JP2013150599A - Fermentation method for coculturing antimicrobial substance-producing microorganism and fermentation microorganism - Google Patents

Fermentation method for coculturing antimicrobial substance-producing microorganism and fermentation microorganism Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fermentation method capable of stably producing useful substances over a long period without causing microorganismal effluence with no concern of miscellaneous germs contamination.SOLUTION: The objective fermentation method is capable of stably producing useful substances over a long period by using agglomerates obtained by cocultivation of yeast and bacteriocin-producing lactobacillus without concern miscellaneous germs contamination nor microorganismal effluence.

Description

本発明は、抗菌物質生産菌としてバクテリオシンを生産する乳酸菌と、当該バクテリオシンに耐性を有する酵母とを共培養することによって得られる凝集物を用い、発酵を行う方法に関する。   The present invention relates to a method for performing fermentation using an aggregate obtained by co-culturing lactic acid bacteria producing bacteriocin as an antibacterial substance-producing bacterium and yeast having resistance to the bacteriocin.

従来、エタノール、乳酸等の有機酸類、フェネチルアルコール等の香料成分等、有用な物質を微生物の発酵により生産する方法が利用されている。このような発酵法として、一回ずつ原料と微生物を準備して行うバッチ法、微生物菌体の回収系を組込んだ反復回分培養法(半連続発酵法)、または最初に準備した微生物に原料を順次加えることによって持続的に発酵を続ける連続発酵法が知られている。
このうち、反復回分培養法(半連続発酵法)や連続発酵法は、継続的に発酵を続けることにより、有用な物質を大量に生産できる方法として、工業的な利用が期待されているが、発酵を長期的に行うと雑菌汚染が起こりやすく、望むような収率で安定して有用な物質が得られないという問題があった。また、これらの発酵法を実施し、雑菌汚染等が起きた場合には、大量の廃棄物が生じるため廃棄のためのコスト等が非常に高くなるというリスクもあった。
さらに、これらの発酵法では、有用な物質を回収する際に、微生物も一緒に流出(Wash out)してしまい、安定して発酵が続けられない等の問題もあり、雑菌汚染の心配がなく、微生物の流出が起きない長期間実施可能な発酵法の提供が望まれていた。
Conventionally, methods for producing useful substances by fermentation of microorganisms such as organic acids such as ethanol and lactic acid, and perfume ingredients such as phenethyl alcohol have been used. As such a fermentation method, a batch method in which raw materials and microorganisms are prepared once, a repeated batch culture method (semi-continuous fermentation method) incorporating a microbial cell collection system, or a raw material for the first prepared microorganisms A continuous fermentation method is known in which fermentation is continuously performed by sequentially adding.
Among them, the repeated batch culture method (semi-continuous fermentation method) and the continuous fermentation method are expected to be industrially used as a method for producing a large amount of useful substances by continuing the fermentation continuously. When fermentation is performed for a long period of time, contamination with various bacteria is likely to occur, and there is a problem that a useful substance cannot be stably obtained in a desired yield. Further, when these fermentation methods are carried out and contamination with germs occurs, there is a risk that the cost for disposal becomes very high because a large amount of waste is generated.
Furthermore, in these fermentation methods, when recovering useful substances, microorganisms also flow out together (wash out), and there is a problem that fermentation cannot continue stably, and there is no concern about contamination with bacteria. Therefore, it has been desired to provide a fermentation method that can be carried out for a long period of time without microbial runoff.

本発明者らは、酵母と乳酸菌とを共培養することにより、これらの微生物が担体に固定化されたバイオフィルムが得られることを見出し(例えば、特許文献1、参照)、このバイオフィルムが有用な物質(エタノール等)の生産を目的とする反復回分培養法に利用できることを確認している(非特許文献1、参照)。
このバイオフィルムを用いた発酵法では、微生物の流出を避けた状態で有用な物質が回収できるため、発酵を長期的に安定して行うことが可能となる。しかし、このようなバイオフィルムを用いただけでは、雑菌汚染の問題を十分に解消し得るとはいえなかった。
The present inventors have found that biofilms in which these microorganisms are immobilized on a carrier can be obtained by co-culturing yeast and lactic acid bacteria (for example, see Patent Document 1), and this biofilm is useful. It has been confirmed that it can be used in a repeated batch culture method for the purpose of production of other substances (such as ethanol) (see Non-Patent Document 1).
In the fermentation method using this biofilm, since a useful substance can be recovered in a state where the outflow of microorganisms is avoided, fermentation can be performed stably for a long period of time. However, just using such a biofilm could not sufficiently solve the problem of contamination with bacteria.

また、単に乳酸菌と酵母を共培養すればバイオフィルムを形成するともいえず、乳酸菌、酵母およびセラミックビーズ(担体)を充填したバイオリアクター中に糖液を送液し、エタノールと乳酸を含む発酵液を得て、これをウスターソースの製造に利用する系が開示されているが(特許文献2、3、参照)、この系においては、乳酸菌と酵母がバイオフィルムを形成していないため、発酵液の回収に伴い、乳酸菌や酵母が流出する可能性が高かった。
また、発酵中の雑菌汚染を抑制するために、加熱殺菌をした原料溶液を利用したり、食塩濃度が2〜16重量%となるような条件で発酵を実施したりすることを必要とする技術でもあり、厳密な管理を行わない限り、雑菌汚染が起こらないとはいえなかった。
In addition, simply co-culturing lactic acid bacteria and yeast does not form a biofilm. Instead, a sugar solution is fed into a bioreactor filled with lactic acid bacteria, yeast and ceramic beads (carrier), and a fermentation solution containing ethanol and lactic acid. In this system, since lactic acid bacteria and yeast do not form a biofilm, a fermented liquid is produced. With recovery, lactic acid bacteria and yeast were likely to flow out.
Moreover, in order to suppress the contamination of various bacteria during fermentation, it is necessary to use a heat-sterilized raw material solution or to carry out fermentation under conditions such that the salt concentration is 2 to 16% by weight. However, it could not be said that contamination with bacteria would not occur unless strict management was performed.

そこで、本発明者らは雑菌汚染の問題を十分に解消し、長期的に安定して反復回分培養法(半連続発酵法)や連続発酵法等の発酵法を行うことを目的として、本発明において、抗菌物質であるバクテリオシンを生産する乳酸菌の活用に着目した。
従来、このような乳酸菌はバクテリオシンを得ることを目的として培養されており、この乳酸菌が生産したバクテリオシンは、家畜用抗菌剤、反芻動物用のメタン生成抑制剤や飼料組成物、または保存性の高い食品等の製造に利用されてきた(例えば、特許文献4〜7、参照)。しかし、バクテリオシン以外の有用な物質を得るために、バクテリオシンを生産する乳酸菌を利用することについては検討されていなかった。
Therefore, the present inventors have solved the problem of contamination by various bacteria, and the present invention aims to perform a fermentation method such as a repeated batch culture method (semi-continuous fermentation method) or a continuous fermentation method stably in the long term. Focused on the utilization of lactic acid bacteria that produce bacteriocin, an antibacterial substance.
Conventionally, such lactic acid bacteria have been cultured for the purpose of obtaining bacteriocin, and the bacteriocin produced by this lactic acid bacterium is an antibacterial agent for livestock, a methane production inhibitor or feed composition for ruminants, or a storage property. Have been used for the production of foods and the like with high quality (see, for example, Patent Documents 4 to 7). However, use of lactic acid bacteria that produce bacteriocin to obtain useful substances other than bacteriocin has not been studied.

特許第4686791号Japanese Patent No. 4667791 特開平8−9936号公報JP-A-8-9936 特開平6−189722号公報JP-A-6-189722 特開2006−169197号公報JP 2006-169197 A 国際公開WO2005/045053号パンフレットInternational Publication WO2005 / 045053 Pamphlet 特開2010−200730号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-200730 特開2006−166853号公報JP 2006-166853 A

平成22年度 日本生物工学会大会講演要旨集 82頁、3P−1098Abstracts of Annual Meeting of the Biotechnology Society of Japan, page 82, 3P-1098

本発明は、雑菌汚染の心配がなく、微生物の流出が起きない長期的に安定して有用な物質を生産できる発酵法の提供を課題とする。   An object of the present invention is to provide a fermentation method capable of producing a useful substance stably for a long period of time without causing concern about contamination with microorganisms and without causing the outflow of microorganisms.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、抗菌物質生産菌としてバクテリオシンを生産する乳酸菌と、当該バクテリオシンに耐性を有する酵母を共培養することによって得られる凝集物を用いることにより、雑菌汚染の心配がなく、微生物の流出が起きない長期的に安定して有用な物質を生産できる発酵法が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の発酵法では、乳酸菌と酵母とが、安定な菌叢を保持した凝集物を形成しているため、微生物が流出するおそれがない。また、乳酸菌自体が産生するバクテリオシンによって雑菌汚染が抑制されるため、発酵液のpHを一定に保ったり、原料を殺菌処理して発酵に用いたりする、雑菌汚染を抑制するための手間も必要なく、そのまま反復回分培養法(半連続発酵法)や連続発酵法を簡便に続けることが可能となる。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have obtained agglutination obtained by co-culturing lactic acid bacteria that produce bacteriocin as antibacterial substance-producing bacteria and yeast that is resistant to the bacteriocin. By using the product, it was found that a fermentation method capable of producing a useful substance stably for a long period of time without causing microbial outflow without concern for contamination by microorganisms was obtained, and the present invention was completed.
In the fermentation method of the present invention, since lactic acid bacteria and yeast form aggregates that maintain a stable flora, there is no possibility that microorganisms will flow out. In addition, since bacteriocin produced by lactic acid bacteria itself suppresses contamination of bacteria, it is necessary to maintain the pH of the fermentation broth or to sterilize the raw material and use it for fermentation. In addition, it is possible to simply continue the repeated batch culture method (semi-continuous fermentation method) and the continuous fermentation method as they are.

すなわち、本発明は次の(1)〜(11)の発酵法、エタノールを生産する方法等に関する。
(1)バクテリオシンを生産する乳酸菌と酵母とを共培養することによって得られる凝集物を用いる発酵法。
(2)バクテリオシンを生産する乳酸菌が、酵母との共凝集性を示し、酵母と共培養した場合に乳酸菌と酵母からなる凝集物を形成する乳酸菌である上記(1)に記載の発酵法。
(3)凝集物がバイオフィルムまたは凝集体である上記(1)または(2)に記載の発酵法。
(4)バクテリオシンを生産する乳酸菌が、ラクトバチルス・プランタラムに属する乳酸菌である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の発酵法。
(5)バクテリオシンを生産する乳酸菌が、ラクトバチルス・プランタラム HM23株(受領番号 NITE AP−1168)である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の発酵法。
(6)酵母が、サッカロマイセス・セレビシエに属する酵母である上記(1)〜(5)のいずれかに記載の発酵法。
(7)バイオフィルムの形成にあたり、担体を用いる上記(3)〜(6)のいずれかに記載の発酵法。
(8)担体がガラスまたはセルロースを含む担体である上記(7)に記載の発酵法。
(9)反復回分培養法または連続発酵法によって行われる上記(1)〜(8)のいずれかに記載の発酵法。
(10)上記(1)〜(9)のいずれかに記載の発酵法によってエタノールを生産する方法。
(11)受領番号 NITE AP−1168(HM23)として寄託された乳酸菌。
That is, the present invention relates to the following fermentation methods (1) to (11), a method for producing ethanol, and the like.
(1) A fermentation method using an aggregate obtained by co-culturing lactic acid bacteria that produce bacteriocin and yeast.
(2) The fermentation method according to (1) above, wherein the lactic acid bacterium producing bacteriocin is a lactic acid bacterium that exhibits coaggregation with yeast and forms an aggregate composed of the lactic acid bacterium and yeast when co-cultured with yeast.
(3) The fermentation method according to (1) or (2) above, wherein the aggregate is a biofilm or an aggregate.
(4) The fermentation method according to any one of (1) to (3), wherein the lactic acid bacterium producing bacteriocin is a lactic acid bacterium belonging to Lactobacillus plantarum.
(5) The fermentation method according to any one of (1) to (4) above, wherein the lactic acid bacterium producing bacteriocin is Lactobacillus plantarum HM23 strain (reception number NITE AP-1168).
(6) The fermentation method according to any one of (1) to (5) above, wherein the yeast is a yeast belonging to Saccharomyces cerevisiae.
(7) The fermentation method according to any one of (3) to (6), wherein a carrier is used in forming the biofilm.
(8) The fermentation method according to (7), wherein the carrier is a carrier containing glass or cellulose.
(9) The fermentation method according to any one of the above (1) to (8), which is performed by a repeated batch culture method or a continuous fermentation method.
(10) A method for producing ethanol by the fermentation method according to any one of (1) to (9) above.
(11) Lactic acid bacteria deposited as receipt number NITE AP-1168 (HM23).

本発明では、抗菌物質であるバクテリオシンが生産されている状態で発酵を進めることができるため、反復回分培養法や連続発酵法により、雑菌汚染を抑制しながら、長期的かつ大量にエタノール等のアルコール類、乳酸等の有機酸、フラノン類等の香料成分等の有用物質を生産することが可能となる。また、バクテリオシンが生産されている状態で発酵が進められ、十分に雑菌汚染が抑制できることから、発酵のための材料の殺菌処理等も軽減することができ、費用、時間等の負担を長期的に減らすことも可能となる。   In the present invention, since fermentation can proceed in the state where bacteriocin, an antibacterial substance, is produced, it is possible to reduce ethanol contamination in a long term and in a large amount while suppressing contamination by repeated batch culture methods or continuous fermentation methods. Useful substances such as alcohols, organic acids such as lactic acid, and perfume ingredients such as furanones can be produced. In addition, since fermentation is carried out in a state where bacteriocin is produced and contamination with bacteria can be sufficiently suppressed, sterilization treatment of materials for fermentation can be reduced, and burdens such as cost and time can be reduced for a long time. It can also be reduced to

バイフィルムリアクターを用いた連続エタノール発酵用装置の概要を示した図である(実施例1)。It is the figure which showed the outline | summary of the apparatus for continuous ethanol fermentation using a bifilm reactor (Example 1). ラクトバチルス・プランタラムHM23株(受領番号NITE AP−1168)(以下、HM23株と示す場合がある)のバイオフィルム形成能を示した図である(試験例3)。It is the figure which showed the biofilm formation ability of the Lactobacillus plantarum HM23 strain | stump | stock (reception number NITE AP-1168) (it may be hereafter described as HM23 strain | stump | stock) (Test Example 3).

本発明の「発酵法」は、“バクテリオシンを生産する乳酸菌と酵母とを共培養することによって得られる凝集物を用いること”を必須条件として行うものであればよく、その他の方法を含んでいてもよい。
本発明の「凝集物」とは、乳酸菌と酵母によって形成される「凝集体」や「バイオフィルム」等のことをいう。
「凝集体」とは固体同士が何らかの相互作用により接着(付着)し合って形成する集合体のことで、ここでは酵母と乳酸菌という異種の細胞同士の接着によって形成されるものをいう。また、「バイオフィルム」とは固液界面、気液界面などの界面に形成される細胞集合体であって、酵母と乳酸菌の細胞同士の接着により形成される「凝集体」が固体等の担体の表面や内部に形成され、付着した形態のものをいう。
本発明の具体的な「発酵法」として、“反復回分培養法”または“連続発酵法”が挙げられる。
通常の発酵法では、培養槽内で殺菌した培地に種菌を接種して培養し、培養終了後発酵槽内の発酵液を槽外に回収してから、発酵槽を洗浄・培地を入れて殺菌し、再び種菌を接種して培養を行う回分培養法が主に行われている。
これに対し、“反復回分培養法”では、まず、1)通常の回分培養法と同様に培養を開始し、培養終了後に発酵液を培養槽の外部に流出させ回収する。次に、2)発酵液を引き抜いた培養槽を洗浄・殺菌することなく、新たな培地を満たし、新たな種菌を接種することなく、再び培養を開始する。そして、3)1)および2)の操作を反復する。
このような1)〜3)の手順によって行われる“反復回分培養法”では、種菌を接種する作業を省くために、菌を含む発酵液を次の培養の種菌として一部発酵槽内に残しておく方法が用いられている。しかし、本発明における“反復回分培養法”による発酵法では、発酵液を全て培養槽の外部に流出させ回収しても、「バクテリオシンを生産する乳酸菌」と「酵母」とが凝集物上に維持され、発酵槽内に保持されているため、新たに種菌を接種する必要がない。また、本発明の“反復回分培養法”では、発酵液を槽内に残す必要もないため効率よく発酵を行うことができる。
さらに、“連続発酵法”では、殺菌した培地を継続的に凝集物上に維持されている“バクテリオシンを生産する乳酸菌と酵母”に供給し、これと平行して“バクテリオシンを生産する乳酸菌と酵母”が培地を発酵することによって得られる発酵液を持続的に回収することが可能であり、“反復回分培養法”よりも効率よく発酵を行うことができる。
The “fermentation method” of the present invention may be any method as long as it is carried out under the condition that “use an aggregate obtained by co-culturing a lactic acid bacterium producing bacteriocin and yeast”, and includes other methods. May be.
The “aggregate” of the present invention refers to an “aggregate” or “biofilm” formed by lactic acid bacteria and yeast.
An “aggregate” is an aggregate formed by solids adhering (attaching) to each other by some kind of interaction, and here, it is formed by adhesion between different types of cells, yeast and lactic acid bacteria. A “biofilm” is a cell aggregate formed at an interface such as a solid-liquid interface or a gas-liquid interface, and an “aggregate” formed by adhesion between cells of yeast and lactic acid bacteria is a carrier such as a solid. It is formed on and attached to the surface or inside of the.
Specific “fermentation method” of the present invention includes “repetitive batch culture method” or “continuous fermentation method”.
In a normal fermentation method, inoculate and inoculate a culture medium sterilized in a culture tank, collect the fermentation liquid in the fermentation tank outside the culture tank after culturing, and then wash and ferment the fermentation tank. However, the batch culture method in which the inoculum is inoculated again and cultured is mainly performed.
In contrast, in the “repeated batch culture method”, first, 1) culture is started in the same manner as in the normal batch culture method, and after completion of the culture, the fermentation broth is discharged outside the culture tank and collected. Next, 2) without rinsing and sterilizing the culture tank from which the fermentation broth has been drawn, a new medium is filled, and the culture is started again without inoculating a new inoculum. 3) The operations 1) and 2) are repeated.
In the “repetitive batch culture method” performed by the procedure of 1) to 3), in order to omit the work of inoculating the inoculum, the fermentation broth containing the bacteria is partially left in the fermenter as an inoculum for the next culture. Method is used. However, in the fermentation method according to the “repetitive batch culture method” of the present invention, even if the entire fermentation broth is discharged outside the culture vessel and recovered, “lactic acid bacteria producing bacteriocin” and “yeast” remain on the aggregates. Since it is maintained and retained in the fermenter, it is not necessary to inoculate a new inoculum. Moreover, in the “repeated batch culture method” of the present invention, it is not necessary to leave the fermentation solution in the tank, so that the fermentation can be performed efficiently.
Furthermore, in the “continuous fermentation method”, a sterilized medium is continuously supplied to “bacteriocin-producing lactic acid bacteria and yeast” maintained on the aggregate, and in parallel with this, “lactic acid bacteria producing bacteriocin”. It is possible to continuously recover the fermented liquid obtained by fermenting the medium with “Yeast and Yeast”, and the fermentation can be performed more efficiently than the “repetitive batch culture method”.

本発明の「発酵法」のうち、“連続発酵法”の概略を、一例として、図1に(1)〜(7)の矢印として示した。この概略図では凝集物として「バイオフィルム」を用いており、(1)で原料が原料貯槽に貯められ、(2)〜(4)で原料が原料貯槽からチューブポンプを経て、本発明で使用するバイオフィルムリアクターに流入し、(5)〜(6)で本発明で使用するバイオフィルムリアクターによって発酵された原料の発酵液が、該バイオフィルムリアクターから流出し、発酵液貯液に貯められる。そして、(7)で、発酵液貯液に貯められた発酵液を回収する、という、原料の流入経路および発酵液の流出経路からなるものである。
図1に示したような形態で、本発明の「連続発酵法」を行い、発酵液に含まれる目的物を回収する場合には、バイオフィルムリアクターから回収する発酵液に含まれる目的物の濃度が低下しないように原料の注入を行うことが好ましい。原料の注入速度が速ければ速い程、得られる目的物の量が多くなるため、目的物の濃度の最大値を維持できる範囲で原料の注入速度を調整することが特に好ましい。凝集物として「凝集体」を用いる場合も同様である。
Of the “fermentation method” of the present invention, an outline of the “continuous fermentation method” is shown as arrows (1) to (7) in FIG. 1 as an example. In this schematic diagram, “biofilm” is used as the aggregate. In (1), the raw material is stored in the raw material storage tank, and in (2) to (4), the raw material is used from the raw material storage tank through a tube pump and used in the present invention. The raw material fermented liquid fermented by the biofilm reactor used in the present invention in (5) to (6) flows out of the biofilm reactor and is stored in the fermented liquid storage liquid. And in (7), it consists of the inflow path | route of a raw material and the outflow path | route of a fermented liquid of collect | recovering the fermented liquid stored in the fermented liquid storage liquid.
When performing the “continuous fermentation method” of the present invention in the form shown in FIG. 1 and recovering the target substance contained in the fermentation broth, the concentration of the target substance contained in the fermentation liquid recovered from the biofilm reactor It is preferable to inject the raw material so as not to decrease. The higher the raw material injection rate, the greater the amount of the target product obtained. Therefore, it is particularly preferable to adjust the raw material injection rate within a range in which the maximum concentration of the target material can be maintained. The same applies when “aggregates” are used as the aggregates.

図1では、原料および発酵液を管のようなもので流すような形で示しているが、本発明の「連続発酵法」は必ずしもこのような必要はなく、例えば、原料を加えた状態の原料貯槽や回収のための発酵液貯液を必要に応じて付け替えたりする等、バイオフィルムへの原料の供給、および得られた発酵液の回収が継続して行える形態であればどのようなものであってもよい。
このような、本発明の「連続発酵法」を行うための機器としては、従来知られているいずれの機器も用いることができる。また、独自に作成した機器等を用いても良く、バイオフィルムも必ずしもリアクターを用いて作成したものでなくても良い。
なお、凝集物として「凝集体」を用いた場合も同様に従来知られているいずれの機器も用いることができるが、「連続発酵法」を行うにあたり凝集体を破壊しない機器を用いることが好ましく、攪拌等の機能を有さない機器や、攪拌等の機能を有する機器でも、撹拌による「凝集体」の機械的な力に起因する崩壊を最小限にとどめるように調整した機器等を使用することが好ましい。
In FIG. 1, the raw material and the fermentation broth are shown in a form that flows through a tube or the like, but the “continuous fermentation method” of the present invention is not necessarily required, for example, in a state in which the raw material is added. Any form that can continuously supply the raw material to the biofilm and recover the obtained fermented liquid, such as changing the raw material storage tank or the fermented liquid storage for recovery as required It may be.
As a device for performing such a “continuous fermentation method” of the present invention, any conventionally known device can be used. Moreover, you may use the apparatus etc. which were produced uniquely and the biofilm does not necessarily need to be produced using the reactor.
In addition, when “aggregate” is used as the aggregate, any conventionally known apparatus can be used as well, but it is preferable to use an apparatus that does not break the aggregate when performing the “continuous fermentation method”. Even equipment that does not have a function such as stirring, or equipment that has a function such as stirring, use equipment that has been adjusted so as to minimize the collapse caused by the mechanical force of the “aggregates” due to stirring. It is preferable.

本発明の「凝集物」のうち、「バイオフィルム」とは、固液界面、気液界面などの界面に形成される細胞集合体であって、乳酸菌と酵母の細胞同士の接着により形成される「凝集体」が固体等の担体の表面や内部等に形成され、付着した形態のものをいう。
この「バイオフィルム」は、担体を含む状況で、乳酸菌と酵母がいずれも安定して生育できる条件で共培養することで形成することができる。ここで用いる「担体」としては、本発明の「バイオフィルム」が形成され得る「担体」であれば、いずれの物を用いることもできる。微生物が付着可能な表面積ができるだけ広く、かつ目詰まりを起こさない、多孔質の物質を含む「担体」であることが好ましい。このような物質として、例えば、ガラス、セルロース、ラテックス、ゼオライト、セラミック、焼結ガラス等を挙げることができ、これらを含む「担体」として、ガラスビーズ、セルロースビーズ、ラテックスビーズ、ゼオライト、セラミックビーズ、焼結ガラス、イナワラ、バガス、木材チップ等を本発明の「担体」とすることもできる。また、軽石、活性炭、ウレタンフォームまたはウレタンスポンジのような水処理用微生物固定化担体等も本発明の「担体」として用いることができる。これらの「担体」は、例えば、ガラスビーズとセルロースビーズのように、複数組み合わせてバイオフィルムの形成に用いてもよい。
また、「担体」の形状はどのような形状であってもよく、ビーズ状、繊維状、薄い板状やフィルム状等が挙げられる。「担体」の大きさは、本発明の「連続発酵法」を実施する規模に合わせて調整することができ、例えばガラスビーズ等であれば直径1mm〜100mmのもの等が挙げられる。また、イナワラ等を「担体」とする場合には、そのまま用いてよいが、適当な長さ、例えば5mm程度の長さに切断したものを用いてもよく、殺菌してもよいが、未殺菌のものを使用してもよい。
Among the “aggregates” of the present invention, a “biofilm” is a cell aggregate formed at an interface such as a solid-liquid interface or a gas-liquid interface, and is formed by adhesion between lactic acid bacteria and yeast cells. “Agglomerates” refers to those in the form of adhering to the surface or inside of a solid carrier.
This “biofilm” can be formed by co-culturing under conditions that allow both lactic acid bacteria and yeast to grow stably in a situation that includes a carrier. As the “carrier” used herein, any “carrier” that can form the “biofilm” of the present invention can be used. A “carrier” containing a porous substance that has as large a surface area as possible to which microorganisms can adhere and does not cause clogging is preferable. Examples of such substances include glass, cellulose, latex, zeolite, ceramic, sintered glass, and the like, and “carriers” containing these include glass beads, cellulose beads, latex beads, zeolites, ceramic beads, Sintered glass, rice bran, bagasse, wood chips and the like can also be used as the “carrier” of the present invention. Also, a microorganism-immobilized carrier for water treatment such as pumice, activated carbon, urethane foam or urethane sponge can be used as the “carrier” of the present invention. A plurality of these “carriers” may be used in combination to form a biofilm, such as glass beads and cellulose beads.
The shape of the “carrier” may be any shape, and examples thereof include a bead shape, a fiber shape, a thin plate shape, and a film shape. The size of the “carrier” can be adjusted according to the scale for carrying out the “continuous fermentation method” of the present invention. For example, glass beads having a diameter of 1 mm to 100 mm can be mentioned. In addition, when using Inawara or the like as a “carrier”, it may be used as it is. However, it may be cut to an appropriate length, for example, about 5 mm, and may be sterilized. May be used.

「バイオフィルム」の形成は、従来知られているいずれの方法によって行っても良いが、たとえば、ステンレス等の金属製やプラスチック製あるいはガラス製等の容器等に担体となるものを加え、これに凝集物を形成し得る「ラクトバチルス・プランタラムに属する乳酸菌」を含む培養液および「酵母」を含む培養液を加え、一定時間共培養することで、担体上にバイオフィルムを形成させることができる。
ここで行う一定時間の共培養は、凝集物を形成し得る「バクテリオシンを生産する乳酸菌」および「酵母」が生育可能な温度範囲でバイオフィルムが形成され得る時間であればよく、例えば、25〜35度で、16〜48時間、共培養を行う等が挙げられる。
また、ステンレス等の金属製、プラスチック製やガラス製等の容器等に加える担体は、使用する担体の種類に応じて適宜加えておけばよく、例えば担体としてガラスビーズ、セルロースビーズ等を使用する場合には、容器の容量を最大限利用するために概ね目いっぱい充填することが好ましい。
The “biofilm” may be formed by any conventionally known method. For example, a material such as a stainless steel container, a plastic container, a glass container, or the like is added to the container. A biofilm can be formed on a carrier by adding a culture solution containing “lactic acid bacteria belonging to Lactobacillus plantarum” and a culture solution containing “yeast” that can form aggregates and co-culturing for a certain period of time. .
The co-culture for a certain period of time here may be a time when a biofilm can be formed in a temperature range in which “bacteriocin-producing lactic acid bacteria” and “yeast” capable of forming aggregates can be grown. For example, co-culture is performed at -35 degrees for 16 to 48 hours.
Further, a carrier added to a container such as a metal such as stainless steel, plastic or glass may be appropriately added according to the type of carrier used. For example, when using glass beads, cellulose beads or the like as a carrier. In order to make the best use of the capacity of the container, it is preferable that the container is filled to the full extent.

本発明の「凝集物」のうち、「凝集体」とは、固体同士が何らかの相互作用により接着(付着)し合って形成する集合体のことで、ここでは酵母と乳酸菌という異種の細胞同士の接着によって形成されるものをいう。
「凝集体」は、乳酸菌と酵母がいずれも安定して生育できる条件で、凝集物を形成し得る乳酸菌と酵母を共培養することで形成することができる。
この共培養は、「ラクトバチルス・プランタラムに属する乳酸菌」と「酵母」のいずれもが生育可能な温度範囲で凝集体が形成され得る時間行えばよく、例えば、25〜35度で、16〜48時間共培養を行う等が挙げられる。
共培養には乳酸菌の菌液と酵母の菌液を混合したり、酵母と乳酸菌を含む菌液をそのまま培養したりすればよく、必要に応じてこれらの菌液を緩やかに撹拌しながら共培養すると、細胞同士の接触の機会を高めることができる。この撹拌は、使用する装置に応じて、「凝集体」形成に適する撹拌条件を設定すればよい。
Among the “aggregates” of the present invention, the “aggregates” are aggregates formed by solids adhering (adhering) to each other by some kind of interaction, and here, between different types of cells such as yeast and lactic acid bacteria. The one formed by bonding.
“Aggregates” can be formed by co-culturing lactic acid bacteria and yeast capable of forming aggregates under conditions where both lactic acid bacteria and yeast can stably grow.
This co-culture may be performed for a period of time during which aggregates can be formed in a temperature range in which both “lactic acid bacteria belonging to Lactobacillus plantarum” and “yeast” can grow. For example, co-culture for 48 hours may be mentioned.
For co-cultivation, it is only necessary to mix the bacterial solution of lactic acid bacteria and yeast, or to culture the bacterial solution containing yeast and lactic acid bacteria as they are, and co-culture while gently stirring these bacterial solutions as necessary. Then, the opportunity of contact between cells can be increased. The stirring may be performed under conditions suitable for forming “aggregates” depending on the apparatus to be used.

本発明の「バクテリオシンを生産する乳酸菌」は、凝集物を形成し得る「バクテリオシンを生産する乳酸菌」であれば、いずれの乳酸菌を用いることもできる。
さらに、本発明の「バクテリオシンを生産する乳酸菌」は、酵母との共凝集性を示す「バクテリオシンを生産する乳酸菌」であることが好ましい。ここで、「酵母との共凝集性」とは、酵母と共存した場合に「バクテリオシンを生産する乳酸菌」の細胞と酵母の細胞が細胞間で接着して凝集塊を形成する性質のことをいう。具体的には、一晩(12〜16時間)培養した「バクテリオシンを生産する乳酸菌」と酵母とを含む細胞懸濁液を培地中で混合し、静置した後30分以内に目視にて凝集塊の形成が認められるような場合、このような「バクテリオシンを生産する乳酸菌」は、酵母との共凝集性を示す「バクテリオシンを生産する乳酸菌」であるといえる。
As the “lactic acid bacterium producing bacteriocin” of the present invention, any lactic acid bacterium can be used as long as it is a “lactic acid bacterium producing bacteriocin” capable of forming an aggregate.
Furthermore, the “lactic acid bacterium producing bacteriocin” of the present invention is preferably a “lactic acid bacterium producing bacteriocin” that exhibits coaggregation with yeast. Here, “coaggregation with yeast” refers to the property that when coexisting with yeast, cells of “lactic acid bacteria producing bacteriocin” and yeast cells adhere to each other to form an aggregate. Say. Specifically, a cell suspension containing “bacteriocin-producing lactic acid bacteria” and yeast cultured overnight (12 to 16 hours) is mixed in a medium and allowed to stand, and then visually within 30 minutes. When the formation of aggregates is observed, such a “lactic acid bacterium producing bacteriocin” can be said to be a “lactic acid bacterium producing bacteriocin” that exhibits coaggregation with yeast.

このような本発明の「バクテリオシンを生産する乳酸菌」のひとつとして、ラクトバチルス・プランタラムに属する乳酸菌が挙げられる。さらに具体的には、本発明者らが鯖寿司より分離した菌株であり、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8)において、NITE AP−1168として受領番号を受けているラクトバチルス・プランタラム HM23株(受領日:2011年11月29日)等が挙げられる。
本発明の発酵法に利用できる、この「バクテリオシンを生産する乳酸菌」は、配列表配列番号1に示される16SrDNAの366個の部分塩基配列(HM23株由来)および配列表配列番号2に示される16SrDNAの150個の部分塩基配列(HM23株由来)を有するものであることが好ましい。
さらに、本発明の「バクテリオシンを生産する乳酸菌」は、バクテリオシンを生産する乳酸菌と酵母からなる凝集物を形成し得る「バクテリオシンを生産する乳酸菌」であれば、その16SrDNAの塩基配列において、配列表配列番号1に示される部分塩基配列、および配列表配列番号2に示される部分塩基配列と高い相同性(同一性)を有する部分塩基配列を含むものであってもよい。
ここで、「高い相同性(同一性)」とは、通常、97%以上の相同性をいい、好適には、99%以上の相同性をいい、最も好適には、100%の相同性をいう。
このような16SrDNAの塩基配列を示す「バクテリオシンを生産する乳酸菌」は、ラクトバチルス・プランタラムHM23株と近縁の菌株であっても良く、また、近縁株以外の菌株であっても良い。
One such “lactic acid bacterium producing bacteriocin” of the present invention is a lactic acid bacterium belonging to Lactobacillus plantarum. More specifically, it is a strain isolated by the present inventors from sushi, and in the independent microorganisms product evaluation technology base mechanism patent microorganism deposit center (2-5-8 Kazusa Kamashi, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Japan) Examples include Lactobacillus plantarum HM23 strain (reception date: November 29, 2011) which has received a receipt number as NITE AP-1168.
This “lactic acid bacteria producing bacteriocin” that can be used in the fermentation method of the present invention is represented by 366 partial nucleotide sequences of 16S rDNA shown in SEQ ID NO: 1 (derived from HM23 strain) and SEQ ID NO: 2 in SEQ ID NO: 2. It is preferable that it has 150 partial base sequences (derived from HM23 strain) of 16S rDNA.
Furthermore, the “lactic acid bacterium producing bacteriocin” of the present invention is a “lactic acid bacterium producing bacteriocin” capable of forming an aggregate consisting of a lactic acid bacterium producing bacteriocin and yeast. In the 16S rDNA base sequence, It may include a partial base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and a partial base sequence having high homology (identity) with the partial base sequence shown in SEQ ID NO: 2.
Here, “high homology (identity)” usually means 97% or more homology, preferably 99% or more homology, and most preferably 100% homology. Say.
Such a “lactic acid bacterium that produces bacteriocin” indicating the base sequence of 16S rDNA may be a strain closely related to the Lactobacillus plantarum HM23 strain, or may be a strain other than the related strain. .

また、本発明の「酵母」も乳酸菌との共培養により、凝集物を形成し得る「酵母」であれば、凝集性を有する酵母に限らず、単独では凝集性を有さない酵母等、いずれの酵母を用いることもできる。このような酵母として、例えば、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)BY4741株またはサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)NBRC0282株)等を挙げることができる。
凝集物を形成し得る「バクテリオシンを生産する乳酸菌」と「酵母」であれば、どのような菌株を組み合わせても良い。また、例えば、本発明の「発酵法」により、発酵液から回収する目的物をエタノールとする場合は、エタノール生成能力にすぐれ、高濃度のエタノールに耐性をもつ「酵母」と高濃度のエタノールに耐性をもつ「バクテリオシンを生産する乳酸菌」を組み合わせて用いることが好ましい。
In addition, the “yeast” of the present invention is not limited to a yeast having an aggregating property, as long as it is a “yeast” capable of forming an aggregate by co-culture with lactic acid bacteria. The yeast can also be used. Examples of such yeast include Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain or Saccharomyces cerevisiae NBRC0282 strain.
Any strain may be combined as long as it is a “lactic acid producing bacteriocin” and “yeast” capable of forming an aggregate. In addition, for example, when ethanol is used as the target product recovered from the fermentation broth by the “fermentation method” of the present invention, it is excellent in ethanol production ability, and it is suitable for “yeast” and high-concentration ethanol. It is preferable to use in combination “resistant bacteriocin-producing lactic acid bacteria”.

本発明の「発酵法」においては、得たい目的物が発酵液から回収できる原料であればいずれのものも用いることができる。
発酵液から回収したい目的物が、例えば、エタノールである場合には、糖分を含む原料が挙げられ、デンプンやセルロースの糖化液等、バイオマス由来の糖分を含んだ溶液を主体とする培地や果汁、野菜くずなどの廃棄物、海藻等を酸や酵素を利用して糖化したもの等を原料として挙げることもできる。これらの原料は未殺菌のものであっても良く、殺菌されたものを用いてもよい。
本発明の「発酵法」において使用する原料は、水性溶液の状態で凝集物に接することが好ましい。このような水性溶液状の原料は、殺菌、未殺菌のいずれであっても調製後の保存性を高めるために、pH5以下に調整して使用するのが好ましい。
また、原料は、例えば、1日〜2日に1回の間隔で調製する等、適宜な間隔で調製して用いることが好ましく、大量に作りだめするのは好ましくない。
凝集物として「凝集体」により「連続発酵法」を行う場合には、「凝集体」の沈降による発酵効率の低下を避けるために、「凝集体」が沈降しない程度の撹拌をすることが好ましい。撹拌の方式としては、撹拌羽を用いる撹拌、発生する二酸化炭素によるガスリフト効果を利用する撹拌等、いかなる方式でも良いが、「連続発酵法」において使用する装置において、「凝集体」を沈降させることなく、また、破壊することのない条件の範囲で撹拌を行うことが好ましい。
In the “fermentation method” of the present invention, any material can be used as long as the desired product can be recovered from the fermentation broth.
When the target product to be recovered from the fermentation broth is, for example, ethanol, examples thereof include raw materials containing sugar, such as a saccharified solution of starch and cellulose, and a medium or fruit juice mainly composed of a solution containing biomass-derived sugar, Wastes such as vegetable scraps, seaweeds and the like obtained by saccharification using acids and enzymes, and the like can also be used as raw materials. These raw materials may be unsterilized or sterilized.
The raw material used in the “fermentation method” of the present invention is preferably in contact with the aggregate in an aqueous solution state. Such an aqueous solution-like raw material is preferably used after adjusting to pH 5 or lower in order to improve the storage stability after preparation, whether it is sterilized or unsterilized.
In addition, the raw materials are preferably prepared and used at appropriate intervals, for example, once every day or every other day, and it is not preferable to make a large amount.
When the “continuous fermentation method” is performed using “aggregates” as aggregates, it is preferable to stir to the extent that “aggregates” do not settle in order to avoid a decrease in fermentation efficiency due to sedimentation of “aggregates”. . As a stirring method, any method such as stirring using stirring blades, stirring using the gas lift effect by generated carbon dioxide may be used, but in the apparatus used in “continuous fermentation method”, “aggregates” are allowed to settle. In addition, it is preferable to perform stirring within a range of conditions that do not cause destruction.

以下に実施例および試験例を示し、さらに本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限られるものではない。   EXAMPLES Examples and test examples are shown below, and the present invention is further described in detail. However, the present invention is not limited to these descriptions.

バクテリオシンを生産する乳酸菌の分離と同定
新たに鯖ずしを分離源として多数の乳酸菌を分離しスクリーニングした。その結果、酵母との共培養において凝集物を形成する能力を有し、かつ、バクテリオシン(抗菌性物質)を産生する乳酸菌としてHM23株を取得した。
HM23株は同定試験の結果、グラム陽性乳酸桿菌で、カタラーゼ陰性、ホモ乳酸発酵、ペプチドグリカンタイプはDAP型であった。
また、16SrDNAの塩基配列を分析した結果、配列表配列番号1に示す部分塩基配列、および配列表配列番号2に示す部分塩基配列を有するものであった。これらの結果より、本発明によって分離されたHM23株はラクトバチルス・プランタラムに属する菌株と同定された。
本発明者らは、このラクトバチルス・プランタラムHM23株を、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8)に寄託し、NITE AP−1168として受領番号を受けている(受領日:2011年11月29日)。
Isolation and Identification of Lactic Acid Bacteria Producing Bacteriocin Numerous lactic acid bacteria were isolated and screened using a new source of strawberry. As a result, the strain HM23 was obtained as a lactic acid bacterium having the ability to form aggregates in co-culture with yeast and producing bacteriocin (antibacterial substance).
As a result of the identification test, HM23 strain was Gram-positive lactobacilli, catalase-negative, homolactic fermentation, and peptidoglycan type was DAP type.
Moreover, as a result of analyzing the base sequence of 16S rDNA, it had the partial base sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing and the partial base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing. From these results, the HM23 strain isolated by the present invention was identified as a strain belonging to Lactobacillus plantarum.
The present inventors deposited this Lactobacillus plantarum HM23 strain with the National Institute for Product Evaluation Technology Patent Microorganisms Deposit Center (2-5-8, Kazusa Kamashichi, Kisarazu City, Chiba, Japan). -Received the receipt number as 1168 (Reception date: November 29, 2011).

[試験例1]
ラクトバチルス・プランタラムHM23株の抗菌性
1.試料
1)培地
(1)MRS液体培地(DIFCO製)
プロテオース ペプトン No.3,10.0g:牛エキス,10.0g:酵母エキス,5.0g:デキストロース,20.0g:ポリソルベート 80,1.0g:クエン酸アンモニウム,2.0g:酢酸ナトリウム,5.0g:硫酸マグネシウム,0.1g:硫酸マンガン,0.05g:リン酸2カリウム,2.0g:(1L中)
(2)トマトジュース寒天培地(DIFCO製)
トマトジュース20g、ペプトン10g、ミルクペプトン10g、寒天11gを0.06モル濃度のpH6.5MESバッファー(同仁化学製)に溶解後、オートクレーブ殺菌して調製した寒天平板
(3)ラクトバチルスアガーAOAC培地(DIFCO製)
ミルクペプトン15g/l、酵母エキス5g/l、デキストロース10g/l、トマトジュース5g、リン酸1カリウム2g、ポリソルベート80 1g、 寒天10g
2)微生物
(1)乳酸菌
ラクトバチルス・プランタラムHM23株と、被験菌としてペディオコッカス・ペントサセウス(Pediococcus pentosaseus)JCM5883株(独立行政法人 理化学研究所バイオリソースセンター 微生物材料開発室(JCM)より入手)を用いた。
(2)酵母
サッカロマイセス・セレビシエBY4741株(ナショナルバイオリソースプロジェクト(NBRP)より入手)を用いた。
[Test Example 1]
Antibacterial activity of Lactobacillus plantarum HM23 strain Sample 1) Medium (1) MRS liquid medium (manufactured by DIFCO)
Proteose peptone no. 3, 10.0 g: cattle extract, 10.0 g: yeast extract, 5.0 g: dextrose, 20.0 g: polysorbate 80, 1.0 g: ammonium citrate, 2.0 g: sodium acetate, 5.0 g: magnesium sulfate , 0.1 g: Manganese sulfate, 0.05 g: Dipotassium phosphate, 2.0 g: (in 1 L)
(2) Tomato juice agar (made by DIFCO)
Agar plate (3) Lactobacillus agar AOAC medium prepared by dissolving 20 g of tomato juice, 10 g of peptone, 10 g of milk peptone, and 11 g of agar in a pH 6.5 MES buffer (manufactured by Dojin Chemical) at 0.06 molar concentration and sterilizing by autoclave. (Made by DIFCO)
Milk peptone 15 g / l, yeast extract 5 g / l, dextrose 10 g / l, tomato juice 5 g, 1 potassium phosphate 2 g, polysorbate 80 1 g, agar 10 g
2) Microorganisms (1) Lactic acid bacteria Lactobacillus plantarum HM23 strain and Pediococcus pentosaseus JCM5883 strain (obtained from Microorganism Materials Development Office, RIKEN Bioresource Center) as test bacteria Using.
(2) Yeast Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain (obtained from National BioResource Project (NBRP)) was used.

2.抗菌性の評価
1)ラクトバチルス・プランタラムHM23株をMRS液体培地で30℃一晩前培養して得た培養液(5μl)を、トマトジュース寒天培地に接種し、30℃、20時間培養して培養プレートAを作成した。
2)ラクトバチルスアガーAOAC培地をオートクレーブ殺菌後、50℃程度まで冷却した後、被験菌のペディオコッカス・ペントサセウスJCM5883株をMRS液体培地で30℃一晩前培養した発酵液を1/100量接種し、上記1)で調製した培養プレートAに直ちに重層した。
3)上記2)で調製した培養プレートAを30℃、20時間培養し、阻止円の形成を観察した。
なお、上記培養プレートAの調製において、200u/mlのプロテアーゼ(天野エンザイム製ウマミザイム)を含む寒天平板も作成し、プロテアーゼの存在下で阻止円が形成されるか否かを調べることにより、HM23株の産生するバクテリオシンがプロテアーゼで分解されるものであるか否かも合わせて調べた。
2. Evaluation of antibacterial activity 1) A culture solution (5 μl) obtained by pre-culturing Lactobacillus plantarum HM23 strain in MRS liquid medium at 30 ° C. overnight was inoculated into tomato juice agar medium and cultured at 30 ° C. for 20 hours. Thus, a culture plate A was prepared.
2) After sterilization of Lactobacillus agar AOAC medium to about 50 ° C after autoclaving, inoculate 1/100 volume of fermentation broth precultured Pediococcus pentosaceus JCM5883 strain at 30 ° C overnight in MRS liquid medium The culture plate A prepared in 1) above was immediately overlaid.
3) The culture plate A prepared in 2) above was cultured at 30 ° C. for 20 hours, and formation of a blocking circle was observed.
In the preparation of the culture plate A, an agar plate containing 200 u / ml protease (Umamizyme manufactured by Amano Enzyme) was prepared, and it was examined whether or not a blocking circle was formed in the presence of the protease, so that the strain HM23 It was also examined whether or not the bacteriocin produced by the product was degraded by proteases.

3.結果
表1に示したように、ラクトバチルス・プランタラムHM23株は、ペディオコッカス・ペントサセウスJCM5885株に対して阻止円を形成し抗菌活性を示したが、サッカロマイセス・セレビシエBY4741株に対しては抗菌性を示さなかった。
また、サッカロマイセス・セレビシエBY4741株との共培養時にもペディオコッカス・ペントサセウスJCM5885株に対し同様の抗菌性物質を産生した。
なお、HM23株による阻止円はプロテアーゼの存在下では形成されなかったことから、HM23株の産生する抗菌物質はプロテアーゼで分解されるバクテリオシンであることが明確に示された。
3. Results As shown in Table 1, the Lactobacillus plantarum HM23 strain formed a blocking circle against Pediococcus pentosaceus JCM5885 strain and showed antibacterial activity, but it was antibacterial against Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain. It did not show sex.
In addition, a similar antibacterial substance was produced against Pediococcus pentosaceus JCM5885 during co-culture with Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain.
In addition, since the inhibition circle | round | yen by HM23 strain | stump | stock was not formed in the presence of protease, it was clearly shown that the antibacterial substance produced by HM23 strain | stump | stock is a bacteriocin decomposed | disassembled by protease.

[試験例2]
バクテリオシンを生産する乳酸菌の酵母との共凝集性の評価
1.試料
1)培地
(1)MRS液体培地(DIFCO製)
(2)YPD培地
酵母エキス1%、ポリペプトン2%、グルコース2%(pH5.8)となるように調製し、必要に応じてオートクレーブにて120℃、20分間で殺菌した。
2)微生物
(1)乳酸菌
ラクトバチルス・プランタラムHM23株を用いた。
また、比較として、ラクトバチルス・プランタラムNCIMB8826株(NCIMB:アバジーン AB21 9YA,スコットランドより入手)、ラクトバチルス・カゼイ・サブシーシス・ラムノーサスNBRC3831株(独立行政法人製品評価技術基盤機構バイオテクノロジーセンターNBRCより入手)を用いた。
これらの菌をそれぞれ一晩10mlのMRS液体培地にて静置培養し、細胞を遠心分離して回収した。その後、YPD培地で2回洗浄した後、10mlのYPD培地にそれぞれ懸濁し、乳酸菌懸濁液を調製した。
(2)酵母
サッカロマイセス・セレビシエBY4741株(ナショナルバイオリソースプロジェクト(NBRP)より入手)を用いた。これを一晩10mlのYPD培地にて静置培養し、細胞を遠心分離して回収した。その後、YPD培地で2回洗浄した後、10mlのYPD培地に懸濁し、酵母懸濁液を調製した。
3)共凝集性の評価
上記2)にて調製した乳酸菌懸濁液1.0mlと酵母懸濁液1.0mlをミニシャーレ(40mmφ)中で混合した後、混合液を室温にて静置し、30分後に凝集塊の形成の有無を目視にて観察し、凝集塊の形成の程度を評価した。
乳酸菌懸濁液の代わりにYPD培地1.0mlを酵母懸濁液と混合したもの、および、酵母懸濁液の代わりにYPD培地1.0mlの各乳酸菌懸濁液と混合したものを対照として測定した。
その結果、表2に示したように、HM23株は酵母(BY4741株)との強い凝集性を示し、懸濁液混合後30分以内に目視で観察可能な凝集塊を形成した。これに対して、NCIMB8826株やNBRC3831株では凝集塊が観察されなかった。
[Test Example 2]
Evaluation of coaggregation with yeast of lactic acid bacteria producing bacteriocin Sample 1) Medium (1) MRS liquid medium (manufactured by DIFCO)
(2) YPD medium It was prepared to be 1% yeast extract, 2% polypeptone, 2% glucose (pH 5.8), and sterilized in an autoclave at 120 ° C. for 20 minutes as necessary.
2) Microorganism (1) Lactic acid bacteria Lactobacillus plantarum HM23 strain was used.
In addition, for comparison, Lactobacillus plantarum NCIMB8826 strain (NCIMB: Avagene AB21 9YA, obtained from Scotland), Lactobacillus casei subsissis Ramnosus NBRC3831 strain (obtained from National Institute of Biotechnology, National Institute of Technology and Evaluation) Was used.
Each of these bacteria was statically cultured overnight in 10 ml of MRS liquid medium, and the cells were collected by centrifugation. Then, after washing twice with YPD medium, each was suspended in 10 ml of YPD medium to prepare a lactic acid bacteria suspension.
(2) Yeast Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain (obtained from National BioResource Project (NBRP)) was used. This was statically cultured overnight in 10 ml of YPD medium, and the cells were collected by centrifugation. Then, after washing twice with YPD medium, it was suspended in 10 ml of YPD medium to prepare a yeast suspension.
3) Evaluation of coaggregation property After mixing 1.0 ml of the lactic acid bacteria suspension prepared in 2) above and 1.0 ml of the yeast suspension in a mini petri dish (40 mmφ), the mixture is allowed to stand at room temperature. After 30 minutes, the presence or absence of aggregate formation was visually observed, and the degree of aggregate formation was evaluated.
Measured using 1.0 ml of YPD medium mixed with yeast suspension instead of lactic acid bacteria suspension and one mixed with 1.0 ml of YPD medium instead of yeast suspension as controls did.
As a result, as shown in Table 2, the HM23 strain showed strong aggregability with the yeast (BY4741 strain), and formed an aggregate that could be visually observed within 30 minutes after mixing the suspension. In contrast, no clumps were observed in the NCIMB8826 strain and the NBRC3831 strain.

<バイオフィルムリアクターの作成>
1.試料
1)培地
(1)YPD培地
試験例2と同様に調製したものを用いた。
(2)YPD培地(グルコース10%)
酵母エキス1%、ポリペプトン2%、グルコース10%(pH5.8)となるように調製し、必要に応じてオートクレーブにて120℃、20分間で殺菌した。
2)微生物
(1)酵母
サッカロマイセス・セレビシエBY4741株(ナショナルバイオリソースプロジェクト(NBRP)より入手)を用いた。
(2)乳酸菌
ラクトバチルス・プランタラムHM23株を用いた。
3)担体
(1)セルロースビーズ(4mmφ):ビスコパールA(AH4050L)(レンゴー株式会社製)
<Creation of biofilm reactor>
1. Sample 1) Medium (1) YPD medium A sample prepared in the same manner as in Test Example 2 was used.
(2) YPD medium (glucose 10%)
It was prepared to be 1% yeast extract, 2% polypeptone, and 10% glucose (pH 5.8), and sterilized in an autoclave at 120 ° C. for 20 minutes as necessary.
2) Microorganism (1) Yeast Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain (obtained from National BioResource Project (NBRP)) was used.
(2) Lactic acid bacteria Lactobacillus plantarum HM23 strain was used.
3) Carrier (1) Cellulose beads (4 mmφ): Viscopearl A (AH4050L) (manufactured by Rengo Co., Ltd.)

2.バイオフィルムリアクター(A)の作成
上記1.の試料と、乳酸菌としてラクトバチルス・プランタラムHM23株、酵母としてサッカロマイセス・セレビシエBY4741株を用い、次の1)〜3)の手順により、バイオフィルムリアクター(A)を作成した。
1)プラスチック製の注射筒を利用して作成した50mL容のカラムリアクターにセルロースビーズを充填し、未殺菌のYPD培地を20mL加え、オートクレーブにて120℃、20分間殺菌した。
2)上記1)で殺菌したカラムリアクター内に、殺菌したYPD培地にて、24時間静置培養したラクトバチルス・プランタラムHM23株の培養液と、酵母サッカロマイセス・セレビシエBY4741株の培養液を0.2mLずつ接種した。
3)上記2)を30℃にて24時間培養することで、各担体上にバイオフィルムを形成させ、バイオフィルムリアクター(A)を得た。
2. Preparation of biofilm reactor (A) A biofilm reactor (A) was prepared according to the following procedures 1) to 3) using the above sample, Lactobacillus plantarum HM23 strain as lactic acid bacteria, and Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain as yeast.
1) Cellulose beads were filled in a 50 mL column reactor prepared using a plastic syringe, 20 mL of unsterilized YPD medium was added, and sterilized at 120 ° C. for 20 minutes in an autoclave.
2) A culture solution of Lactobacillus plantarum HM23 strain and a culture solution of yeast Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain, which were cultivated by sterilization in a sterilized YPD medium for 24 hours, in a column reactor sterilized in 1) above, 2 mL each was inoculated.
3) The biofilm was formed on each support | carrier by culturing said 2) at 30 degreeC for 24 hours, and the biofilm reactor (A) was obtained.

[試験例3]
ラクトバチルス・プランタラムHM23株のバイオフィルム形成能の確認
乳酸菌としてラクトバチルス・プランタラムHM23株、酵母としてサッカロマイセス・セレビシエBY4741株を用い、次の1)〜4)の手順により、ラクトバチルス・プランタラムHM23株の酵母との共培養によるバイオフィルム形成能を調べた。比較としてラクトバチルス・プランタラムHM23株のみ、または酵母のみを用いてバイオフィルム形成能を試験した。
1)酵母は試験例2と同様に調製したYPD培地を用いて27℃で24時間前培養した。
また、ラクトバチルス・プランタラムHM23株はMRS培地(DIFCO製)を用いて27℃で24時間前培養した。
2)上記1)で得られた前培養菌液を、それぞれYPD培地に接種し、これを96穴タイタープレートに1ウェル当たり100μL分注した。前培養菌液は1菌株のみを接種する場合はYPD培地の100分の1量接種し、2菌株接種する場合は1菌株当たりYPD培地の200分の1量接種した。
3)前培養菌液接種後、30℃で24時間静置培養を行った。
4)上記3)の後、クリスタルバイオレット(0.1%)染色法によりバイオフィルムを染色した。染色したバイオフィルムから色素を200μlの70%(v/v)エタノール溶液で溶出し、溶出した色素の590nmにおける吸光度を測定し、バイオフィルム形成量として評価した。
[Test Example 3]
Confirmation of biofilm-forming ability of Lactobacillus plantarum HM23 strain Using Lactobacillus plantarum HM23 strain as lactic acid bacteria and Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain as yeast, Lactobacillus plantarum HM23 strain according to the following procedures 1) to 4) The biofilm forming ability of the HM23 strain by co-culture with yeast was examined. As a comparison, biofilm-forming ability was tested using only Lactobacillus plantarum HM23 strain or yeast alone.
1) Yeast was precultured at 27 ° C. for 24 hours using a YPD medium prepared in the same manner as in Test Example 2.
The Lactobacillus plantarum HM23 strain was pre-cultured at 27 ° C. for 24 hours using MRS medium (manufactured by DIFCO).
2) Each of the precultured bacterial solutions obtained in 1) above was inoculated into a YPD medium and dispensed into a 96-well titer plate at 100 μL per well. When inoculating only one strain, the precultured bacterial solution was inoculated in a one-hundredth amount of YPD medium, and in the case of inoculating two strains, a one-200th amount of YPD medium was inoculated per strain.
3) After inoculation with the precultured bacterial solution, static culture was performed at 30 ° C. for 24 hours.
4) After the above 3), the biofilm was stained by a crystal violet (0.1%) staining method. The dye was eluted from the stained biofilm with 200 μl of 70% (v / v) ethanol solution, and the absorbance at 590 nm of the eluted dye was measured and evaluated as the amount of biofilm formation.

その結果、図2に示すように、ラクトバチルス・プランタラムHM23株(図2、HM複合)は酵母との共培養により、高いバイオフィルム形成能を示すことが確認された。なお、図2において、ラクトバチルス・プランタラムHM23株のみのものはHM単独、酵母のみのものは酵母単独として示した。   As a result, as shown in FIG. 2, it was confirmed that the Lactobacillus plantarum HM23 strain (FIG. 2, HM complex) exhibits high biofilm-forming ability by co-culture with yeast. In FIG. 2, Lactobacillus plantarum HM23 strain alone is shown as HM alone, and yeast alone is shown as yeast alone.

発酵法(反復回分培養法)によるエタノール生産(1)
上記実施例2で作成したバイオフィルムリアクター(A)において、次の1)〜3)の手順により、反復回分培養法により、エタノールの生産を行った。
1)実施例2で作成したバイオフィルムリアクター(A)から培養後の発酵液を取り出し、実施例2と同様に調製した新鮮なYPD培地(グルコース10%)またはYPD培地(グルコース20%)に置換して、30℃にて24時間培養した。
なお、YPD培地(グルコース20%)は、 酵母エキス1%、ポリペプトン2%、グルコース20%(pH5.8)となるように調製し、必要に応じてオートクレーブにて120℃、20分間で殺菌することで調製した。
2)上記1)の培養後の発酵液を回収し、新たに新鮮なYPD培地(グルコース10%または20%)に置換して、30℃にて24時間培養した。
3)合計の培養回数が10回となるように、上記2)を繰り返し、反復回分培養法を行った。
Ethanol production by fermentation (repeated batch culture) (1)
In the biofilm reactor (A) prepared in Example 2, ethanol was produced by the repeated batch culture method according to the following procedures 1) to 3).
1) The cultured fermentation broth is removed from the biofilm reactor (A) prepared in Example 2, and replaced with fresh YPD medium (glucose 10%) or YPD medium (glucose 20%) prepared in the same manner as in Example 2. And it culture | cultivated at 30 degreeC for 24 hours.
The YPD medium (glucose 20%) is prepared to be 1% yeast extract, 2% polypeptone, 20% glucose (pH 5.8), and sterilized in an autoclave at 120 ° C. for 20 minutes as necessary. Was prepared.
2) The fermentation broth after the culture in 1) above was collected, replaced with fresh YPD medium (glucose 10% or 20%), and cultured at 30 ° C. for 24 hours.
3) The above 2) was repeated and a repeated batch culture method was performed so that the total number of cultures was 10.

エタノール生産量の測定
上記において、全ての培養が終了した時点で、24時間毎に各バイオフィルムリアクター(A)から引抜いた発酵液中のエタノール濃度をアルコール濃度計「アルコメイトAL−3」(株式会社ウッドソン 理研計器(株)製)にて分析した。
Measurement of ethanol production In the above, when all the cultures were completed, the ethanol concentration in the fermentation broth extracted from each biofilm reactor (A) every 24 hours was measured using an alcohol concentration meter “Alcomate AL-3” (stock) Analyzed by the company Woodson Riken Keiki Co., Ltd.).

表3、4に本発明のバイオフィルムリアクター(A)を用いた場合のエタノール生産量(w/v%)を示した。その結果、本発明のバイオフィルムリアクター(A)を用いた場合、いずれのYPD培地を用いた場合でも、10回という複数回の反復回分培養にもかかわらず、安定にエタノールが生産できることが確認できた。   Tables 3 and 4 show the ethanol production (w / v%) when the biofilm reactor (A) of the present invention was used. As a result, when the biofilm reactor (A) of the present invention is used, it can be confirmed that ethanol can be stably produced in spite of the repeated batch culture of 10 times in any YPD medium. It was.

[試験例4]
発酵法(反復回分培養法)における乳酸菌および酵母の生菌数計測
実施例3の発酵法(反復回分発培養法)における生菌数の推移を解析した。
酵母の生菌数測定には、クロラムフェニコール100μg/ml、プロピオン酸ナトリウム10μg/mlを添加したYPD培地(試験例2と同様に調製した)を使用し、乳酸菌の生菌数測定にはアジ化ナトリウム10μg/ml、シクロヘキシミド10μg/mlを添加したMRS液体培地(DIFCO製)を使用した。生菌数はセルロースビーズ1個当たりの生菌数として示した。
その結果、表5に示すように、YPD培地(グルコース10%)を原料とした場合、発酵2日目から10日目にかけて、酵母はビーズ当たり107個以上、乳酸菌は106個以上を維持しており、菌叢の安定性が確認された。またYPD培地(グルコース20%)を原料とした場合、2日目の酵母が少なめだったが、5日目以降は106個以上と安定しおり、10日目においても酵母、乳酸菌とも106個以上の値を示した。
従って、この結果より、HM23株と酵母を組み合わせて作製されたバイオフィルムは、菌が安定して存在し、本発明の発酵法(反復回分培養法)に適していることが明かとなった。
[Test Example 4]
Measurement of Viable Lactic Acid Bacteria and Yeast Yeast in Fermentation Method (Repeated Batch Culture Method) The change in the number of viable bacteria in the fermentation method (repeated batch culture method) of Example 3 was analyzed.
YPD medium (prepared in the same manner as in Test Example 2) supplemented with chloramphenicol 100 μg / ml and sodium propionate 10 μg / ml was used to measure the number of viable bacteria in yeast. MRS liquid medium (manufactured by DIFCO) supplemented with 10 μg / ml sodium azide and 10 μg / ml cycloheximide was used. The viable cell count was shown as the viable cell count per cellulose bead.
As a result, as shown in Table 5, when YPD medium (glucose 10%) is used as a raw material, yeast maintains 10 7 or more per bead and 10 6 or more lactic acid bacteria from the 2nd to 10th days of fermentation. The stability of the flora was confirmed. In addition, when YPD medium (glucose 20%) was used as the raw material, the yeast on the second day was less, but it was stable at 10 6 or more after the fifth day, and 10 6 for both yeast and lactic acid bacteria on the 10th day. The above values were shown.
Therefore, from this result, it was clarified that the biofilm produced by combining HM23 strain and yeast has stable bacteria and is suitable for the fermentation method (repetitive batch culture method) of the present invention.

発酵法(反復回分培養法)によるエタノール生産(2)
実施例2と同様にBY4741株とHM23株を使用してバイオフィルムリアクター(A)を作成し、実施例2と同様に調製したYPD培地(グルコース10%)、YPD培地(グルコース15%)または実施例3と同様に調製したYPD培地(グルコース20%)を用いて、20日間にわたる長期の反復回分培養法を行った。
なお、YPD培地(グルコース15%)は、酵母エキス1%、ポリペプトン2%、グルコース15%(pH5.8)となるように調製し、必要に応じてオートクレーブにて120℃、20分間で殺菌することで調製した。
Ethanol production by fermentation (repeated batch culture) (2)
Biofilm reactor (A) was prepared using BY4741 strain and HM23 strain in the same manner as in Example 2, and YPD medium (glucose 10%), YPD medium (glucose 15%) prepared in the same manner as in Example 2 or Using YPD medium (glucose 20%) prepared in the same manner as in Example 3, a long-term repeated batch culture method over 20 days was performed.
The YPD medium (glucose 15%) is prepared to be 1% yeast extract, 2% polypeptone, 15% glucose (pH 5.8), and sterilized in an autoclave at 120 ° C. for 20 minutes as necessary. Was prepared.

その結果、表6に示すように、いずれのYPD培地を用いた場合でも、4日目以降は極めて安定して発酵が行われ、エタノールが生産できることが確認できた。
また、TSB平板培地(カゼインペプトン17g/l、ソイペプトン3g/l、塩化ナトリウム5g/l、リン酸二カリウム2.5g/l、グルコース2.5g/l、寒天15g/l、pH7.3)を用いて20日後の発酵液中の菌叢を調べたところ、酵母と乳酸菌以外の雑菌の存在は見出されなかった。
従って、これらの結果より、HM23株等のバクテリオシンを生産する乳酸菌を用いたバイオフィルムリアクターは、発酵における安定性や雑菌排除能が優れており、有用性が高いこと確認できた。
As a result, as shown in Table 6, even when any YPD medium was used, it was confirmed that fermentation was performed extremely stably after the fourth day and ethanol could be produced.
TSB plate medium (casein peptone 17 g / l, soy peptone 3 g / l, sodium chloride 5 g / l, dipotassium phosphate 2.5 g / l, glucose 2.5 g / l, agar 15 g / l, pH 7.3) When the bacterial flora in the fermented liquid after 20 days was examined, no bacteria other than yeast and lactic acid bacteria were found.
Therefore, from these results, it was confirmed that the biofilm reactor using lactic acid bacteria producing bacteriocin such as HM23 strain is excellent in stability in fermentation and bacteria elimination ability and high in usefulness.

発酵法(連続培養法)によるエタノール生産
1.バイオフィルムリアクター(B)の作成
全容670mLのガラス容器をカラムリアクター容器とし、乳酸菌としてラクトバチルス・プランタラムHM23株、酵母としてサッカロマイセス・セレビシエNBRC0282株(独立行政法人 製品評価技術基盤機構バイオテクノロジーセンター生物資源課(NBRC)より入手)を用い、次の1)〜3)の手順により、バイオフィルムリアクター(B)を作成した。
1)全容670mLのガラス容器にセルロースビーズ(4mmφ)を充填し、オートクレーブにて120℃、20分間殺菌した。
2)殺菌したYPD培地(試験例2と同様に調製したもの)500mLに、サッカロマイセス・セレビシエNBRC0282株またはラクトバチルス・プランタラムHM23株を接種し、それぞれ24時間静置培養した。
3)上記2)で得られた培養後の培養液を5mLずつ接種して混合した後、上記1)で調整したカラムリアクターに注入した。
4)上記3)のカラムリアクターを殺菌したYPD培地350mLで満たした後、30℃で24時間培養することで、セルロースビーズ上にバイオフィルムを形成させ、バイオフィルムリアクター(B)を得た。
Ethanol production by fermentation method (continuous culture method) Preparation of Biofilm Reactor (B) Using a 670 mL glass container as a column reactor container, Lactobacillus plantarum HM23 as a lactic acid bacterium, and Saccharomyces cerevisiae NBRC0282 as a yeast (Biotechnology Center, National Institute of Biotechnology, Biotechnology Center) The biofilm reactor (B) was prepared according to the following procedures 1) to 3).
1) Cellulose beads (4 mmφ) were filled in a glass container having a total volume of 670 mL, and sterilized in an autoclave at 120 ° C. for 20 minutes.
2) Saccharomyces cerevisiae NBRC0282 strain or Lactobacillus plantarum HM23 strain was inoculated into 500 mL of sterilized YPD medium (prepared in the same manner as in Test Example 2), and each was statically cultured for 24 hours.
3) After inoculating 5 mL each of the cultured medium obtained in 2) above, the mixture was injected into the column reactor prepared in 1) above.
4) After filling the column reactor of 3) above with 350 mL of sterilized YPD medium, a biofilm was formed on the cellulose beads by culturing at 30 ° C. for 24 hours to obtain a biofilm reactor (B).

2.発酵法(連続発酵法)によるエタノール生産
上記1.で作成したバイオフィルムリアクター(B)により、次の手順により、エタノールの生産を行った。
即ち、バイオフィルムリアクター(B)に、実施例2と同様に調製し、殺菌したYPD培地(グルコース10%)を、チューブポンプを用いて18mL/hの速度で連続的に注入し、同様の速度でバイオフィルムリアクター(B)から発酵液を引き抜いた。
なお、比較例1として、上記1と同様の手順により、サッカロマイセス・セレビシエNBRC0282株の培養液のみを接種することで作成した酵母単独バイオフィルムリアクターを用い、上記と同様の方法で、連続発酵法によるエタノールの生産も試みた。
2. Ethanol production by fermentation method (continuous fermentation method) Using the biofilm reactor (B) prepared in step 1, ethanol was produced according to the following procedure.
That is, YPD medium (glucose 10%) prepared and sterilized in the same manner as in Example 2 was continuously injected into the biofilm reactor (B) at a rate of 18 mL / h using a tube pump. The fermentation broth was withdrawn from the biofilm reactor (B).
In addition, as a comparative example 1, a yeast single biofilm reactor prepared by inoculating only the culture solution of Saccharomyces cerevisiae NBRC0282 strain by the same procedure as in the above 1, using the same method as above, by a continuous fermentation method Ethanol production was also attempted.

3.エタノール生産量の測定
上記2.において、24時間毎に各バイオフィルムリアクターから引抜いた発酵液中のエタノール濃度をアルコール濃度計「アルコメイトAL−3」(株式会社ウッドソン 理研計器(株)製)にて分析した。
その結果、表7に示したように、バイオフィルムリアクター(B)を用いた場合、培養5日目にはエタノール濃度が約3.6%(w/v)に到達し、5日目から12日目に至るまで約4%(w/v)のエタノールが連続的かつ安定的に生産されたことが確認できた。
また、引抜いた発酵液のpHを測定したところ、人為的にpH調整をしなくても、連続発酵の2日目から12日目に至る間のすべてにおいて、pH4以下の範囲に維持されていることが分かった。さらに、12日後の発酵液中の菌叢を解析したところ、いずれの担体を用いた場合においても、雑菌の汚染は全く認められなかった。
一方、酵母単独バイオフィルムリアクターを用いた場合では、連続発酵開始5日目にエタノール濃度3.5%(w/v)に到達したが、バイオフィルムリアクター(B)を用いた場合に比べてエタノール濃度が低く、更に8日目以降雑菌の汚染が発生し、連続発酵を中止せざるを得なかった。
従って、これらの結果より、HM23株等のバクテリオシンを生産する乳酸菌を用いたバイオフィルムリアクターは、発酵における安定性や雑菌排除能が優れており、有用性が高いこと確認できた。また、バクテリオシンを生産する乳酸菌と酵母とを組み合わせることにより、連続発酵法によって、長期間安定にエタノールの生産が可能であることが示された。
本発明のバイフィルムリアクターを用いた連続エタノール発酵用装置の概要を図1に示した。
3. Measurement of ethanol production amount 2. The ethanol concentration in the fermentation broth extracted from each biofilm reactor every 24 hours was analyzed with an alcohol concentration meter “Alcomate AL-3” (manufactured by Woodson Riken Keiki Co., Ltd.).
As a result, as shown in Table 7, when the biofilm reactor (B) was used, the ethanol concentration reached about 3.6% (w / v) on the 5th day of culture, and 12 days from the 5th day. It was confirmed that about 4% (w / v) ethanol was continuously and stably produced until the day.
Moreover, when the pH of the extracted fermentation broth was measured, it was maintained in the range of pH 4 or lower in all of the period from the 2nd day to the 12th day of continuous fermentation without artificially adjusting the pH. I understood that. Furthermore, when the bacterial flora in the fermentation broth after 12 days was analyzed, no contamination was observed in any of the carriers.
On the other hand, in the case of using the yeast-only biofilm reactor, the ethanol concentration reached 3.5% (w / v) on the fifth day from the start of continuous fermentation, but the ethanol concentration was higher than that in the case of using the biofilm reactor (B). Concentration was low, and contamination of various germs occurred after the 8th day, and continuous fermentation had to be stopped.
Therefore, from these results, it was confirmed that the biofilm reactor using lactic acid bacteria producing bacteriocin such as HM23 strain is excellent in stability in fermentation and bacteria elimination ability and high in usefulness. Moreover, it was shown that ethanol can be stably produced for a long period of time by a continuous fermentation method by combining lactic acid bacteria that produce bacteriocin and yeast.
An outline of an apparatus for continuous ethanol fermentation using the bifilm reactor of the present invention is shown in FIG.

図1において、a.は原料貯槽、b.はチューブポンプ、c.は本発明で使用するバイオフィルムリアクター、およびd.は発酵液貯液を示す。また、(1)〜(7)の矢印は以下のような原料の流入経路および発酵液の流出経路を示したものである。
(1)原料がa.原料貯槽に貯められる。
(2)〜(4)a.原料貯槽からb.チューブポンプを経てc.本発明で使用するバイオフィルムリアクターに流入する。
(5)〜(6)c.本発明で使用するバイオフィルムリアクターによって発酵された原料の発酵液が、該バイオフィルムリアクターから流出し、d.発酵液貯液に貯められる。
(7)d.発酵液貯液から発酵液が回収される。
In FIG. Is a raw material storage tank, b. Is a tube pump, c. A biofilm reactor for use in the present invention, and d. Indicates a fermentation broth storage solution. Moreover, the arrows of (1) to (7) indicate the following raw material inflow path and fermentation broth outflow path.
(1) The raw material is a. Stored in raw material storage tank.
(2) to (4) a. From raw material storage tank b. Via tube pump c. It flows into the biofilm reactor used in the present invention.
(5) to (6) c. The raw material fermented liquid fermented by the biofilm reactor used in the present invention flows out of the biofilm reactor, d. Stored in fermentation broth storage.
(7) d. Fermentation liquid is collected from the fermentation liquid storage.

麦汁を原料とする連続発酵法によるエタノール(ビール)の生産
原料として麦汁(糖濃度11.5%(w/v))を供給培地として使用して、連続発酵法により、安定的なエタノール(ビール)の生産が可能かどうかを検討した。原料の麦汁は市販のモルトエキス(Advanced Brewing社より購入した手作りビールキットのモルトエキス)を溶解することで調製した。麦汁は調製後、100℃、3分間加熱、室温で冷却後、無菌操作を行うことなく培地貯槽に移し替えて連続発酵に用いた。なお供給培地は1日1回調製した。
Production of ethanol (beer) by continuous fermentation using wort as raw material Stable ethanol by continuous fermentation using wort (sugar concentration 11.5% (w / v)) as a feed medium as raw material We examined whether it is possible to produce (beer). The raw wort was prepared by dissolving a commercially available malt extract (a malt extract of a handmade beer kit purchased from Advanced Brewing). The wort was prepared, heated at 100 ° C. for 3 minutes, cooled at room temperature, transferred to a medium storage tank without aseptic operation, and used for continuous fermentation. The feed medium was prepared once a day.

実施例2、2.と同様に作成したラクトバチルス・プランタラムHM23株とサッカロマイセス・セレビシエNBRC0282株を利用したバイオフィルムリアクターに麦汁を10mL/hの速度で連続的に注入し、同様の速度でバイオフィルムリアクターから発酵液を引き抜いた。供給側の培地貯槽は室温で保持した。7日間、連続発酵法を行い、実施例2と同様の方法で引抜き液中のエタノール濃度を測定した。
その結果を表8に示した。麦汁を原料とした場合にも、エタノールを連続的に安定生産できることが確認された。また、連続発酵法によって得られる培養後の培養液のpHは全ての運転期間を通じてpH3〜5の間に維持されていた。
Example 2, 2. Was continuously injected at a rate of 10 mL / h into a biofilm reactor using the Lactobacillus plantarum HM23 strain and Saccharomyces cerevisiae NBRC0282 strain prepared in the same manner as above, and the fermentation solution from the biofilm reactor at the same rate. Pulled out. The supply side medium reservoir was kept at room temperature. The continuous fermentation method was performed for 7 days, and the ethanol concentration in the drawing solution was measured in the same manner as in Example 2.
The results are shown in Table 8. Even when wort was used as a raw material, it was confirmed that ethanol could be produced continuously and stably. Moreover, the pH of the culture solution after culturing obtained by the continuous fermentation method was maintained between pH 3 and 5 throughout the entire operation period.

イナワラを担体とするバイオフィルムリアクター(C)によるエタノール生産
微生物として、サッカロマイセス・セレビシエBY4741株とラクトバチルス・プランタラムHM23株を使用して、実施例2と同様にバイオフィルムリアクターの作成を行った。
具体的には、実施例2、2.1)と同様に、プラスチック製の注射筒を利用して作成した50mL容のカラムリアクターにセルロースビーズの代わりに5mm程度の長さに切断したイナワラ(未殺菌)を充填し、未殺菌のYPD培地を20mL加え、オートクレーブにて120℃、20分間殺菌した後、実施例2、2.2)および3)の手順でバイオフィルムリアクター(C)を得た。
Production of Ethanol by Biofilm Reactor (C) Using Inawara as Carrier A biofilm reactor was prepared in the same manner as in Example 2 using Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain and Lactobacillus plantarum HM23 strain as microorganisms.
Specifically, in the same manner as in Examples 2 and 2.1), a 50 mL column reactor made by using a plastic syringe was cut into a length of about 5 mm instead of cellulose beads. Sterilized), 20 mL of unsterilized YPD medium was added, and sterilized in an autoclave at 120 ° C. for 20 minutes, and then a biofilm reactor (C) was obtained by the procedures of Examples 2, 2.2) and 3). .

このバイオフィルムリアクター(C)と、対照として、実施例2と同様にセルロースビーズを担体として作製したバイオフィルムリアクター(A)を用い、実施例3と同様の発酵法(反復回分培養法)により、エタノールの生産を行った。
その結果、表9に示すように、イナワラを担体とした場合にも、セルロースビーズを担体とした場合と同様に安定してエタノールを生産できることが確認できた。
また、培養開始から10日後の発酵液中の菌叢を解析したところ、いずれの担体を用いた場合においても、雑菌の汚染は全く認められなかった。
これらの結果より、担体としてイナワラを用いても、バクテリオシンを生産する乳酸菌を用いたバイオフィルムリアクターは発酵における安定性や雑菌排除能が優れており、有用性が高いこと確認できた。
従って、この結果より、本発明を活用することにより、農村地域で容易に入手することができる農産廃棄物であるイナワラを担体としてバイオフィルムを形成させることにより、エタノールを生産させる、地域分散型のバイオマス利用バイオエタノール発酵システムの確立が容易になると考えられた。
By using this biofilm reactor (C) and, as a control, a biofilm reactor (A) prepared using cellulose beads as a carrier in the same manner as in Example 2, and using the same fermentation method (repetitive batch culture method) as in Example 3, Ethanol production was performed.
As a result, as shown in Table 9, it was confirmed that ethanol can be produced stably even when Inawara is used as a carrier, similarly to the case where cellulose beads are used as a carrier.
In addition, when the bacterial flora in the fermentation broth 10 days after the start of the culture was analyzed, no contamination of germs was observed in any of the carriers.
From these results, it was confirmed that the biofilm reactor using lactic acid bacteria that produce bacteriocin is excellent in stability in fermentation and the ability to eliminate germs, and is highly useful even when Inawara is used as a carrier.
Therefore, from this result, by utilizing the present invention, ethanol is produced by forming a biofilm using Inawara, which is an agricultural waste that can be easily obtained in a rural area, as a carrier. It was thought that the establishment of biomass-based bioethanol fermentation system would be facilitated.

イナワラを担体とするバイオフィルムリアクター(D)によるエタノール生産
1.試料
1)微生物
(1)酵母
サッカロマイセス・セレビシエBY4741株をYPD培地(DIFCO製)にて、30℃、24時間の静置培養を2回繰り返し、前培養することで種培養液を得た。
(2)乳酸菌
ラクトバチルス・プランタラムHM23株をMRS培地(DIFCO製)にて、30℃、24時間の静置培養を2回繰り返し、前培養することで種培養液を得た。
Ethanol production by biofilm reactor (D) using Inawara as a carrier Sample 1) Microorganism (1) Yeast Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain was repeatedly cultured twice at 30 ° C. for 24 hours in a YPD medium (manufactured by DIFCO) and pre-cultured to obtain a seed culture solution.
(2) Lactic acid bacteria Lactobacillus plantarum HM23 strain was subjected to static culture twice at 30 ° C. for 24 hours in MRS medium (manufactured by DIFCO) and pre-cultured to obtain a seed culture solution.

2.バイオフィルムリアクター(D)の作成
50mL容ファルコンチューブに5mm程度の長さに切断したイナワラ(未殺菌)を2g充填し、金網で固定化した。
これに殺菌したYPD培地に酵母および乳酸菌の種培養液を1/200量ずつ接種したものを20ml加え、30℃、24時間共培養して、未殺菌のイナワラ表面にバイオフィルムを形成させ、イナワラ(未殺菌)を担体とするバイオフィルムリアクター(D)を得た。
2. Preparation of Biofilm Reactor (D) 2 g of Inawara (unsterilized) cut to a length of about 5 mm was filled in a 50 mL Falcon tube and fixed with a wire mesh.
To this, 20 ml of a sterilized YPD medium inoculated with 1/200 of yeast and lactic acid bacteria seed culture solution was added and co-cultured at 30 ° C. for 24 hours to form a biofilm on the surface of the unsterilized inowara. A biofilm reactor (D) using (unsterilized) as a carrier was obtained.

3.反復回分発酵によるエタノール生産
1)上記2.で作成したバイオフィルムリアクター(D)内の培地を実施例2と同様に調製したYPD培地(グルコース10%)20mlに置換し、30℃にて24時間培養した。
2)上記1)の培養後の発酵液を回収し、新たに新鮮なYPD培地(グルコース10%または20%)に置換して、30℃にて24時間培養した。
3)合計の培養回数が10回となるように、上記2)を繰り返し、反復回分培養法を行った。
3. Ethanol production by repeated batch fermentation 1) 2 above. The medium in the biofilm reactor (D) prepared in step 1 was replaced with 20 ml of YPD medium (glucose 10%) prepared in the same manner as in Example 2 and cultured at 30 ° C. for 24 hours.
2) The fermentation broth after the culture in 1) above was collected, replaced with fresh YPD medium (glucose 10% or 20%), and cultured at 30 ° C. for 24 hours.
3) The above 2) was repeated and a repeated batch culture method was performed so that the total number of cultures was 10.

4.エタノール生産量の測定
生成されたエタノールの濃度はアルコール濃度計「アルコメイトAL−3」(株式会社ウッドソン 理研計器(株)製)にて分析した。発酵試験開始2日目以降10日目までの発酵成績を表10に示したが、開始後3日目以降安定した発酵成績が得られ、この間pHは3以上4以下に維持されていた。従って、この結果より、イナワラ(未殺菌)を担体とし、そのまま殺菌せず発酵を行った場合にも、安定してエタノールを生産できることが確認できた。
4). Measurement of ethanol production The concentration of produced ethanol was analyzed with an alcohol concentration meter “Alcomate AL-3” (manufactured by Woodson Riken Keiki Co., Ltd.). The fermentation results from the 2nd day to the 10th day after the start of the fermentation test are shown in Table 10. Stable fermentation results were obtained from the 3rd day after the start, and during this time the pH was maintained at 3 or more and 4 or less. Therefore, from this result, it was confirmed that ethanol can be produced stably even when fermentation is performed without using sterilization (non-sterilized) as a carrier.

5.雑菌排除の検討
上記3.の反復回分発酵の発酵試験開始前(酵母、乳酸菌を接種しない場合)と発酵試験10日目のリアクターバイオフィルムリアクター(D)内の湿重量10gのイナワラを採取して、90mlの生理食塩水を加え、十分に均一化した後に適宜希釈し、PCA培地(一般生菌用;ペプトン 5.0g、酵母エキス2.5g、グルコース1.0g、寒天15.0g、蒸留水1L、pH7.0)、乳酸菌選択培地(MRS+アジ化ナトリウム10mg/L、シクロヘキシミド10mg/L+寒天15.0g、pH6.5)または酵母用選択培地(YPD+プロピオン酸ナトリウム2g/L+クロラムフェニコール100mg/L+寒天15.0g、pH6.5)に塗抹して生菌数を測定した。
5. Examination of elimination of various bacteria 3. Take 10 grams of wet straw in the reactor biofilm reactor (D) before the start of the fermentation test for repeated batch fermentation (when not inoculated with yeast or lactic acid bacteria) and on the 10th day of the fermentation test, and add 90 ml of physiological saline. In addition, after sufficiently homogenizing, dilute appropriately, PCA medium (for general live bacteria; peptone 5.0 g, yeast extract 2.5 g, glucose 1.0 g, agar 15.0 g, distilled water 1 L, pH 7.0), Lactic acid bacteria selection medium (MRS + sodium azide 10 mg / L, cycloheximide 10 mg / L + agar 15.0 g, pH 6.5) or yeast selection medium (YPD + sodium propionate 2 g / L + chloramphenicol 100 mg / L + agar 15.0 g, It was smeared at pH 6.5) and the viable cell count was measured.

その結果、表11に示したように、発酵試験開始前の無殺菌イナワラ1g(湿重量)には2.5×105の雑菌が付着しており、付着菌の多くはそのコロニー形態から枯草菌ではないかと考えられた。
一方、発酵試験終了後にはイナワラ1g(湿重量)当たり一般生菌数が4.6×107に増加していたが、乳酸菌が5.1×107、また酵母が1.7×107計測されたことから、一般生菌として計測されたのは全て乳酸菌あるいは酵母と考えられた。このことは、平板培地上に出現したコロニーの形状からも確認できた。
従って、これらの結果より、イナワラ(未殺菌)を担体とし、そのまま殺菌せず発酵を行った場合にも、酵母と乳酸菌の共培養系においては、もともとイナワラに付着していた枯草菌などの雑菌が排除され、高収率なエタノール発酵が可能になることが確認できた。
As a result, as shown in Table 11, 2.5 × 10 5 miscellaneous bacteria were attached to 1 g (wet weight) of non-sterilized rice straw before the start of the fermentation test. It was thought to be a fungus.
On the other hand, after the end of the fermentation test, the number of general viable bacteria per 1 g (wet weight) of Inowara increased to 4.6 × 10 7 , but lactic acid bacteria was 5.1 × 10 7 and yeast was 1.7 × 10 7. Since it was measured, it was considered that all the bacteria measured as general viable bacteria were lactic acid bacteria or yeast. This could also be confirmed from the shape of the colonies that appeared on the plate medium.
Therefore, from these results, even in the case where fermentation was carried out without using sterilization (unsterilized) as a carrier, in the co-culture system of yeast and lactic acid bacteria, various bacteria such as Bacillus subtilis originally attached to the larvae. It was confirmed that high yield ethanol fermentation was possible.

<凝集体の作成>
1.試料
1)微生物
(1)酵母
サッカロマイセス・セレビシエBY4741株をYPD培地(DIFCO製)にて、30℃、24時間の静置培養を2回繰り返し、前培養することで種培養液を得た。
(2)乳酸菌
ラクトバチルス・プランタラムHM23株をMRS培地(DIFCO製)にて、30℃、24時間の静置培養を2回繰り返し、前培養することで種培養液を得た。
<Creation of aggregate>
1. Sample 1) Microorganism (1) Yeast Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain was repeatedly cultured twice at 30 ° C. for 24 hours in a YPD medium (manufactured by DIFCO) and pre-cultured to obtain a seed culture solution.
(2) Lactic acid bacteria Lactobacillus plantarum HM23 strain was subjected to static culture twice at 30 ° C. for 24 hours in MRS medium (manufactured by DIFCO) and pre-cultured to obtain a seed culture solution.

2.凝集体の作成
全容1Lのジャーファーメンター(BMJ−01、エイブル株式会社製)の撹拌羽を全て取り除き、底部の撹拌子のみとし、撹拌を最小限にとどめることにより、撹拌に伴う凝集体の破壊を防止したものをリアクターとした。
これに、500mlのYPD培地を入れて殺菌した後、酵母および乳酸菌の種培養液を1/200量ずつ接種し、30℃、150rpmでこれらの菌が沈降しない程度に緩やかに撹拌しながら24時間共培養した。共培養後に顕微鏡観察したところ酵母と乳酸菌の共凝集体の形成が認められた。
2. Creation of aggregates Breakage of aggregates due to agitation by removing all stirring blades of 1L jar fermenter (BMJ-01, manufactured by Able Co., Ltd.) and using only a stirring bar at the bottom to minimize agitation A reactor was used as a reactor.
This was sterilized by adding 500 ml of YPD medium, and then inoculated with 1/200 volume of yeast and lactic acid bacteria seed culture solution at 30 ° C. and 150 rpm for 24 hours while gently stirring to such an extent that these bacteria would not settle. Co-cultured. Microscopic observation after co-culture revealed the formation of coaggregates of yeast and lactic acid bacteria.

3.連続発酵によるエタノール生産
上記2.で作成した凝集体のリアクターにより、次の手順により、エタノールの生産を行った。
即ち、リアクターにチューブポンプを用いてグルコース濃度10%のYPD培地を20ml/hの速度で連続的に供給するとともに、培養液面に設置したチューブを経由してチューブポンプにより最上部の培養液を引き抜いた。
これにより、凝集体の大部分をリアクター内部に残しつつ、培養液容量を一定に保ちながら30℃にて連続培養を行った。
3. Ethanol production by continuous fermentation 2. The ethanol was produced by the following procedure using the agglomerate reactor prepared in (1).
That is, a YPD medium with a glucose concentration of 10% is continuously supplied to the reactor at a rate of 20 ml / h using a tube pump, and the uppermost culture solution is supplied by a tube pump via a tube installed on the culture solution surface. I pulled it out.
Thus, continuous culture was performed at 30 ° C. while keeping the culture medium volume constant while leaving most of the aggregates inside the reactor.

4.エタノール生産量の測定
上記3.の連続発酵によるエタノール生産において生成されたエタノールの濃度を、アルコール濃度計「アルコメイトAL−3」(株式会社ウッドソン 理研計器(株)製)にて分析した。
連続培養を開始後2日目に3.9%(w/v)のエタノール濃度に達し、その後10日目まで安定した発酵成績が得られた。この間9日間のエタノールの平均濃度は4.2%(w/v)であった。また、連続培養を開始した2日目以降10日目まで、培養液のpHは3.5から4.0の範囲に保たれていた。そして、顕微鏡観察の結果、リアクター内には連続培養開始2日目以降10日目の培養終了まで顕著な共凝集体が保持されていることも確認できた。
従って、これらの結果より、酵母と乳酸菌の凝集体により、連続発酵によるエタノール発酵が可能なことが確認できた。
4). Measurement of ethanol production 3. The concentration of ethanol produced in ethanol production by continuous fermentation was analyzed with an alcohol concentration meter “Alcomate AL-3” (Woodson Riken Keiki Co., Ltd.).
The ethanol concentration of 3.9% (w / v) was reached on the second day after the start of continuous culture, and stable fermentation results were obtained until the tenth day thereafter. During this period, the average concentration of ethanol for 9 days was 4.2% (w / v). Further, the pH of the culture solution was maintained in the range of 3.5 to 4.0 from the 2nd day to the 10th day when the continuous culture was started. As a result of microscopic observation, it was also confirmed that significant coaggregates were retained in the reactor from the 2nd day to the 10th day after the start of continuous culture.
Therefore, from these results, it was confirmed that ethanol fermentation by continuous fermentation was possible with aggregates of yeast and lactic acid bacteria.

5.発酵法(反復回分培養法)によるエタノール生産
上記2.で作成した凝集体のリアクターにより、次の1)〜3)の手順により、反復回分培養法により、エタノールの生産を行った。
1)上記2.で作成した凝集体のリアクターから共培養後、撹拌を停止して30分間静置して、凝集体を沈降させた。その後上澄み部分の発酵液を取り出し、実施例2と同様に調製した新鮮なYPD培地(グルコース10%)に置換して、30℃にて24時間培養した。
2)上記1)の培養後の発酵液を回収し、新たに新鮮なYPD培地(グルコース10%)に置換して、30℃、150rpmでこれらの菌が沈降しない程度に緩やかに撹拌しながら24時間培養した。
3)合計の培養回数が10回となるように、上記2)を繰り返し、反復回分培養法を行った。
5. Ethanol production by fermentation method (repeated batch culture method) The ethanol was produced by the repeated batch culture method according to the following procedures 1) to 3) using the aggregate reactor prepared in (1).
1) 2. After co-culturing from the aggregate reactor prepared in step 1, stirring was stopped and the mixture was allowed to stand for 30 minutes to precipitate the aggregate. Thereafter, the supernatant fermentation solution was taken out, replaced with a fresh YPD medium (glucose 10%) prepared in the same manner as in Example 2, and cultured at 30 ° C. for 24 hours.
2) The fermentation broth after culturing in 1) above is collected, replaced with fresh YPD medium (glucose 10%), and gently stirred so that these bacteria do not settle at 30 ° C. and 150 rpm. Incubate for hours.
3) The above 2) was repeated and a repeated batch culture method was performed so that the total number of cultures was 10.

6.エタノール生産量の測定
上記5.において、全ての培養が終了した時点で、24時間毎に凝集体のリアクターから引抜いた発酵液中のエタノール濃度をアルコール濃度計「アルコメイトAL−3」(株式会社ウッドソン 理研計器(株)製)にて分析した。
表12に本発明の凝集体のリアクターを用いた場合のエタノール生産量(w/v%)を示した。その結果、本発明の凝集体のリアクターを用いた場合、10回という複数回の反復回分培養にもかかわらず、安定にエタノールが生産できることが確認できた。
6). Measurement of ethanol production amount 5. When all the cultures were completed, the alcohol concentration meter “Alcomate AL-3” (manufactured by Woodson Riken Keiki Co., Ltd.) was used to determine the ethanol concentration in the fermentation broth drawn from the aggregate reactor every 24 hours. Analyzed in
Table 12 shows the ethanol production (w / v%) when the aggregate reactor of the present invention was used. As a result, it was confirmed that when the aggregate reactor of the present invention was used, ethanol could be stably produced despite the repeated batch culture of 10 times.

本発明の発酵法によって雑菌汚染を抑制しながら、反復回分培養法や連続発酵法を行うことが可能となり、長期的にエタノール等のアルコール類、乳酸等の有機酸、フラノン類等の香料成分等の有用物質を生産することが可能となる。
本発明の発酵法では、バクテリオシンを生産する乳酸菌を使用するため、雑菌汚染を抑制するための処理が軽減され、従来の方法より単純な工程で発酵を進めることができる。また、殺菌に必要な熱エネルギー等も大幅に削減できる。このような本発明の発酵法は、再生可能エネルギーであるバイオマスエネルギー生産のきわめて重要な要素技術として活用され得る。
The fermentation method of the present invention makes it possible to perform a repeated batch culture method or a continuous fermentation method while suppressing contamination with various bacteria, and in the long term alcohols such as ethanol, organic acids such as lactic acid, perfume ingredients such as furanones, etc. It becomes possible to produce useful substances.
In the fermentation method of the present invention, since a lactic acid bacterium that produces bacteriocin is used, the treatment for suppressing contamination with bacteria is reduced, and the fermentation can proceed in a simpler process than the conventional method. In addition, the heat energy required for sterilization can be greatly reduced. Such a fermentation method of the present invention can be utilized as an extremely important elemental technology for producing biomass energy which is renewable energy.

(1)NITE AP−1168 (1) NITE AP-1168

[寄託生物材料への言及]
(1)Lactobacillus plantarum HM23株
イ 当該生物材料を寄託した寄託機関の名称及び住所
独立行政法人 製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8(郵便番号292−0818)
ロ イの寄託機関に生物材料を寄託した日付(受領日)
2011年11月29日
ハ イの寄託機関が寄託について付した受託番号(受領番号)
NITE AP−1168
[Reference to deposited biological materials]
(1) Lactobacillus plantarum HM23 strain (i) Name and address of the depositary institution that deposited the biological material National Institute of Technology and Evaluation Technical Microbiology Deposit Center 2-5-8 Kazusa Kamashi, Kisarazu City, Chiba Prefecture (zip code 292-0818) )
Date of deposit of biological material at Loi depository (Receipt date)
Deposit number (receipt number) given by the depositary institution on November 29, 2011 for deposit
NITE AP-1168

Claims (11)

バクテリオシンを生産する乳酸菌と酵母とを共培養することによって得られる凝集物を用いる発酵法。 A fermentation method using an aggregate obtained by co-culturing lactic acid bacteria that produce bacteriocin and yeast. バクテリオシンを生産する乳酸菌が、酵母との共凝集性を示し、酵母と共培養した場合に乳酸菌と酵母からなる凝集物を形成する乳酸菌である請求項1に記載の発酵法。 The fermentation method according to claim 1, wherein the lactic acid bacterium producing bacteriocin is a lactic acid bacterium that exhibits coaggregation with yeast and forms an aggregate composed of the lactic acid bacterium and yeast when co-cultured with the yeast. 凝集物がバイオフィルムまたは凝集体である請求項1または2に記載の発酵法。 The fermentation method according to claim 1 or 2, wherein the aggregate is a biofilm or an aggregate. バクテリオシンを生産する乳酸菌が、ラクトバチルス・プランタラムに属する乳酸菌である請求項1〜3のいずれかに記載の発酵法。 The fermentation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the lactic acid bacterium producing bacteriocin is a lactic acid bacterium belonging to Lactobacillus plantarum. バクテリオシンを生産する乳酸菌が、ラクトバチルス・プランタラム HM23株(受領番号 NITE AP−1168)である請求項1〜4のいずれかに記載の発酵法。 The fermentation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the lactic acid bacterium producing bacteriocin is Lactobacillus plantarum HM23 strain (reception number NITE AP-1168). 酵母が、サッカロマイセス・セレビシエに属する酵母である請求項1〜5のいずれかに記載の発酵法。 The fermentation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the yeast belongs to Saccharomyces cerevisiae. バイオフィルムの形成にあたり、担体を用いる請求項3〜6のいずれかに記載の発酵法。 The fermentation method according to any one of claims 3 to 6, wherein a carrier is used in forming the biofilm. 担体がガラスまたはセルロースを含む担体である請求項7に記載の発酵法。 The fermentation method according to claim 7, wherein the carrier is a carrier containing glass or cellulose. 反復回分培養法または連続発酵法によって行われる請求項1〜8のいずれかに記載の発酵法。 The fermentation method according to any one of claims 1 to 8, which is carried out by a repeated batch culture method or a continuous fermentation method. 請求項1〜9のいずれかに記載の発酵法によってエタノールを生産する方法。 The method to produce ethanol by the fermentation method in any one of Claims 1-9. 受領番号 NITE AP−1168(HM23)として寄託された乳酸菌。 Lactic acid bacteria deposited as receipt number NITE AP-1168 (HM23).
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