JP3642482B2

JP3642482B2 - 分散性及び速水和性のバイオポリマー

Info

Publication number: JP3642482B2
Application number: JP2001562610A
Authority: JP
Inventors: ヴァズランソフィ; リオティエアルノー
Original assignee: ダニスコ・エーエス
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: US20030113353A1; EA006722B1; MXPA02007821A; ES2219506T3; BR0108458A; ZA200205786B; EP1263846A1; EP1263846B1; DE60102806T2; DE60102806D1; FR2805267B1; WO2001062831A1; ATE264359T1; CA2400070A1; CN1175032C; KR100510573B1; EA200200866A1; TWI293967B; AU2001235690B2; BR0108458B1

Description

【０００１】
本発明は、乾燥形態の分散性及び速水和性のバイオポリマー並びに産業用処方物（例えば、建設、塗料、製紙、繊維、作物保護、水処理又は石油産業のような）、食品、化粧品、農薬又は医薬処方物を製造するために増粘剤、乳化剤及び／又は安定剤としてこれらを使用することに関する。
【０００２】
本発明に係る多糖類である高分子量のバイオポリマーは、媒質中、特に水性媒質中でのその増粘性、粘度調節性、乳化性及び／又は安定化性の性質のために多数の産業用途にますます使用されている。しかして、キサンタンガムが、その異例の流動学的性質のために建設、塗料、製紙、繊維、化粧品、食品、農業、水処理及び油の掘削及び回収のような様々な分野で使用されている。
【０００３】
多数の用途にとっては、バイオポリマーが乾燥形態であるときには、それを水溶液にすることが必要である。しかしながら、これらの粉末の主な欠点は、与えられた水性媒質中に分散し及び迅速に水和し難いことである。多くの場合、これらのバイオポリマーを分散及び／又は水和させると、媒質の機能性に有害である塊り（lump）を形成する。
【０００４】
キサンタンのような増粘性バイオポリマーの場合には、塊りを形成させることなく分散及び水和させるという観点での改良は、特に、反応媒質の粘度の良好な制御を可能にする。
【０００５】
この理由のため、水性媒質中に容易に分散され及び迅速に水和されることができると同時に塊りの形成を減少させ又はさらには無くすことのできる特にキサンタンガムタイプの乾燥形態のバイオポリマーを開発することが有利であろう。
【０００６】
実際には、塊りの形成を回避すると同時に粉末の良好な分散性及び水和性を維持するのに薦められる解決方法の一つは、ポリマー粉末をいわゆる「粒状化」法によって改質することからなる。この方法は、３００〜１０００μｍの平均寸法を有する粒体を得るために僅かに湿性の媒質でバイオポリマー粉末を凝集させる（「流動床」技術）ことからなる。この方法の主な欠点は、その高い実施費用にある。
【０００７】
別の解決方法は、界面活性剤型の化合物をバイオポリマーに補充することからなる。しかしながら、このような化合物の添加は、特に食品分野では、与えられた処方に加えられる添加物の数を減少させなければならない現在の傾向と一致しない。
【０００８】
本発明の目的は、水性媒質中で添加剤を添加し及び／又は激しい撹拌手段を付加する必要もなく改良された分散及び迅速な水和を与えると同時に塊りの形成を減少させ又はさらにその形成を排除するバイオポリマー粉末を提案することである。
【０００９】
このために、本発明の主題は、粒子の少なくとも７５重量％が６０〜２５０μｍの直径及び１００〜２５０μｍの平均直径（ｄ₅₀）を有する乾燥形態の分散性及び速水和性のバイオポリマーである。
【００１０】
好ましくは、バイオポリマー粒子の少なくとも７５重量％が１００〜２００μｍの直径及び１００〜２００μｍの平均直径（ｄ₆₀）を有する。
【００１１】
本発明によるバイオポリマーの粒度分布の適切な選択は、粉体の分散を制御させ及びその水和を促進させると同時に塊りの形成を実質的に減少させ及び通常的に完全に無くすることを可能にする。
【００１２】
また、本発明のバイオポリマーは、飛散性がなく且つ易流動性であるという利点も有する。
【００１３】
本発明のその他の利点及び特徴は、本明細書、実施例及びそれに続く図面を読めばより明らかになるであろう。
【００１４】
本明細書では、記号ｄ₅₀は、粒度分布であって、粒子の５０容量％が該粒度以下であるようなものを表す。例えば、１００μｍのｄ₅₀とは、粒子の５０容量％が粒度が１００μｍ以下であることを意味している。
【００１５】
粒度は、「コウルターＬＳ２３０」装置のような装置により乾式形態でレーザー分光法によって決定される。
【００１６】
本発明において、用語「バイオポリマー」とは、詳しくは、通常１×１０⁶ｇ／ｍｏｌ以上（ゲル透過によって測定して）の高分子量の多糖類を意味しており、そして、グルコース、マンノース、ガラクトース、ラムノース、グルクロン酸、マンヌロン酸及びグルロン酸単位からなり、随意には酢酸エステル誘導体及びピルビン酸エステル誘導体を有する。それらの詳しい構造及びそれらの性質は、例えば、Whistler著の書籍「Industrial gums」、第二版、第XXI〜XXIII章に開示されている。
【００１７】
これらのバイオポリマーは、水性栄養培地中で微生物を好気的に培養することによって有利に産生される。
【００１８】
細菌、酵母、カビ及び藻類のような多くの微生物がこれらのバイオポリマーを産生することができる。以下の微生物：
・キサントモナス属に属する細菌であって、より詳しくは、Bergey's Manual of Determinative Bacteriology（１９７４年第８版、バルチモアのウィリアムスＮ．ウィルキンス社）に記載された種、例えば、キサントモナス・ベゴニエ（Xanthomonas begoniae）、キサントモナス・カンペストリス（Xanthomonas campestris）、キサントモナス・カロタエ（Xanthomonas carotae）、キサントモナス
・ヘデラエ（Xanthomonas hederae）、キサントモナス・インカナエ（Xanthomonas incanae）、キサントモナス・マルバセアルム（Xanthomonas malvacearum）、キサントモナス・パパベリコラ（Xhantomonas papavericola）、キサントモナス・ファセオリ（Xanthomonas phaseoli）、キサントモナス・ピシ（Xanthomonas pisi）、キサントモナス・バスクロルム（Xanthomonas vasculorum）、キサントモナス・ベシカトリア（Xanthomonas vesicatoria）、キサントモナス・ビチアンス（Xanthomonas vitians）及びキサントモナス・ペラルゴニ（Xanthomonas pelargonii）に属する細菌、
・アルトロバクター属、より詳しくは、アルトロバクター・スタビリス（Arthrobacter stabilis）及びアルトロバクター・ビスコスス（Arthrobacter viscosus）種に属する細菌、
・エルビニナ（Erwinina）属に属する細菌、
・アゾトバクター属、より詳しくは、アゾトバクター・インジクス（Azotobacter indicus）種に属する細菌、
・アグロバクテリウム属、より詳しくは、アグロバクテリウム・ラジオバクター（Agrobacterium radiobacter）、アグロバクテリウム・リゾゲネス（Agrobacterium rhizogenes）及びアグロバクテリウム・ツメファシエンス（Agrobacterium tumefaciens）種に属する細菌、
・アルカリゲネス属に属する細菌であって、より詳しくはアルカリゲネス・ファエカリス（Alcaligenes faecalis）、
・シュードモナス属に属する細菌であって、より詳しくはシュードモナス・メタニカ（Pseudomonas methanica）、
・コリネバクテリウム（Corynebacterium）属に属する細菌、
・バチルス属に属する細菌であって、より詳しくはバチルス・ポリミクサ（Bacillus polymyxa）、
・スクレロチウム属、より詳しくは、スクレロチウム・グルカニクム（Sclerotium glucanicum）、スクレロチウム・ロルフシ（Sclerotium rolfsii）種に属するカビ又はプレクタニア・オシデンタリス（Plectania occidentalis）、
・アスペルギルス属、より詳しくは、アスペルギルス・イタコニクス（Aspergillus itaconicus）及びアスペルギルス・テレウス（Aspergillus terreus）種に属するカビ、
・ハンセヌラ・カプスラタ（Hansenula capsulata）種のようにハンセヌラ属に属する酵母
が特に挙げられる。
【００１９】
本発明の一つの好ましい具体例では、微生物はキサントモナス属の細菌、より詳しくはキサントモナス・カンペストリス種であり、そしてバイオポリマーはキサンタンガムである。
【００２０】
本発明によるバイオポリマーは、粉体の粒度分布を制御するための任意の方法によって得られることができる。例としては篩い分けが挙げられる。
【００２１】
上に示されるように、本発明によるバイオポリマーは、水性媒質中に容易に分散するので、高速剪断手段を必要としない。バイオポリマー粉末の分散性は、バイオポリマーが水溶液にされたときに形成される塊りを計数することによって評価される。形成した塊りの数が多ければ多いほど分散性はより劣る。
【００２２】
水和速度は、例えば、穏やかな撹拌条件下で一定期間にわたって発現した粘度を測定することによって決定されることができる。基準として、穏やかな撹拌とは、４００〜６００ｒｐｍである速度での解膠用パドルによる撹拌に相当し得る。
【００２３】
これらの特徴は、本発明によるバイオポリマーを増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び／又は安定剤として多くの処方物に取り入れることを可能にする。
【００２４】
また、本発明は、上で定義されるようなバイオポリマーを
・石油の掘削と補助回収用又は水処理用の処方物、
・製紙、建設又は繊維用の処方物、
・食品、化粧品、農薬又は医薬処方物、
・産業用又は家庭用クリーニングのための処方物
において増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び／又は安定剤として使用すること並びにこのようなバイオポリマーを含有する前記処方物を含む。
【００２５】
以下に与えられる実施例は、本発明を例示するために与えられるが、これに限定されない。
【００２６】
（実施例）
例１
・試料の調製
産物Ａ：産物Ａは、商品名ロディゲル（ロディア社製）のもとに販売されている標準的な商業用キサンタンガム粉末である。
産物Ｂ：産物Ｂは、本発明によるものである。このものは、１２５μｍ〜１８０μｍの粒度を有するキサンタンガムである。この産物は、二回の同時篩い分け：１８０μｍのメッシュ寸法の篩を通す一回の篩い分け及び１２５μｍの篩を通す一回の篩い分けによって得られる。
産物Ｃ：産物Ｃは、特許ＦＲ−Ａ−２６００２６７の実施例１に従ういわゆる「流動床」技術によって粒状化を受けたキサンタンガム粉末である。
【００２７】
【表１】

【００２８】
図１は、試料Ａ、Ｂ及びＣの粒度分布を示している。
【００２９】
・分散性試験
ヒドロコロイドの分散性を、分散後に溶液中に存在する塊りの数を計数することのできる試験法で評価することができる。
【００３０】
蒸留水中０．３％でキサンタンガムの溶液を調製する。この溶解を、ローラインの１０００ｍｌビーカー中に５００ｍｌの量の蒸留水で直径が６５ｍｍの解膠用パドルにより４００ｒｐｍの速度で１５分間行う。
【００３１】
前記溶液を１ｍｍのメッシュ寸法の篩によって濾過して濾過後に篩上に存在する塊りの数を記録する。
【００３２】
その結果を表２に要約する。
【表２】

【００３３】
産物は、
・塊りの数が５個以下ならば「非常に良い」；
・塊りの数が１０個以下ならば「良い」；
・塊りの数が１０個以上ならば「劣る」
とみなされる。
【００３４】
・水和試験
この試験は、水性媒質中のバイオポリマー粉末の水和速度を評価することができる。
【００３５】
０．３％のキサンタンガム粉末（産物Ａ、Ｂ及びＣ）を蒸留水中に溶解させる。この溶解を、１０００ｍｌローラインビーカー中に５００ｍｌの量の蒸留水で直径が６５ｍｍの解膠用パドルにより４００ｒｐｍの速度で１５分間実施する。この溶液の粘度を、１２ｒｐｍに設定したブルックフィールドＬＶＴ粘度計、スピンドルＮｏ．２を使用して４つの異なった時点で測定する。これら４つの時点は、１、２、５及び１５分である。
【００３６】
粘度値を以下の表３に示す。
【表３】

【００３７】
図２は、蒸留水中の試料Ａ、Ｂ及びＣの水和速度を表している。この速度は、一定期間にわたって発現した粘度を測定することによって決定される。
【００３８】
例２
４０％しょ糖溶液中での水和試験
この試験は、しょ糖を含有する水性媒質中のバイオポリマー粉末の水和速度を評価することができる。
【００３９】
０．３％のキサンタンガム粉末（産物Ａ、Ｂ及びＣ）を４０％のしょ糖を含有する溶液中に溶解させる。この溶解を、１０００ｍｌローラインビーカー中に５００ｇの量の４０％しょ糖溶液で直径が６５ｍｍの解膠用パドルにより４００ｒｐｍの速度で３０分間実施する。この溶液の粘度を、１２ｒｐｍに設定したブルックフィールドＬＶＴ粘度計、スピンドルＮｏ．２を使用して３つの異なった時点で測定する。これら３つの時点は、５、１５及び３０分である。
【００４０】
粘度値を表４に示す。
【表４】

【００４１】
図３は、４０％しょ糖媒質中の試料Ａ、Ｂ及びＣの水和速度を表している。この速度は、一定期間にわたって発現した粘度を測定することによって決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】乾燥形態でコウルターＬＳ２３０粒度計を使用して得られた、試料：産物Ａ、Ｂ及びＣの粒度分布を表している。
【図２】蒸留水中での試料Ａ、Ｂ及びＣの水和速度を表している。この速度は、例１の条件下で一定期間にわたって発現した粘度を測定することによって決定される（蒸留水中での水和試験）。
【図３】４０％のしょ糖を含有する媒質中での試料Ａ、Ｂ及びＣの水和速度を表している。この速度は、例２の条件下で一定期間にわたって発現した粘度を測定することによって決定される。

Claims

乾燥形態の分散性及び速水和性のバイオポリマーであって、前記バイオポリマーの粒子の少なくとも７５重量％が６０〜２５０μｍの直径及び１００〜２５０μｍの平均直径（ｄ₅₀）を有することを特徴とするバイオポリマー。
前記バイオポリマーの粒子の少なくとも７５重量％が１００〜２００μｍの直径及び１００〜２００μｍの平均直径（ｄ₅₀）を有することを特徴とする、請求項１に記載のバイオポリマー。
前記バイオポリマーがキサンタンガムであることを特徴とする、請求項１又は２のいずれかに記載のバイオポリマー。
請求項１〜３のいずれか一つに記載のバイオポリマーの増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び／又は安定剤としての使用。
請求項１〜３のいずれか一つに記載のバイオポリマーの石油の掘削と補助回収用又は水処理用の処方物における増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び／又は安定剤としての使用。
請求項１〜３のいずれか一つに記載のバイオポリマーの食品、化粧品、医薬又は農薬処方物における増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び／又は安定剤としての使用。
請求項１〜３のいずれか一つに記載のバイオポリマーの産業用又は家庭用クリーニングのための処方物における増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び／又は安定剤としての使用。
請求項１〜３のいずれか一つに記載のバイオポリマーの製紙、建設又は繊維用の処方物における増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び／又は安定剤としての使用。
請求項１〜３のいずれか一つに記載のバイオポリマーを増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び／又は安定剤として使用する、石油の掘削と補助回収、水処理、食品、化粧品、医薬、農薬、産業用若しくは家庭用クリーニング、製紙、建設又は繊維用の処方物。