル防止法を見いだすために、ピッチの主成分である樹脂酸に注目した。樹脂酸は前述のごとく、ピッチトラブルを引き起こす主要成分である。したがって、この物質を効率よく分解できれば、ピッチトラブルは明確に減少するはずである。
【０００８】
また近年、高収率、高不透明度、経済性などの点より、機械パルプの高配合化が行われている。他方中性抄紙化が進行しており、高速抄紙機の導入も一般化している。樹脂酸は機械パルプ化工程より大量に放出され、ピッチトラブルの主たる発生源となっている。一方、樹脂酸は中性抄紙の白水中で、あるいは高圧高速で循環する白水中で、ピッチとしての活性をより強める。したがって後段工程でのピッチ対策は、必然的により困難性を伴う。機械パルプ化工程により発生する樹脂酸を制御できるならば、ピッチトラブルは発生源で抑制することが可能となり、後工程でのピッチトラブルも飛躍的に減少するはずである。
【０００９】
樹脂酸の主成分はアビエチン酸である。この物質はパルプ化、特に機械パルプ化工程及びそれを使用する抄紙工程に多量に存在する。したがって、アビエチン酸の分解は、樹脂酸の分解を意味するといっても過言ではない。すなわち、アビエチン酸の分解は、ピッチトラブルを大幅に減少させると考えられる。
【００１０】
本発明者らは、以上のような観点より、アビエチン酸の酵素による分解を、広範囲にわたって検討してきた。その結果、微生物起源又は植物起源のパーオキシダーゼが、標品アビエチン酸、パルプ中又は白水中のアビエチン酸を分解しうることを発見した。パーオキシダーゼのアビエチン酸分解に関する報告はなく、本発明者らはこれを持って本発明を完成した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
微生物起源または植物起源のパーオキシダーゼを、２，２’−アミノ−ビス（３−エチルベンゾチアゾリン−６−スルホン酸）ジアンモニウム塩のようなメディエーター及び過酸水素とともに、標品アビエチン酸、またはパルプスラリー、もしくは白水に添加し、ｐＨ７．０、温度２５℃で、穏やかに振とうしながら３０分間反応させる。
【００１２】
本発明で使用されるパーオキシダーゼは、微生物起源、植物起源の酵素であればいずれでもよい。例えば、アースロマイセス ラモサス（Ａｒｔｈｒｏｍｙｃｅｓ ｒａｍｏｓｕｓ）、ペリクラリア フィラメントサ（Ｐｅｌｌｉｃｕｌａｒｉａ ｆｉｌａｍｅｎｔｏｓａ）、コプリナス シネレウス（Ｃｏｐｒｉｎｕｓ ｃｉｎｅｒｅｕｓ）、エシェリシア コオライ（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）、ハロバクテリウム ハロビウム（Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｈａｌｏｂｉｕｍ）、フラボバクテリウム メニンゴセプチカム（Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｍｅｎｉｎｇｏｓｅｐｔｉｃｕｍ）などが生産するパーオキシダーゼ、西洋ワサビ（Ｈｏｒｓｅｒａｄｉｓｈ）パーオキシダーゼ、大豆（Ｓｏｙｂｅａｎ）パーオキシダーゼなどである。特にアースロマイセス ラモサス（Ａｒｔｈｒｏｍｙｃｅｓ ｒａｍｏｓｕｓ）の生産するパーオキシダーゼ、西洋ワサビ（Ｈｏｒｓｅｒａｄｉｓｈ）の生産するパーオキシダーゼが好ましい。
【００１３】
酵素の比活性は特に限定されないが、蛋白質１ｍｇ当り１００〜２５０ユニットの範囲にあることが望ましい。アビエチン酸の分解反応に使用される酵素量は、基質であるアビエチン酸１ｇ当たり４，０００〜８４，０００ユニット添加されればよい。効果的な反応を行わせるには、１０，０００〜４０，０００ユニットの範囲が望ましい。１ユニットは、ｐＨ７．０、温度２５℃で、フェノールと４−アミノアンチピリンが共存する系において、１分間に１μモルのフェノールを酸化するのに要する酵素量である。
【００１４】
メディエーター（Ｍｅｄｉａｔｏｒ：媒体）は、酵素反応促進作用を有する芳香族有機化合物である。本発明で使用されるメディエーターは、２，２’−アジノービス（３−メチルベンゾチアゾリン−６−スルホン酸）ジアンモニウム塩、１−ハイドロキシベンゾトリアゾール、Ｎ−メチルフェノチアゾン、３，３’，５，５’ーテトラメチルベンジジンなど、通常入手できるものであればいずれでもよいが、２，２’−アジノ−ビス（３−メチルベンゾチアゾリン−６−スルホン酸）ジアンモニウムが好ましい。使用されるメディエーターの量は、基質であるアビエチン酸１ｇ当たり０．１５〜２．０ｇが添加される。基質の分解程度は、或一定範囲で酵素量及びメディエーターの量に比例する。望ましい添加量は、２，２’−アジノ−ビス（３−メチルベンゾチアゾリン−６−スルホン酸）ジアンモニウムの場合、基質１ｇ当たり１．６〜１．８ｇである。
【００１５】
酸素供与体である過酸化水素も、この反応に必須であり、反応液中に０．１〜５ｍＭ存在していればよい。望ましい添加量は０．１５〜０．２５ｍＭである。温度は５〜４０℃の範囲にあればよいが、２３〜２７℃が望ましい。ｐＨは４〜１０であればよいが、５〜８が望ましい。反応時間は３０分から２時間であればよいが、通常３０分で十分である。
【００１６】
グラウンドウッドパルプやサーモメカニカルパルプなどの機械パルプ及び化学パルプ、あるいは抄紙白水に添加される酵素量、メディエーター量、過酸化水素量は、アビエチン酸の含有量に応じて上記の比率で添加すればよい。
【００１７】
以上によりパルプ化工程及び／又は抄紙工程のピッチトラブルは、大幅に低減される。加えて反応時間は短く、パルプ及び紙には何らの影響も及ぼさず、本法は極めて有効なピッチトラブル防止法である。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例をもって本発明を説明する。
【００１９】
（実施例１）
標品アビエチン酸（以下、ＡＢＡと略す）（和光純薬工業株式会社）１ｍｇを７ｍｌのエタノールに溶解し、蒸留水を加えた後、ＮａＯＨでｐＨ７．０とした。これを１０ｍｌに定容した。この溶液から１．５ｍｌとり、ｐＨ７．０の０．１Ｍリン酸緩衝液に加えた。反応液中のＡＢＡの最終濃度は６０μｇ／ｍｌである。アースロマイセス ラモサス（Ａｒｔｈｒｏｍｙｃｅｓ ｒａｍｏｓｕｓ）の生産するパーオキシダーゼ（ナカライテスク株式会社、２５０ユニット／ｍｇ蛋白質）を反応液中の最終濃度が１、５、１０μｇ／ｍｌとなるように、それぞれ上記基質溶液に添加した。２，２’−アジノ−ビス（３−エチル−ベンゾチアゾリン−６−スルホン酸）ジアンモニウム塩（以下、ＡＢＴＳと略す）（和光純薬工業株式会社）は、最終濃度が１０μｇ／ｍｌとなるように緩衝液に加えた。過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）は、０．２ｍＭとなるように同液に添加した。酵素反応液の最終液量は５０ｍｌである。これを２５℃で３０分間インキュベートした後、反応終了液に同量のエタノールを加え、よく振とうした。１昼夜放置した後、適当量を遠心し、上澄液を分析用サンプルに供した。ＡＢＡの検出及び定量は、高速液体クロマトグラフィーによった。クロマトグラフィーの条件を以下に示す。カラム；イナルトシル（Ｉｎａｒｔｏｓｉｌ） ２ （４．６ ｘ ２５０ｍｍ）（ガスクロ工業株式会社）、溶媒；アセトン：蒸留水：酢酸＝７５：２５：０．１、検出；ＵＶ２４１ｎｍ、流速；１ｍｌ／分、サンプル量；２０μｌ。結果を表１に示す。
【００２０】
（実施例２）
反応液中のＡＢＴＳの最終濃度が２０μｇ／ｍｌとなるように、実施例１と全く同様の手順で酵素反応液を作成し、２５℃で３０分反応させた。ＡＢＡの分析は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２１】
（実施例３）
ＡＢＴＳの最終濃度が４０μｇ／ｍｌとなるように酵素反応液を作成した他は、実施例１と同様に反応及び分析を行った。結果を表１に示す。
【００２２】
（実施例４）
ＡＢＴＳの最終濃度が１００μｇ／ｍｌとなるように酵素反応液を作成した他は、実施例１と同様に反応及び分析を行った。結果を表１に示す。
【００２３】
（比較例１）
実施例１と同様に、ＡＢＡ ６０μｇ／ｍｌ、ＡＢＴＳ １００μｇ／ｍｌ、Ｈ_２Ｏ_２ ０．２ ｍＭの液を作成し、酵素無添加で、２５℃で３０分反応させた。ＡＢＡの分析は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
（実施例５）
日本産赤松のグラウンドウッドパルプ（ＧＰ）１．０ｇをｐＨ７．０の０．１Ｍリン酸緩衝液に懸濁した後、前記アースロマイセス ラモサス（Ａｒｔｈｒｏｍｙｃｅｓ ｒａｍｏｓｕｓ）のパーオキシダーゼを最終濃度が１０μｇ／ｍｌとなるように添加した。ＡＢＴＳは１００μｇ／ｍｌ、Ｈ_２Ｏ_２は０．２ｍＭとなるように添加し、反応液の最終液量を１００ｍｌとした。実施例１と同様に、２５℃で３０分反応させた後、反応終了液に同量のエタノールを加え、１昼夜放置した。遠心上澄液の２０μｌを高速液体クロマトグラフィーに注入し、パルプ中のＡＢＡの分解率を測定した。ＧＰ中のＡＢＡ含有量は５．８ｍｇ／ｇであり、反応終了後のＡＢＡ含有量は１．１ｍｇ／ｇであった。ＡＢＡの分解率は８１．０％である。
【００２６】
（実施例６）
ＡＢＡの濃度が２０μｇ／ｍｌである抄紙白水に、西洋ワサビ（Ｈｏｒｓｅｒａｄｉｓｈ）のパーオキシダーゼ（和光純薬工業株式会社）；１００ユニット／ｍｇ蛋白質）が２．５μｇ／ｍｌ、ＡＢＴＳが２５μｇ／ｍｌ、Ｈ_２Ｏ_２が０．２ｍＭとなるように添加した後、反応液をｐＨ７．０に調整し、全体を５０ｍｌとした。実施例１と同様に反応を行い、高速液体クロマトグラフィーで分析を行った。ＡＢＡの分解率は７９．２％であった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により、アビエチン酸がパーオキシダーゼで分解されることが初めて見いだされた。これにより機械パルプ中のアビエチン酸、すなわちピッチトラブルを引き起こす樹脂酸の主要物質を分解し、ピッチトラブルの発生源対策が可能となる。白水中のアビエチン酸も分解でき、反応時間も極めて短く、長年に渡って紙パルプ産業を悩ましてきたピッチトラブルを、劇的に減少させることができる。

Claims (6)

1. パルプ化工程及び／又は抄紙工程において、ピッチトラブルの主要因である、アビエチン酸を主成分とする樹脂酸を、メディエーター及び過酸化水素との共存下で、パーオキシダーゼをアビエチン酸１ｇ当たり４，０００〜８４，０００ユニットの比率で添加することによって分解することを特徴とする酵素によるピッチトラブル防止法。
2. 樹脂酸の主成分であるアビエチン酸が、機械パルプ、化学パルプ又は抄紙白水中に含有されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. メディエーターが、２，２’−アジノ−ビス（３−メチルベンゾチアゾリン−６−スルホン酸）ジアンモニウム塩、１−ハイドロキシベンゾトリアゾール、Ｎ−メチルフェノチアゾン及び3,3',5,5'−テトラメチルベンジジゾンから選ばれる化合物であることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. パーオキシダーゼが、微生物起源又は植物起源であることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. メディエーターが、アビエチン酸１ｇ当たり０．１５〜２．０ｇの比率で添加されることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 過酸化水素が、反応系に０．１〜５ｍＭ含まれていることを特徴とする請求項１記載の方法。