JP3007363B2

JP3007363B2 - 微生物セルロース複合化物含有食品素材

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Publication number: JP3007363B2
Application number: JP1294808A
Authority: JP
Inventors: 光男高井; 文就野々村; 毅犬飼; 真理子西村; 正裕深谷; 一奥村; 吉也川村
Original assignee: 株式会社中埜酢店
Priority date: 1989-11-15
Filing date: 1989-11-15
Publication date: 2000-02-07
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: JPH03157402A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は微生物セルロース複合化物含有食品素材に関
し、詳しくは微生物セルロースおよび高分子物質を主成
分とし、すぐれた機能を有する微生物セルロース複合化
物含有食品素材に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕

微生物セルロースは、力学的に高強度の材料，食品素
材，安定剤，低カロリー添加物などとして、用途開発が
進められている（特開昭62−36467号公報，同62−29404
7号公報，同63−188365号公報，同64−16565号公報な
ど）ほか医療用途の開発も進められている（特開昭63−
152601号公報など）。また、微生物セルロースの離解物
は分散剤，保水剤，補強剤としての用途が期待されてい
る（特開昭61−113601号公報，特開平１−156600号公報
など）。しかしながら、微生物セルロースだけで上記の
用途を十分に満足する機能をもたせることは困難である
ため、微生物セルロースのゲル中に安定剤を含浸させる
方法（特開昭63−188365号公報）や化学修飾することに
より機能性を高める試みがなされている（特開昭63−15
2601号公報）。また、微生物セルロース膜の表面に機能
性を付与する化合物をラミネートして非対称膜とした
り、コーティングを行うなどより優れた性質を持つよう
に工夫されている。

上記の微生物セルロース複合化物は、単に微生物セル
ロースのゲルに目的の化合物を含浸させるか、物理的あ
るいは化学的に修飾することにより得られる。しかしな
がら、含浸による複合化は含浸に時間を要したり、含浸
させることが困難な化合物、例えば高分子物質等の複合
化は制約される。また、物理的な複合化による複合化物
は不安定であり、化学的な複合化は化学修飾の操作が繁
雑である等の問題があった。

本発明の目的は、微生物セルロースと広範囲の高分子
物質との安定した微生物セルロース複合化物を含有する
食品素材を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、微生物セルロースの構成糖の大部分は
グルコースであるが、少量のマンノース，ガラクトー
ス，アラビノースなども含まれていることや、セルロー
スを産生する菌株や培養条件などにより構成糖の組成が
変化することに着目し、微生物セルロースがグルコース
のβ−1,4−結合を主鎖とするものの、β−1,4結合以外
の側鎖が存在すると推定して鋭意研究を重ねた。その結
果、主鎖および側鎖に対する親和性を積極的に利用する
ことにより、広範な高分子物質との複合化が可能である
こと、微生物セルロースと高分子物質との複合化におい
て、微生物セルロース産生微生物を培養するにあたり、
予め培地に複合化しようとする高分子物質を添加するこ
とにより、微生物セルロースのミクロフィブリル形成中
にミクロフィブリルと該高分子物質が相互作用を起こし
て容易に複合化が進行し、しかも複合化の度合を高くす
ることができることによりすぐれた物性を持った複合化
物が得られることを見出した。さらに、このものが食品
素材として有用であることを見出した。

すなわち、本発明は微生物セルロース産生菌を培養す
る培地中にキチン，カルボキシメチルキチン，硫酸化キ
チン，キトサン，硫酸化キトサン，硝化キトサン，カル
ボキシメチルセルロース，アルギン酸ナトリウム，カラ
ギーナンおよびキサンタンガムの中から選ばれた少なく
とも１種の高分子物質を添加して、該微生物セルロース
産生菌を培養することによって得られる微生物セルロー
スと高分子物質との複合化物を含有する食品素材並びに
離解し、ミクロフィブリル化した微生物セルロースとキ
チン，カルボキシメチルキチン，硫酸化キチン，キトサ
ン，硫酸化キトサン，硝化キトサン，カルボキシメチル
セルロース，アルギン酸ナトリウム，カラギーナンおよ
びキサンタンガムの中から選ばれた少なくとも１種の高
分子物質を混合することにより得られる微生物セルロー
スと高分子物質との複合化物を含有する食品素材を提供
するものである。

本発明で使用される微生物セルロースは、セルロース
を生産する微生物の産生するものであれば特に限定はな
い。微生物セルロース産生菌としては特に制限はなく、
アセトバクター属，グルコノバクター属，シュードモナ
ス属，アグロバクテリウム属などに属する微生物を挙げ
ることができるが、アセトバクター属に属する微生物は
セルロース産生能が高いので好ましい。具体的にはアセ
トバクター・パスツリアヌスATCC 10245などが挙げられ
る。

微生物セルロースを産生させる培地としては、通常の
細菌を培養する一般的な培地を用いればよく、炭素源，
窒素源，無機塩類，その他必要に応じてアミノ酸，ビタ
ミン，その他の栄養源を含むものである。アセトバクタ
ー属に属する微生物を用いる場合には、Hestrin−Schra
mm培地が特に好適に用いられる。また、培地にオートク
レーブなどで熱失活したセルラーゼ製剤を添加すること
により、微生物セルラーゼの生産性を高めることができ
る。

培養条件も通常の条件で良く、pHは微生物セルロース
産生菌が生育し、微生物セルロースを産生する条件で良
く、通常５ないし９である。また、培養温度は20〜40℃
の範囲である。

培養方法については、通常攪拌培養でも静置培養でも
よいが、アセトバクター属に属する微生物を用いる場合
には、生産性が高いことから、静置培養で培養液表面に
産生させる方法が好ましい。

産生された微生物セルロースは、必要に応じて除蛋白
処理をした後、通常は水洗して使用する。また、必要に
応じて水洗後、微生物セルロースが分解しない方法、た
とえば風乾などの一般的な方法で乾燥させてもよい。

本発明で用いる高分子物質としては、微生物セルロー
スと何らかの相互作用をするものであれば特に限定はな
い。具体的にはキチン，カルボキシメチルキチン，硫酸
化キチン，キトサン，硫酸化キトサン，硝化キトサン，
カルボキシメチルセルロース，アルギン酸ナトリウム，
カラギーナン，キサンタンガムなどを挙げることがで
き、これらの高分子物質のうち１種もしくは２種以上を
用いる。

また、高分子物質の一つであるキチンについても制限
がなく、例えばカニやエビの殻から調製されたもの、イ
カ背骨やオキアミなどから調製されたものなどを挙げる
ことができる。また、キチンの調製法としてはカニやエ
ビ殻などを希塩酸処理，熱希アルカリ処理を行う通常の
方法のほか、プロテアーゼ処理を行って除タンパクし精
製する方法も適用でき、特に制限はない。また、キトサ
ン，カルボキシメチル化キチン，硫酸化キチン，グリシ
ン化キチン，硫酸化キトサン，硝化キトサンなどのキチ
ン誘導体は、例えば「最後のバイオマス−キチン，キト
サン」（技報堂出版,1988年,p29）に記載の公知の方法
などで容易に調製できる。なお、本発明では上記キチン
を常法により脱アセチル化して得られるキトサンのほ
か、アブシディア（Absidia）属，ムコール（Mucor）
属，リゾプス（Rhizopus）属の糸状菌の菌体から得られ
るキトサンも使用することができる。

なお、上記した微生物セルロース，高分子物質は、な
るべく純度の高いものを用いることが望ましいが、用途
に応じてある程度不純物を含むものであっても差しつか
えない。

本発明の微生物セルロースおよび高分子物質を主成分
とする微生物セルロース複合化物を調製する方法として
は、以下の２つの方法が挙げられる。第１の方法は、微
生物セルロースを産生するにあたり、微生物セルロース
産生菌を培養する培地中に高分子物質を添加して培養を
行い、微生物セルロースと高分子物質とが複合化した微
生物セルロース複合化物とする方法である。培地に添加
する高分子物質は前記した高分子物質のうち、微生物セ
ルロース産生菌の生育を著しく妨げないものであれば種
類および添加濃度に特に制限はないが、通常は添加濃度
は0.05〜20％が好適である。培養条件や培養方法も特に
制限はなく、前記と同様に行なえばよい。産生された高
分子物質が複合化した微生物セルロース複合化物は、必
要に応じて除蛋白処理をした後、通常は水洗して使用す
る。また、必要に応じて水洗後、微生物セルロースが分
解しない方法、たとえば風乾などの一般的な方法で乾燥
させたのち、成型してもよい。

第２の方法は、離解した微生物セルロースと高分子化
合物を混合することにより複合化して、微生物セルロー
ス複合化物とする方法である。まず、前記した方法で産
生された微生物セルロースをミキサー等の機械剪断力に
より裁断したり、パルプ離解機で離解した後、高圧ホモ
ゲナイザーで均一化処理してミクロフィブリル化する。
得られた懸濁物を遠心分離してペースト状の離解物を得
る。このペースト状の離解物に複合化しようとする高分
子物質を通常の方法、例えばミキサーやホモゲナイザー
などでよく混合する。この時、高分子物質は固形状のま
ま混合してもよいが、微生物セルロースとの混合時間が
短くてすむことや、混合液中で速やかに均一濃度となる
ことから、溶液または懸濁液として使用することが望ま
しい。混合時間は５〜60分間程度でよく、通常は加熱な
どの必要はない。微生物セルロースと高分子物質の混合
時における濃度および混合比率は、両者の混合が可能な
範囲であれば特に制限はないが、通常は高分子物質の濃
度が0.05〜20％、両者の混合比率は微生物セルロース：
高分子物質が1:10〜10:1の範囲が望ましい。

また、上記の方法により得られる微生物セルロース複
合化物は、凍結乾燥して固形化することも可能である。
凍結乾燥する場合には、得られた複合化物を離解した後
に凍結し、凍結状態のまま減圧し乾燥する。凍結乾燥の
方法は通常の方法でよいが、水などを吸収させた場合の
復元性をよくするためには、できるだけ短時間で凍結さ
せ、乾燥中は温度上昇により凍結が融解しないようにす
る必要がある。この様にして得られる固形化した複合化
物は吸水により復元した場合、微生物セルロースのすぐ
れた特徴である分散性や水分保持力等を損うことがな
い。

また、上記の方法により得られる微生物セルロース複
合化物は、そのまま自然乾燥するか熱風乾燥することに
より、フィルム状とすることもできる。さらに、微生物
セルロース複合化物の融液を細孔から適当な凝固浴中に
押し出して冷却，固化するか、溶媒を用いて微生物セル
ロース複合化物を含む溶液を調製し、細孔から押し出し
たのち、溶媒を除き固化すること等により、繊維状とす
ることができる。また、細孔の形を変えることにより、
繊維の断面を円形や三角形などの形で成型することもで
き、さらに、中空糸状とすることもできる。

本発明の微生物セルロース複合化物は、食品分野にお
いては分散剤，懸濁安定剤，増粘剤，離水防止剤，水分
保持剤などの用途を有し、食品素材として用いられる。

〔実施例〕

以下に実施例を示し、本発明を詳しく説明する。

調製例（微生物セルロースの調製）アセトバクター・パスツリアヌスATCC 10245をHestri
n−Schramm培地（Ｄ−グルコース2.0g,バクトペプトン
（ディフコ社製）0.5g,酵母エキス（ディフコ社製）0.5
g,クエン酸0.115g,リン酸水素二ナトリウム0.27g,蒸留
水100ml,pH6.0）に植菌し、28℃で96時間静置培養し
た。培養終了後、培養液表面に産生されたバクテリアセ
ルロースを主成分とする膜をとり出し、１％NaOH水溶液
により室温で24時間除蛋白処理を行なった後、水洗して
微生物セルロースを得た。

実施例１調製例で得られた微生物セルロースをフード・カッタ
ーで裁断した後、高圧ホモゲナイザー（APVゴウリン試
験用ホモゲナイザー，サブミクロンディスパーサー15M
R）で30回パスさせてミクロフィズリル化した微生物セ
ルロースの懸濁液（濃度0.3％（w/v））を調製した。次
いで、この懸濁液を遠心分離（6,000rpm,15分）にか
け、ペースト状物を得た。このペースト状物（微生物セ
ルロース濃度約1.5％（w/v））を微生物セルロース濃度
として0.3％（w/v）採取したものに、最終濃度が0.3％
（w/v）となるようにカラギーナン，アルギン酸ナトリ
ウム，キサンタムガムまたはカルボキシメチルセルロー
ス（ナトリウム塩）の高分子物質溶液を加え、ミキサー
にて室温で60分間攪拌混合し、複合化した。微生物セル
ロースと混合する前の各溶液の粘度と混合後の粘度（c
p）を第１表に示す。なお、粘度は20℃にて測定した。

第１表から明らかなように、離解した微生物セルロー
スと高分子物質を混合することにより複合化され、混合
前の微生物セルロースの粘度と各溶液の粘度の和よりも
著しく粘度が向上した。

実施例２実施例１で調製したペースト状の微生物セルロース
を、水7mlおよび食用油3mlからなる10mlの水−油混合液
に0.1％（w/v）加えた。この混合液を試験管に入れ、こ
こにキサンタンガムを各種濃度添加し、ボルテックス・
ミキサーにて３分間混合攪拌した後、30分間静置して水
と油の混合状態を調べた。対照としてペースト状の微生
物セルロースの代わりに、アビセルFD101（植物セルロ
ース起源、旭化成株式会社社製）を用いたこと以外は同
様の操作を行ったものを用いた。結果を第２表に示す。
なお、表中の○は静置しても水と油が懸濁状態のまま維
持されることを示し×は静置後、水と油にすみやかに分
離することを示す。

第２表から明らかなように、キサンタンガムを少量添
加することにより水と油を安定な懸濁状態に保つことが
できた。なお、キサンタンガムと離解した微生物セルロ
ースを混合してもキサンタンガムの添加濃度が低いた
め、実施例１のような粘度の向上は見られなかった。ま
た、キサンタンガム単独で離解した微生物セルロースを
懸濁状態とするには１％の添加が必要であった。

実施例３アセトバクター・パスツリアヌスATCC10245を、調製
例で用いたHestrin−Schramm培地100ml（300ml容三角フ
ラスコ使用）に植菌し、30℃で６日間静置培養した。一
方、Hestrin−Schramm培地100mlにカルボキシメチルセ
ルロース（ナトリウム塩），カルボキシメチルキチン
（置換度0.6），カルボキシメチルキチン（置換度1.0）
またはキサンタンガムをそれぞれ0.5％添加した培地を
用いたこと以外は同様の方法でアセトバクター・パスツ
リアヌスATCC10245を培養した。培養終了後、培養液表
面に産生した微生物セルロースまたは高分子物質が複合
化した微生物セルロースを取り出し、調製例と同様の方
法で除蛋白処理，中和処理を行い水洗した。水洗後、濾
紙上に置いて付着する水分を十分吸い取り重量を測定し
た。次いで、−40℃で各微生物セルロースを凍結したの
ち、融解しないようにして一晩減圧して凍結乾燥処理を
行い、得られた固形物の重量を測定した。測定後、100m
lの水に懸濁し、室温で２時間吸水させた。吸水後、濾
紙上にのせて付着する水分を取り除き、重量を測定し
た。この結果を第３表に示す。

第３表から明らかなように、微生物セルロースだけで
は凍結乾燥前の32％のレベルまでしか復元できないのに
対し、高分子物質を複合化した微生物セルロースではい
ずれも復元率が高かった。

実施例４実施例１と同様の方法で調製した離解した微生物セル
ロースのペースト状物（微生物セルロース濃度２％（w/
v））を0.1g（乾燥重量として）とり、カラギーナン，
キサンタンガムまたはグアガムをそれぞれ0.1g添加し、
ミキサーで60分間混合し複合化した。得られた高分子物
質と複合化した微生物セルロース複合化物を、実施例３
と同様の方法で凍結乾燥し、固形物を得た。得られた固
形物に対し、水30mlを加え室温で２時間吸水させた後、
濾紙で付着している水分を取り除き、重量を測定した。
対照として、離解した微生物セルロースのみ（乾燥重量
0.2g）で同様の操作を行ったものを用いた。この結果を
第４表に示す。

第４表より明らかなように、微生物セルロースはいず
れも対照より重量が重く、吸水性を保ったまま固形化さ
れていた。

実施例５実施例１で調製したキサンタンガムと微生物セルロー
スの複合化物を、第５表に組成を示したごま風味のたれ
に添加した。

第５表液糖 113ml グルタミン酸ソーダ 9g ゴマペースト 35g ゴマ油 7g みりん 100ml しょう油 400ml 水 340ml 微生物セルロース複合化物 52.6g（湿重） 90℃に品温を上昇させた後、冷却し、室温に放置し
た。対照として、微生物セルロース複合化物を加えない
もの、および微生物セルロースのみを加えたものを作成
した。対照ではいずれも１週間後にゴマペーストが上層
に浮き上がり固液分離が見られたが、微生物セルロース
複合化物を添加した場合には、全く分離は認められなか
った。

また、訓練された官能評価員による官能評価をおこな
ったところ、対照と比較して微生物セルロース複合化物
を添加しても味，香り，舌ざわりの点で有意差はなかっ
た。

実施例６牛乳150ccにパン粉カップ2/3を加え混ぜたものに、ひ
き肉400g,きざみ玉ねぎ100g,卵１個，塩とこしょうを少
々加え、よく混合しハンバーグを作成した。このうち10
0gとり、実施例４と同様の方法で調製したキサンタンガ
ムと微生物セルロースの複合化物凍結乾燥物を0.2g加
え、よく混合した。これを２等分しラップで包み、−30
℃で一晩凍結保存した。保存後、室温で解凍し、ドリッ
プの量を同じく−30℃で一晩凍結保存したキサンタンガ
ムと微生物セルロースの複合化物を加えないハンバーグ
（対照）と比較した。また、フライパンで焼いたもの
を、よく訓練された官能審査員によって官能評価を行っ
た。解凍時に出るドリップの量は対照と比べ、わずかに
肉汁が出る程度で離水が防止され、肉汁がよく保持され
ていた。また、官能評価でも対照と比較し、食感では有
意差が認められず、嗜好では好まれた。

〔発明の効果〕

本発明の微生物セルロース複合化物は、広範な高分子
化合物を複合化しているので、すぐれた機能性を有する
ものであり、食品素材などとして有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＡ６１Ｌ 17/00 Ｃ１２Ｐ 19/04 ＣＣ１２Ｐ 19/04 Ａ６１Ｌ 15/01 (72)発明者西村真理子愛知県西尾市楠村町明神左右29番地の１ (72)発明者深谷正裕愛知県知多郡東浦町森岡字濁池１番地の 28 (72)発明者奥村一愛知県半田市岩滑東町５丁目66番地の14 (72)発明者川村吉也愛知県江南市古知野町古渡132 (56)参考文献特開昭62−83854（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−152601（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−188365（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A23L 1/05 - 1/09 C08B 37/00 C12P 19/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】微生物セルロース産生菌を培養する培地中
にキチン，カルボキシメチルキチン，硫酸化キチン，キ
トサン，硫酸化キトサン，硝化キトサン，カルボキシメ
チルセルロース，アルギン酸ナトリウム，カラギーナン
およびキサンタンガムの中から選ばれた少なくとも１種
の高分子物質を添加して、該微生物セルロース産生菌を
培養することによって得られる微生物セルロースと高分
子物質との複合化物を含有する食品素材。
【請求項２】離解し、ミクロフィブリル化した微生物セ
ルロースとキチン，カルボキシメチルキチン，硫酸化キ
チン，キトサン，硫酸化キトサン，硝化キトサン，カル
ボキシメチルセルロース，アルギン酸ナトリウム，カラ
ギーナンおよびキサンタンガムの中から選ばれた少なく
とも１種の高分子物質を混合することにより得られる微
生物セルロースと高分子物質との複合化物を含有する食
品素材。