JPS5948087A - 生物学的に生産される酸沈澱性高分子リグニン - Google Patents
生物学的に生産される酸沈澱性高分子リグニンInfo
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- JPS5948087A JPS5948087A JP8104583A JP8104583A JPS5948087A JP S5948087 A JPS5948087 A JP S5948087A JP 8104583 A JP8104583 A JP 8104583A JP 8104583 A JP8104583 A JP 8104583A JP S5948087 A JPS5948087 A JP S5948087A
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- lignin
- streptomyces
- acid
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、天然リグニン及びリグノセルロースに対する
ストレプトミセス属の細菌及びその細微生物の代謝作用
によって生産される新規な重合体に関するものである。
ストレプトミセス属の細菌及びその細微生物の代謝作用
によって生産される新規な重合体に関するものである。
多くの原料から容易に得られる天然リグニンは水不溶性
であって比較的1吏用価値がない。ストレプトミセス属
を含め各種の黴及び細菌は、リグニン及びリグノセルロ
ースを工業的に有用な低分子量(単環)のフェノール化
合物まで分解することが知られている〔クロフォード、
「選択ストレプトミセス菌株にょろりグノセルロースの
分解」、アフライト・エンバイロン,°ンタル・マイク
ロバイオロジー、第35巻(N[16)、第1041頁
(1978年6月);クロフォード等、「リグニンの微
生物的分解」、エンザイム・ミクロビアル・テクノロジ
ー、第2巻、第11頁(1y80):)。
であって比較的1吏用価値がない。ストレプトミセス属
を含め各種の黴及び細菌は、リグニン及びリグノセルロ
ースを工業的に有用な低分子量(単環)のフェノール化
合物まで分解することが知られている〔クロフォード、
「選択ストレプトミセス菌株にょろりグノセルロースの
分解」、アフライト・エンバイロン,°ンタル・マイク
ロバイオロジー、第35巻(N[16)、第1041頁
(1978年6月);クロフォード等、「リグニンの微
生物的分解」、エンザイム・ミクロビアル・テクノロジ
ー、第2巻、第11頁(1y80):)。
さらに、不特定の残留重合体はフェノール基及びカルボ
キシル基の生成を含む一般的な化学的改変を受けること
も認められている〔クロフォード、「植物残渣から薬品
への生物変換:リグニンからの薬品の製造」、ビオソー
ス・ダイジェスト、第2巻、第52頁(1980)〕。
キシル基の生成を含む一般的な化学的改変を受けること
も認められている〔クロフォード、「植物残渣から薬品
への生物変換:リグニンからの薬品の製造」、ビオソー
ス・ダイジェスト、第2巻、第52頁(1980)〕。
しかしながら、この種の技術においては特定の改変重合
体は認められておらず、回収されておらず、また特性化
もされていない。
体は認められておらず、回収されておらず、また特性化
もされていない。
発明の概要
本発明は、新規な高分子分解リグニンからなっている。
この重合体は少なくとも1 2000ダルトンの分子量
を有し、水溶性であり、酸性pHレベルで沈殿し、かつ
天然リグニンに比較して7エノール性ヒドロキシル基及
びカルボン酸基の個数において少なくとも3倍の増加を
特徴とすり。
を有し、水溶性であり、酸性pHレベルで沈殿し、かつ
天然リグニンに比較して7エノール性ヒドロキシル基及
びカルボン酸基の個数において少なくとも3倍の増加を
特徴とすり。
本発明において使用される天然リグニンはたとえば修類
、植物又は樹木から得られろ任意の天然リグニンを意味
し、このリグニンはそれ自体で或いは他の物質、たとえ
ばリグノセルローズと組合せて使用することができる。
、植物又は樹木から得られろ任意の天然リグニンを意味
し、このリグニンはそれ自体で或いは他の物質、たとえ
ばリグノセルローズと組合せて使用することができる。
好ましくは、天然リグニンは草類のリグノセルロースで
ある。
ある。
ストレプトミセス(8treptomyces )
はリグニンを分解することが知られた菌株である。本発
明で好適に使用されるストレプトミセス属の3種の菌株
〔ストレプトミセス・ビリトスポラス(Strepto
myces viridosporus ) T 7
A 、ストレプトミセス・セトニイ(Streptom
yces 5etonii)75Vi2及びストレプト
ミセス・バジウス(Streptomyces t)a
dius ) 252 ]はアイダホ地方の上糸から単
離され、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクショ
ン圧寄託されて、それぞれ寄託番号39115.391
16及び39117を受けている。
はリグニンを分解することが知られた菌株である。本発
明で好適に使用されるストレプトミセス属の3種の菌株
〔ストレプトミセス・ビリトスポラス(Strepto
myces viridosporus ) T 7
A 、ストレプトミセス・セトニイ(Streptom
yces 5etonii)75Vi2及びストレプト
ミセス・バジウス(Streptomyces t)a
dius ) 252 ]はアイダホ地方の上糸から単
離され、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクショ
ン圧寄託されて、それぞれ寄託番号39115.391
16及び39117を受けている。
重合体は、天然リグニンをストレプトミセスと共に培地
中で培養し、培地を水性溶剤で抽出し、抽出物を酸性化
させそして生ずる沈殿を回収することによって與造され
る。
中で培養し、培地を水性溶剤で抽出し、抽出物を酸性化
させそして生ずる沈殿を回収することによって與造され
る。
高分子リグニンは、そのフェノール性ヒドロキシル含量
を増加させることによりその抗酸化能力まで酸化させる
ことによって、或いは抗酸化特性を抑制する置換基の個
数を減少させるべく還元することによって改変すること
ができる。好ましくは、除去又は変化される抗酸化抑制
性置換基はαカルボニル基又は芳香族カルボン酸基であ
り、酸化工程は塩基性条件下で行なわれるか、又はAP
P T、をFe504及びH2O2に露呈すること釦よ
って行なわれる。この工程は高分子リグニンを解重合す
ることができる。得られる生成物は、食品を保存する方
法として食品と混合することができる。
を増加させることによりその抗酸化能力まで酸化させる
ことによって、或いは抗酸化特性を抑制する置換基の個
数を減少させるべく還元することによって改変すること
ができる。好ましくは、除去又は変化される抗酸化抑制
性置換基はαカルボニル基又は芳香族カルボン酸基であ
り、酸化工程は塩基性条件下で行なわれるか、又はAP
P T、をFe504及びH2O2に露呈すること釦よ
って行なわれる。この工程は高分子リグニンを解重合す
ることができる。得られる生成物は、食品を保存する方
法として食品と混合することができる。
さらに詳細には、リグノセルロースを原料植物から溶剤
抽出し、風乾しそして滅菌する。無機の鉱物栄養源若し
くは塩をたとえば酵母若しくはその他周知の蒸留可溶成
分のような共基質と共に含んでなる水性培地を調製する
。この培地を滅菌し、かつストレプトミセスの胞子を接
種し、その後これをリグノセルロースと共にストレプ)
Sセスの代謝を可能にする条件下、たとえば20℃〜5
0℃の温度、かつ68〜7.5のpHKて培養する。
抽出し、風乾しそして滅菌する。無機の鉱物栄養源若し
くは塩をたとえば酵母若しくはその他周知の蒸留可溶成
分のような共基質と共に含んでなる水性培地を調製する
。この培地を滅菌し、かつストレプトミセスの胞子を接
種し、その後これをリグノセルロースと共にストレプ)
Sセスの代謝を可能にする条件下、たとえば20℃〜5
0℃の温度、かつ68〜7.5のpHKて培養する。
少なくとも48時間でAPPLが生成し始め、72時間
で著縫に蓄積し、8週間後においてもまだ測定しうる生
成が行いうる。培養は半固体(リグノセルロースの保水
能力、すなわちトウモロコシリグノセルロースについて
は6. B ml / gの保水能力の1.5倍に等し
い液体)培地において、或いは希釈培地において行なう
ことができ、ただしストレプトミセスの代謝を可能にす
るのに充分な栄養源が存在するものとする。
で著縫に蓄積し、8週間後においてもまだ測定しうる生
成が行いうる。培養は半固体(リグノセルロースの保水
能力、すなわちトウモロコシリグノセルロースについて
は6. B ml / gの保水能力の1.5倍に等し
い液体)培地において、或いは希釈培地において行なう
ことができ、ただしストレプトミセスの代謝を可能にす
るのに充分な栄養源が存在するものとする。
培盆後、脱イオン水(リグノセルロース1g当りrYJ
looml)を培養容器へ加え、そして混合物を100
℃にて約1時間水蒸気処理する。使用する溶剤は、AP
PLを溶解させうるpHレベル、たとえばpi46.5
〜塩基性範囲までとすべきである。残留固体を濾過し、
かつ除去する。r液をpH1〜2まで酸性化し、そして
生ずる沈殿を分離しかつ風乾−する。
looml)を培養容器へ加え、そして混合物を100
℃にて約1時間水蒸気処理する。使用する溶剤は、AP
PLを溶解させうるpHレベル、たとえばpi46.5
〜塩基性範囲までとすべきである。残留固体を濾過し、
かつ除去する。r液をpH1〜2まで酸性化し、そして
生ずる沈殿を分離しかつ風乾−する。
このように生成される酸沈膜性高分子リグニン(APP
L)の特性化は、APPLが天然リグニンから誘導され
ることを示すが、とのAPPLは顕著に改変される(た
とえば、リグニン自身の分解により或いはリグニン分解
生成物の重合により)。
L)の特性化は、APPLが天然リグニンから誘導され
ることを示すが、とのAPPLは顕著に改変される(た
とえば、リグニン自身の分解により或いはリグニン分解
生成物の重合により)。
APPLは天然リグニンよりも活性の大きい重合体であ
り、これは上記のフェノール性ヒドロキシル基及びカル
ボン酸基の増加により示される。より長い培養時間はフ
ェノール性ヒドロキシル基の相対的割合を増加させる。
り、これは上記のフェノール性ヒドロキシル基及びカル
ボン酸基の増加により示される。より長い培養時間はフ
ェノール性ヒドロキシル基の相対的割合を増加させる。
たとえば、最初に生成されるAPPLは約07重量係の
フェノール性ヒドロキシル基を有しく天然リグニンの(
12%に比較)、また、数週間後に収穫されるAPPL
は18チ若しくはそれ以上のこれらの基を有する。
フェノール性ヒドロキシル基を有しく天然リグニンの(
12%に比較)、また、数週間後に収穫されるAPPL
は18チ若しくはそれ以上のこれらの基を有する。
典型的には、APPLは酸素を天然リグニンの30〜3
2%に比較して少なくとも65%(重量)を有する。A
PPI、のカルボン酸含量は、天然すゲニン中に存在す
る低レベルに比較して、顕著(少なくとも3倍)の増加
を示す。
2%に比較して少なくとも65%(重量)を有する。A
PPI、のカルボン酸含量は、天然すゲニン中に存在す
る低レベルに比較して、顕著(少なくとも3倍)の増加
を示す。
A P P L中のフェノール性ヒドロキシル基は容易
にエチル化され、かつたとえばカーク及びアドラーの過
マンガン酸法〔[根腐菌により分解されたリグニンスィ
ートガム中のメトキシ欠乏構造要素J 、Acta C
hem、 5cand1、第24巻、第3379〜33
90頁(1970)〕を使用して、エーテル化1〜た酸
を生成する化学的酸化により単環フェノール化合物まで
変換させる。この種の酸化は、天然リグニンの場合より
もずっと多い個数(3倍)の単環フェノール化合物を生
成し、kPPLは少なくとも25%のこの種の化合物の
収率をもたらす。典型的には、A P P Lの化学的
酸化によって生成される単環フェノール化合物の半分以
上は次の群の化合物である:p−ヒドロキシ安息香酸;
4−ヒドロキシ−3−メトキシ安息香酸(バニリン酸)
及び4−ヒドロキシ−3,5−ジメトキシ安息香酸(シ
リンガ酸)。
にエチル化され、かつたとえばカーク及びアドラーの過
マンガン酸法〔[根腐菌により分解されたリグニンスィ
ートガム中のメトキシ欠乏構造要素J 、Acta C
hem、 5cand1、第24巻、第3379〜33
90頁(1970)〕を使用して、エーテル化1〜た酸
を生成する化学的酸化により単環フェノール化合物まで
変換させる。この種の酸化は、天然リグニンの場合より
もずっと多い個数(3倍)の単環フェノール化合物を生
成し、kPPLは少なくとも25%のこの種の化合物の
収率をもたらす。典型的には、A P P Lの化学的
酸化によって生成される単環フェノール化合物の半分以
上は次の群の化合物である:p−ヒドロキシ安息香酸;
4−ヒドロキシ−3−メトキシ安息香酸(バニリン酸)
及び4−ヒドロキシ−3,5−ジメトキシ安息香酸(シ
リンガ酸)。
比較的多数(天然リグニンに比較して)の「遊離」(容
易にエチル化しうる)フェノール性ヒドロキシル基の存
在は、天然リグニンに対するストレプトミセスによる改
変がリグニンの表面サブ単位上で特に行なわれ易いこと
を示している。
易にエチル化しうる)フェノール性ヒドロキシル基の存
在は、天然リグニンに対するストレプトミセスによる改
変がリグニンの表面サブ単位上で特に行なわれ易いこと
を示している。
最後に、APPLは約5重量係のエステル化フェノール
化合物を生成しくその内少なくとも半分はp−フマル酸
及びフェルラ酸である)、これを緩和なアルカリ性加水
分解によって回収することができる。
化合物を生成しくその内少なくとも半分はp−フマル酸
及びフェルラ酸である)、これを緩和なアルカリ性加水
分解によって回収することができる。
以下、本発明によるAP P Lの製造及び特性化に関
する特定例を示す。
する特定例を示す。
A、APPLの製造
例1
t[”L、り)ウモロコシリグノセルロースヲ20メツ
シュ篩を通過するように磨砕し、次いで順次ニ熱水、ヘ
ンゼンーエタノール(1−1)、エタノール及び熱水で
抽出した。リグノセルロースを風乾した。
シュ篩を通過するように磨砕し、次いで順次ニ熱水、ヘ
ンゼンーエタノール(1−1)、エタノール及び熱水で
抽出した。リグノセルロースを風乾した。
乾燥)ウモロコシリグノセルロース5gを開放のiIl
試薬瓶(コーニングN111460 ) において12
1°Cで1時間オートクレーブにかけ、次いで綿栓を施
こした瓶を用いてさらに1時間オートクレーブにかけた
。接種培地は、鉱物単位(脱イオン水ilpす1gのK
H2PO4,4gのNa 2HPo 4.0、2 ji
のNacl 、 0.29のMg504−7H20及び
005g0CRCI2 ) 5 t Omlよりなり、
pH7,2〜7.4とし、かつ02%(W/v)の酵母
抽出物(デフユ)を補充した。この培地をオートクレー
ブにより滅菌しく121℃にて15分間)、冷却し、ス
トレプトミセス・ピリトスポラスT7Aからの胞子を接
種し、そして旋回式振とう器の上に37℃で24時間装
いた。次いで、活発に増殖する菌体を含むこの接種物を
リグノセルロースを含有する瓶中へ無菌的に注ぎ入れた
。次いで、瓶をその側部で転動させた。培養容器をベン
チ上で転動させて、リグノセルロースを瓶の壁部に均一
に展延させた。次いで、容器を37℃にて6週間培養し
た。
試薬瓶(コーニングN111460 ) において12
1°Cで1時間オートクレーブにかけ、次いで綿栓を施
こした瓶を用いてさらに1時間オートクレーブにかけた
。接種培地は、鉱物単位(脱イオン水ilpす1gのK
H2PO4,4gのNa 2HPo 4.0、2 ji
のNacl 、 0.29のMg504−7H20及び
005g0CRCI2 ) 5 t Omlよりなり、
pH7,2〜7.4とし、かつ02%(W/v)の酵母
抽出物(デフユ)を補充した。この培地をオートクレー
ブにより滅菌しく121℃にて15分間)、冷却し、ス
トレプトミセス・ピリトスポラスT7Aからの胞子を接
種し、そして旋回式振とう器の上に37℃で24時間装
いた。次いで、活発に増殖する菌体を含むこの接種物を
リグノセルロースを含有する瓶中へ無菌的に注ぎ入れた
。次いで、瓶をその側部で転動させた。培養容器をベン
チ上で転動させて、リグノセルロースを瓶の壁部に均一
に展延させた。次いで、容器を37℃にて6週間培養し
た。
滅菌培地を接種した比較をも同時に試験した。
6週間の培養後、培養容器へ500Tnl!の脱イオン
水を加えた(リグノセルロース1g当り100プ)。次
いで、これらの瓶を水蒸気発生装置中へ100℃で1時
間入れた。その後、全ての残留固形物を予備秤量した1
紙上へ沢過した。この残留物+1紙を集め、予備秤量し
たビーカーへ移した。
水を加えた(リグノセルロース1g当り100プ)。次
いで、これらの瓶を水蒸気発生装置中へ100℃で1時
間入れた。その後、全ての残留固形物を予備秤量した1
紙上へ沢過した。この残留物+1紙を集め、予備秤量し
たビーカーへ移した。
この残留物を風乾させそして分析した。
r液を12MのHCIによりpH1〜2まで酸性化させ
た。′酸沈殿性高分子リグニン(APPL)を1晩沈降
させた。次いで、大部分の液体をデカント除去した。次
いで、APPLを25000Xpでの遠心分離によって
回収した。次いで、これを予備秤量したビーカー中に入
れ、80〜100℃のオーブン中で風乾した。乾燥させ
かつ室温まで平衡化させた後、ビーカーを再秤量して回
収されたAPPLO量を確認した。残留する酸性化上澄
液をジエチルエーテルで2回及び酢酸エチルで2回抽出
した。これら抽出物をNa SO4で脱水し、次いで予
備秤量したビーカー中ヘデカントした。これらをフード
中で蒸発させた。蒸発の後、ビーカーを再秤量して、回
収された低分子量抽出物の収量を測定した。
た。′酸沈殿性高分子リグニン(APPL)を1晩沈降
させた。次いで、大部分の液体をデカント除去した。次
いで、APPLを25000Xpでの遠心分離によって
回収した。次いで、これを予備秤量したビーカー中に入
れ、80〜100℃のオーブン中で風乾した。乾燥させ
かつ室温まで平衡化させた後、ビーカーを再秤量して回
収されたAPPLO量を確認した。残留する酸性化上澄
液をジエチルエーテルで2回及び酢酸エチルで2回抽出
した。これら抽出物をNa SO4で脱水し、次いで予
備秤量したビーカー中ヘデカントした。これらをフード
中で蒸発させた。蒸発の後、ビーカーを再秤量して、回
収された低分子量抽出物の収量を測定した。
例2及び3
例1におけると同様な手順を、ストレグ1ミセス・バジ
ウス252(培養温度37℃)及びストレプトミセス・
セトニイア5Vi 2(培養温度45℃)について使用
した。
ウス252(培養温度37℃)及びストレプトミセス・
セトニイア5Vi 2(培養温度45℃)について使用
した。
P’lJ 4
屹゛噸リグノセルロース5gをフラスコ中に入れ、オー
トクレーブによって滅菌した。各フラスコにストレプト
ミセス菌株の寒天スラントからの胞子を接種した。接種
のため胞子は無菌の03%(W/v )酵母抽出液50
. Oml中に@濁させた。接種したリグノセルロース
を35〜37℃で72〜96時間静置することにより培
養した。その後、無菌液体培地を各フラスコに加えて最
終容量を1250mA’にした。液体培地は、03〜0
.6%(W/V)の酵母抽出物を補充した無機塩溶液よ
り構成した。次いで、培養物を37℃で2〜4週間撮と
うしながら培養した。次いで、生成物を上記と同様に収
橡した。
トクレーブによって滅菌した。各フラスコにストレプト
ミセス菌株の寒天スラントからの胞子を接種した。接種
のため胞子は無菌の03%(W/v )酵母抽出液50
. Oml中に@濁させた。接種したリグノセルロース
を35〜37℃で72〜96時間静置することにより培
養した。その後、無菌液体培地を各フラスコに加えて最
終容量を1250mA’にした。液体培地は、03〜0
.6%(W/V)の酵母抽出物を補充した無機塩溶液よ
り構成した。次いで、培養物を37℃で2〜4週間撮と
うしながら培養した。次いで、生成物を上記と同様に収
橡した。
例5〜8
ストレブトミでス・ビリトスポラスT7Aを、例4に記
載した手順を用いて、シバムギ(Agropyron
repens )、アルファルファ(Medicago
5ativa )、カエデ(Acer platan
oi−des )及びスプルx (Picea pun
gens )から増殖させた。
載した手順を用いて、シバムギ(Agropyron
repens )、アルファルファ(Medicago
5ativa )、カエデ(Acer platan
oi−des )及びスプルx (Picea pun
gens )から増殖させた。
ストレプトミセス・ビリトスポラスT7Aを用いて各種
の天然リグニンから得られたAPPLの収率を下記第1
表に要約する。
の天然リグニンから得られたAPPLの収率を下記第1
表に要約する。
第1表、 液体培地中でストレプトミセス・ビリトスポ
ラス1゛7Aを875時間培養した後の軟木、硬水、草
及びアルファルファのリグノセルロースから得られるA
PPL収率。
ラス1゛7Aを875時間培養した後の軟木、硬水、草
及びアルファルファのリグノセルロースから得られるA
PPL収率。
トウモロコシ 16,3 2
4.3シバムギ 17.7
25.8スプルス 58
63カエデ 8,6
10.2簀 トウモo :y シ(Zea m
ays); シバムギ(AgrOpY−rnn rep
ens); スプ/L/ス(Piceapungens
);カエデ(Acer platanoides);ア
ルファルファ(Medicago 5ativa )。
4.3シバムギ 17.7
25.8スプルス 58
63カエデ 8,6
10.2簀 トウモo :y シ(Zea m
ays); シバムギ(AgrOpY−rnn rep
ens); スプ/L/ス(Piceapungens
);カエデ(Acer platanoides);ア
ルファルファ(Medicago 5ativa )。
ソソ リグノセルロース0.5.9に基づき、クラソ
ンリクニン含Jg124.g%()ウモロコシ)、25
、8 % (シバムギ)、34,5チ(スプルス)、2
95%(カエデ)及び25. O% Cアルファルファ
)。
ンリクニン含Jg124.g%()ウモロコシ)、25
、8 % (シバムギ)、34,5チ(スプルス)、2
95%(カエデ)及び25. O% Cアルファルファ
)。
例9〜12
例1につき上記した手順を、ストレプトミセス・ビリト
スポラス、ストレプトミセス・セトニイ又はストレプト
ミセス・バジウスとは明らかに異なるストレプトミセス
の2種の菌株(ストレプトミセス・菌株225及び菌株
523)を用いて行ない、トウモロコシの茎及び葉のリ
グノセルロースを分解した。さらに、この手順を2種の
白色腐敗菌〔コリオ/l/、X・べ)vシカラー(Ca
riolus ver−sicoJor )及びファネ
ロカエテ・クリソスポリウム(Phanerochae
te chyrsosporium))を用いて行ナイ
、トウモロコシの茎及び葉のリグノセルロースを分解し
た。これらの結果を下記第2表に要約する: 13、APPLの特性化 APPLの分子量は、透過クロマトグラフィーにより測
定した。トウモロコシリグノセルローズから生成したA
P P I、 1■を01MのLicIを含有する0
、 1 MのNaOH1,Oml中に溶解し、その分子
量・分布を次のクロマトグラフ条件を用いてセファデッ
クスG−50カラムで測定した:カラム670X15+
o+、溶剤o1MのL i CI を含有する01M
のNaOH、流速0.64 ml/ min、、空間容
積3Bm11デキストランブルー2000(シグマ・ケ
ミカル社、セントルイス、Mo)の排除により示される
。2 mlのフラクションにつき280 nmにおける
吸光度を測定することにより、AP PI。
スポラス、ストレプトミセス・セトニイ又はストレプト
ミセス・バジウスとは明らかに異なるストレプトミセス
の2種の菌株(ストレプトミセス・菌株225及び菌株
523)を用いて行ない、トウモロコシの茎及び葉のリ
グノセルロースを分解した。さらに、この手順を2種の
白色腐敗菌〔コリオ/l/、X・べ)vシカラー(Ca
riolus ver−sicoJor )及びファネ
ロカエテ・クリソスポリウム(Phanerochae
te chyrsosporium))を用いて行ナイ
、トウモロコシの茎及び葉のリグノセルロースを分解し
た。これらの結果を下記第2表に要約する: 13、APPLの特性化 APPLの分子量は、透過クロマトグラフィーにより測
定した。トウモロコシリグノセルローズから生成したA
P P I、 1■を01MのLicIを含有する0
、 1 MのNaOH1,Oml中に溶解し、その分子
量・分布を次のクロマトグラフ条件を用いてセファデッ
クスG−50カラムで測定した:カラム670X15+
o+、溶剤o1MのL i CI を含有する01M
のNaOH、流速0.64 ml/ min、、空間容
積3Bm11デキストランブルー2000(シグマ・ケ
ミカル社、セントルイス、Mo)の排除により示される
。2 mlのフラクションにつき280 nmにおける
吸光度を測定することにより、AP PI。
の溶出を監視した。APPLは、空間容積に対応する鋭
敏なピークとして溶出した(カラムから流出した)。セ
ファデックスG−50による溶出は、少なくとも200
00ダルトンの平均分子量を示し、これは種々異なる分
子量のポリエチレングリコールをカラムに通過させるこ
とにより実験的に決定した。たとえば木材リグニンから
生成されるような他のAPPLは、分子量がより低く、
たとえば約12000ダルトンである。
敏なピークとして溶出した(カラムから流出した)。セ
ファデックスG−50による溶出は、少なくとも200
00ダルトンの平均分子量を示し、これは種々異なる分
子量のポリエチレングリコールをカラムに通過させるこ
とにより実験的に決定した。たとえば木材リグニンから
生成されるような他のAPPLは、分子量がより低く、
たとえば約12000ダルトンである。
公知の分析技術は、APPLが天然リグニンから誘導さ
れるが、上記のように著しく改変されることを確認する
。
れるが、上記のように著しく改変されることを確認する
。
リグニン誘導化は、酸性ジオキサン中での化学的分解に
より、たとえば1−ヒドロキシ−3−〔4−ヒドロキシ
−3−メトキシフェニル〕−2−プロパノンのようなフ
ェニルプロパノイド並びにそのクマリル及びシリンギル
同族体を生成することにより確認される。他の分析技術
は、リグノセルロース基質のC14標識及び生成するC
14標識されたAPPLの分析を含む。
より、たとえば1−ヒドロキシ−3−〔4−ヒドロキシ
−3−メトキシフェニル〕−2−プロパノンのようなフ
ェニルプロパノイド並びにそのクマリル及びシリンギル
同族体を生成することにより確認される。他の分析技術
は、リグノセルロース基質のC14標識及び生成するC
14標識されたAPPLの分析を含む。
天然リグニンの改変は、たとえばエチル化の後の過マン
ガン酸酸化によりエトキシル化安息香酸を生成させ、こ
れを上記のカーク及びアドラーの方法によりトリメチル
シリル誘導体のガスクロマトグラフィーによって定量化
することにより確認される。過マンガン、酸酸化の結果
(初期調製物における汚染物質につき補正する)を下記
第2表に要約する。表中、比較APPLはストレプトミ
セス菌を用いることなく培養しかつ同一の収穫手順にか
けた比較からの酸沈膜性のものであり、T7A−APP
Lはストレプトミセス・ピリトスポラスで変化させたト
ウモロコシリグニンを示し、トウモロコシMWL (粉
砕木材リグニン)は天然リグニンを示す。
ガン酸酸化によりエトキシル化安息香酸を生成させ、こ
れを上記のカーク及びアドラーの方法によりトリメチル
シリル誘導体のガスクロマトグラフィーによって定量化
することにより確認される。過マンガン、酸酸化の結果
(初期調製物における汚染物質につき補正する)を下記
第2表に要約する。表中、比較APPLはストレプトミ
セス菌を用いることなく培養しかつ同一の収穫手順にか
けた比較からの酸沈膜性のものであり、T7A−APP
Lはストレプトミセス・ピリトスポラスで変化させたト
ウモロコシリグニンを示し、トウモロコシMWL (粉
砕木材リグニン)は天然リグニンを示す。
第2表、 比較からのトウモロコシMWL及びAPPL
並びにストレプトミセス・ビリトスポラスT7Aで分解
したトウモロコシリグノセルロースを過マンガン酸酸化
する際得られる「リグニン誘導された」生成物の収率 比較kPPL ’ 2.0 3.6
3.4’l’7A−APPI、 9.6
6.7 4.5トウモロコシMWI、
3.4 6.4 2.8矢 収率はエ
ステル化したフェノール化合物から誘導される各化合物
の量を引算した後に、酸化にかけたりゲニンのチとして
計算した。VAはワニリン酸であり、P HBはp−ヒ
ドロキシ安息香酸であり、SAはシリンガ酸である。
並びにストレプトミセス・ビリトスポラスT7Aで分解
したトウモロコシリグノセルロースを過マンガン酸酸化
する際得られる「リグニン誘導された」生成物の収率 比較kPPL ’ 2.0 3.6
3.4’l’7A−APPI、 9.6
6.7 4.5トウモロコシMWI、
3.4 6.4 2.8矢 収率はエ
ステル化したフェノール化合物から誘導される各化合物
の量を引算した後に、酸化にかけたりゲニンのチとして
計算した。VAはワニリン酸であり、P HBはp−ヒ
ドロキシ安息香酸であり、SAはシリンガ酸である。
エステル化されたフェノール化合物は、緩和なアルカリ
性加水分解によりAPPLから選択的に開裂され、次い
でTMS−9導体のガスクロマトグラフィーにより定量
することができる。結果を第3表に示す。
性加水分解によりAPPLから選択的に開裂され、次い
でTMS−9導体のガスクロマトグラフィーにより定量
することができる。結果を第3表に示す。
第3表、 比較からのトウモロコシMWI、及びAPP
L並びにストレプトミセス・ビリトスポラスT7Aで分
解されたトウモロコシリグノセルロースの緩和なアルカ
リ性加水分解の際、得られるエステル化フェノール化合
物の回収率。
L並びにストレプトミセス・ビリトスポラスT7Aで分
解されたトウモロコシリグノセルロースの緩和なアルカ
リ性加水分解の際、得られるエステル化フェノール化合
物の回収率。
比較APPL O,31’ N、D、0.08
N、D、 N、D、0.39T7A−APPL 5
.10 0.78 0.05 N、D、 0.055
.96トウモorシMWL 1,20 1,06
0.13 N、D、0.05 2.44薫 収率は、
アルカリ性加水分解にがゆたリグニンのチとして計算し
た(CAはp−フマル酸であり、FAは7エルラ酸であ
り、SAはシリンガ酸であり、VAはバニリン酸であり
、PH13はp、−ヒドロキシ安息香酸である)。収率
は汚染物質につき補正しなかった。
N、D、 N、D、0.39T7A−APPL 5
.10 0.78 0.05 N、D、 0.055
.96トウモorシMWL 1,20 1,06
0.13 N、D、0.05 2.44薫 収率は、
アルカリ性加水分解にがゆたリグニンのチとして計算し
た(CAはp−フマル酸であり、FAは7エルラ酸であ
り、SAはシリンガ酸であり、VAはバニリン酸であり
、PH13はp、−ヒドロキシ安息香酸である)。収率
は汚染物質につき補正しなかった。
天然リグニンの上記改変はNMRスペクトロスコピーに
より確認され、これは比較物と比較してカルボキシル基
における分解APPI、の明らかな増加を示す。NMR
スペクトロスコピーを行なうため、APPLを先ず00
1MのNaQH中に溶解し、次いでpH7,0に調整し
、凍結乾燥させた後、これをデユーテロ化溶All中に
溶解させた([)M、SQ若しくはD20)。
より確認され、これは比較物と比較してカルボキシル基
における分解APPI、の明らかな増加を示す。NMR
スペクトロスコピーを行なうため、APPLを先ず00
1MのNaQH中に溶解し、次いでpH7,0に調整し
、凍結乾燥させた後、これをデユーテロ化溶All中に
溶解させた([)M、SQ若しくはD20)。
アラリン−エルラマンにより記載された[Sv。
Kem、 Tidskr 、第70巻、第145〜15
6貞(195B)]イオン化示差スペクトルにより他の
官能基分析を行なった。
6貞(195B)]イオン化示差スペクトルにより他の
官能基分析を行なった。
このスペクトルを用いてAPPLのフェノール性ヒドロ
キシル含量を測定した。この方法は、ベンジルカルボニ
ルに結合したフェノール性残基が364nmの光を吸収
するという前提に基づいている。結合フェノールにつき
2.2×1077!1モルの分子吸光係数に基づき、ス
トレプトミセスで分解されたA P P Lの結合フェ
ノール性ヒドロキシル含量は0.774 X 10−2
g/9 APPL、すなわち約0.8%(w/w)であ
った。比較APPLに対する対応の数値は0.17 X
10”−2g/11 APPL、すなわち約02%(
w/w )であった。これらの数値は、分解APPLが
そのフェノール性ヒドロキシル含量において比較に比べ
て約4倍増加したことを示す。
キシル含量を測定した。この方法は、ベンジルカルボニ
ルに結合したフェノール性残基が364nmの光を吸収
するという前提に基づいている。結合フェノールにつき
2.2×1077!1モルの分子吸光係数に基づき、ス
トレプトミセスで分解されたA P P Lの結合フェ
ノール性ヒドロキシル含量は0.774 X 10−2
g/9 APPL、すなわち約0.8%(w/w)であ
った。比較APPLに対する対応の数値は0.17 X
10”−2g/11 APPL、すなわち約02%(
w/w )であった。これらの数値は、分解APPLが
そのフェノール性ヒドロキシル含量において比較に比べ
て約4倍増加したことを示す。
APPLの重要な特徴は、中性及び塩基性の水性媒体中
におけるその溶解度並びに媒体を酸性化した際のその不
溶性である。0.015MのNaQH中に溶解させかつ
0.01 NのHCIで滴定したAPPI、の600
nmにおける吸光度を追跡することKより、リグニン誘
導が始まるpHを測定することができた。ストレプトミ
セス・ピリトスポラスで分解したkPPLKつき、この
数値は約pH5,0であった。分解APPLは、比較及
び天然リグニンより高い金てのpH値において溶液から
沈殿し始めた。他のAPPLはより低い酸性pHレベル
、たとえば60まで沈殿することができる。
におけるその溶解度並びに媒体を酸性化した際のその不
溶性である。0.015MのNaQH中に溶解させかつ
0.01 NのHCIで滴定したAPPI、の600
nmにおける吸光度を追跡することKより、リグニン誘
導が始まるpHを測定することができた。ストレプトミ
セス・ピリトスポラスで分解したkPPLKつき、この
数値は約pH5,0であった。分解APPLは、比較及
び天然リグニンより高い金てのpH値において溶液から
沈殿し始めた。他のAPPLはより低い酸性pHレベル
、たとえば60まで沈殿することができる。
最後に、天然リグニンに対するAPPLの元素分析を下
記に示す: 炭素 60−6596 52−56%水
累 6−7% 6−8%酸素
30−32% 35−40%APPLはポリ
ウレタン、接着剤、乳化剤に対する供給原料として並び
に種々の化学工程において極めて多くの用途を有する。
記に示す: 炭素 60−6596 52−56%水
累 6−7% 6−8%酸素
30−32% 35−40%APPLはポリ
ウレタン、接着剤、乳化剤に対する供給原料として並び
に種々の化学工程において極めて多くの用途を有する。
さらに、APPLは低分子量フェノール化合物の原料と
しても有用である。
しても有用である。
A、 p P Lはたとえば表面活性剤として有用であ
る。標準法〔フィジカル・ケミストリー、第3版、エフ
・ダニニル及ヒアール・ニー・アルパーティ、ジョン・
ウイリイー・アンド・サンズ社、ニューヨーク1966
〕を用いて、毛細管における水溶液の表面張力を減少さ
せるAPPLの能力につき測定を行ない、ここで表面張
力γ−’&hpgrである(r=毛細管半径、p−液体
密度、h=毛細管中の液体の円筒高さ、g=重力の加速
度)。したがって、表面張力はダイン/lynとして測
定される。
る。標準法〔フィジカル・ケミストリー、第3版、エフ
・ダニニル及ヒアール・ニー・アルパーティ、ジョン・
ウイリイー・アンド・サンズ社、ニューヨーク1966
〕を用いて、毛細管における水溶液の表面張力を減少さ
せるAPPLの能力につき測定を行ない、ここで表面張
力γ−’&hpgrである(r=毛細管半径、p−液体
密度、h=毛細管中の液体の円筒高さ、g=重力の加速
度)。したがって、表面張力はダイン/lynとして測
定される。
純水の表面張力(25℃)は711ダイン/crrLで
あることが判明した。NaQI4 の存在下における0
、 O117/ mlのAPPLを含有する水の表面張
力は615ダイン/cmであり、これは純水より約14
%低い数値である。Ca (OH)2の存在下における
0、(11g/m/のAPPLを含有する水の表面張力
は56.4ダイン/cIrLであり、これは純水より2
1チ低い値である。
あることが判明した。NaQI4 の存在下における0
、 O117/ mlのAPPLを含有する水の表面張
力は615ダイン/cmであり、これは純水より約14
%低い数値である。Ca (OH)2の存在下における
0、(11g/m/のAPPLを含有する水の表面張力
は56.4ダイン/cIrLであり、これは純水より2
1チ低い値である。
C9規模拡大
上記のAPPLPP法は、バッチ式発酵(37±5℃に
て1〜2週間行なう)1回につき100gまでのAPP
Lを生産するため次のように規模拡大することができる
。0.1gのAPPL/1gのりグツセルローδという
推定収量については、1回の発酵はゆ規模の発酵用とし
て設計された2個の固相発酵装置を使用して1kgの出
発物質を必要とする。容器は最小の攪拌(ローラの使用
)を一定のゲスチージョンのため装着したカーボイであ
る。培養は立入り型の37℃培養器において行なう。発
酵装置の設計は、小規模(5g)で使用された発酵と同
じものである。ストレプトミセスは廃棄リグノセルロー
ス上で増殖するので、深部培養発酵方式の必要はない。
て1〜2週間行なう)1回につき100gまでのAPP
Lを生産するため次のように規模拡大することができる
。0.1gのAPPL/1gのりグツセルローδという
推定収量については、1回の発酵はゆ規模の発酵用とし
て設計された2個の固相発酵装置を使用して1kgの出
発物質を必要とする。容器は最小の攪拌(ローラの使用
)を一定のゲスチージョンのため装着したカーボイであ
る。培養は立入り型の37℃培養器において行なう。発
酵装置の設計は、小規模(5g)で使用された発酵と同
じものである。ストレプトミセスは廃棄リグノセルロー
ス上で増殖するので、深部培養発酵方式の必要はない。
リグノセルロースはトウモロコシの茎及び葉であり、生
物変換菌株はストレプトミセス・ビリトスポラスT7A
である。
物変換菌株はストレプトミセス・ビリトスポラスT7A
である。
1kg又はそれ以上の量までの培養系の規模拡大は、使
用する特定の円筒槽!容器に対し量適なリグノセルロー
ス+液体媒地の重量を式:で計算して行ない、式中Wは
使用するリグノセルロースの重N: (g)であり、d
は容器の直径(儂)であり、hは容器の病さく cm
)であり、0.1 amは内部表面につき所望される廃
棄リグノセルロースの最終厚さであり、Dはリグノセル
ロースの密度Cmi/jj)である。必要とされる液体
媒地の容量(v)は実験的に決定され式: %式%() により最適化され、式中Vはリグノセルロース11当り
に活性菌を含有する液体接種物のd数であり、Dはリグ
ノセルロースの密度(All/!りである。
用する特定の円筒槽!容器に対し量適なリグノセルロー
ス+液体媒地の重量を式:で計算して行ない、式中Wは
使用するリグノセルロースの重N: (g)であり、d
は容器の直径(儂)であり、hは容器の病さく cm
)であり、0.1 amは内部表面につき所望される廃
棄リグノセルロースの最終厚さであり、Dはリグノセル
ロースの密度Cmi/jj)である。必要とされる液体
媒地の容量(v)は実験的に決定され式: %式%() により最適化され、式中Vはリグノセルロース11当り
に活性菌を含有する液体接種物のd数であり、Dはリグ
ノセルロースの密度(All/!りである。
蒸留水(10o++tl/yリグノセルロース)を所望
の培養時間の後に培養容器へ加え、そして容器を水蒸気
処理する(10(1℃、1時間)。次いで、混合物を吸
引r過する(ワットマン阻1)。不溶性残渣を風乾し、
秤量してリグノセルロースの重量損失を測定する。AP
PLを12MのHCIによるI)Hく2までの酸性化に
より水性抽出物から回収する。得られる沈殿物を遠心分
離により集め、蒸留水で2回洗浄し、次いで風乾又は凍
結乾燥する。
の培養時間の後に培養容器へ加え、そして容器を水蒸気
処理する(10(1℃、1時間)。次いで、混合物を吸
引r過する(ワットマン阻1)。不溶性残渣を風乾し、
秤量してリグノセルロースの重量損失を測定する。AP
PLを12MのHCIによるI)Hく2までの酸性化に
より水性抽出物から回収する。得られる沈殿物を遠心分
離により集め、蒸留水で2回洗浄し、次いで風乾又は凍
結乾燥する。
或いは、AP PI、は蒸留水に対する水性抽出物の透
析に続いて凍結乾燥することにより回収される。APP
Lのナトリウム塩は、APPLを01NのNaOH中に
溶解し、この溶液を膜の外部の水のpHが70〜7.5
に安定化するまで蒸留水に対し透析することによって調
製され。次いで、このAP I) T、塩を集め、凍結
乾燥する。
析に続いて凍結乾燥することにより回収される。APP
Lのナトリウム塩は、APPLを01NのNaOH中に
溶解し、この溶液を膜の外部の水のpHが70〜7.5
に安定化するまで蒸留水に対し透析することによって調
製され。次いで、このAP I) T、塩を集め、凍結
乾燥する。
D、抗酸化特性を高めるためのA )) P I、の改
変1 背景 芳香族メトキシル基と組合せたフェノール性ヒドロキシ
ル基の濃度が高いため、APPLは抗酸化剤として使用
することができる。芳香環におけるオルト位置及びパラ
位置にあるヒドロキシル基及びメトキシル基は、良好な
フェノール性抗酸化剤の特性を有する。この種の抗酸化
剤の例は5゜4、5− )リヒドロキシの環置換パター
ンを有する没食子酸プロピル(PG)である。フェノー
ル性抗酸化剤におけるヒドロキシル基は電子供与体とし
て作用し、一般に自動酸化過程(すなわち周囲環境の結
果として自動的に起る酸化)を開始させる過酸化物を分
解することにより他の化合物を自動酸化から保護する。
変1 背景 芳香族メトキシル基と組合せたフェノール性ヒドロキシ
ル基の濃度が高いため、APPLは抗酸化剤として使用
することができる。芳香環におけるオルト位置及びパラ
位置にあるヒドロキシル基及びメトキシル基は、良好な
フェノール性抗酸化剤の特性を有する。この種の抗酸化
剤の例は5゜4、5− )リヒドロキシの環置換パター
ンを有する没食子酸プロピル(PG)である。フェノー
ル性抗酸化剤におけるヒドロキシル基は電子供与体とし
て作用し、一般に自動酸化過程(すなわち周囲環境の結
果として自動的に起る酸化)を開始させる過酸化物を分
解することにより他の化合物を自動酸化から保護する。
A)’PLは、ストレプトミセスにより触媒されるβ−
エーテル結合の開裂反応と環の脱メチル化との結果、フ
ェノール性ヒドロキシル基が特に豊富である。しかしな
がら、APPLはまだヒドロキシル基に対しオルト位萌
f多数のメトキシル基を有する。この稀の構造はAPP
Lの抗酸化特性を促進する。APPLの抗酸化特性は、
これらを酸化して、たとえば側鎖を開裂させてヒドロキ
シル残基な遊離させることによりさらに改善される。
エーテル結合の開裂反応と環の脱メチル化との結果、フ
ェノール性ヒドロキシル基が特に豊富である。しかしな
がら、APPLはまだヒドロキシル基に対しオルト位萌
f多数のメトキシル基を有する。この稀の構造はAPP
Lの抗酸化特性を促進する。APPLの抗酸化特性は、
これらを酸化して、たとえば側鎖を開裂させてヒドロキ
シル残基な遊離させることによりさらに改善される。
APPL誘導体は抗酸化剤として特に魅力的である。何
故なら、それらはコスト上効果的に製造さね、かつリグ
ニン断片が発癌性でないことが示されているからである
。たとえば、従来の抗酸化剤におけるよりも高濃度のA
PPLPP化剤が可能である。
故なら、それらはコスト上効果的に製造さね、かつリグ
ニン断片が発癌性でないことが示されているからである
。たとえば、従来の抗酸化剤におけるよりも高濃度のA
PPLPP化剤が可能である。
しかしながら、たとえ成る化合物が良好な抗酸化剤の一
般的特性を示す官能基を有するとしても、この目的に対
するその有用性は他の化合物の自動酸化を促進する他の
官能基を有するならば制約されるであろう。特にリグニ
ン側鎖上に官能基を含む成る稲のストレプトミセス触媒
される酸化反応は、ヒドロキシル基含量を増大させる向
上効果を部分的に相殺する。特に、ストレプトミセスに
よりAPPL中に導入された小数の芳香族カルボン酸基
1&び@数のα−カルボニル基は電子吸引基として作用
し、抗酸化剤としてのAP PI、の効果を低下させろ
よう作用する。
般的特性を示す官能基を有するとしても、この目的に対
するその有用性は他の化合物の自動酸化を促進する他の
官能基を有するならば制約されるであろう。特にリグニ
ン側鎖上に官能基を含む成る稲のストレプトミセス触媒
される酸化反応は、ヒドロキシル基含量を増大させる向
上効果を部分的に相殺する。特に、ストレプトミセスに
よりAPPL中に導入された小数の芳香族カルボン酸基
1&び@数のα−カルボニル基は電子吸引基として作用
し、抗酸化剤としてのAP PI、の効果を低下させろ
よう作用する。
モデル化合物を使用して、本発明者等は特にα−カルボ
ニル基の抑制効果を確認した。アセトバニロン(5−メ
トキシ−4−ヒドロキシアセトフェノン)はAPPLK
見られると同様な4−ヒドロキシ−3−メトキシ置換パ
ターンを有する芳香族環を含有する。さらに、これはそ
の側鎖の炭素にα−カルボニル基を含有する。この化合
物は極めて貧弱な抗酸化剤である。しかしながら、α−
カルボニルを飽和まで還元して3−メトキシ−4−ヒド
ロキシエチルベンゼンを生成させると、還元した生成物
は不飽和リビドを自動酸化から保護−fる能力において
没食子酸プロピルと同等である。
ニル基の抑制効果を確認した。アセトバニロン(5−メ
トキシ−4−ヒドロキシアセトフェノン)はAPPLK
見られると同様な4−ヒドロキシ−3−メトキシ置換パ
ターンを有する芳香族環を含有する。さらに、これはそ
の側鎖の炭素にα−カルボニル基を含有する。この化合
物は極めて貧弱な抗酸化剤である。しかしながら、α−
カルボニルを飽和まで還元して3−メトキシ−4−ヒド
ロキシエチルベンゼンを生成させると、還元した生成物
は不飽和リビドを自動酸化から保護−fる能力において
没食子酸プロピルと同等である。
したがって、ウメルフーキシナー法の変法を用いて、本
発明者等は、A P P L中に存在するα−カルボニ
ル基及びその他の抑制基を化学的に還元して、その抗酸
化!)う性を著しく向上させた。
発明者等は、A P P L中に存在するα−カルボニ
ル基及びその他の抑制基を化学的に還元して、その抗酸
化!)う性を著しく向上させた。
l〜たがって、APPLは、酸化及び還元法又はその組
合せKより著しく改善された抗酸化特性を有する生成物
を生成させるために使用することができる。2つの好適
な方法は次の通りである:第1に、APPLを酸性の酸
化にかけ、次いで還元工程を行なう。第21c、APP
Lを塩基条件下で酸化工程にかける。
合せKより著しく改善された抗酸化特性を有する生成物
を生成させるために使用することができる。2つの好適
な方法は次の通りである:第1に、APPLを酸性の酸
化にかけ、次いで還元工程を行なう。第21c、APP
Lを塩基条件下で酸化工程にかける。
上記したように、APPLにおける側鎖の酸化分解、環
のヒドロキシル化及び環の脱メチル化並びにそれに続く
生成物の還元は、APPLの抗酸化特性を向上させる。
のヒドロキシル化及び環の脱メチル化並びにそれに続く
生成物の還元は、APPLの抗酸化特性を向上させる。
或いは、A P P I、を還元し次いで酸化すること
もできる。出発物質は上記のよりなAPPLであるが、
ただしこれはこれらの工程にかける前にAPPLを乾燥
することは必要でない。
もできる。出発物質は上記のよりなAPPLであるが、
ただしこれはこれらの工程にかける前にAPPLを乾燥
することは必要でない。
酸化は次の手順を用いて行なわれる。APPLの11%
溶液(100ml)をフェントン試薬(10mMの燐酸
緩衝液における2mMのl! e S04水溶液+CL
2mMのE D T A )にysさせそしてN2によ
りパージする。この溶液を室温で攪拌しながら、2、
o meの30%ト(202を加える。tを拌を続け、
七1.て溶液を定期的にサンプリングする。各試料のU
V吸収スペクトル(375−225nm)を測定して酸
化変化を監視する。所要ならば、酸化されたAPPLを
希酸での沈殿により収穫する。得られる重合体生成物を
ヒドロキシル化にかけてさら圧フェノール性ヒドロキン
ル基を生成させる。
溶液(100ml)をフェントン試薬(10mMの燐酸
緩衝液における2mMのl! e S04水溶液+CL
2mMのE D T A )にysさせそしてN2によ
りパージする。この溶液を室温で攪拌しながら、2、
o meの30%ト(202を加える。tを拌を続け、
七1.て溶液を定期的にサンプリングする。各試料のU
V吸収スペクトル(375−225nm)を測定して酸
化変化を監視する。所要ならば、酸化されたAPPLを
希酸での沈殿により収穫する。得られる重合体生成物を
ヒドロキシル化にかけてさら圧フェノール性ヒドロキン
ル基を生成させる。
還元は、たとえば標準接触水素化又は硼7に素化ナトリ
ウム還元のような種々の方法で行なうことができる。こ
れらの方法は抑制性側鎖#換基を除去するだけでなく、
同時にたとえばα−カルボニル基のような抑制性側鎖を
ヒドロキシル基に変換することによりA P’P :[
、のヒドロキシル含ψを増加させる。
ウム還元のような種々の方法で行なうことができる。こ
れらの方法は抑制性側鎖#換基を除去するだけでなく、
同時にたとえばα−カルボニル基のような抑制性側鎖を
ヒドロキシル基に変換することによりA P’P :[
、のヒドロキシル含ψを増加させる。
たとえばきントン(194/))、ジャーナル・アメリ
カン・ケミカル・ソサイエテイーJF18巻、v、24
87−2488頁に報告された方法に従がう苛酷なオル
7−キシナー産元のように、APPI、を隋元してカル
ボニル側鎖を全て飽和まで還元するには、他の多くの方
法がある。同様K、種々の酸分解及び酸化方法が利用で
き、かつ酸化及び還元の順序を逆転することもできる。
カン・ケミカル・ソサイエテイーJF18巻、v、24
87−2488頁に報告された方法に従がう苛酷なオル
7−キシナー産元のように、APPI、を隋元してカル
ボニル側鎖を全て飽和まで還元するには、他の多くの方
法がある。同様K、種々の酸分解及び酸化方法が利用で
き、かつ酸化及び還元の順序を逆転することもできる。
さらに、酸化生成物を、還元を行なう前に酸(HCI
)で分解することもできる。
)で分解することもできる。
五 塩基性酸化
上記の酸化/還元法の代案として、APPLを塩基性条
件下で酸化にかけて重合体結合を開裂させ、かつ改変リ
グニン重合体と低分子[111−2個)構・造とを生成
させることもできる。この種の酸化及び分解は、オーガ
スチン(1969)、オーガニック・シンセシス、第1
巻、第2章、1−酸化、技術及び用途、第224頁(メ
ルセル・デツカ−社、ニューヨーク・ニューヨーク)に
記載すれたようなバイエル/ビリガー転位を用いて達成
することができる。
件下で酸化にかけて重合体結合を開裂させ、かつ改変リ
グニン重合体と低分子[111−2個)構・造とを生成
させることもできる。この種の酸化及び分解は、オーガ
スチン(1969)、オーガニック・シンセシス、第1
巻、第2章、1−酸化、技術及び用途、第224頁(メ
ルセル・デツカ−社、ニューヨーク・ニューヨーク)に
記載すれたようなバイエル/ビリガー転位を用いて達成
することができる。
次いで、得られる改変A P P :[、を懸濁物から
回収し、これを乾燥して最終生成物を得る。さらに、塩
基性酸化法はエーテル抽出しうる低分子量の化合物をも
生成する。
回収し、これを乾燥して最終生成物を得る。さらに、塩
基性酸化法はエーテル抽出しうる低分子量の化合物をも
生成する。
E、抗酸化特性の測定に対する重量増加法コール等、(
1982)、ジ−ソーナル・アグリカルチャー・7ツド
・ケミストリー、第50巻、第719−724頁により
報告された重量増加法を使用して、APPLの抗酸化特
性を測定する。
1982)、ジ−ソーナル・アグリカルチャー・7ツド
・ケミストリー、第50巻、第719−724頁により
報告された重量増加法を使用して、APPLの抗酸化特
性を測定する。
全てのガラス器具を8NのlN0Sで洗浄し、次いで脱
イオン水で数回洗浄し、そして最債に幹のないオープン
中で乾燥する。標準の不飽和リピド(サフラワ種子油、
■型、シグマ・ケミカル社、カルサムス・チントリウス
(Carthanu+s tintori−ns)の種
子から得られる)を、使用前に空気を大気パージし、か
りN2で置換された中性クロマトグラフ用のアルミナの
カラムに通過させてff製する。
イオン水で数回洗浄し、そして最債に幹のないオープン
中で乾燥する。標準の不飽和リピド(サフラワ種子油、
■型、シグマ・ケミカル社、カルサムス・チントリウス
(Carthanu+s tintori−ns)の種
子から得られる)を、使用前に空気を大気パージし、か
りN2で置換された中性クロマトグラフ用のアルミナの
カラムに通過させてff製する。
1 o、 o mtの容量フラスコへ10〃νの標準抗
酸化剤又は問題とする抗酸化剤を加える。次いで、フラ
スコをN2で7ラツシユさせ、次いで精製されたサフラ
ワ油で所定容端まで満たす。フラスコの内容、物を1分
間若しくはそれ以上にわたり敞しく混合する。次いで、
1〜2gのサフラワ油−抗酸化剤混合物を、予備乾燥さ
せた50m1のビーカー中へ移す(6反復)。各ビーカ
ーの初期重量を測定しく(11■精度まで)、次いでビ
ーカーを60℃の挨のない培養器中に設置する。これら
ビーカーを毎日取出し、デシケータ中で1〜2時間室温
にて平衝化させ、そして再秤量する。
酸化剤又は問題とする抗酸化剤を加える。次いで、フラ
スコをN2で7ラツシユさせ、次いで精製されたサフラ
ワ油で所定容端まで満たす。フラスコの内容、物を1分
間若しくはそれ以上にわたり敞しく混合する。次いで、
1〜2gのサフラワ油−抗酸化剤混合物を、予備乾燥さ
せた50m1のビーカー中へ移す(6反復)。各ビーカ
ーの初期重量を測定しく(11■精度まで)、次いでビ
ーカーを60℃の挨のない培養器中に設置する。これら
ビーカーを毎日取出し、デシケータ中で1〜2時間室温
にて平衝化させ、そして再秤量する。
60℃の温度は、自然の速度に比べてリビドの自動酸化
速度を著しく加速する。これは、1回の試験を2週間以
内で完結することを可能圧する。
速度を著しく加速する。これは、1回の試験を2週間以
内で完結することを可能圧する。
リビドの酸化は、0□吸収により相当の重量増加をもた
らす〔スコツト(1965)、大気酸化及び抗酸化剤、
エルセビール出版社、ニューヨーク・ニューヨーク〕。
らす〔スコツト(1965)、大気酸化及び抗酸化剤、
エルセビール出版社、ニューヨーク・ニューヨーク〕。
反応が始まった後、重量増加は24時間以内に20ダ/
試料1odに達する。抗酸化剤の性質は、これが標準リ
ピドを20my/mlの重量増加から保護する日数によ
って測定する。
試料1odに達する。抗酸化剤の性質は、これが標準リ
ピドを20my/mlの重量増加から保護する日数によ
って測定する。
抗酸化剤が良好な程、重量増加が抑制される期間は長く
なる。その他の抗酸化剤分析は、リビドによる02吸収
の直接的測定及び(又は)リピド中の過酸化物蓄積を′
含む。
なる。その他の抗酸化剤分析は、リビドによる02吸収
の直接的測定及び(又は)リピド中の過酸化物蓄積を′
含む。
重量増加分析を用いた結果を第3表に示す。未仰護のリ
ビドは2日間で自動酸化するのに対し、nHA、BHT
及びPGはリビドを8〜14日間保l蓮する。実際−ヒ
、天然リグニンは自動酸化過程を加速する。来改変AP
PLはリピドに対し小さい(’Y護効早しか持たないが
、これは還元されると1i、′I著な保護を寿える(五
5日間)。先ずAP PI。
ビドは2日間で自動酸化するのに対し、nHA、BHT
及びPGはリビドを8〜14日間保l蓮する。実際−ヒ
、天然リグニンは自動酸化過程を加速する。来改変AP
PLはリピドに対し小さい(’Y護効早しか持たないが
、これは還元されると1i、′I著な保護を寿える(五
5日間)。先ずAP PI。
を1元する前に酸(H(?I )で分解させることによ
り、その抗酸化能力を増大させる(4日間の保護まで)
。賢兄する前にA P P Lを酸化させることにより
(1Mr〜化物により)、保護特性を5日間まで増大さ
せ、これ(ま13 HAの保4能力に近いものである。
り、その抗酸化能力を増大させる(4日間の保護まで)
。賢兄する前にA P P Lを酸化させることにより
(1Mr〜化物により)、保護特性を5日間まで増大さ
せ、これ(ま13 HAの保4能力に近いものである。
最後に、塩基性条件下で酸化することにより、エーテル
抽出しうるフラクションを生成させ、これは4〜4.5
日間の保護を与え、さらに高分子7ラクシヨンを生成さ
せ、これは5〜5.5日間の保護を与える。
抽出しうるフラクションを生成させ、これは4〜4.5
日間の保護を与え、さらに高分子7ラクシヨンを生成さ
せ、これは5〜5.5日間の保護を与える。
飢3表
最終濃度のサフラワ油 保−日数に添加す
るもの なし 2 ′BHA
8BHI’
12PG
14天然リグ
ニン 1.5A P P L
2 〜2.5還元A P
P L 5.5酸分MA
PPL 2陵分解、次いで還元A
P P J、 4酸化、次いで還元A
P P J、 5塩基性酸化
3〜3.5エーテル抽出物
4〜45これらの結果は、APPLが特に改変され
た場合、たとえば食品(特[IJピド含量を有する食品
)、燃料油、プラスチック、ゴムタイヤなどの抗酸化剤
として有用である生成物をもたらすことを示している。
るもの なし 2 ′BHA
8BHI’
12PG
14天然リグ
ニン 1.5A P P L
2 〜2.5還元A P
P L 5.5酸分MA
PPL 2陵分解、次いで還元A
P P J、 4酸化、次いで還元A
P P J、 5塩基性酸化
3〜3.5エーテル抽出物
4〜45これらの結果は、APPLが特に改変され
た場合、たとえば食品(特[IJピド含量を有する食品
)、燃料油、プラスチック、ゴムタイヤなどの抗酸化剤
として有用である生成物をもたらすことを示している。
この種のAPPL生成物の非発癌性は、現在の抗酸化剤
について使用されるよりも相当に高い濃度の使用を可能
にする。改変APPLの濃度は、リピドの0.1重t%
というFDA上限に規制される現在使用されている他の
抗酸化剤の濃度に相当する抗酸化能力を与えるレベルに
て使用することができる。
について使用されるよりも相当に高い濃度の使用を可能
にする。改変APPLの濃度は、リピドの0.1重t%
というFDA上限に規制される現在使用されている他の
抗酸化剤の濃度に相当する抗酸化能力を与えるレベルに
て使用することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 il+ リグニンを分解することが知られた微生物に
よる天然リグニンの分解によって生成されるものと実質
的に同一の水溶性かつ酸沈殿性の高分子分解リグニン(
APPL)において、前記APPLは少なくとも120
00ダルトンの分子量を有し、かつ全重量のチとして前
記天然リグニン中に存在するフェノール性ヒドロキシル
基とカルボン酸基との個数の少なくとも6倍を含み、前
記APPLは前記天然リグニンから精製されることを特
徴とする水溶性かつ酸沈殿性の高分子分解リグニン(A
PPL)。 (2) 少なくとも0,7重量%のフェノール性ヒド
ロキシル基を含む特許請求の範囲第1項記載のAPPL
0 (3)少なくとも65重量%の酸素を含む特許請求の範
囲第1項記載のAPPL。 (41APPLが、天然リグニン中に存在する遊離(エ
チル化しうる)ヒドロキシル基の個数の少なくとも3倍
を含む特許請求の範囲第1項記載のAPPL0 +5)APPLが、化学的酸化に際し、天然リグニンの
化学的酸化により生ずる単環フェノール化合物の個数の
少なくとも3倍を生成する特許請求の範囲第1項記載の
A P p Lo (61APPLの化学的酸化が、APPLの少なくとも
25重f%の量の単環フェノール化合物を生成する特許
請求の範囲第1項記載のAPPL。 (7)単環化合物の少なくとも半分がp−ヒドロキシ安
息香酸、4−ヒドロキシ−3−メトキシ安息香酸及び4
−ヒドロキシ−3,5−ジメトキシ安息香酸よりなる群
から選択される特許請求の範囲第6項記載のAPP’L
。 (81天然リグニンが草類のリグニンである特許請求の
範囲第1項記載のAPPL0 (9) リグニンを分解することが知られたストレプ
トミセス属の細菌と共に天然リグニンを培地中で培養し
、この培養した培地を水性溶剤で抽出し、この抽出物を
酸性化させ、生じた沈殿物を回収することを特徴とする
天然リグニンを特許請求の範囲第1項記載のAPPLに
変換する方法。 aO) ストレプトミセス属の細菌をストレプトミセ
ス・ピリトスポラス、ストレプトミセス・セトニイ及び
ストレプトミセス・バジウスよりなる群から選択する特
許請求の範囲第9項記載の方法。 旧) ストレプトミセス属の細菌がAi”CCNn39
115.39116及び!+9117の特性を有する細
菌系統よりなる群から選択される菌株である特許請求の
範囲第10項記載の方法。 (121微生物がストレプトミセス属の菌種である特許
請求の範囲第1項記載のAPPLo (131ストレプトミセス属の菌種がストレプトミセス
・ビリトスポラス、ストレプトミセス・セトニイ及びス
トレプトミセス・バジウスよりなる群から選択される特
許請求の範囲第11項記載のAPPL0 04)ストレプトミセス属の菌種がATCCNCL39
115.39116及び39117の特性を有する細菌
系統よりなる群から選択される特許請求の範囲第13項
記載のAPPLo (+51 高分子リグニンを供給し、この高分子リグ
ニンを酸化してこの高分子リグニンのフェノール性ヒド
ロキシル含量を増加させることを特徴とする、リグニン
の抗酸化能力を高めるための高分子リグニンの改変方法
。 Q61 高分子リグニンが特許請求の範囲第1項記載
のAPPLである特許請求の範囲第15項記載の方法。 an 改変方法が、さらに高分子リグニンを還元して
カルボニル基及び芳香族カルボン酸基よりなる群から選
択される抗酸化抑制性置換基を減少させることをさらに
含む特許請求の範囲第15項記載の方法。 θ印 酸化を塩基性条件下で行なう特許請求の範囲第1
5項記載の方法。 09 1Jゲニンの解重合を含む特許請求の範囲第18
項記載の方法。 (20酸化工程が、高分子リグニンをFeSO4及び1
(202の作用にかけることからなる特許請求の範囲第
15項記載の方法。 (21) 酸化されたAPPLを食品へ添加すること
からなる食品の保存方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US37695182A | 1982-05-11 | 1982-05-11 | |
US376951 | 1982-05-11 | ||
US493024 | 1983-05-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5948087A true JPS5948087A (ja) | 1984-03-19 |
Family
ID=23487167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8104583A Pending JPS5948087A (ja) | 1982-05-11 | 1983-05-11 | 生物学的に生産される酸沈澱性高分子リグニン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5948087A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015520121A (ja) * | 2012-03-30 | 2015-07-16 | エルデーイノバショーン アンパルトセルスカブRDInnovation ApS | ベンゼンポリカルボン酸化合物及びその薬剤としての使用 |
-
1983
- 1983-05-11 JP JP8104583A patent/JPS5948087A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015520121A (ja) * | 2012-03-30 | 2015-07-16 | エルデーイノバショーン アンパルトセルスカブRDInnovation ApS | ベンゼンポリカルボン酸化合物及びその薬剤としての使用 |
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