【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維−バクテリアセルロース複合体及びその製造方法に係わり、特に、該複合体をパルプ原料とした非木材紙を提供する。

【０００２】

【従来の技術】森林資源は伐採量の拡大、酸性雨及び環境汚染などの要因から減少の一途をたどっている。 伐採された森林資源、即ち木材の消費量の約１／６はパルプ工業（製紙業）によるものであり、環境及び資源保護の目的から再生紙や非木材紙（木材以外の植物繊維から得たセルロースをパルプ原料とする紙）の製造技術の確立及び進歩が求められている。

【０００３】非木材紙としては、農業廃棄物（例えばサトウキビ、タケ、アサ、ムギ、イネ、及びトウモロコシなどの農作物において、実の収穫後に留置される藁状繊維等）を利用しパルプ原料を得る方法が公知であり、中でも、バガス紙については現在あらゆるグレードの紙（例えば、グラシン紙、ダンボール中芯、ライナー、白板紙、袋、包装紙、筆記用紙、印刷用紙、トイレット、
ティシュ、タオル及び塗工用原紙等）が実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】バガスとは一般に、甘蔗茎（サトウキビ）から砂糖原料を抽出した後の搾りカスの総称であり、東南アジア地方では古くから重要なパルプ資源である。

【０００５】しかしながら、バガス紙は木材由来の紙にくらべて脆弱であるという欠点を有しているため、現在実用化されているバガス紙にあっても、通常３０−７０
％程度の木材パルプが混合されているか又は補強材などが利用されている。

【０００６】また、バガスには通常約２０％の糖分が含有されているため、これらの洗浄・抽出廃液中のＢＯＤ
（生物学的酸素要求量）及びＣＯＤ（化学的酸素要求量）は膨大なものとなり、廃液処理工程に大きな負荷を与える。

【０００７】従って、農業廃棄物を利用した非木材紙（バガス紙）にあっては、より一層の改良が望まれている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、バガスが含有する炭素源及び窒素源に着目し、セルロース生産性微生物を接種し、培養することで該微生物にバクテリアセルロースを産生させることができ、且つバガス中の粗荒な繊維を架橋する様にバクテリアセルロースの微細な繊維が形成され、バガスの繊維状態を改善でき製紙後の強度が増強されることを見い出し、本発明を完成させた。

【０００９】即ち本発明は、繊維とセルロース生産性微生物が資化可能な炭素源及び／又は窒素源とを含有する、植物由来のセルロース主体組成物中にセルロース生産性微生物を接種し、培養することを特徴とする繊維−
バクテリアセルロース複合体の製造方法である。

【００１０】本発明で使用される植物由来のセルロース主体組成物は、繊維並びに炭素源及び／又は窒素源を含有するものである。

【００１１】ここでいう繊維とは、実質的に、セルロース及びセルロースを主鎖としたヘテロ多糖を含むもの並びにβ−１，３、β−１，２等のグルカンを含むものであり、ヘテロ多糖の場合のセルロース以外の構成成分は、マンノース、フルクトース、ガラクトース、キシロース、アラビノース、ラムノース、グルクロン酸等の六炭糖五炭糖及び有機酸等である。

【００１２】尚、これらの多糖は単一物質である場合もあるし、２種以上の多糖が水素結合等により混在しても良い。

【００１３】これら繊維並びに炭素源及び／又は窒素源を含有する、植物由来のセルロース主体組成物の具体的な例としては、サトウキビ搾りかす（バガス）、小麦ふすま、大豆搾りかす、オカラ、籾がら、茶がら、麦芽搾りかす、コーヒー豆搾りかす、ビート（砂糖大根）搾りかす、果実搾りかす、果実皮及びセルラーゼ処理で一部糖化したオガクズ、古紙等が挙げられる。

【００１４】尚、セルロース主体組成物を常法によりパルプ化した後、酢酸菌等を接種して培養することも可能である。

【００１５】セルロース主体組成物中の炭素源及び窒素源の濃度は様々な値を取り得るので、セルロース生産性微生物がセルロースを生産するのに十分なレベルに満たない場合は、当業者によって適宜炭素源、窒素源及び各種栄養素が添加されよう。

【００１６】炭素源としてはシュクロース、グルコース、グルコン酸、フルクトース、マンニトール、ソルビトール、ガラクトース、マルトース、エリスリット、カドニット、グリセリン、エテレングリコール、プロピレングリコール、エタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、酪酸及び吉草酸等が挙げられる。

【００１７】窒素源としては硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム等のアンモニウム塩、
硝酸塩、尿素及びペプトン等の有機又は無機の窒素化合物が挙げられる。

【００１８】これら組成物には、天然の炭素源及び／又は窒素源が含有されているが、培養に際して更に天然及び／又は人工のものを添加することが可能である。

【００１９】更に、添加する栄養素として、アミノ酸、
ビタミン、脂肪酸、核酸、更にこれらのものを含有するペプトン、カザミノ酸、酵母エキス及び豆濃等を添加することも可能であり、この他に２，７，９−トリカルボキシ−１Ｈピロロ［２，３−Ｓ］−キノリン−４，５−
ジオン、ピロロキノリンキノン（ＰＱＱ）、イノシトール及び／又はフィチン酸もセルロース生成促進因子として添加するとバクテリアセルロースの生産性向上に効果がある。

【００２０】本発明で使用される『セルロース生産性微生物』とは、糖類を代謝しセルロース性物質を産生する能力を有する微生物であり、この微生物によって生産されるセルロース性物質を『バクテリアセルロース』という。

【００２１】より具体的には、Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ
属、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属、Ｒｈｉｚｏｂｉｕ
ｍ属、Ｓａｒｃｉｎａ属、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属、
Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ属、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅ
ｓ属、Ａｅｒｏｂａｃｔｅｒ属、Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅ
ｒ属、Ｚｏｏｇｌｅａ属に属する細菌及び藻類等が挙げられる。

【００２２】これらの中でもＡｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ属に属する酢酸菌（例えば、ＢＰＲ２００１株、ＡＴＣＣ
２３７６８株、ＡＴＣＣ２３７６９株、ＡＴＣＣ１４８
５１株、ＡＴＣＣ１０２４５株、ＡＴＣＣ１１１４２株及びＡＴＣＣ１０８２１株）を用いることが好ましく、
より好ましくはＢＰＲ２００１株である。

【００２３】ここでいうＢＰＲ２００１株の微生物は、
平成５年２月２４日付で通産省工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託されている（ＦＥＲＭ Ｐ−１３４６
６）。 更に、該微生物は平成６年２月７日付でブダペスト条約に基づく寄託へ移管されている（ＦＥＲＭ ＢＰ
−４５４５）。

【００２４】これらセルロース生産性微生物を植物由来のセルロース主体組成物に接種し、培養する際には、雰囲気中の酸素濃度、ｐＨ及び温度等の培養条件を適宜、
設定する必要がある。

【００２５】培養中のｐＨとしては、３−７の範囲内が使用可能であり、好ましくは４−６、より好ましくは５
付近のｐＨである。

【００２６】ｐＨを調整する際には、あらゆるアルカリ及び酸を用いることが可能である。 例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び炭酸ナトリウム等のアルカリ、並びに酢酸、クエン酸、塩酸、硫酸及び硝酸等の酸が使用可能である。

【００２７】培養中の温度としては、１０−５０℃の範囲内で行うことが可能であり、好ましくは１０−４０
℃、より好ましくは２０−４０℃、さらに好ましくは２
５−３５℃で行うことが可能である。

【００２８】また、培養方法としては、通気攪拌、振盪、静置培養のいずれでも良く、培養槽に供給する酸素濃度は１−１００％、好ましくは２０−８０％、より好ましくは２５−７５％であれば良い。

【００２９】このような培養方法については、特開昭６
２−２６５９９０号公報及び特開昭６１−２２１２０１
号公報等の他に、本出願人名義の特願平５−４６８４４
号明細書及び特願平５−３３１４９１号明細書に具体例が記載されている。

【００３０】また本発明は、前記製造方法によって得られ得る繊維−バクテリアセルロース複合体にも係わる。

【００３１】前記製造方法より得た複合体を、その培養液中から精製するには、例えば、水洗、加圧脱水、希酸洗浄、アルカリ洗浄、有機溶媒による処理、次亜塩素酸ソーダー及び過酸化水素等の漂白剤による処理、リゾチーム等の菌体溶解酵素による処理、ラウリル硫酸ソーダー、デオキシコール酸等の界面活性剤による処理、並びに常温から２００℃の範囲の加熱洗浄等の単独及び併用して施すことにより行える。

【００３２】更に本発明は、繊維−バクテリアセルロース複合体の成形物、例えば紙、建材、セロハン、アスファルト及び壁材なども提供する。 特に、該複合体による紙は本発明の好ましい実施態様の一つである。

【００３３】該複合体を成形し、紙とする際には、通常の製紙方法で行うことができる。 パルプ化工程ではメカニカルパルプ化法、サーモメカニカルパルプ化法、化学メカニカルパルプ化法、半化学パルプ化法、化学パルプ化法及び可溶化パルプ化法等を採る事ができるが、バクテリアセルロースの変性・変化を抑制するためにメカニカルパルプ又はサーモメカニカルパルプ化法によることが好ましい。

【００３４】以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこの範囲に限定されるものではない。

【００３５】

【実施例】

（実施例１）植付１年後のサトウキビを、砂糖の生産で通常用いられている方法に従って圧搾して糖液を搾り出し、サトウキビ搾りカス（バガス）を得た。

【００３６】このようにして得たバガスをハサミで約５
ｍｍ角に切削し、その１００部に水２５部を加えて混合し、酢酸を用いてｐＨ＝５．５に調整した後、酢酸菌Ａ
ｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｓｐ． ＢＰＲ２００１を１０
⁴ ｃｅｌｌ／ｇとなるように接種した。

【００３７】これを２８℃に保温しながら時々全体をかき混ぜ、あるいはそのまま静置し、培養した。 １週間後、バガスの繊維部分を光学顕微鏡で観察すると、酢酸菌が繁殖していた。 さらにこれらを走査型電子顕微鏡で観察するとバクテリアセルロースの繊維が、バガスの表面にその繊維を架橋するように付着していた（バガス繊維−バクテリアセルロース複合体が形成された）。

【００３８】（実施例２）実施例１で調製したバガス繊維−バクテリアセルロース複合体を製紙用ダブルディスクリファイナーでパルプ化し、常法に従って洗浄・漂白した後、紙を作成した。 この紙をＡ紙とした。

【００３９】（実施例３）実施例１で５ｍｍ角に切削したバガスを、そのまま実施例２と同様の手順でパルプ化した。 これに酢酸菌ＢＰＲ２００１株を接種して実施例１と同様に培養した。 １週間後、バガスの繊維部分を走査型電子顕微鏡で観察すると、実施例１と同じようにバガス繊維−バクテリアセルロース複合体が形成されていた。

【００４０】このようにして得たバガス繊維−バクテリアセルロース複合体を、実施例２と同様の手順で製紙した。 この紙をＢ紙とした。

【００４１】（実施例４）実施例１で５ｍｍ角に切削したバガスを、そのまま実施例２と同様の手順でパルプ化し、バガス繊維のみからなる紙を作成した。 これをバガス紙とした。 このバガス紙は脆弱であり、引張りにより容易に切断することができた。

【００４２】次に、Ａ紙、Ｂ紙及びバガス紙の引張強度をＪＩＳ Ｐ８１１３（１９７６）に従い測定した。

【００４３】原料バガスからの繊維の収率を測定した。
それぞれの値をＡ紙／バガス紙の相対値及びＢ紙／バガス紙の相対値として表１に示した。

【００４４】

【表１】 表１ 引張強度（裂断長）の比 収率の比 Ａ紙／バガス紙 １．９２ １．０５ Ｂ紙／バガス紙 ２．１５ １．１０これらの値から本発明のバガス繊維−バクテリアセルロース複合体から得た紙は、バガス紙と比較して引張強度が顕著に増強されており、繊維収率も優れていた。

【００４５】また、本発明により得られたバガス繊維−
バクテリアセルロース複合から得た紙の色調、インク印刷特性及び手触りなどの紙質については、通常の木材由来の紙と比して何の遜色もなかった。

【００４６】

【発明の効果】非木材繊維を原料として高強度の紙を収率良く得られる。

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