(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キサンタンガムを、水分が１〜６０重量％になるように水蒸気存在下で湿熱処理した湿熱処理キサンタンガム。
【請求項２】
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、２５℃で１時間攪拌後の水溶液の粘度（Ｂ型粘度計６ｒｐｍ  ２５℃）が２０００〜２５０００ｍＰａ・ｓである請求項１記載の湿熱処理キサンタンガム。
【請求項３】
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、２５℃で１時間攪拌後の水溶液の粘度（Ｂ型粘度計６ｒｐｍ  ２５℃）が２０００〜２５０００ｍＰａ・ｓであり、かつ、同濃度で８０℃で１時間攪拌後の水溶液の粘度（Ｂ型粘度計６ｒｐｍ  ２５℃）が上記２５℃の場合と比べ０〜５０％低い粘度値を示すことを特徴とする請求項１記載の湿熱処理キサンタンガム。
【請求項４】
水分が０〜９０重量％のキサンタンガムを、水蒸気存在下で湿熱処理することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の湿熱処理キサンタンガムの製造方法。
【請求項５】
キサンタンガムを１０〜１００℃の水に分散させた後、水分を除去し、水分が０〜９０％となったキサンタンガムを、水蒸気存在下で湿熱処理することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の湿熱処理キサンタンガムの製造方法。
【請求項６】
請求項５の１０〜１００℃の水がアルコール分２０重量％以下のアルコール水溶液であることを特徴とする請求項５記載の湿熱処理キサンタンガムの製造方法。
【請求項７】
湿熱処理が湿度が２０〜１００％の気体中で加熱することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項記載の湿熱処理キサンタンガムの製造方法。
【請求項８】
湿熱処理が８０〜１５０℃で１５分〜５０時間であることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項記載の湿熱処理キサンタンガムの製造方法。
【請求項９】
湿熱処理が１００〜１５０℃で１５分〜６時間であることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項記載の湿熱処理キサンタンガムの製造方法。
【請求項１０】
湿熱処理が１２０〜１５０℃で１５分〜４時間であることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項記載の湿熱処理キサンタンガムの製造方法。
【請求項１１】
湿熱処理が、キサンタンガム醗酵後の粉末化工程の前または後のキサンタンガム製造工程で実施されることを特徴とする請求項４〜１０のいずれか1項記載の湿熱処理キサンタンガムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は湿熱処理キサンタンガムおよびその製造方法に関する。かかる改質キサンタンガムは、食品分野、化粧品分野、農薬分野、医薬品分野または石油分野において増粘剤、安定化剤、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（Ｘａｎｔｈｏｍｏａｓ  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、発酵で生成した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。キサンタンガムは塩に対して安定で、しかも、塩を添加することで水溶液が増粘することが知られている。また、特開平１０−３３１２５号公報には、キサンタンガムの粘度を向上させるために、キサンタンガム粉末を加熱乾燥させる方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の加熱乾燥法では、キサンタンガム水溶液の粘度は上昇するが、塩添加により沈澱するなど耐塩性が悪化する。また、水への分散性は「ままこ」ができにくく、良好に見えるが、微視的には不均一となっており、そのため未加熱乾燥品に比べて局所的に濃度が濃い部分とうすい部分ができ、粘度にむらでき、さらに白濁するなどの問題点があった。
【０００４】
【発明が解決するための手段】
本発明者らは、かかる問題を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、キサンタンガムの耐塩性や水均一分散性が、キサンタンガムの糖鎖間の水素結合と水分子との水素結合を制御することで、解決できることを見いだした。具体的には水分含量を特定の水分域に制御しながら加熱したキサンタンガムが優れた耐塩性および均一水溶解を有することを見いだし本発明を完成した。
即ち、かかる本発明は、キサンタンガムの水分をコントロールしながら加熱処理したことを特徴とする湿熱処理キサンタンガムおよびその製造方法である。なお、本発明の湿熱処理キサンタンガムは、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、２０００〜２５０００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計６ｒｐｍ２５℃）の粘度を示すが、定量が難しい耐塩性や水均一分散性も本発明により向上する。
本発明の湿熱処理キサンタンガムは、一般に、キサンタンガムを水分含量が１〜６０重量％で制御しながら、８０〜１５０℃で１５分〜５０時間加熱することによって得ることができる。また、気体中で加熱する前に、１０〜１００℃の水に分散させ、水分が０〜９０重量％となるように水分除去した方が耐塩性および水均一分散性に効果的である。水温がこの範囲より低いと分散が十分でなく、高いと加圧条件下となり、実施が困難となる。
上記加熱は、加圧系、常圧系、減圧系で行うことができる。湿度２０〜１００％の気体の中でも行うことができるが、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。
【０００５】
【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、本発明の湿熱処理キサンタンガムは、キサンタンガムを湿熱処理することにより得られる。さらに、１０〜１００℃の水に分散させた後、水分を除去し、水分が０〜９０％となったキサンタンガムを湿熱処理することが好ましい。１０〜１００℃の水は、２０％以下のアルコール水溶液であることが好ましい。加熱する前に１０〜１００℃の水またはアルコール水溶液に分散させることにより、耐塩性、水均一分散性が向上する。湿熱処理は、好ましくは湿度２０〜１００％の気体中で、８０〜１５０℃で１５分〜５０時間加熱する。この湿熱処理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、分別沈殿後の濃縮したキサンタンガムおよび乾燥工程中のキサンタンガムを用いることができる。
【０００６】
湿熱処理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水蒸気を含有する気体中で加熱する。気体の湿度は２０〜１００％、好ましくは２０〜８０％であるが、湿熱処理の重要な点は加熱時のキサンタンガムと水の割合をコントロールすることであり、加熱時の水分含量は水分１〜６０重量％、好ましくは５〜４０重量％で加熱することが望ましい。これらの条件において、乾燥工程のように水分が少ない状態で加熱した場合、粘度が上昇するが耐塩性および水均一分散性が悪化する。これは、キサンタンガムの吸着水が除去され、キサンタンガム粒子の表面でキサンタンガム分子同士が何らかの比較的強固な結合を作るためと推測される。一方、キサンタンガム中に適度な水分子がある状態で加熱すると、高い粘度を保ちながら耐塩性や水均一分散性が良好である。これは、キサンタンガム粒子内部で糖鎖の水酸基と吸着水、結晶水との間で均一に緩やかな結合を作るためと推測される。このときの加熱は８０〜１５０℃で１５分〜５０時間、好ましくは１００〜１５０℃で１５分〜６時間、さらに好ましくは１２０〜１５０℃で１５分〜４時間である。キサンタンガムの耐塩性および水均一分散性はキサンタンガムの糖鎖間の水素結合と水分子との水素結合に関与していると推測している。これらの条件において高温側で短時間が望ましい。加熱温度が低いと湿熱処理が十分でなく、また長時間加熱では着色する可能性が大きくなる。
【０００７】
上記加熱は水蒸気を含有する気体中で加熱するが、水蒸気以外の気体に関しては特に制限はない。気体の例としては空気、窒素、酸素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン等を挙げることができるが、一般的には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望ましい。また、その時の圧力も特に限定するものではない。
以上の方法で湿熱処理キサンタンガムを製造することができるが、より良好な湿熱処理キサンタンガムは、湿熱処理を行う前に水に分散させることである。具体的にはキサンタンガムを水へ分散させ、水分を除去し、水分が０〜９０重量％となったキサンタンガムを湿熱処理する。水への分散は、通常のキサンタンガムの水分散と同様の条件でよく、特に限定するものではないが、１０〜１００℃までの水へ１０分以上、攪拌で分散させる。最も簡便な方法は５０〜８０℃で２０分以上、攪拌で分散させる方法が良好である。通常、攪拌による分散時間は３時間で十分である。また、キサンタンガム濃度は０．１〜１０重量％が操作性の点で望ましい。さらに、水溶液の系内に有機溶媒等が含有されていてもよいが、低級アルコール類が２０重量％以上含まれるとキサンタンガムが凝集して好ましくない。上述したキサンタンガムの処理方法は、キサンタンガムを発酵で製造する製造工程中で用いることもできる。
【０００８】
上記方法によって製造される湿熱処理キサンタンガムは、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、本発明の湿熱処理キサンタンガムは、キサンタンガム濃度として０．５重量％となるように水へ添加し、２５℃で１時間攪拌した場合、２０００〜２５０００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計６ｒｐｍ  ２５℃）の粘度を示す。ここでの攪拌は、ゆるやか攪拌で例えばプロペラ型攪拌機では１００rpm程度の攪拌である。均一分散性を調べるために、分散条件を厳しく比較した。即ち、キサンタンガム濃度として０．５重量％となるように水へ添加し、８０℃で１時間攪拌（２５℃の場合と同様の方法で）した場合、上記粘度の０〜５０％低い粘度値を示した。従来のキサンタンガムの９０℃乾燥品（４８時間加熱）の０．５重量％２５℃分散水溶液が４２００ｍＰａ・ｓであるが、０．５重量％８０℃分散水溶液の粘度が６０％以上低下しており、さらに１２５℃乾燥品（２時間加熱）は水分散性が悪く２５℃で水へ分散させると沈澱していることから、本発明の湿熱処理キサンタンガムは高い粘度を有し、かつ高い分散性を有するので驚異的である。
なお、湿熱処理によるキサンタンガムは従来のキサンタンガムと比べ、物性に差があるが、分子式上の実質的変化はない。
【０００９】
本発明の湿熱処理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。その際に水溶液の耐塩性および水均一分散性が損なわれることなく増粘効果を発揮することができる。かかる本発明の湿熱処理キサンタンガムは単独でまたは他の水溶液ゲル化剤、水溶液増粘剤、塩類、酸類、乳化剤等と組み合わせることで、安定なゲル、増粘剤、および乳化物を得ることができる。したがって、本発明の湿熱処理キサンタンガムは、食品分野、化粧品分野、農薬分野、医薬品分野を始め、石油分野や塗料分野を含む一般工業分野において増粘剤、安定化剤、添加剤として用いられる。
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。
【００１０】
【実施例】
以下本発明の実施例および比較例を説明する。
＜従来のキサンタンガムの比較製造例１＞
キサンタンガム粉末を空気中で９０℃、１０５℃、１２５℃で乾燥した。乾燥工程中でサンプルを取り出し、水分含量を測定した。さらに、キサンタンガム濃度として０．５重量％となるように水へ添加し、２５℃で１時間攪拌し、もしくは８０℃で１時間攪拌して粘度を測定した（Ｂ型粘度計：６ｒｐｍ、２５℃、ローターＮｏ．２もしくはＮｏ．３）。２５℃分散水溶液と８０℃分散水溶液を比較して、水均一分散性を比較した。さらに、２５℃分散溶液を等量の１重量％塩化ナトリウム溶液と混合させ、その分散性を比較することで耐塩性を調べた。  結果を表１〜３に示す。
【００１１】
【表１】
0004201391.tif 000002
【００１２】
【表２】
0004201391.tif 000003
【００１３】
【表３】
0004201391.tif 000004
【００１４】
＜従来のキサンタンガムの比較製造例１＞
キサンタンガム粉末を空気中で１２５℃で乾燥した後に、水を噴霧し、水分含量を増やした。さらに、キサンタンガム濃度として０．５重量％となるように水へ添加し、２５℃で１時間攪拌し、もしくは８０℃で１時間攪拌して粘度を測定した（Ｂ型粘度計：６ｒｐｍ、２５℃、ローターＮｏ．２もしくはＮｏ．３）。２５℃分散水溶液と８０℃分散水溶液を比較して、水均一分散性を比較した。さらに、２５℃分散溶液を等量の１重量％塩化ナトリウム溶液と混合させ、その分散性を比較することで耐塩性を調べた。結果を表４に示す。
【００１５】
【表４】
0004201391.tif 000005
【００１６】
＜湿熱処理キサンタンガムの製造例１＞
キサンタンガム粉末を恒湿恒温相で水分をコントロールしながら９０℃で湿熱処理した。湿熱処理工程中でサンプルを取り出し、水分含量を測定した。さらに、キサンタンガム濃度として０．５重量％となるように水へ添加し、２５℃で１時間攪拌し、もしくは８０℃で１時間攪拌して粘度を測定した（Ｂ型粘度計：６ｒｐｍ、２５℃、ローターＮｏ．２もしくはＮｏ．３）。２５℃分散水溶液と８０℃分散水溶液を比較して、水均一分散性を比較した。さらに、２５℃分散溶液を等量の１重量％塩化ナトリウム溶液と混合させ、その分散性を比較することで耐塩性を調べた。  結果を表５に示す。
【００１７】
【表５】
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【００１８】
＜湿熱処理キサンタンガムの製造例２＞
キサンタンガム粉末をオートクレーブ中で１０５℃の水蒸気で湿熱処理した。湿熱処理工程中でサンプルを取り出し、水分含量を測定した。さらに、キサンタンガム濃度として０．５重量％となるように水へ添加し、２５℃で１時間攪拌し、もしくは８０℃で１時間攪拌して粘度を測定した（Ｂ型粘度計：６ｒｐｍ、２５℃、ローターＮｏ．２もしくはＮｏ．３）。２５℃分散水溶液と８０℃分散水溶液を比較して、水均一分散性を比較した。さらに、２５℃分散溶液を等量の１重量％塩化ナトリウム溶液と混合させ、その分散性を比較することで耐塩性を調べた。
結果を表６に示す。
【００１９】
【表６】
0004201391.tif 000007
【００２０】
＜湿熱処理キサンタンガムの製造例３＞
キサンタンガム粉末をオートクレーブ中で１２５℃の水蒸気で湿熱処理した。湿熱処理工程中でサンプルを取り出し、水分含量を測定した。さらに、キサンタンガム濃度として０．５重量％となるように水へ添加し、２５℃で１時間攪拌し、もしくは８０℃で１時間攪拌して粘度を測定した（Ｂ型粘度計：６ｒｐｍ、２５℃、ローターＮｏ．２もしくはＮｏ．３もしくはＮｏ．４）。２５℃分散水溶液と８０℃分散水溶液を比較して、水均一分散性を比較した。さらに、２５℃分散溶液を等量の１重量％塩化ナトリウム溶液と混合させ、その分散性を比較することで耐塩性を調べた。結果を表７に示す。
【００２１】
【表７】
0004201391.tif 000008
【００２２】
＜湿熱処理キサンタンガムの製造例４＞
キサンタンガム粉末を９０℃で４８時間乾燥させた後にオートクレーブ中で１２５℃の水蒸気で湿熱処理した。湿熱処理工程中でサンプルを取り出し、水分含量を測定した。さらに、キサンタンガム濃度として０．５重量％となるように水へ添加し、２５℃で１時間攪拌し、もしくは８０℃で１時間攪拌して粘度を測定した（Ｂ型粘度計：６ｒｐｍ、２５℃、ローターＮｏ．２もしくはＮｏ．３もしくはＮｏ．４）。２５℃分散水溶液と８０℃分散水溶液を比較して、水均一分散性を比較した。さらに、２５℃分散溶液を等量の１重量％塩化ナトリウム溶液と混合させ、その分散性を比較することで耐塩性を調べた。結果を表８に示す。
【００２３】
【表８】
0004201391.tif 000009
【００２４】
＜湿熱処理キサンタンガムの製造例５＞
キサンタンガム粉末を、２０℃の水へ５重量％となるように１時間分散させた。水を留去し、粉末とした後にオートクレーブ中で１２５℃の水蒸気または１４０℃の水蒸気で３０分湿熱処理した。キサンタンガム濃度として０．５重量％となるように水へ添加し、２５℃で１時間攪拌し、もしくは８０℃で１時間攪拌して粘度を測定した（Ｂ型粘度計：６ｒｐｍ、２５℃、ローターＮｏ．４）。２５℃分散水溶液と８０℃分散水溶液を比較して、水均一分散性を比較した。さらに、２５℃分散溶液を等量の１重量％塩化ナトリウム溶液と混合させ、その分散性を比較することで耐塩性を調べた。結果を表９に示す。
【００２５】
【表９】
0004201391.tif 000010
【００２６】
【発明の効果】
本発明の湿熱処理キサンタンガムは、高い粘度特性を有する水溶性増粘剤であり、水溶液にしたときの耐塩性および水への均一分散性に優れている。