植物性抗菌素材
【課題】抗菌性を有しない植物性素材において、簡易な加工により抗菌性を付与した植物性抗菌素材を得ることが求められていた。
【解決手段】１０％以上のリグニンとセルロース以外の糖類を含有する植物体であれば、１２０℃以上の高温水蒸気で加熱処理することにより、抗菌性を付与することができるようになった。
【解決手段】１０％以上のリグニンとセルロース以外の糖類を含有する植物体であれば、１２０℃以上の高温水蒸気で加熱処理することにより、抗菌性を付与することができるようになった。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用品、化粧品、医薬品、食品、衛生用品、繊維、紙パルプ等の各種産業分野において種々の目的、用途で利用されている植物性抗菌素材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境衛生を向上させたいとの希望から、除菌や殺菌への意識が高まっており、様々な分野で抗菌性を有する素材が用いられている。また、一般的に生分解性の高い天然素材においては、その耐久性を向上させるために防腐目的で抗菌性が付与されて使用されることがある。
【０００３】
植物から得られる素材の中には、植物の代謝産物として抗菌物質を含有し、特別な加工を施さなくても抗菌素材となるものもあるが、一般的な抗菌素材は、天然物から抽出したり、人工的に合成する等して得られる様々な抗菌物質を、目的の素材に塗付したり含浸する等して製造されている。
【０００４】
竹はその表皮等が抗菌性を有することが知られており、竹を加工して得られた抗菌性繊維や布に関する技術が開示されている（特許文献１）。同様に、蓬を原料とした繊維シートに関する技術が開示されている（特許文献２）。また、抗菌性を有する丁子の抽出物を抗菌剤として各種資材に含有するといった例も見られる（特許文献３）。
【０００５】
しかしながら、これらの植物性抗菌素材は、特定の植物が有する抗菌成分を活用したものであり、竹や蓬、丁子といった植物を素材の一部に含有したり、抽出成分を含有したりすることが必須条件であり、これにより場合によっては必要となる素材の特性を満たさなかったり、素材の特性を損なったりすることがあり、常に利用可能な手法であるとは言えない。そのため、より広範囲な素材に対し、簡易に抗菌性を付与する手法及び抗菌性を付与した素材が求められている。
【特許文献１】特開平６−０７３６６５号公報
【特許文献２】特開２００１−０３２１７２号公報
【特許文献３】特開平９−２９１００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、上記実状を鑑み、未加工の状態では抗菌性を有しない植物性素材であっても、簡易な加工により抗菌性を付与し、植物性抗菌素材を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため検討した結果、リグニンやセルロース以外の糖類を含有する多くの植物体を高温の水蒸気で加熱処理することにより、抗菌性を付与することができることを見出した。この抗菌性を有する植物体をそのまま或いは粉末や繊維に加工することにより、広範囲な産業分野において植物性抗菌素材として利用できることを見出した。この抗菌性は、加熱処理によりリグニンや糖類が分解、重合、変性する等して抗菌性を有するフェノール類や酢酸等の有機酸、フルフラールやその縮合物等様々な成分が生成されることにより発現されるものと推察される。
【０００８】
本発明におけるリグニン含有量が１０％以上であるとは、植物体の乾燥重量に対し、硫酸法（クラーソン法）で定量したリグニン相当分の含有量が１０％以上であることである。未加工の植物体の他、熱処理や薬品処理により脱リグニンを施した植物体であっても、残存するリグニン含有量が１０％以上であれば、本発明における抗菌素材へ転換することができる。
【０００９】
本発明におけるセルロース以外の糖類とは、植物体にヘミセルロースとして存在するキシランやマンナン、ペクチンといった多糖類の他、ショ糖や果糖といった二糖類や単糖類も含まれる。これらの糖類の存在は、硫酸で試料を分解して多糖を単糖にし、さらにアルジトールアセテート化してガスクロマトグラフィーで検出するアルジトールアセテート法により、グルコース以外の単糖が検出されることにより確認できる。
【００１０】
リグニンや多糖類は、一般に植物の茎に多く存在するため、茎を原料として加熱処理することにより効率的に抗菌性素材を得ることができる。
【００１１】
本発明における抗菌とは、例えばＪＩＳ Ｌ１９０２等によって規定される抗菌性能であり、抗菌性能の強弱は原料となる植物体の種類や加熱処理条件により異なる。
【００１２】
本発明における植物性抗菌素材とは、植物体の一部または全部を原料とし、これに抗菌性能を付与して所望の形状に加工した素材である。所望の形状に加工してから抗菌性能を付与しても良い。また、この植物性抗菌素材は、単独で用いるほかに、他の素材と混合したり、複合化する等して使用することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により未処理では抗菌物質を含有しない植物由来の素材であっても、容易に抗菌性能を付与することが可能となり、多くの植物体を抗菌素材として利用することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
原料の植物体、特に茎を適宜整形し、原料の乾燥重量と同程度の重量の水と共に、耐圧容器内に充填する。内部を加熱し１２０〜２００℃の温度を１５〜６０分保持して植物体を水蒸気により加熱処理する。
【００１５】
得られた植物性抗菌素材は、水蒸気により抽出されて生じた水溶性成分を水で洗い流した後に、所望の形状に加工する等して使用する。
【実施例１】
【００１６】
製紙原料として用いられる木材チップ（樹種ユーカリ）を５００ｍＬ容の耐圧容器に乾燥重量で４０ｇ入れ、水を４０ｍＬ加えて蓋をした。耐圧容器を電気炉内で加熱し、容器内部が１２０℃になった状態を３０分間保持した後放冷し、容器内が常圧に戻ったところで木材チップを取り出した。取り出したチップをおよそ１Ｌの水で水洗した後、粉砕機（オスターブレンダーＳＴ、オスター社製）で粉砕、繊維状とし、５０℃の熱風乾燥機により水分が１０％程度となるまで乾燥した。同様の操作を加熱処理温度を１５０、１８０℃として行った。なお、予め硫酸法により定量したリグニン含量は２５％であり、セルロース以外の糖類の一つとしてキシラン由来と考えられるキシロースがアルジトールアセテート法により検出された。
【００１７】
調製した繊維状サンプルをそれぞれＪＩＳ Ｌ１９０２に準じて、黄色ブドウ球菌を用いた菌液吸収法による定量試験にて抗菌性能を評価した。
【００１８】
１２０、１５０、１８０℃のそれぞれの温度で加熱処理した繊維状サンプルの静菌活性値はいずれも３以上であり、抗菌性能を有していると判断された。
【実施例２】
【００１９】
草本植物であるサトウキビの茎の外皮の部分を用い、実施例１に従い加熱処理した。原料のリグニン含量は１０％であり、ショ糖の含有が認められた。
【００２０】
実施例１に従い静菌活性値を測定したところ、いずれの処理温度でも２以上であり、抗菌性能を有していると判断された。
【００２１】
（比較例１）
実施例１で用いた木材チップをクラフト法に基づいて脱リグニンした。リグニン含量５％で多糖であるキシランを含有するパルプが得られた。このパルプの懸濁液を網上に載せて脱水し、５０℃の熱風乾燥機により水分が１０％程度となるまで乾燥させた。実施例１と同様に１２０、１５０、１８０℃の温度でそれぞれ加熱処理した。
【００２２】
実施例１に従い静菌活性値を測定したところいずれの試料においても１以下であり、抗菌性能は有していなかった。このことから脱リグニン処理によりリグニン含有量が低下すると、抗菌性が発現しないものと判断された。
【００２３】
（比較例２）
実施例１で用いた木材チップを実施例１と同じ方法で１００℃の温度で加熱処理し、繊維状サンプルを調製した。
【００２４】
実施例１に従い静菌活性値を測定したところ２未満であり、抗菌性能は有していなかった。このことから、加熱温度が低いと抗菌性が発現しないものと判断された。
【００２５】
（比較例３）
草本植物である綿の実の表皮から得たコットン繊維から調製したコットンパルプのシート（東邦特殊パルプ社製）に、含有量が１５％となるようにリグニン（東京化成工業社製）懸濁液を含浸させた後、乾燥させた。このシートを塩酸で加水分解した溶液中からはセルロースを構成するグルコース以外の糖は検出されなかった。
【００２６】
シートを実施例１と同様に、１２０、１５０、１８０℃の温度で加熱処理し、静菌活性値を測定したところ、いずれの試料においても１以下であり、抗菌性能は有していなかった。このことから、セルロース以外の糖が存在しないと抗菌性が発現しないものと判断された。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明により、所定のリグニン含有量とセルロース以外の多糖を含有する植物体を原料とすることにより、水蒸気による加熱処理という簡易な加工で、抗菌性を付与した植物性抗菌素材を得ることができるようになった。本発明により得られた植物性抗菌性素材は、紙パルプや繊維、衣服等の各種素材産業において、抗菌性を有する素材として利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用品、化粧品、医薬品、食品、衛生用品、繊維、紙パルプ等の各種産業分野において種々の目的、用途で利用されている植物性抗菌素材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境衛生を向上させたいとの希望から、除菌や殺菌への意識が高まっており、様々な分野で抗菌性を有する素材が用いられている。また、一般的に生分解性の高い天然素材においては、その耐久性を向上させるために防腐目的で抗菌性が付与されて使用されることがある。
【０００３】
植物から得られる素材の中には、植物の代謝産物として抗菌物質を含有し、特別な加工を施さなくても抗菌素材となるものもあるが、一般的な抗菌素材は、天然物から抽出したり、人工的に合成する等して得られる様々な抗菌物質を、目的の素材に塗付したり含浸する等して製造されている。
【０００４】
竹はその表皮等が抗菌性を有することが知られており、竹を加工して得られた抗菌性繊維や布に関する技術が開示されている（特許文献１）。同様に、蓬を原料とした繊維シートに関する技術が開示されている（特許文献２）。また、抗菌性を有する丁子の抽出物を抗菌剤として各種資材に含有するといった例も見られる（特許文献３）。
【０００５】
しかしながら、これらの植物性抗菌素材は、特定の植物が有する抗菌成分を活用したものであり、竹や蓬、丁子といった植物を素材の一部に含有したり、抽出成分を含有したりすることが必須条件であり、これにより場合によっては必要となる素材の特性を満たさなかったり、素材の特性を損なったりすることがあり、常に利用可能な手法であるとは言えない。そのため、より広範囲な素材に対し、簡易に抗菌性を付与する手法及び抗菌性を付与した素材が求められている。
【特許文献１】特開平６−０７３６６５号公報
【特許文献２】特開２００１−０３２１７２号公報
【特許文献３】特開平９−２９１００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、上記実状を鑑み、未加工の状態では抗菌性を有しない植物性素材であっても、簡易な加工により抗菌性を付与し、植物性抗菌素材を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため検討した結果、リグニンやセルロース以外の糖類を含有する多くの植物体を高温の水蒸気で加熱処理することにより、抗菌性を付与することができることを見出した。この抗菌性を有する植物体をそのまま或いは粉末や繊維に加工することにより、広範囲な産業分野において植物性抗菌素材として利用できることを見出した。この抗菌性は、加熱処理によりリグニンや糖類が分解、重合、変性する等して抗菌性を有するフェノール類や酢酸等の有機酸、フルフラールやその縮合物等様々な成分が生成されることにより発現されるものと推察される。
【０００８】
本発明におけるリグニン含有量が１０％以上であるとは、植物体の乾燥重量に対し、硫酸法（クラーソン法）で定量したリグニン相当分の含有量が１０％以上であることである。未加工の植物体の他、熱処理や薬品処理により脱リグニンを施した植物体であっても、残存するリグニン含有量が１０％以上であれば、本発明における抗菌素材へ転換することができる。
【０００９】
本発明におけるセルロース以外の糖類とは、植物体にヘミセルロースとして存在するキシランやマンナン、ペクチンといった多糖類の他、ショ糖や果糖といった二糖類や単糖類も含まれる。これらの糖類の存在は、硫酸で試料を分解して多糖を単糖にし、さらにアルジトールアセテート化してガスクロマトグラフィーで検出するアルジトールアセテート法により、グルコース以外の単糖が検出されることにより確認できる。
【００１０】
リグニンや多糖類は、一般に植物の茎に多く存在するため、茎を原料として加熱処理することにより効率的に抗菌性素材を得ることができる。
【００１１】
本発明における抗菌とは、例えばＪＩＳ Ｌ１９０２等によって規定される抗菌性能であり、抗菌性能の強弱は原料となる植物体の種類や加熱処理条件により異なる。
【００１２】
本発明における植物性抗菌素材とは、植物体の一部または全部を原料とし、これに抗菌性能を付与して所望の形状に加工した素材である。所望の形状に加工してから抗菌性能を付与しても良い。また、この植物性抗菌素材は、単独で用いるほかに、他の素材と混合したり、複合化する等して使用することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により未処理では抗菌物質を含有しない植物由来の素材であっても、容易に抗菌性能を付与することが可能となり、多くの植物体を抗菌素材として利用することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
原料の植物体、特に茎を適宜整形し、原料の乾燥重量と同程度の重量の水と共に、耐圧容器内に充填する。内部を加熱し１２０〜２００℃の温度を１５〜６０分保持して植物体を水蒸気により加熱処理する。
【００１５】
得られた植物性抗菌素材は、水蒸気により抽出されて生じた水溶性成分を水で洗い流した後に、所望の形状に加工する等して使用する。
【実施例１】
【００１６】
製紙原料として用いられる木材チップ（樹種ユーカリ）を５００ｍＬ容の耐圧容器に乾燥重量で４０ｇ入れ、水を４０ｍＬ加えて蓋をした。耐圧容器を電気炉内で加熱し、容器内部が１２０℃になった状態を３０分間保持した後放冷し、容器内が常圧に戻ったところで木材チップを取り出した。取り出したチップをおよそ１Ｌの水で水洗した後、粉砕機（オスターブレンダーＳＴ、オスター社製）で粉砕、繊維状とし、５０℃の熱風乾燥機により水分が１０％程度となるまで乾燥した。同様の操作を加熱処理温度を１５０、１８０℃として行った。なお、予め硫酸法により定量したリグニン含量は２５％であり、セルロース以外の糖類の一つとしてキシラン由来と考えられるキシロースがアルジトールアセテート法により検出された。
【００１７】
調製した繊維状サンプルをそれぞれＪＩＳ Ｌ１９０２に準じて、黄色ブドウ球菌を用いた菌液吸収法による定量試験にて抗菌性能を評価した。
【００１８】
１２０、１５０、１８０℃のそれぞれの温度で加熱処理した繊維状サンプルの静菌活性値はいずれも３以上であり、抗菌性能を有していると判断された。
【実施例２】
【００１９】
草本植物であるサトウキビの茎の外皮の部分を用い、実施例１に従い加熱処理した。原料のリグニン含量は１０％であり、ショ糖の含有が認められた。
【００２０】
実施例１に従い静菌活性値を測定したところ、いずれの処理温度でも２以上であり、抗菌性能を有していると判断された。
【００２１】
（比較例１）
実施例１で用いた木材チップをクラフト法に基づいて脱リグニンした。リグニン含量５％で多糖であるキシランを含有するパルプが得られた。このパルプの懸濁液を網上に載せて脱水し、５０℃の熱風乾燥機により水分が１０％程度となるまで乾燥させた。実施例１と同様に１２０、１５０、１８０℃の温度でそれぞれ加熱処理した。
【００２２】
実施例１に従い静菌活性値を測定したところいずれの試料においても１以下であり、抗菌性能は有していなかった。このことから脱リグニン処理によりリグニン含有量が低下すると、抗菌性が発現しないものと判断された。
【００２３】
（比較例２）
実施例１で用いた木材チップを実施例１と同じ方法で１００℃の温度で加熱処理し、繊維状サンプルを調製した。
【００２４】
実施例１に従い静菌活性値を測定したところ２未満であり、抗菌性能は有していなかった。このことから、加熱温度が低いと抗菌性が発現しないものと判断された。
【００２５】
（比較例３）
草本植物である綿の実の表皮から得たコットン繊維から調製したコットンパルプのシート（東邦特殊パルプ社製）に、含有量が１５％となるようにリグニン（東京化成工業社製）懸濁液を含浸させた後、乾燥させた。このシートを塩酸で加水分解した溶液中からはセルロースを構成するグルコース以外の糖は検出されなかった。
【００２６】
シートを実施例１と同様に、１２０、１５０、１８０℃の温度で加熱処理し、静菌活性値を測定したところ、いずれの試料においても１以下であり、抗菌性能は有していなかった。このことから、セルロース以外の糖が存在しないと抗菌性が発現しないものと判断された。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明により、所定のリグニン含有量とセルロース以外の多糖を含有する植物体を原料とすることにより、水蒸気による加熱処理という簡易な加工で、抗菌性を付与した植物性抗菌素材を得ることができるようになった。本発明により得られた植物性抗菌性素材は、紙パルプや繊維、衣服等の各種素材産業において、抗菌性を有する素材として利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグニン含有量が１０％以上であり、かつセルロース以外の糖類を含有する植物体の一部を１２０℃以上の飽和水蒸気により加熱処理して得られた植物性抗菌素材。
【請求項２】
植物体の一部が木本植物または草本植物の茎である請求項１に記載の植物性抗菌素材。
【請求項１】
リグニン含有量が１０％以上であり、かつセルロース以外の糖類を含有する植物体の一部を１２０℃以上の飽和水蒸気により加熱処理して得られた植物性抗菌素材。
【請求項２】
植物体の一部が木本植物または草本植物の茎である請求項１に記載の植物性抗菌素材。
【公開番号】特開２００６−２３２７７８（Ｐ２００６−２３２７７８Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５２９６１（Ｐ２００５−５２９６１）
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（０００００５９８０）三菱製紙株式会社 (1,550)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（０００００５９８０）三菱製紙株式会社 (1,550)
【Ｆターム（参考）】
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