(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥減量（常圧下、１０５℃、５時間加熱）が５０重量％以下のキサンタンガムを１００〜１４０℃で３０分以上、不活性ガス中で加熱することを特徴とする高粘性キサンタンガムの製造方法。
【請求項２】
前記不活性ガス中での加熱が不活性ガス中減圧下での加熱であることを特徴とする請求項１に記載の高粘性キサンタンガムの製造方法。
【請求項３】
乾燥減量（常圧下、１０５℃、５時間加熱）が５０重量％以下のキサンタンガムを１００〜１４０℃で３０分以上、気体中減圧下で加熱することを特徴とする高粘性キサンタンガムの製造方法。
【請求項４】
乾燥減量（常圧下、１０５℃、５時間加熱）が５０重量％以下のキサンタンガムを１００〜１４０℃で３０分以上、キサンタンガムを溶解しない不活性溶剤中にキサンタンガムを分散させた状態で加熱することを特徴とする高粘性キサンタンガムの製造方法。
【請求項５】
加熱条件が１０５〜１２５℃で３０分〜６時間である請求項１〜４のいずれか1項に記載の高粘性キサンタンガムの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の高粘性キサンタンガムの製造方法により得られる高粘性キサンタンガムであって、キサンタンガム濃度として０．５重量％の水溶液とした場合、４０００〜２５０００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計６ｒｐｍ ２５℃）の粘度を示すことを特徴とする高粘性キサンタンガム。
【請求項７】
該水溶液をオートクレーブ内で１２０℃で３時間加熱した場合に、粘度が加熱前より３０００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計６ｒｐｍ ２５℃）以上低下する請求項６記載の高粘性キサンタンガム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高粘性キサンタンガムおよびその製造方法に関する。かかる高粘性キサンタンガムは、食品分野、化粧品分野、医薬品分野または石油分野において増粘剤、安定剤、添加剤として用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
キサンタンガムは、微生物キサントモナス・カンペストリス（Ｘａｎｔｈｏｍｏｎａｓ ｃａｍｐｅｓｔｒｉｓ）により、澱粉、グルコース、ショ糖等の炭水化物からつくられる微生物多糖類の一種である。キサンタンガムの構造は主としてＤ−グルコース、Ｄ−マンノースおよびＤ−グルクロン酸のナトリウム、カリウムおよびカルシウム塩からなり、主鎖はＤ−グルコースのβ−１，４結合からなる。キサンタンガムの製造方法として、発酵工程の後、微生物を殺菌するために熱処理され、発酵液からイソプロピルアルコール等のアルコールでキサンタンガムを沈殿させ、そのアルコールを取り除き、乾燥、粉砕する方法などが知られている。
特許文献1には、製造工程中でキサンタンガムの粘度を向上させるため、発酵液を約７０〜９０°Ｆ（約２１．１〜３２．２℃）に冷却後低級アルカノールにより沈殿させる方法が開示されている。
また、キサンタンガム水溶液を増粘させる場合、塩を加える方法がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５５−１５６５９４号公報
【特許文献２】
特開平１０−３３１２５号公報
【特許文献３】
米国特許第３７６５９１８号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のキサンタンガムは、粘度特性に関し、ユーザーのニーズを十分満足させるものではない。すなわち、キサンタンガムの粘度がより高ければ添加量をさらに減らすことができ、したがってさらに高い粘度特性を有するキサンタンガムが望まれていた。また、従来のキサンタンガムは多量に水中に投入すると、膨潤した粒子同士が接合してキサンタンガム粉末塊の周囲に強い被膜を造り、「ままこ」と呼ばれる粘性のある塊ができてしまい、容易に分散しなくなる等の問題点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる課題を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、キサンタンガムを固体状態で加熱して得たキサンタンガムが優れた粘度特性を有することを見出し、本発明を完成した。
かかる本発明は、キサンタンガム濃度として０．５重量％の水溶液とした場合、４０００〜２５０００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計６ｒｐｍ  ２５℃）の粘度を示す高粘性キサンタンガムに関する。
本発明の高粘性キサンタンガムは、一般に、上記水溶液をオートクレーブ内で１２０℃で３時間加熱した場合に、粘度が加熱前より３０００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計６ｒｐｍ  ２５℃）以上低下するという性質を有する。
本発明の高粘性キサンタンガムは、一般に、乾燥減量（常圧下、１０５℃、５時間加熱）が５０重量％以下のキサンタンガムを１００〜１４０℃で３０分以上加熱することによって得ることができる。
上記加熱は気体中でも液体中でも行うことができる。気体中で行う場合、空気中等酸素の存在下で行うと着色する恐れがあるので、不活性ガス中で行うのが良い。また、気体中での加熱を減圧下で行うことによっても着色を回避できる。液体中で加熱を行う場合、キサンタンガムを溶解しない不活性溶剤中にキサンタンガムを分散させた状態で加熱する。液体中で加熱を行う場合も着色は起こらない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
上述のごとく、本発明の高粘性キサンタンガムは、一般に、乾燥減量（常圧下、１０５℃、５時間加熱、以下別に定義する場合を除き、「乾燥減量」はこの条件下での乾燥減量をいうものとする）が５０重量％以下のキサンタンガムを１００〜１４０℃で３０分以上加熱することによって得ることができる。
本発明の高粘性キサンタンガムを製造するのに使用する原料キサンタンガムは乾燥減量が５０重量％以下、好ましくは２０重量％以下、さらに好ましくは１５重量％以下のキサンタンガムである。かかる原料キサンタンガムとしてはまず市販の粉末状、顆粒状等のキサンタンガムを用いることができる。かかる原料キサンタンガムとしてはまた、トウモロコシ澱粉やグルコース等を炭素源として、キサントモナス・カンペストリスを液体培養して得られる培養液から低級アルカノールで分別沈殿させるキサンタンガムの製造法において、分別沈殿後の乾燥工程中に乾燥減量が５０重量％以下となったキサンタンガムを用いることができる。原料キサンタンガムの乾燥減量が５０重量％より多いとキサンタンガムの品温が十分に上がらず効果がない。。
【０００７】
本発明の高粘性キサンタンガムを製造するために、かかる原料キサンタンガムを加熱するが、加熱は１００〜１４０℃、好ましくは１００〜１３０℃、さらに好ましくは１０５〜１２５℃で、３０分以上、好ましくは３０分〜１０時間、さらに好ましくは３０分〜７時間、さらに一層好ましくは３０分〜６時間である。これらの条件中においても、高温側では比較的短時間加熱、低温側では比較的長時間加熱が好ましい。加熱はもっとも好ましくは１０５〜１２５℃で３０分〜６時間行う。加熱温度が１００℃未満であると粘性の改善が十分でなく、１４０℃を超えると一般に着色する可能性が大きくなる。
【０００８】
上記加熱は気体中でも液体中でも行うことができる。気体中で行う場合、空気中等酸素の存在下で行うと着色する恐れがあるので、キサンタンガムと反応しない不活性ガス中で行うのが良い。不活性ガスとしては窒素ガス、ヘリウムガス、炭酸ガス、水蒸気等を挙げることができる。また、気体中での加熱を減圧下で行うことによっても着色を回避できる。この場合の気体としては上記不活性ガスを用いることができるのは勿論であるが、減圧の程度によっては空気も着色を生じることなく用いることができる。減圧の程度は、特に制限ないが、２００〜０．０１ｍｍＨｇが適当である。
【０００９】
液体中で加熱を行う場合、キサンタンガムを溶解しない不活性溶剤中にキサンタンガムを分散させた状態で加熱する。液体中で加熱を行う場合も着色は起こらない。不活性溶剤としてはキサンタンガムを溶解せず、キサンタンガムと反応しないものであれば特に制限はない。不活性溶剤の例としてはメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｎ−ペンチルアルコール、ｎ−ヘキシルアルコール等の炭素数１〜６のアルカノール、１，３−ブチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコール等の炭素数１〜４のアルカンジオール、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル（メチルセロソルブ）、エチレングリコールモノエチルエーテル（エチルセロソルブ）等のエチレングリコールのモノもしくはジ低級アルキル（Ｃ＝１〜４、特に１〜２）エーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のジエチレングリコールのモノもしくはジ低級アルキル（Ｃ＝１〜４、特に１〜２）エーテル等を挙げることができる。
不活性溶剤中での反応は場合により加圧下で、例えばオートクレーブ中で行うことができる。
加熱処理後に得られる高粘性キサンタンガムの単離は、例えば加熱処理液を濾過し、ケーキを必要に応じエタノール等の低沸点溶剤で洗浄し、ついで真空乾燥することによって行うことができる。
【００１０】
上記方法によって製造される本発明の高粘性キサンタンガムは、その高い粘性において従来のキサンタンガムと異なる。すなわち、本発明の高粘性キサンタンガムは、キサンタンガム濃度として０．５重量％の水溶液とした場合、４０００〜２５０００ｍＰａ・ｓ（ｍＰａ・ｓ＝ミリパスカル×秒）（Ｂ型粘度計、６ｒｐｍ、２５℃。以下別に定義する場合を除き、粘度値はこの条件下でのものをいうものとする。なお、１ｍＰａ・ｓ＝１ｃＰ（センチポアズ）である）、好ましくは４５００〜２３０００ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは５０００〜２２０００ｍＰａ・ｓ、さらに一層好ましくは６０００〜２１０００ｍＰａ・ｓの粘度を示す。市販のキサンタンガムの０．５重量％水溶液の粘度は１６００〜３３００ｍＰａ・ｓ程度であるので、本発明のキサンタンガムの高粘性は驚異的である。
【００１１】
本発明の高粘性キサンタンガムは、一般に、キサンタンガム濃度として０．５重量％とした水溶液をオートクレーブ内で１２０℃で３時間加熱した場合に、粘度が加熱前より３０００ｍＰａ・ｓ以上、好ましくは３０００〜２３０００ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは４０００〜２００００ｍＰａ・ｓ、さらに一層好ましくは５０００〜２００００ｍＰａ・ｓ低下する。
【００１２】
なお、本発明の高粘性キサンタンガムは、一般に、Ｘ線回折における２θ：２０°付近のピークの半値幅が原料とした従来のキサンタンガムに比し２％以上、好ましくは２〜６％、さらに好ましくは２．５〜５％小さくなっている。
【００１３】
本発明の高粘性キサンタンガムのその他の物性については、分子量が測定条件下での再現性に乏しいことを除き、従来のキサンタンガムと比し、特徴的変化はないと考えられる。例えば、ＮＭＲスペクトル、元素分析およびＩＲスペクトル（ＫＢｒ法およびＦＴ−ＩＲ法）は原料キサンタンガムと比べ実質的変化はない。具体例として実施例１の高粘性キサンタンガムと原料キサンタンガムのＩＲスペクトル（ＫＢｒ法）をそれぞれ図２および図３に示す。
【００１４】
本発明の高粘性キサンタンガムは従来のキサンタンガムと同様な用途に用いることができるが、その際に従来品よりも少ない用量で同様の増粘効果を発揮することができる。また、水分散性も改善され、作業性も良好である。かかる本発明の高粘性キサンタンガムは単独でまたは他の水溶性ゲル化剤や乳化剤組み合わせて使用することにより、安定なゲルや乳化物を得ることができる。したがって、本発明の高粘性キサンタンガムは、食品、化粧品、医薬品等の分野を始め、石油産業を含む一般工業分野で水溶性増粘剤として用いることができる。
【００１５】
本発明を以下実施例、比較例および参考例によって具体的に説明するが、これらは本発明を例証するためのものであって、本発明を何等限定するものではない。
比較例１
市販のキサンタンガムの０．５重量％水溶液を作り、粘度を測定した（Ａ）。さらに、各０．５重量％水溶液をオートクレーブ（１２０℃、３時間）にかけた後、粘度を測定した（Ｂ）。結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
実施例１
キサンタンガム粉末（ザ・ニュートラスウィート・ケルコカンパニー・ア・ユニット・オブ・モンサントカンパニー製、乾燥減量１４重量％）１０ｇを１，３−ブチレングリコール４０ｇに分散させ、１００〜１２０℃で加熱した。キサンタンガム分散液をそれぞれ濾過し、ケーキをエタノール４０ｇで洗浄した。真空乾燥に１２時間付してエタノールを除去して高粘性キサンタンガムを得た。それぞれの０．５重量％水溶液を調製し、粘度を測定した（Ａ）。各キサンタンガムの水への分散は比較例１のキサンタンガムより「ままこ」ができにくく、分散性が改善されていた。ついで、上記各０．５重量％水溶液をオートクレーブ（１２０℃、３時間）にかけ、ついで粘度を測定した（Ｂ）。結果を表２に示す。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
実施例２
キサンタンガム粉末（ローヌ・プーラン・ケミカルズ・カンパニー製、水分８重量％）１０ｇを１，３−ブチレングリコール４０ｇに分散させ、１００〜１２０℃で加熱した。キサンタンガム分散液をそれぞれ濾過し、ケーキをエタノール４０ｇで洗浄した。真空乾燥に１２時間付してエタノールを除去して高粘性キサンタンガムを得た。それぞれの０．５重量％水溶液を調製し、粘度を測定した（Ａ）。各キサンタンガムの水への分散は比較例１のキサンタンガムより「ままこ」ができにくく、分散性が改善されていた。ついで、上記各０．５重量％水溶液をオートクレーブ（１２０℃、３時間）にかけ、ついで粘度を測定した（Ｂ）。結果を表３に示す。
【００２０】
【表３】
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【００２１】
実施例３及び参考例２
キサンタンガム粉末（ザ・ニュートラスウィート・ケルコカンパニー・ア・ユニット・オブ・モンサントカンパニー製、乾燥減量１２重量％）１０ｇを気体中または減圧下（空気、６０ｍｍＨｇ）において１１５℃で３時間加熱した。得られた高粘性キサンタンガムの０．５重量％水溶液を作り、粘度を測定した（Ａ）。各キサンタンガムの水への分散は比較例１のキサンタンガムより「ままこ」ができにくく、分散性が改善されていた。ついで、上記各０．５重量％水溶液をオートクレーブ（１２０℃、３時間）にかけ、ついで粘度を測定した（Ｂ）。結果を表４に示す。
【００２２】
【表４】
表４                                                    単位：ｍＰａ・ｓ
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※測定条件：Ｂ型粘度計、６ｒｐｍ、２５℃
【００２３】
実施例４及び参考例３
キサンタンガム粉末（ローヌ・プーラン・ケミカルズ・カンパニー製、乾燥減量９重量％）１０ｇを気体中または減圧（空気、１６０ｍｍＨｇ）中において１１５℃で３時間加熱した。得られた高粘性キサンタンガムの０．５重量％水溶液を作り、粘度を測定した。各キサンタンガムの水への分散は比較例１のキサンタンガムより「ままこ」ができにくく、分散性が改善されていた。結果を表５に示す。
【００２４】
【表５】
表５                                                    単位：ｍＰａ・ｓ
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※測定条件：Ｂ型粘度計、６ｒｐｍ、２５℃
【００２５】
参考例１
実施例１で用いた原料キサンタンガムと実施例１で得られた高粘性キサンタンガム、および実施例２で用いた原料キサンタンガムと実施例２で得られた高粘性キサンタンガムをそれぞれ６０℃で真空乾燥して水分含量を１０重量％以下にした。２００ｋｇ重／ｃｍ2、１５秒の加重でペレット状の平滑な面を作り、Ｘ線回折測定を行った。すなわち、Ｋα線（１．５４１８Ａの波長）、３６ｋＶ、５０ｍＡ、走査軸２θ：５〜４０°で走査を行った。
図１に示すごとく、５°と４０°の間にベースラインを引き、ベースラインから７°（Ａ）と２０°（Ｂ）付近のピークトップに線を引き、その比（７°のピークの高さ／２０°のピークの高さ）を結晶指数とした。さらに、２０°付近のピークの半値幅βを求めた。
結果を表６に示す。
【００２６】
【表６】
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【００２７】
【発明の効果】
本発明の高粘性キサンタンガムは従来のキサンタンガムに比し数倍の粘度特性有する極めて優れた水溶性増粘剤であり、少ない添加量で従来品と同様の効果をあげることができる。また、水分散性も改善され、作業性も良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】キサンタンガムのＸ線回折図の説明図である。
【図２】実施例１の高粘性キサンタンガムのＩＲスペクトルを示す。
【図３】実施例１の原料キサンタンガムのＩＲスペクトルを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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