生命科学関連特許情報
| タイトル： | 公開特許公報(A)_乳酸の製造方法 |
| 出願番号： | 2003184259 |
| 年次： | 2005 |
| IPC分類： | 7,C12P7/56 |
特許情報キャッシュ
佐藤 俊彦 福田 清春 JP 2005013131 公開特許公報(A) 20050120 2003184259 20030627 乳酸の製造方法 トーゼン産業株式会社 594017293 友松 英爾 100094466 岡本 利郎 100116481 佐藤 俊彦 福田 清春 7 C12P7/56 C12P7/56 C12R1:645 JP C12P7/56 C12P7/56 C12R1:645 5 ＯＬ 7 4B064 4B064AD33 4B064CA02 4B064CA05 4B064CB07 4B064CC03 4B064CD22 4B064CD24 4B064DA16 【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、セルロース分解菌と乳酸菌を用いて、セルロースまたはセルロースと澱粉との混合物から乳酸を製造する方法に関する。【０００２】【従来の技術】従来から、澱粉をＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｃｅａｌｉｓ、Ｌａｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｄｅｌｂｒｕｅｃｋｉｉ、Ｌａｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｃａｓｅｉ、Ｌａｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｐａｒｅｃａｓｅｉ、Ｌａｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｓａｌｉｖａｒｉｕｓ、Ｌａｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓ等の乳酸菌やＲｈｉｚｏｐｕｓ ｏｒｙｚａｅの真菌を用いて加水分解による糖化と同時発酵により乳酸を製造する方法が知られている。【０００３】一方、セルロースでは、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ菌（セルロース分解菌）で加水分解による糖化を行い、つぎに乳酸菌Ｌａｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｄｅｌｂｒｕｅｃｋｉｉを用いて乳酸発酵を行う方法が非特許文献１および２などにより報告されている。【０００４】しかし、セルロースと澱粉の混合物をセルロース分解菌で同時に加水分解し糖化する方法はこれまで行われていないし、また、セルロースまたはセルロースと澱粉の混合物から、セルロースの分解菌と乳酸菌の共生系による混合培養法による同時糖化発酵を行って、乳酸を製造する方法も知られていない。【０００５】【非特許文献１】Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２１：３７１−３７３，１９９９【非特許文献２】Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２２：１７５−１８０，２０００【０００６】【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来、澱粉または澱粉を主成分とする材料でなければ乳酸の製造原料にはならないという前提を打破し、生ゴミや資源ゴミのようにセルロールを多量に含む系であっても乳酸の製造原料として使用できるという全く新しい乳酸の製造方法を提供する点にある。【０００７】【課題を解決するための手段】本発明は、セルロースまたはセルロースと澱粉の混合物をセルロース分解菌により、加水分解し糖化を行うことができること、またセルロース分解菌と乳酸菌の共生系による混合培養が可能であることならびにこの混合培養により糖化と同時発酵を行うことが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。【０００８】本発明の第１は、セルロース分解菌の存在下でセルロースと澱粉の混合物を同時に加水分解して糖化した後に、乳酸菌を用いて発酵を行うことを特徴とする乳酸の製造方法に関する。本発明の第２は、（１）セルロースまたは（２）セルロースと澱粉の混合物を、セルロース分解菌と乳酸菌を併用して、加水分解による糖化と同時に発酵を行うことを特徴とする乳酸の製造方法に関する。本発明の第３は、前記セルロース分解菌が木材腐朽菌である請求項１または２記載の乳酸の製造方法に関する。本発明の第４は、前記木材腐朽菌が木材白色腐朽菌である請求項３記載の乳酸の製造方法に関する。本発明の第５は、前記木材白色腐朽菌がヒイロタケ菌（Ｐｙｃｎｏｐｏｒｕｓｃｏｃｃｉｎｅｕｓ）である請求項４記載の乳酸の製造方法に関する。【０００９】本発明で用いるセルロースとしては、セルロースという概念に含まれるものを含有する材料であれば、すべて利用可能である。代表的なものとしては、農産物、植物、木材、パルプ、紙、綿花、綿繊維、その織物などの植物繊維含有材料、これらを主成分とするゴミなどを挙げることができる。【００１０】本発明で用いる澱粉としては、澱粉という概念に含まれるものを含有する材料であればすべて利用可能である。代表的なものとしては、トウモロコシ、キャッサバ、サツマイモ、じゃがいも、米、麦、蕎麦、豆などの農産物、サゴ椰子の樹木から得られたサゴ澱粉、ゴミなどを挙げることができる。【００１１】本発明で用いるセルロースと澱粉の混合物としては、前記材料を混合して使用することもできるが、これらが混在している生ゴミ、資源ゴミ、農産物、植物、サゴ椰子のように澱粉を含有する樹木などを挙げることができる。【００１２】本発明に用いるセルロース分解菌としては、セルロースと澱粉の両方を分解する能力をもつものが好ましく、とりわけ、木材腐朽菌が好ましい。木材腐朽菌としては、木材白色腐朽菌、木材褐色腐朽菌および木材軟腐朽菌がいずれも好適に使用できるが、なかでも木材白色腐朽菌とくにヒイロタケ菌（Ｐｙｃｎｏｐｏｒｕｓ ｃｏｃｃｉｎｅｕｓ）が好ましい。【００１３】本発明に用いる乳酸菌には、とくに制限はなく、いずれの乳酸菌でも使用できる。乳酸菌のなかにはＬ−乳酸を多く生成するタイプのもの、Ｄ−乳酸を多く生成するタイプのもの、前述のような優先性がとくになく、ＬとＤの両方を生成するものがあるが、いずれのタイプのものも使用可能である。生分解性プラスチックスであるポリ乳酸を製造する場合には、Ｌ−乳酸を使用するので、このような場合にはＬ−乳酸を多く生成する、すなわちＬ−乳酸を優先的に生成するタイプのものが好ましい。Ｌ−乳酸を優先的に生成する乳酸の例としては、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓｂｏｖｉｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｃｅａｌｉｓ、Ｌａｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｄｅｌｂｒｕｅｃｋｉｉ、Ｌａｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ａｍｙｌｏｖｏｒｕｓ、Ｌａｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓ、Ｌａｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｃａｓｅｉ、Ｌａｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｐａｒｅｃａｓｅｉ、Ｌａｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｓａｌｉｖａｒｉｕｓ等を挙げることができる。【００１４】本発明は、第１発明〜第５発明においても、発酵工程が存在するが、これらの工程には通常の発酵工程に用いられている各種培地を使用することができる。基本的には、窒素源、炭素源、ミネラルよりなるものであり、窒素源としてはペプトン、ポリペプトン、トリプトン、酵母エキス（ミネラルも含む）などがあり、炭素源としては、グルコース、麦芽抽出物、大豆抽出物などがあり、ミネラルとしては塩化ナトリウム、リン酸塩、種々の無機塩などがある。具体的には、ＴＹＧ培地、ＭＲＳ培地などを挙げることができる。【００１５】とくに本第２発明においては、発酵生成物により培養液のｐＨが低下するため、セルロース分解菌や乳酸菌の増殖が阻害されたり、活性が低下したりすることがある。これを避けるため、ｐＨを５．０〜５．５の範囲に保つことが好ましい。そのためには、ｐＨ緩衝剤を添加することが好ましい。ｐＨ緩衝剤としては、例えば炭酸カルシウム、リン酸アンモニウム、水酸化ナトリウムなどを挙げることができる。【００１６】【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。【００１７】（１）ホロセルロースの調整スギ木粉（セルロース、ヘミセルロース、リグニンを含んでいる）をエタノール／ベンゼン（１／２）混合溶剤中で脂肪分を抽出脱脂処理して得られた脱脂木粉２．５ｇを、亜塩素酸ナトリウム１．０ｇと酢酸０．２ｍｌを含む水溶液１５０ｍｌに加え、加熱処理を繰り返してリグニンを除去し、白色のホロセルロース（セルロースとヘミセルロースを含む）を得た。（２）α−セルロースの調整前記ホロセルロース１０ｇを１７．５％水酸化ナトリウム水溶液２５０ｍｌに加え、３０分間、２０℃でゆっくり撹拌した。つぎに酢酸で中和した後、十分洗浄してα−セルロースを得た。（３）サゴホロセルロースの調整サゴ粉末から澱粉を除去したサゴ絞り粕２．５ｇを亜塩素ナトリウム１．０ｇと酢酸０．２ｍｌを含む水溶液１５０ｍｌに加え、加熱処理を繰り返し、茶色のサゴホロセルロース（サゴから得られたホロセルロース）を得た。（４）接種用木材腐朽菌の調整オートクレーブで１２１℃、１５分間高圧・蒸気滅菌したＰＤＡ培地（バレイショ、デキストロース、寒天培地）を試験管にとり、冷却した後、木材腐朽菌を１白金耳接種し、２７〜３７℃（ヒイロタケ菌のときは３７℃）で７日間培養し、実施例で用いる接種用セルロース分解菌とした。（５）接種用乳酸菌の調整ＭＲＳ培地５．５ｇを１００ｍｌの蒸留水に溶かし、オートクレーブで１２１℃、１５分間高圧・蒸気滅菌した後、５ｍｌを試験管にとり、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｂｏｖｉｓを接種して嫌気性雰囲気下、３７℃１晩培養し、実施例で用いる接種用乳酸菌とした。（６）ＭＲＳ培地Ｂａｃｔｏ Ｐｒｏｔｅａｓｅ Ｐｅｐｔｏｎｅ １０ｇＢａｃｔｏ Ｂｅｓｔ Ｅｘｔｒａｃｔ １０ｇＢａｃｔｏ Ｙｅａｓｔ Ｅｘｔｒａｃｔ ５ｇＢａｃｔｏ Ｄｅｘｔｒｏｓｅ ２０ｇＴｗｅｅｎ ８０（商品名 界面活性剤） １ｇクエン酸アンモニウム ２ｇ酢酸ナトリウム ５ｇ硫酸マグネシウム ０．１ｇ硫酸マンガン ０．０５ｇリン酸水素二カリウム ２ｇ【００１８】実施例１（請求項１に対応）０．３％ペプトン水溶液よりなる培養液（以下、単に０．３％ペプトン培養液という）２０ｍｌに１ｗｔ％のホロセルロースを加えて、オートクレーブで１２１℃、１５分間高圧・蒸気滅菌し冷却した後に、ヒイロタケ菌（Ｐｙｃｎｏｐｏｒｕｓ ｃｏｃｃｉｎｅｕｓ）を１白金耳接種し、３７℃で２７日間振とう培養を行った。その結果、ホロセルロースが糖化し、蓄積したグルコース濃度は２１日目で最大４．９ｇ／ｌに達した。このようにして得られた糖化液をｐＨ６．５に調整（初期調整）した後、イースト抽出物を０．５ｗｔ％無菌的に加えた。つぎに乳酸菌４０μｌを加え、３７℃で３日間静地培養した。その結果、乳酸が最大３．０ｇ／ｌに達し、ホロセルロース基質から３０％の収率で乳酸が得られた。【００１９】実施例２（請求項１に対応）０．３％ペプトン培養液２０ｍｌに１ｗｔ％のサゴ（サゴ澱粉の搾り粕、セルロース含有量約５７．５％、澱粉含有量３１％、リグニン含有量約１１．５％）を加えて、オートクレーブで１２１℃、１５分間高圧・蒸気滅菌し、冷却した後に、ヒイロタケ菌（Ｐｙｃｎｏｐｏｒｕｓ ｃｏｃｃｉｎｅｕｓ）を１白金耳接種し、３７℃で１４日間振とう培養を行った。その結果、サゴ木粉が糖化し、蓄積したグルコース濃度は、７日目で最大２．６ｇ／ｌに達した。このようにして得られた糖化液をｐＨ６．５に調整した後、イースト抽出物を０．５ｗｔ％無菌的に加えた。つぎに乳酸菌４０μｌを加え３７℃で３日間静地培養した。その結果、乳酸が最大０．５ｇ／ｌに達し、サゴ（澱粉搾り粕）基質から乳酸の収率は１９％であった。【００２０】参考例１０．３％ペプトン培養液２０ｍｌに１ｗｔ％のα−セルロースを加えて、オートクレーブで１２１℃、１５分間高圧蒸気滅菌し冷却した後に、ヒイロタケ菌（Ｐｙｃｎｏｐｏｒｕｓ ｃｏｃｃｉｎｅｕｓ）を１白金耳接種し、３７℃で２７日間振とう培養を行った。その結果、α−セルロースが糖化し、蓄積したグルコース濃度は２４日目で最大４．２ｇ／ｌに達した。【００２１】参考例２０．３％ペプトン培養液２０ｍｌに１ｗｔ％のサゴホロセルロースを加えて、オートクレーブで１２１℃、１５分間高圧・蒸気滅菌し冷却した後に、ヒイロタケ菌（Ｐｙｃｎｏｐｏｒｕｓ ｃｏｃｃｉｎｅｕｓ）を１白金耳接種し、３７℃で２７日間振とう培養を行った。その結果、サゴホロセルロースが糖化し、蓄積したグルコース濃度は１６日目で最大５．０ｇ／ｌに達した。【００２２】参考例３０．３％ペプトン培養液２０ｍｌに１ｗｔ％のサゴ澱粉を加えて、オートクレーブで１２１℃、１５分間高圧・蒸気滅菌し冷却した後に、ヒイロタケ菌（Ｐｙｃｎｏｐｏｒｕｓ ｃｏｃｃｉｎｅｕｓ）を１白金耳接種し、３７℃で２７日間振とう培養を行った。その結果、サゴ澱粉が糖化し、蓄積したグルコース濃度は１０日目で最大６．２ｇ／ｌに達した。【００２３】実施例１〜２、参考例１〜３の場合、蓄積したグルコース濃度の結果は、図１のとおりである。【００２４】実施例３ＭＲＳ培地溶液２０ｍｌにペプトンを５ｗｔ％、炭酸カルシウム０．２ｇを加えた後、ホロセルロース０．２ｇを加えて、オートクレーブで１２１℃、１５分間高圧・蒸気滅菌した。つぎにヒイロタケ菌（Ｐｙｃｎｏｐｏｒｕｓ ｃｏｃｃｉｎｅｕｓ）を１白金耳接種し、さらに乳酸菌２０μｌを接種した後、３７℃で４日間振とう培養を行った。その結果、ホロセルロースが同時糖化発酵し、乳酸の濃度は最大４．６ｇ／ｌに達し、ホロセルロース基質からの乳酸の収率は４６％であった。【００２５】実施例４ＭＲＳ培地溶液２０ｍｌにペプトンを５ｗｔ％、炭酸カルシウム０．２ｇを加えた後、市販カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）０．２ｇを加えて、オートクレーブで１２１℃、１５分間高圧・蒸気滅菌した。つぎにヒイロタケ菌（Ｐｙｃｎｏｐｏｒｕｓ ｃｏｃｃｉｎｅｕｓ）を１白金耳接種し、さらに乳酸菌２０μｌを接種した後、３７℃で４日間振とう培養を行った。その結果、カルボキシメチルセルロースが同時糖化発酵し、乳酸の濃度は最大４．０ｇ／ｌに達し、カルボキシメチルセルロース基質からの乳酸の収率は４０％であった。【００２６】比較例ＭＲＳ培地溶液２０ｍｌにペプトンを５ｗｔ％、炭酸カルシウム０．２ｇを加えた後、サゴ澱粉０．２ｇを加えて、オートクレーブで１２１℃、１５分間高圧蒸気滅菌した。つぎにヒイロタケ菌（Ｐｙｃｎｏｐｏｒｕｓ ｃｏｃｃｉｎｅｕｓ）を１白金耳接種し、さらに乳酸菌２０μｌを接種した後、３７℃で４日間振とう培養を行った。その結果、サゴ澱粉が同時糖化発酵し、乳酸の濃度は最大５．２ｇ／ｌに達し、サゴ澱粉基質からの乳酸の収率は５２％であった。【００２７】【発明の効果】本発明によれば、セルロース分解菌と乳酸菌による共生系での混合培養により、セルロースまたはセルロースと澱粉の混合物（例えば生ゴミや資源ゴミ）から効率的に乳酸が得られる。したがって、本発明は、ゴミとして捨てられている材料から、化粧品、医薬品、あるいは生分解性プラスチックスの原料などに有用な乳酸を製造できるという画期的方法を提供するものである。【図面の簡単な説明】【図１】セルロースのみ（参考例１）、セルロースとへミセルロース混合物（実施例１と参考例２）、セルロース類と澱粉との混合物（実施例２）、澱粉（参考例３）の各ケースにおけるヒイロタケ菌によるグルコースの生成状況を示すグラフである。 セルロース分解菌の存在下でセルロースと澱粉の混合物を同時に加水分解して糖化した後に、乳酸菌を用いて発酵を行うことを特徴とする乳酸の製造方法。 （１）セルロースまたは（２）セルロースと澱粉の混合物を、セルロース分解菌と乳酸菌を併用して、加水分解による糖化と同時に発酵を行うことを特徴とする乳酸の製造方法。 前記セルロース分解菌が木材腐朽菌である請求項１または２記載の乳酸の製造方法。 前記木材腐朽菌が木材白色腐朽菌である請求項３記載の乳酸の製造方法。 前記木材白色腐朽菌がヒイロタケ菌（Ｐｙｃｎｏｐｏｒｕｓｃｏｃｃｉｎｅｕｓ）である請求項４記載の乳酸の製造方法。 【課題】生ゴミや資源ゴミのようにセルロールを多量に含む系であっても乳酸の製造原料として使用できるという全く新しい乳酸の製造方法の提供。【解決手段】セルロース分解菌の存在下でセルロースと澱粉の混合を同時に加水分解して糖化した後に、乳酸菌を用いて発酵を行うことを特徴とする乳酸の製造方法。【選択図】 なし