(57)【要約】【課題】  バクテリアセルロースと樹脂との複合糸であって、セルロース繊維の長軸方向と樹脂の長軸方向とが揃った、高強度な複合糸およびその製造方法を提供する。【解決手段】  ヒドロキシプロピルセルロースが結合したバクテリアセルロースと水または有機溶媒に溶解可能な物性を有する樹脂との複合糸。カルボキシルメチルセルロースが結合したバクテリアセルロースと水、メタノールまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂との複合糸。ヒドロキシエチルセルロースが結合したバクテリアセルロースと水、メタノール、テトラヒドロフランまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂との複合糸。【選択図】  図８
2020002504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒドロキシプロピルセルロースが結合したバクテリアセルロースと水または有機溶媒に溶解可能な物性を有する樹脂との複合糸。
【請求項２】
カルボキシルメチルセルロースが結合したバクテリアセルロースと水、メタノールまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂との複合糸。
【請求項３】
ヒドロキシエチルセルロースが結合したバクテリアセルロースと水、メタノール、テトラヒドロフランまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂との複合糸。
【請求項４】
バクテリアセルロースと樹脂との複合糸の製造方法であって、下記（ａ）〜（ｃ）の工程を有する前記方法：
（ａ）ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシルメチルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロースからなる群から選択される分散剤が結合したバクテリアセルロースと樹脂とを同一の溶媒に分散ないし溶解させて紡糸原液を作製する工程、
（ｂ）前記紡糸原液を紡出させる工程、
（ｃ）前記溶媒を除去する工程。
【請求項５】
前記分散剤がヒドロキシプロピルセルロースであり、前記樹脂が水または有機溶媒に溶解可能な物性を有する樹脂であり、前記溶媒が水または有機溶媒である、請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記分散剤がカルボキシルメチルセルロースであり、前記樹脂が水、メタノールまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂であり、前記溶媒が水、メタノールまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドである、請求項４に記載の製造方法。
【請求項７】
前記分散剤がヒドロキシエチルセルロースであり、前記樹脂が水、メタノール、テトラヒドロフランまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂であり、前記溶媒が水、メタノール、テトラヒドロフランまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドである、請求項４に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バクテリアセルロースと樹脂との複合糸およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バクテリアセルロースは、酢酸菌などの細菌が生産するセルロースであり、高い機械的強度や生体適合性、生分解性などの特性を有することから、化粧品や医薬品をはじめ、様々な産業分野で活用しうる素材として注目されている。
【０００３】
一方、樹脂は、従来より合成繊維の原料として用いられており、代表的なものとしては、ポリエチレンテレフタレートを紡糸してなるポリエステル繊維や、アクリロニトリルを主成分として紡糸してなるアクリル繊維、ポリビニルアルコールを紡糸してなるビニロンなどを例示することができる。合成繊維は、天然繊維に比べて強度（引っ張り、引き裂き、摩耗などへの耐性）が高く、虫やカビなどの影響を受けにくい。また、樹脂の種類を選択することにより、伸び率や吸湿性、疎水性、耐薬品性、比重、熱可塑性といった物性を所望のものに調整できるといった利点を有する。
【０００４】
従って、両者の利点を兼ね備えた、セルロースと樹脂との複合糸の製造が試みられており、例えば、非特許文献１には、セルロースナノクリスタルとポリスチレンとの複合糸を製造したことが開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Siqi Huan et al., RSC Adv., 2015, 5, 50756-50766
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に記載の複合糸は、原料のセルロースナノクリスタルがパルプ由来であり、溶媒への分散性が低いため、製造過程で非イオン性界面活性剤のソルビタンモノステアリン酸を用いており（2.1 Materials, p.50757）、複合糸の使用用途によっては当該界面活性剤の影響が懸念される。また、パルプ由来のセルロースは一般に、過酷な処理により精製・微細化するためセルロース繊維長が短くなる。従って、これを原料とする非特許文献１に記載の複合糸は、強度の点で不十分であることが懸念される。
【０００７】
すなわち、係る非特許文献を鑑みても、界面活性剤等の添加物の影響を懸念する必要がなく、十分な強度を備えたセルロースと樹脂との複合糸は、未だ提供されている状況ではない。本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、界面活性剤等の添加物の影響を懸念する必要がなく、十分な強度を備えたセルロースと樹脂との複合糸およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意研究の結果、バクテリアセルロース（以下、「ＢＣ」と略記する場合がある。）の繊維表面にヒドロキシプロピルセルロース（以下、「ＨＰＣ」と略記する場合がある。）、カルボキシルメチルセルロース（以下、「ＣＭＣ」と略記する場合がある。）およびヒドロキシエチルセルロース（以下、「ＨＥＣ」と略記する場合がある。）からなる群から選択される分散剤を結合させることにより、水や有機溶媒中における分散性が顕著に高くなることを見出した。そして、これらの分散剤が結合したＢＣと樹脂とを同一の溶媒に分散ないし溶解したものを紡糸原液として紡糸することにより、セルロース繊維の長軸方向と樹脂の長軸方向とが揃った、高強度な糸を製造できることを見出した。そこで、これらの知見に基づいて、下記の各発明を完成した。
【０００９】
（１）本発明に係る複合糸の第１の態様は、ＨＰＣが結合したＢＣ（以下、「ＨＰＣ−ＢＣ」と略記する場合がある。）と水または有機溶媒に溶解可能な物性を有する樹脂との複合糸である。
【００１０】
（２）本発明に係る複合糸の第２の態様は、ＣＭＣが結合したＢＣ（以下、「ＣＭＣ−ＢＣ」と略記する場合がある。）と水、メタノールまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂との複合糸である。
【００１１】
（３）本発明に係る複合糸の第３の態様は、ＨＥＣが結合したＢＣ（以下、「ＨＥＣ−ＢＣ」と略記する場合がある。）と水、メタノール、テトラヒドロフランまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂との複合糸である。
【００１２】
（４）本発明に係る複合糸の製造方法は、ＢＣと樹脂との複合糸の製造方法であって、下記（ａ）〜（ｃ）の工程を有する：（ａ）ＨＰＣ、ＣＭＣおよびＨＥＣからなる群から選択される分散剤が結合したＢＣと樹脂とを同一の溶媒に分散ないし溶解させて紡糸原液を作製する工程、（ｂ）前記紡糸原液を紡出させる工程、（ｃ）前記溶媒を除去する工程。
【００１３】
（５）本発明に係る複合糸の製造方法において、分散剤がＨＰＣである場合、前記樹脂は水または有機溶媒に溶解可能な物性を有する樹脂であり、前記溶媒は水または有機溶媒であることが好ましい。
【００１４】
（６）本発明に係る複合糸の製造方法において、分散剤がＣＭＣである場合、前記樹脂は水、メタノールまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂であり、前記溶媒は水、メタノールまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドであることが好ましい。
【００１５】
（７）本発明に係る複合糸の製造方法において、前記分散剤がＨＥＣである場合、前記樹脂は水、メタノール、テトラヒドロフランまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂であり、前記溶媒は水、メタノール、テトラヒドロフランまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＢＣの利点と樹脂の利点とを兼ね備えた、高強度な糸を得ることができる。また、水あるいは所定の有機溶媒に溶解可能な種々の樹脂を用いることができることから、樹脂を選択することにより、本発明の糸は、伸び率や吸湿性、疎水性、耐薬品性、比重、熱可塑性といった物性を所望のものに調整することができ、衣料用の他、農業用、漁業用、建築用、その他工業用などの様々な用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】各種の分散剤が結合したＢＣの赤外分光法（ＩＲ）のスペクトルである。
【図２】ＢＣに結合した各種分散剤の重量割合を示すグラフである。
【図３】分散剤が結合したＢＣについて、各種の分散媒における分散の様子を評価した結果を示す表（Ｉ）、および、その分散の様子を偏光顕微鏡で観察した写真（ＩＩ）である。
【図４】分散剤が結合したＢＣについて、各種の分散媒における分散の様子を示す写真である。
【図５】左側は、各種の分散剤が結合したＢＣを透過型電子顕微鏡で観察した写真である。右側は、各種の分散剤が結合したＢＣのセルロース繊維の幅を測定した結果を示すグラフである。
【図６】ＨＰＣ−ＢＣからなる糸を原子間力顕微鏡により観察した写真である。
【図７】ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる糸を走査型電子顕微鏡により観察した写真である。
【図８】ＨＰＣ−ＢＣとＰＭＭＡとの複合糸を走査型電子顕微鏡により観察した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１９】
本発明において「複合糸」とは、原料成分として、バクテリアセルロースと樹脂との少なくとも２種を含有してなる糸をいう。ここで、「糸」は、細長い線状の物質をいい、「繊維」と同義に用いられる場合がある。
【００２０】
なお、本発明において「セルロース繊維」とは、セルロースの微細構造において、セルロースを構成している繊維のことを指す。
【００２１】
本発明に係る複合糸は、分散剤（ＨＰＣ、ＣＭＣまたはＨＥＣ）が結合したＢＣと樹脂との複合糸であって、下記１〜３の態様がある；
第１の態様：ＨＰＣ−ＢＣと、水または有機溶媒に溶解可能な物性を有する樹脂との複合糸。
第２の態様：ＣＭＣ−ＢＣと、水、メタノールまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂との複合糸。
第３の態様：ＨＥＣ−ＢＣと、水、メタノール、テトラヒドロフランまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂との複合糸。
【００２２】
分散剤が結合したＢＣにおいて、分散剤の結合量は適宜設定することができるが、例えば、分散剤が結合したＢＣ全体を１００％とした場合の分散剤の質量割合が２０％（ｗ／ｗ）程度であれば、水や有機溶媒に良好に分散するＢＣを得ることができる。なお、分散剤とＢＣとは分子間力（水素結合、ファンデルワールス力）で結合していると考えられる。
【００２３】
分散剤が結合したＢＣは、例えば、バクテリアセルロース生産菌を、分散剤を添加した培地で撹拌培養や通気培養し、得られた培養液から菌体成分を除去してＢＣを精製することにより得ることができる。分散剤は、市販のものを用いることができる。培地への分散剤の添加量は、例えば、培地における終濃度が０．５〜５％（ｗ／ｖ）などとすることができるが、ＢＣへの所望の分散剤結合量に応じて適宜設定することができる。また、分散剤が結合したＢＣは、市販のナノフィブリル化バクテリアセルロース（Fibnano（登録商標）ＣＭ−ＮＦＢＣ、Fibnano（登録商標）ＨＥ−ＮＦＢＣおよびFibnano（登録商標）ＨＰ−ＮＦＢＣ（以上、草野作工）を用いることもできる。
【００２４】
バクテリアセルロース生産菌は、バクテリアセルロースを生産することができる公知の細菌を用いることができ、具体的には、例えば、Ｇｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｘｙｌｉｎｕｓ ＡＴＣＣ５３５８２株、Ｇｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｈａｎｓｅｎｉｉ ＡＴＣＣ２３７６９株やＧｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｘｙｌｉｎｕｓ ＡＴＣＣ７００１７８（ＢＰＲ２００１）株、Ｇｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｓｗｉｎｇｓｉｉ ＢＰＲ３００１Ｅ株、Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｘｙｌｉｎｕｍ ＪＣＭ１０１５０株、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｓｐ．ＣＪＦ−００２株、Ｇｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｓ ＳＩＩＤ９５８７株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ−０１４９５）などを用いることができる。
【００２５】
バクテリアセルロース生産菌の培養条件は、上述の細菌の培養に用いられる公知の培養条件とすることができ、例えば、通気量１〜１０Ｌ／分、回転数１００〜８００ｒｐｍ、温度２０〜４０℃、培養期間１〜７日間の培養条件を挙げることができる。また、培地もヘストリン−シュラム(Ｈｅｓｔｒｉｎ−Ｓｃｈｒａｍｍ)標準培地（ＨＳ培地）など、上述の細菌の培養に用いられる公知のものを用いることができる。
【００２６】
培養液からのＢＣの精製は、まず、培養液に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を加えて６０℃程度に加温しながら数時間振とうすることにより菌体を溶解する。これを遠心分離に供し、上清を除去することにより菌体成分を除去して、沈殿物を回収する。続いて、沈殿物に水を加えて遠心分離を行った後、上清を除去する操作を、沈殿物のｐＨが７以下となるまで繰り返し行えばよい。これにより、分散剤が結合したＢＣが水に分散した液体（ＢＣ分散液）を得ることができる。
【００２７】
なお、このようにして得られるＢＣ分散液（分散剤の部分を除く）は非常にセルロース純度が高く、その構成糖を分析した場合、９０％以上がグルコースである。構成糖の分析は、例えば、液体クロマトグラフ−ポストカラム誘導体化法（H. Mikami and Y. Ishida, Bunseki Kagaku, 32, E207 (1983)）により行うことができる。ＢＣとパルプ由来セルロースとについて、精製品を当該方法により分析した結果を表１に例示する。表１は検出された糖の全量を１００％とした場合に各糖が占める割合を百分率で示すものである。ＢＣの精製品は、当該方法により得られるクロマトグラムにおいて、グルコースのピーク以外に目立ったピークは認められない。これに対して、パルプ由来セルロースの精製品のクロマトグラムでは、グルコースの他にキシロースやマンノース、セロビオース等の目立ったピークが認められ、グルコースの含有割合は９０％未満となる。この点において、ＢＣの精製品とパルプ由来セルロースの精製品とは区別することができる。
【表１】
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【００２８】
水に溶解可能な物性を有する樹脂は、ポリエチレングリコールやポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、アクリルアミドカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、アミロース、アルギン酸、ザンタンガム、プルラン、ラミナラン、カラギーナン、イヌリン、レバンなどを例示することができる。
【００２９】
有機溶媒に溶解可能な物性を有する樹脂は、ポリエチレングリコールやポリエチレンオキサイド、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、アミック酸、アリールスルホン酸、酢酸セルロース、イソブテン、ビニルアセタール、塩化ビニル、塩化ビニリデン、イソプレンなどを例示することができる。
【００３０】
メタノールに溶解可能な物性を有する樹脂は、ポリエチレングリコールやポリエチレンオキサイド、酢酸ビニル、酸化プロピレン、ビニールブチリルなどを例示することができる。
【００３１】
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂は、ポリメチルメタクリレートやポリカーボネート、ポリスチレン、アミック酸、アリールスルホン酸などを例示することができる。
【００３２】
テトラヒドロフランに溶解可能な物性を有する樹脂は、ポリエチレングリコールやポリエチレンオキサイド、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、酢酸セルロース、イソブテン、ビニルアセタール、塩化ビニル、塩化ビニリデン、イソプレンなどを例示することができる。
【００３３】
本発明の複合糸は、下記（ａ）〜（ｃ）の工程により製造することができる。すなわち本発明は、これらの工程を有するＢＣと樹脂との複合糸の製造方法も提供する。
（ａ）ＨＰＣ、ＣＭＣおよびＨＥＣからなる群から選択される分散剤が結合したＢＣと樹脂とを同一の溶媒に分散ないし溶解させて紡糸原液を作製する工程、
（ｂ）前記紡糸原液を紡出させる工程、
（ｃ）前記溶媒を除去する工程。
【００３４】
後述する実施例１（４）に示すように、ＨＰＣ−ＢＣは水や有機溶媒における分散性が高いことから、工程（ａ）においてＨＰＣ−ＢＣを用いる場合は、樹脂は水または有機溶媒に溶解可能な物性を有する樹脂を、溶媒は水または有機溶媒を用いることが好ましい。
【００３５】
ここで「有機溶媒」とは、常温常圧で液体の有機化合物をいう。有機溶媒は一般に、低極性のものと中・高極性のものとに大別され、本発明に係る有機溶媒はこのうちいずれでもよいが、中・高極性のものがより好ましい。中・高極性の有機溶媒として、具体的には、例えば、エタノールやメタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、アセトニトリル、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジクロロメタン、ジエチルエーテルなどを挙げることができる。
【００３６】
一方、ＣＭＣ−ＢＣは水、メタノールまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドにおける分散性が高いことから、工程（ａ）においてＣＭＣ−ＢＣを用いる場合は、樹脂は水、メタノールまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂を、溶媒は水、メタノールまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを用いることが好ましい。
【００３７】
また、ＨＥＣ−ＢＣは水、メタノール、テトラヒドロフランまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドにおける分散性が高いことから、工程（ａ）においてＨＥＣ−ＢＣを用いる場合は、樹脂は水、メタノール、テトラヒドロフランまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解可能な物性を有する樹脂を、溶媒は水、メタノール、テトラヒドロフランまたはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを用いることが好ましい。
【００３８】
工程（ａ）において、分散剤が結合したＢＣと樹脂とを同一の溶媒に分散ないし溶解させて紡糸原液を作製する手順は特に限定されず、例えば、所定の溶媒にＢＣを分散させてＢＣ分散液とし、ここに樹脂を投入して溶解させればよい。あるいは、所定の溶媒にＢＣを分散させてＢＣ分散液とし、同一種類の溶媒に樹脂を溶解させて樹脂溶液とし、このＢＣ分散液と樹脂溶液とを混合して紡糸原液としてもよい。
【００３９】
工程（ｂ）および工程（ｃ）は、化学繊維の紡糸方法の定法に従って行うことができ、例えば、電解紡糸法などの乾式紡糸により行ってもよく、凝固浴中に紡糸原液を紡出させるとともに溶媒を除去する湿式紡糸により行ってもよい。
【００４０】
なお、本発明において、ＢＣが液体中に「分散する」とは、ＢＣが液体中に浮遊あるいは懸濁することをいう。また、「分散性が高い」とは、分散質としてのＢＣの液体中における粒子径や繊維幅が比較的小さいことや、分散質としてのＢＣが液体中で比較的均一に浮遊あるいは懸濁していることをいう。また、ＢＣ分散液とは、ＢＣを含有する液体であって当該液体中にＢＣが分散した状態で存在するものをいう。
【００４１】
上述のとおり、本発明の複合糸は、セルロースが天然型のＩ型結晶構造を保ったまま分散した状態で存在するＢＣ分散液を用いて製造されるものである。従って、複合糸におけるセルロースの結晶構造もＩＩ型である。一方、従来の溶解処理を経たセルロースを用いて製造された糸ではセルロースの結晶構造はＩＩ型となるため、この点において、本発明の複合糸とは区別することができる。
【００４２】
セルロース結晶構造のＩ型の特徴は、セルロースミクロフィブリル構造（幅数ｎｍ、長さ不定長の棒状の微結晶）が存在し、そのミクロフィブリル中において、分子鎖の極性（還元末端／非還元末端の向き）が揃った平行鎖構造にある。一方、ＩＩ型は、セルロースミクロフィブリル構造が存在せず、結晶中において隣り合う分子鎖の極性が互い違いに充填された逆平行構造に特徴がある。セルロース結晶構造は、Ｘ線回析法により分析することができ、ピークのプロファイルが下記のとおり異なることから、Ｉ型とＩＩ型とを区別することができる（Sunghyun Nam et al., Carbohydrate Polymers 135 (2016) 1-9）。
結晶Ｉ型：回析角（２θ）＝１４．７°、１６．５°、２２．５°
結晶ＩＩ型：回析角（２θ）＝１２．３°、２０．２°、２１．９°
【００４３】
本発明に係る複合糸の製造方法は、本発明の特徴を損なわない限りさらに他の工程を有していてもよく、そのような工程としては、例えば、バクテリアセルロース生産菌の培養工程、ＢＣの精製工程、ＢＣ分散液の調製工程などを挙げることができる。
【００４４】
以下、本発明について、各実施例に基づいて説明する。なお、本発明の技術的範囲は、これらの実施例によって示される特徴に限定されない。
【実施例】
【００４５】
＜実施例１＞分散剤が結合したＢＣ
（１）分散剤が結合したＢＣの調製  
ＨＳ培地（組成；ｂａｃｔｏ ｐｅｐｔｏｎ ０．５％（ｗ／ｖ）、ｙｅａｓｔ ｅｘｔｒａｃｔ ０．５％（ｗ／ｖ）、Ｎａ２ＨＰＯ４ ０．２７％（ｗ／ｖ）、クエン酸 ０．１１５％（ｗ／ｖ）、グルコース ２％（ｗ／ｖ））に、終濃度２％（ｗ／ｖ）となるよう表２の分散剤を添加した。また、比較対照として分散剤を添加しないＨＳ培地も用意した。バクテリアセルロース生産菌であるＧｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｓ ＳＩＩＤ９５８７株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ−０１４９５；平成２４年（２０１２年１２月２１日に独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター（〒２９２−０８１８日本国千葉県木更津市かずさ鎌足２−５−８ １２２号室）に寄託）を植菌して、通気量 ７〜１０Ｌ／分、回転数２００〜５００ｒｐｍ、温度３０℃の条件下で通気撹拌培養を３日間行うことによりＢＣを生産させた。
【表２】
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【００４６】
続いて、培養液に等量の４％（ｗ／ｖ）ＮａＯＨ水溶液を加えて７０℃、１５０ｒｐｍで２時間旋回することにより菌体を溶解した。６ＮＨ２ＳＯ４を加えて中和し、これを遠心分離に供した後、上清を除去して沈殿物を回収することにより、水溶性の菌体成分を除去した。そこに超純水を加えて遠心分離を行った後、上清を除去する操作を、湿潤状態で沈殿物のｐＨが７程度となるまで繰り返し行うことにより精製した。この操作でＢＣに結合していない分散剤も除去される。得られたＢＣが分散した液体を、ＢＣ分散液とした。ＢＣ分散液の一部をとり、乾燥させて絶乾重量を測定し、この測定結果に基づいてＢＣ分散液のセルロース濃度（質量％）を算出した。すなわち、以下の実施例において、「セルロース濃度」は、当該液体中の「ＢＣ」または「分散剤が結合したＢＣ」の質量割合を示す。
【００４７】
（２）分散剤の結合の確認
ＢＣ分散液について、定法に従い赤外分光法（ＩＲ）のスペクトルを得て解析を行った。その結果を図１に示す。なお、図１にはＣＭＣ−１、ＨＥＣ−１およびＨＰＣ−１を用いて生産したＢＣの結果のみを示すが、ＣＭＣ−１を用いて生産したＢＣとＣＭＣ−２を用いて生産したＢＣとは同様の結果であった。また、ＨＥＣ−１を用いて生産したＢＣ、ＨＥＣ−２を用いて生産したＢＣおよびＨＥＣ−３を用いて生産したＢＣは同様の結果であった。また、ＨＰＣ−１を用いて生産したＢＣ、ＨＰＣ−２を用いて生産したＢＣおよびＨＰＣ−３を用いて生産したＢＣは同様の結果であった。
【００４８】
図１に示すように、ＨＰＣ−１を用いて生産したＢＣでは、メチル基（−ＣＨ３）を示す２９５０〜２８５０ｃｍ−１にピークが見られた。また、ＨＰＣ−１を用いて生産したＢＣおよびＨＥＣ−１を用いて生産したＢＣでは、メチレン基（−ＣＨ２−）を示す２９００〜２８００ｃｍ−１のピークが大きかった。また、ＣＭＣ−１を用いて生産したＢＣでは、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を示す１５９９ｃｍ−１にピークが見られた。一方、分散剤を用いずに生産したＢＣでは、メチル基のピークおよびカルボキシル基のピークが見られず、メチレン基のピークは小さかった。
【００４９】
すなわち、ＣＭＣ、ＨＥＣおよびＨＰＣのいずれの分散剤も、ＢＣに結合していることが明らかになった。これらの結果から、ＣＭＣを添加した培養液ではＣＭＣが結合したＢＣ（ＣＭＣ−ＢＣ）が、ＨＥＣを添加した培養液ではＨＥＣが結合したＢＣ（ＨＥＣ−ＢＣ）が、ＨＰＣを添加した培養液ではＨＰＣが結合したＢＣ（ＨＰＣ−ＢＣ）が生成したことが明らかになった。
【００５０】
（３）分散剤の結合量
ＢＣ分散液を凍結乾燥してＢＣ乾燥物を得た。３０ｍｇのＢＣ乾燥物を１０５℃に５時間置くことにより絶対乾燥状態とした。デシケーターにて室温まで冷ました後、６０（ｗ／ｗ）％テトラブチルホスホニウムヒドリド（ＴＢＰＨ）水溶液３ｍＬを加えて、７０℃にて約２時間攪拌することにより、セルロースを完全に溶解させた（セルロース分子と分散剤との結合およびセルロース分子同士の結合を解離させた）。続いて、水５０ｍＬを加えてセルロースのみを沈殿させた。沈殿物をフィルター濾過により除去し、水溶液を回収した。この水溶液には、セルロースに結合していた分散剤が含まれる。水溶液を減圧濾過に供して残渣を回収し、７０℃にて１時間乾燥させた後、重量を測定して、これを分散剤の重量とした。測定結果に基づき、ＢＣ乾燥物の重量（３０ｍｇ）に対する分散剤の重量の割合（（ｗ／ｗ）％）を算出した。その結果を図２に示す。
【００５１】
図２に示すように、ＣＭＣ−１、ＣＭＣ−２、ＨＥＣ−１、ＨＥＣ−２、ＨＥＣ−３、ＨＰＣ−１、ＨＰＣ−２およびＨＰＣ−３のＢＣ乾燥物に占める重量割合は、いずれも１０（ｗ／ｗ）％以上であった。この結果から、ＣＭＣ、ＨＥＣおよびＨＰＣのいずれの分散剤も、ＢＣに相当量が結合していることが明らかになった。
【００５２】
（４）各種溶媒における分散性
ＢＣ分散液を遠心分離に供して上清を除去した。除去した上清の量と等量の各種有機溶媒（メタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよびアセトニトリル）を加えてボルテックスにより攪拌し、均一な状態にした後、遠心分離を行って上清を除去した。この操作を３回繰り返し行うことにより、水から有機溶媒へ分散媒を置換した。
【００５３】
続いて、目視および偏光顕微鏡による観察を行い、各種の溶媒中でのＢＣの分散の様子を観察した。また、偏光顕微鏡による観察結果に基づいて、各種の溶媒中でのＢＣの分散の程度を３段階（○；完全に分散している、△；一部に凝集が見られるが分散している、×；凝集している）で評価した。偏光顕微鏡による観察結果を図３に、目視による観察結果を図４に、それぞれ示す。なお、図３、４にはＣＭＣ−１、ＨＥＣ−１およびＨＰＣ−１を結合したＢＣの結果のみを示すが、ＣＭＣ−１を結合したＢＣとＣＭＣ−２を結合したＢＣとは同様の結果であった。また、ＨＥＣ−１を結合したＢＣ、ＨＥＣ−２を結合したＢＣおよびＨＥＣ−３を結合したＢＣは同様の結果であった。また、ＨＰＣ−１を結合したＢＣ、ＨＰＣ−２を結合したＢＣおよびＨＰＣ−３を結合したＢＣは同様の結果であった。
【００５４】
図３および図４に示すように、ＣＭＣ−１が結合したＢＣは、水およびメタノール中で分散性が高く、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中でも分散性が比較的高かった。この結果から、ＣＭＣ−ＢＣは、水およびメタノールやＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の有機溶媒における分散性が高いことが明らかになった。
【００５５】
また、ＨＥＣ−１が結合したＢＣは、水、メタノールおよびＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中で分散性が高く、テトラヒドロフラン中でも分散性が比較的高かった。この結果から、ＨＥＣ−ＢＣは、水およびメタノールやテトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の有機溶媒における分散性が高いことが明らかになった。
【００５６】
また、ＨＰＣ−１が結合したＢＣは水、メタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよびアセトニトリルのいずれにおいても分散性が高く、酢酸エチル中でも散性が比較的高かった。この結果から、ＨＰＣ−ＢＣは、水および有機溶媒における分散性が高いことが明らかになった。
【００５７】
（５）ＢＣの繊維幅
ＢＣ分散液のセルロース濃度を約０．００２（ｗ／ｗ）％に調整した後、ホルムバール被覆した銅グリッド上に、解離液と併せて５μＬずつ滴下して３０℃で乾燥させた。続いて、３（ｗ／ｖ）％酢酸ガドリニウム水溶液を２μＬ滴下し、余分な液をろ紙で除去した後、超純水５μＬを添加した。透過型電子顕微鏡を用いて、加速電圧８０ｋＶ、観察倍率８０，０００倍で観察し、観察画像に基づいてセルロース繊維の幅を測定した。その結果を図５に示す。なお、図５にはＣＭＣ−１、ＨＥＣ−１およびＨＰＣ−１を結合したＢＣの結果のみを示すが、ＣＭＣ−１を結合したＢＣとＣＭＣ−２を結合したＢＣとは同様の結果であった。また、ＨＥＣ−１を結合したＢＣ、ＨＥＣ−２を結合したＢＣおよびＨＥＣ−３を結合したＢＣは同様の結果であった。また、ＨＰＣ−１を結合したＢＣ、ＨＰＣ−２を結合したＢＣおよびＨＰＣ−３を結合したＢＣは同様の結果であった。
【００５８】
図５に示すように、ＣＭＣ−１が結合したＢＣ、ＨＥＣ−１が結合したＢＣ、ＨＰＣ−１が結合したＢＣは、いずれも細く均一な繊維形状を有しており、そのセルロース繊維の幅（平均値）は、ＣＭＣ−１が結合したＢＣで約２７ｎｍ、ＨＥＣ−１が結合したＢＣで約３３ｎｍ、ＨＰＣ−１が結合したＢＣで約４２ｎｍと、分散剤が結合していないＢＣの約６５ｎｍと比較して顕著に小さかった。すなわち、ＣＭＣ、ＨＥＣまたはＨＰＣが結合したＢＣのセルロース繊維の幅は、概ね数十ｎｍ以下であることが明らかになった。
【００５９】
（６）ＢＣの繊維長
ＢＣ分散液中のセルロース繊維の長さを原子間力顕微鏡により観察した。その結果、ほとんどのセルロース繊維が１０μｍ四方の視野に収まらなかった。この結果は、ＣＭＣ−１、ＣＭＣ−２、ＨＥＣ−１、ＨＥＣ−２、ＨＥＣ−３、ＨＰＣ−１、ＨＰＣ−２およびＨＰＣ−３のいずれが結合したＢＣについても、同様であった。すなわち、ＣＭＣ、ＨＥＣまたはＨＰＣが結合したＢＣのセルロース繊維の長さは、概ね１０μｍ以上であることが明らかになった。
【００６０】
以上の本実施例１（５）および（６）の結果から、ＣＭＣ、ＨＥＣまたはＨＰＣが結合したＢＣは、ナノフィブリル化バクテリアセルロース（幅が数十ｎｍ以下で、長さが１０μｍ以上の繊維状バクテリアセルロース；ＮＦＢＣ）であることが明らかになった。
【００６１】
＜実施例２＞分散剤が結合したＢＣからなる糸の製造
実施例１（４）に記載の方法により分散媒をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドとしたＨＰＣ−ＢＣの分散液を用意し、これを紡糸原液（セルロース濃度０．３４質量％）とした。電界紡糸装置（Ｅｓｐｒａｙｅｒ  ＥＳ−２０００：フューエンス）のシリンジポンプに紡糸原液を注入し、１８Ｇのノズルを装着した。電極に繋いだ後、射出距離１５ｃｍ、電圧１０または３０ｋＶ、射出速度１０、３０または４０μＬ／分の条件で平板型コレクター上に射出して、不織布を得た。この不織布を原子間力顕微鏡により観察し、不織布を構成する糸の形状を確認した。その結果を図６に示す。
【００６２】
図６に示すように、（ａ）電圧１０ｋＶで射出速度１０μＬ／分、（ｂ）電圧３０ｋＶで射出速度３０μＬ／分、（ｃ）電圧３０ｋＶで射出速度４０μＬ／分、のいずれの紡糸条件においても、径が１μｍより小さく、均一な形状のＨＰＣ−ＢＣの糸が得られた。
【００６３】
＜実施例３＞樹脂からなる糸の製造
ポリメチルメタクリレート（重量平均分子量：６５万、シグマアルドリッチ、ＰＭＭＡ）をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解させ、これを紡糸原液（ＰＭＭＡの濃度１０質量％）とした。電界紡糸装置（Ｅｓｐｒａｙｅｒ  ＥＳ−２０００：フューエンス）のシリンジポンプに紡糸原液を注入し、１８Ｇのノズルを装着した。電極に繋いだ後、射出距離１５ｃｍ、電圧２０ｋＶ、射出速度４０μＬ／分の条件で平板型コレクター上に射出して、不織布を得た。この不織布を走査型電子顕微鏡により観察し、不織布を構成する糸の形状を確認した。その結果を図７に示す。
【００６４】
図７に示すように、径が１μｍより小さく、均一な形状のＰＭＭＡの糸が得られた。
【００６５】
＜実施例４＞分散剤が結合したＢＣと樹脂との複合糸の製造
実施例１（４）に記載の方法により分散媒をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドとしたＨＰＣ−ＢＣの分散液と、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドにＰＭＭＡを溶解した溶液（ＰＭＭＡ溶液）とを用意した。乾燥物の質量比がＨＰＣ−ＢＣ：ポリメチルメタクリレート＝５：９５となるように、ＨＰＣ−ＢＣの分散液とＰＭＭＡ溶液とを混合し、これを紡糸原液（セルロース濃度０．３質量％、ＰＭＭＡの濃度１０質量％）とした。電界紡糸装置（Ｅｓｐｒａｙｅｒ  ＥＳ−２０００：フューエンス）のシリンジポンプに紡糸原液を注入し、１８Ｇのノズルを装着した。電極に繋いだ後、射出距離１５ｃｍ、電圧２０または３０ｋＶ、射出速度２０または４０μＬ／分の条件で平板型コレクター上に射出して、不織布を得た。この不織布を走査型電子顕微鏡により観察し、不織布を構成する糸の形状を確認した。その結果を図８に示す。
【００６６】
図８に示すように、（ａ）電圧２０ｋＶで射出速度４０μＬ／分、（ｂ）電圧３０ｋＶで射出速度２０μＬ／分、（ｃ）（ｄ）電圧３０ｋＶで射出速度４０μＬ／分、のいずれの紡糸条件においても、径が１μｍより小さく、均一な形状の糸が得られ、これをＨＰＣ−ＢＣとＰＭＭＡとの複合糸とした。
【００６７】
ここで、ＢＣの平均的な長さ（約１０〜１００μｍ）を鑑みると、ＢＣ繊維の長軸は、複合糸の短軸方向には収まらないため、複合糸の長軸方向とＢＣ繊維の長軸方向とは揃っていると考えられる。同様に、ＰＭＭＡ分子の平均的な長さ（約６μｍ）を鑑みると、ＰＭＭＡ分子の長軸は、複合糸の短軸方向には収まらないため、複合糸の長軸方向とＰＭＭＡ分子の長軸方向とは揃っていると考えられる。すなわち、分散剤が結合したＢＣと樹脂とを同一の溶媒に分散ないし溶解したものを紡糸原液として紡糸することにより、ＢＣ繊維の長軸方向と樹脂の長軸方向とが揃った、高強度な糸を製造できることが明らかになった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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