JP2004215606A

JP2004215606A - 乳酸の製造方法

Info

Publication number: JP2004215606A
Application number: JP2003008886A
Authority: JP
Inventors: Manabu Sami; 学佐見; Hisanori Uekami; 久典上神; Haruhiko Uehigashi; 治彦上東; Rena Kato; 麗奈加藤
Original assignee: Asahi Breweries Ltd; Kochi Prefecture
Current assignee: Asahi Breweries Ltd; Kochi Prefecture
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】海水を利用して、短期間で効率よく乳酸を製造すること。
【解決手段】Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属およびＬｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃ属よりなる群から選ばれた乳酸菌により糖分を資化して乳酸を製造するための乳酸発酵を、海水の存在下あるいは海水を添加した水の存在下において行うことを特徴とする乳酸の製造方法。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性プラスチックスの原料などとして有用な乳酸の製造方法、とくに海水または海水を添加した水系中における乳酸の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発酵食品の製造に当り、海水を用いることにより発酵を促進させる技術として、（１）海洋深層水を利用した発酵食品及びその製造方法（特許文献１）、（２）海洋深層水を利用した醤油およびその製造方法（特許文献２）、（３）海水を用いた酒類の製造方法（特許文献３）等が知られているが、これらは何れも海水あるいは海洋深層水が酵母に対して効果を有することによるものであり、海水が乳酸菌に対して効果を発揮することにより、乳酸生成促進を可能にするという技術は知られていない。
なお、前記特許文献２には、通常塩水仕込みの醤油諸味と海洋深層水仕込み醤油諸味が仕込みから６ヶ月という長い期間を経過した時点の一般成分と有機酸を分析した結果が示されており、それによれば通常塩水仕込みに較べて海洋深層水仕込みの方が窒素溶解利用率（％）が高く、旨味成分が多い。また海洋深層水仕込みの方がアルコール分と有機酸が多く生成し、乳酸値も僅かに高くなっている旨記載されている。しかしながら、醤油を製造するための系は塩分濃度が高い（特許文献２では２８３÷１３６０×１００＝２０．８％）ため、耐塩性乳酸菌しか発生せず、そのほとんどは醤油乳酸菌として知られるＰｅｄｉｏｃｏｃｕｓｈａｌｏｐｈｉｌｕｓのみであり、これによる乳酸の生成量も通常の塩水仕込みの醤油諸味が１．７４％であるのに対し、海洋深層水の場合は１．８４％であり、いわば誤差の範囲に近い程度である。したがって、この記載から高い濃度（２０．８％）の食塩含有水系で作用する耐塩性乳酸菌Ｐｅｄｉｏｃｏｃｕｓｈａｌｏｐｈｉｌｕｓが、海洋深層水仕込みの系においてほんのわずか乳酸菌の生成が多かったからといって、食塩を多くは含まない系における海洋深層水の存在（食塩濃度は最大でも３．５％）が一般の乳酸菌の活動を促進するであろうことを示唆するものではない。
【０００３】
また、乳酸の製造方法としては、汚泥を乳酸菌によって発酵させ乳酸を製造する方法（特許文献４）や、米焼酎蒸留粕からの乳酸の製造方法（特許文献５）等がある。さらに、米糠を原料とした乳酸発酵により風味のよい食品を製造する方法として、乳酸発酵液の製造法（特許文献６および７）があるが、これらはいずれも海水を添加することにより発酵を促進させる技術ではない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２３４０１７号公報
【特許文献２】
特開平１０−３０９１７７号公報
【特許文献３】
特開２００１−３３３７６１号公報
【特許文献４】
特開平９−３０８４９４号公報
【特許文献５】
特開２０００−２３６８９１号公報
【特許文献６】
特開平８−２８０３４１号公報
【特許文献７】
特開平１０−１２７２５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
乳酸は生分解性プラスチックスであるポリ乳酸の原料であること等から産業的に重要な物質である。近年、乳酸の製造にはデンプン等の植物バイオマスを乳酸発酵させる方法がとられることが多くなった。この場合、乳酸発酵を促進させ、製造時間を短縮することおよび乳酸発酵により最終的に得られる乳酸量（対消費糖乳酸収率）を高めることが重要な課題である。そこで本発明者らは乳酸発酵工程中に海水を添加することにより、乳酸発酵を促進し、得られる乳酸量をも増加させることができる方法を見出し、本発明を完成させるに至ったものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属およびＬｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃ属よりなる群から選ばれた乳酸菌により糖分を資化して乳酸を製造するための乳酸発酵を、海水の存在下あるいは海水を添加した水の存在下において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、全体の使用水に対し海水が１〜１００容量％を占めるものである請求項１記載の乳酸の製造方法に関する。
本発明の第３は、海水が、電気透析、ナノ膜処理、イオン交換膜処理および逆浸透膜処理よりなる群から選ばれた少なくとも１種の物理的処理を行ったものである請求項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、酵母エキスを添加する請求項１〜３いずれか記載の乳酸の製造方法に関する。
本発明の第５は、酵母エキスの添加割合が系全体に対し０．１〜５ｗｔ．／ｖｏｌ．％である請求項４記載の乳酸の製造方法に関する。
【０００７】
本発明に用いる糖類を資化できる乳酸菌は、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ（ラクトバチルス）属、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ（ストレプトコッカス）属、Ｌｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃ（ロイコノストック）属よりなる群から選ばれた乳酸菌である。Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ属の乳酸菌としてはＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｐｌａｎｔａｒｕｍ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｃａｓｅｉ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓａｃｉｄｏｐｈｉｌｕｓ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｂｕｌｇａｒｉｃｕｓ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｓａｎｆｒａｎｃｉｓｃｏ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｆｅｒｍｅｎｔｕｍ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｂｒｅｖｉｓ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｒｈａｍｎｏｓｕｓ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｐａｒａｃａｓｅｉ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｄｅｌｂｒｕｅｃｋｉｉ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｌａｃｔｉｓなどが挙げられ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属の乳酸菌としては、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓｆａｅｃａｌｉｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓｆａｅｃｉｕｍなどが挙げられ、Ｌｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃ属の乳酸菌としては、Ｌｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃｍｅｓｅｎｔｅｒｏｉｄｅｓ、Ｌｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃｍｅｎｓｅｎｔｅｒｏｉｄｅｓｓｕｂｓｐ．ｄｅｘｔｒａｎｉｃｕｍ、Ｌｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃｃｉｔｒｅｕｍ、Ｌｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃｌａｃｔｉｓなどが挙げられる。
生分解性プラスチックスを製造するための乳酸は、Ｌ−乳酸が用いられるので、発酵によりＬ−乳酸とＤ−乳酸の両方を生成する乳酸菌、例えば、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓａｍｙｌｏｖｏｒｕｓよりも、Ｌ−乳酸のみを選択的に生成する乳酸菌、例えばＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓが好ましい。植物バイオマスの主体であるデンプンを発酵に供する場合、酸や酵素処理により単糖あるいはオリゴ糖に分解してから用いるのが一般的であるが、ＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓａｍｙｌｏｐｈｉｕｓやＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓａｍｙｌｏｖｏｒｕｓは菌自体がアミラーゼ活性を有しているため、酸の使用や酵素処理をしないでデンプンを直接発酵させることができる点で、アミラーゼ活性をもたない他の菌種よりも有利である。
【０００８】
本発明に用いる糖類には制限はなく、乳酸菌による資化可能な糖類含有原料はすべて使用可能である。代表的なものとしては、米糠、酒粕、蒸留粕、麦糠、ビール粕などの廃棄多糖類が原料として有利である。また、必要に応じて米粉、麦粉をはじめ六炭糖類、五炭糖類、多糖類、例えば、グルコース、キシロース、フラクトース、スクロース、マルトース、デンプンなども用いることができる。
【０００９】
本発明で用いる海水は、表層海水でもよいが、近年、環境汚染は深刻度を増しており、原材料には細心の注意を払うことが好ましい。万が一、生分解プラスチックス等が汚染されていれば、もちろんヒトが直接摂取するものではないが、土中で分解を促す過程で環境中に汚染を蔓延させることになる。この意味からも乳酸製造に用いる海水には、地表からの汚染物質に晒される機会の少ない海洋深層水、すなわち海面下２００メートル以深の深海から採取した海洋深層水（太陽の光が届かない深さにある海水）を用いるのが好ましいと言える。
【００１０】
使用する水全体に対し、使用する海水の量は通常１〜１００容量（ｖｏｌ．／ｖｏｌ．）％、好ましくは１５〜６０容量％、とくに好ましくは２５〜５０容量％である。
【００１１】
海洋深層水は、必要に応じて逆浸透膜処理、電気透析処理、ナノ膜処理などの処理をほどこしたものであることができる。
海水に逆浸透膜処理を行うと、海水中の塩類（Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇなどの塩）をほぼ均等に除去し、各塩類の組成比はあまり変化しない。除去しすぎると蒸留水のようになってしまうので、好ましいミルラル補給量になる段階まで処理することが好ましい。ちなみに清酒醸造では逆浸透膜処理された処理海水の電気伝導度が３００μＳ／ｃｍのものを中心として使用しているが、これは水に海洋深層水の原水を０．５ｖｏｌ．／ｖｏｌ．％となるように添加した時とほぼ同量のミネラルを含んでいる。
海水に電気透析処理やナノ膜処理を行うと、選択的に１価イオン（ＮａやＫなど）を除去し、２価イオン（Ｃａ、Ｍｇなど）を残す。そのため２価イオンの組成比の高い海水が得られる。清酒醸造ではＣａがモロミの溶解に効果があり、Ｍｇは酵母の増殖に効果があると考えられる。
【００１２】
本発明に用いる酵母エキスとは、酵母菌体を自己消化法あるいは酸分解法により溶菌させて得られた水溶性成分のことを指し、アミノ酸、ペプチド、ビタミン、炭水化物などの栄養分を豊富に含んでいる。酵母エキスはＤＩＦＣＯ社、ＭＥＲＣＫ社、ＳＩＧＭＡ社などから種々の商品名で市販されており、いずれも本発明で使用することができる。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
なお、実施例では海洋深層水として室戸岬沖の水深３２０メートル地点から採取、表層海水としては室戸岬海岸で表層から採取した海水を使用した。
乳酸菌は、デンプン資化能を有するＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓ（ＪＣＭ１１２５：理化学研究所菌株保存センターの番号）を、表１に示す湯本らのＭＭＲＳ培地（湯本ら「農水産物等資源の高度利用技術」研究成果報告書、通商産業省・工業技術院・北海道工業技術研究所、平成９年１０月、ｐ２３参照）で３０℃、嫌気条件下で３〜４日間前培養（静置）したものを培養菌液（Ａ）として用いた。
【００１４】
【表１】

【００１５】
蒸留水に、表２の組成で海洋深層水、表層海水およびデンプン源として米糠、さらに窒素源やミネラルを補足するため、表１記載の可溶性デンプン以外の成分全てを表中の濃度の４分の１となるように加えた後、オートクレーブ処理（１２１℃、１５分）し、培地を調製した。これらの培地５０ｍｌに対し、乳酸菌の前述の前培養菌液（Ａ）１ｍｌずつを添加し、３０℃嫌気条件で６日間静置培養した。培養中毎日培養液中のＬ−乳酸量をＦキット（Ｒ−ＢｉｏｐｈａｒｍＧｍｂｈ）により測定した。なお、下記表の注釈における精米歩合（％）とは、下記式
精米歩合（％）＝（白米重量÷玄米重量）×１００
で表されるものである。例えば、玄米を精米して生じた米糠重量（削り取られた粉の重さ）が、玄米重量の３０％に達した時点のことを、精米歩合７０％と表現する。
【００１６】
【表２】

【００１７】
前記培養方法により得られた結果を図１〔（ａ）および（ｂ）〕に示した。海洋深層水を乳酸発酵中に添加した場合、乳酸生成に促進効果が認められた。また、添加濃度は１〜５０％の範囲では濃度が高いほど促進効果は高かった。さらに、表層海水についても５０％添加の試験を同時に行ったが、深層水と同様の効果が観察された。本実験では、デンプン源である米糠および海水以外の栄養補助成分として低濃度のＭＭＲＳ培地（可溶性デンプンを除く）を用いたが、さらに有効な栄養補助成分として酵母エキスを選択し次の実験を行った。
【００１８】
蒸留水に、デンプン源として白糠１％、海洋深層水５０％および酵母エキス（ＢａｃｔｏＹｅａｓｔＥｘｔｒａｃｔ：ＤＩＦＣＯ社製）を０．１、０．２５、０．５、１、２．５、５％となるように添加後、オートクレーブ処理（１２１℃、１５分）し培地を調製した。これらの培地５０ｍｌに対し、前述のとおりＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓ（ＪＣＭ１１２５）を前培養した乳酸菌液１ｍｌずつを添加し、３０℃嫌気条件で６日間静置培養した。培養中毎日培養液中のＬ−乳酸量を測定した（図２）。その結果、酵母エキスは添加濃度が高いほど乳酸生成が促進されることが見出された。
【００１９】
次に、海洋深層水とＮａＣｌの添加効果を比較した。蒸留水に米糠１％、酵母エキス２．５％、海洋深層水をそれぞれ０、２５、５０、７５、１００％およびＮａＣｌを１．７２％（海洋深層水６７％添加時のＮａＣｌ濃度に匹敵する）となるように添加後オートクレーブ処理（１２１℃、１５分）し培地を調製した。これらの培地５０ｍｌに対し、前述のとおりＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓ（ＪＣＭ１１２５）を前培養した培養菌液（Ａ）１ｍｌずつを添加し、３０℃嫌気条件で６日間静置培養した。培養中毎日培養液中のＬ−乳酸量を測定した（図３）。その結果、ＮａＣｌの添加による乳酸生成の促進効果は殆ど観察されなかったことから、海水中のＮａ以外のミネラルが効果を有していることが判明した。また、海洋深層水を２５〜５０％用いた場合は、それを７５〜１００％添加した場合に比べて、その効果が高いことが明らかとなった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、海水を利用して、短期間で効率よく乳酸を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は特白糠５％を用いた乳酸菌発酵液に、海洋深層水０〜５０％含有させたそれぞれのケースにおける乳酸生成量と経過日数との関係を示すグラフである。（ｂ）は白糠５％を用いた乳酸菌発酵液に、海洋深層水０〜５０％含有させたそれぞれのケースにおける乳酸生成量と経過日数との関係を示すグラフである。
【図２】米糠（白糠）の乳酸発酵に与える酵母エキスを０．１〜５％添加した場合の効果を乳酸生成量と経過日数との関係でグラフとして示めしたものである。
【図３】米糠（白糠）の乳酸発酵に与える塩および海洋深層水の影響を示すグラフである。

Claims

Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属およびＬｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃ属よりなる群から選ばれた乳酸菌により糖分を資化して乳酸を製造するための乳酸発酵を、海水の存在下あるいは海水を添加した水の存在下において行うことを特徴とする乳酸の製造方法。
全体の使用水に対し海水が１〜１００容量％を占めるものである請求項１記載の乳酸の製造方法。
海水が、電気透析、ナノ膜処理、イオン交換膜処理および逆浸透膜処理よりなる群から選ばれた少なくとも１種の物理的処理を行ったものである請求項１または２記載の乳酸の製造方法。
酵母エキスを添加する請求項１〜３いずれか記載の乳酸の製造方法。
酵母エキスの添加割合が系全体に対し０．１〜５ｗｔ．／ｖｏｌ．％である請求項４記載の乳酸の製造方法。