JP2013192490A - 微生物乾燥粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定且つ簡便な乾燥法を用いて乾燥された微生物菌体の生存率を向上できるようにする。
【解決手段】まず、培地を用いて微生物を培養する。次に、培地を除去し、微生物を乾燥保護剤及び抗酸化剤を含む溶液に懸濁し、その懸濁液をパルス燃焼式乾燥機により乾燥させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、微生物乾燥粉末の製造方法に関し、特に、パルス燃焼式乾燥機を用いた微生物乾燥粉末の製造方法に関する。

従来より、酒類、発酵食品及び家畜動物の飼料等の製造には、酵母、乳酸菌及び枯草菌等の微生物が用いられている。このような微生物を有効に活用するために、その微生物菌体を乾燥して、安定に長期間保存できるようにすることが研究されている。

微生物菌体を乾燥する方法としては、凍結真空乾燥法が多用されている（例えば、特許文献１等を参照。）。凍結真空乾燥法は、乾燥させる対象物を低温で凍結した後に、真空中で乾燥させる方法である。この方法は、比較的に安定して菌体を乾燥させることが可能であるが、乾燥のために多くの時間を必要とし、さらに、大規模な設備が必要であるため、コストが増大することとなる。

そこで、これらの問題を解決し、さらに、乾燥された菌体の生存率を向上するために、パルス燃焼式乾燥機を用いた菌体の乾燥法が、例えば特許文献２等に提示されている。パルス燃焼式乾燥法は、ジェットエンジン技術に基づいており、パルス式の爆発燃焼ガス雰囲気中に乾燥させる対象物を導入し、熱風及び爆発時の物理的衝撃（超音波及び圧力を含む）により一瞬にして脱水及び乾燥を行う方法である。この方法は、乾燥させる対象物の焼け焦げや成分の化学変化を生じない効率的な乾燥方法として注目されている。特許文献２に提示された乾燥法では、所定の合成培地で培養された微生物菌体を、乾燥保護剤として糖類を含む溶液に懸濁し、その懸濁液をパルス燃焼式乾燥機を用いて８０℃以下の温度で乾燥する。これにより、乾燥された微生物菌体を得ることができる。この方法を用いることにより、凍結真空乾燥法よりも菌体の生存率を向上でき、さらに、凍結真空乾燥法に必要な大規模な設備を必要としないため、コストを低減することが可能となる。

特許第３９２８３３７号公報 特許第４６３００７１号公報

しかしながら、特許文献２に提示された従来の乾燥法では、上記の通り、凍結真空乾燥法よりも菌体の生存率を向上できるものの、その生存率は６０％未満であり、生産効率をより向上し、コストを低減するためには、乾燥された菌体の生存率をさらに向上する、又は微生物菌体の培養コストを低減する必要がある。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定且つ簡便な乾燥法により乾燥された微生物菌体の生存率を向上できるようにすることにある。また、本発明の他の目的は、微生物菌体の培養コストを低減することにより、製造コストを低減できるようにすることにある。

前記の目的を達成するために、本発明者らは、鋭意研究した結果、抗酸化剤を含む溶液に微生物菌体を懸濁し、その懸濁液をパルス燃焼式乾燥機を用いて乾燥することにより、微生物菌体の生存率が高い微生物乾燥粉末を製造することができることを見出して本発明を完成した。

すなわち、本発明に係る第１の微生物乾燥粉末の製造方法は、培地を用いて微生物を培養する培養工程と、培地を除去し、微生物を乾燥保護剤及び抗酸化剤を含む溶液に懸濁し、その懸濁液をパルス燃焼式乾燥機により乾燥させる乾燥工程とを備えている。

本発明に係る第１の微生物乾燥粉末の製造方法によると、微生物を抗酸化剤を含む溶液に懸濁し、その懸濁液をパルス燃焼式乾燥機により乾燥させることにより、微生物菌体の生存率を向上できるため、微生物乾燥粉末の生産効率を向上でき、製造コストを低減することが可能となる。

さらに、本発明者らは、微生物を培養する培地に、豆腐製造時に排出される排液である豆腐ホエー（豆乳を凝固剤で固めて豆腐とした後に残る液体）を用いることができることを見出し、本発明の第２の微生物乾燥粉末の製造方法を完成した。

すなわち、本発明に係る第２の微生物乾燥粉末の製造方法は、豆腐ホエーを主成分とする培地を用いて微生物を培養する培養工程と、培地を除去し、微生物を乾燥保護剤を含む溶液に懸濁し、その懸濁液をパルス燃焼式乾燥機により乾燥させる乾燥工程とを備えている。

本発明に係る第２の微生物乾燥粉末の製造方法によると、豆腐製造の際に生じる排液であり、廃棄されている豆腐ホエーを、微生物の培養培地に用いるため、製造コストを低減できる。

本発明に係る第１の微生物乾燥粉末の製造方法と第２の微生物乾燥粉末の製造方法とは、組み合わせることも可能である。

すなわち、第１の微生物乾燥粉末の製造方法の培養工程において、培地に豆腐ホエーを用いてもよく、第２の微生物乾燥粉末の製造方法の乾燥工程において、微生物を懸濁する溶液が抗酸化剤を含んでいてもよい。

また、本発明に係る第１及び第２の微生物乾燥粉末の製造方法において、培養工程における培地は、スキムミルクを含むことが好ましい。

このようにすると、微生物乾燥粉末における微生物菌体の生存率を向上することが可能となる。

また、本発明に係る第１及び第２の微生物乾燥粉末の製造方法において、抗酸化剤として、アスコルビン酸を用いることができる。

本発明に係る微生物乾燥粉末の製造方法によると、微生物菌体を高い生存率で乾燥することができるため、微生物乾燥粉末の生産効率を向上でき、コストを低減できる。また、本発明に係る微生物乾燥粉末の製造方法によると、微生物菌体の培養コストを低減できるため、微生物乾燥粉末の製造コストを低減できる。

本発明の実施例１において、乳酸菌懸濁用の溶液に抗酸化剤を含む場合と含まない場合とにおける乾燥後の乳酸菌の生存率を比較するグラフである。 本発明の実施例２において、乳酸菌の培養培地に豆腐ホエーのみを用いた場合と、１％スキムミルクを含む豆腐ホエーを用いた場合とにおける乾燥後の乳酸菌の生存率を比較するグラフである。 本発明の実施例３において、乳酸菌の培養に１％スキムミルクを含む豆腐ホエーを用いた場合での、乳酸菌懸濁用の溶液に抗酸化剤を含む場合と含まない場合の乾燥後の乳酸菌の生存率を比較するグラフである。 本発明の実施例４において、糖化菌の培養に１％スキムミルクを含む豆腐ホエーを用いた場合での、乳酸菌懸濁用の溶液に抗酸化剤を含む場合と含まない場合の乾燥後の糖化菌の生存率を比較するグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。

なお、本発明でいう微生物とは、産業上又は学術研究上有用な微生物である限り、特に限定されず、例えば、乳酸菌、カビ、酵母、放線菌、枯草菌、酢酸菌及びその他の細菌をも含む。

本発明に係る第１の実施形態に係る微生物乾燥粉末の製造方法では、まず、培養工程として、所定の培地を用いて微生物を培養する。ここで、用いられる培地は、培養する微生物によって選択され、乳酸菌を培養する場合、例えばＭＲＳ培地等を用いることができる。また、培養条件も培養する微生物によって選択され、乳酸菌を培養する場合、例えば３０℃程度で静置培養することができる。枯草菌を培養する場合、例えばＹＰＤ培地を用いて３７℃程度で振とう培養することができる。

培養工程の後に、乾燥工程として、培地を除去し、微生物を抗酸化剤を含む溶液に懸濁し、その懸濁液をパルス燃焼式乾燥機により乾燥する。ここで、培地の除去は、例えば遠心分離機を用いて、微生物菌体を沈殿させることにより可能となる。

本実施形態に係る微生物乾燥粉末の製造方法において、用いる抗酸化剤は、アスコルビン酸が好ましいが、これに限られない。例えば、システイン等のアミノ酸、グルタチオン等のペプチド、カテキン等のフラボノイド、グリチルリチン等のテルペノイド又は尿酸等を用いても構わない。アスコルビン酸を用いる場合、微生物を懸濁した懸濁液中のアスコルビン酸の濃度を質量比で０．００１％以上とすることが好ましく、０．１％以上とすることがより好ましい。また、乾燥工程における懸濁液には、抗酸化剤の他に、乾燥保護剤が含まれていることが好ましい。乾燥保護剤には、例えばトレハロース及びスクロース等の糖類、並びにスキムミルク等を用いることができるが、これらに限られない。

微生物菌体を懸濁するための溶液に、上記のような抗酸化剤及び乾燥保護剤を加えることにより、乾燥後の微生物菌体の生存率を向上することが可能となる。

本実施形態に係る微生物乾燥粉末の製造方法において、用いるパルス燃焼式乾燥機としては、パルス燃焼ガスを発生し、且つ、空気を吹き込むことによりパルス燃焼ガスの温度を調節できるものであるかぎり特に限定されることなく用いることができる。具体的なパルス燃焼式乾燥機としては、例えば、パルテック株式会社製のハイパルコン（登録商標）等が挙げられる。微生物菌体を乾燥させる際の温度として、対象微生物の生存率を高く維持するには、できるだけ低い温度が好ましく、一方、低い温度ではその乾燥効率は低下する。好ましい乾燥温度は対象とする微生物の種類によって異なるものの、通常８０℃以下、望ましくは、６０℃以下で行うのが好ましい。

パルス燃焼式乾燥機を用いた乾燥法は、乾燥する対象物を乾燥するための乾燥空気（熱風）の流量が比較的に少ないため、乾燥機外の空気を取り込む量も少量となる。このため、外気に含まれる異物を除去するためのフィルタ等が小規模であってもよく、雑菌や、放射性物質を含む塵等への対策が容易となる。すなわち、パルス燃焼式乾燥機を用いた乾燥法は、高い品質が求められる微生物製剤の製造に適している。

次に、本発明の第２の実施形態に係る微生物乾燥粉末の製造方法について説明する。本実施形態に係る微生物乾燥粉末の製造方法では、まず、培養工程として、豆腐ホエーを主成分とする培地を用いて微生物を培養する。ここで、用いる豆腐ホエーは、豆乳を凝固剤で固めて豆腐とした後に残る液体であればよく、豆腐の材料である大豆の種類及び用いられた凝固剤の種類により限定されない。

豆腐ホエーを主成分とする培地を用いることにより、コストを低減することが可能となる。

培養工程の後に、乾燥工程として、培地を除去し、微生物を所定の乾燥保護剤を含む溶液に懸濁し、その懸濁液をパルス燃焼式乾燥機により乾燥する。ここで、培地の除去は、例えば遠心分離機を用いて、微生物菌体を沈殿させることにより可能となる。また、乾燥保護剤には、第１の実施形態と同様に、糖類及びスキムミルク等を用いることができる。

本発明の第１の実施形態と第２の実施形態とは、それぞれ組み合わせることが可能である。すなわち、豆腐ホエーを主成分とする培地を用いて微生物を培養し、培養後の微生物を抗酸化剤を含む溶液に懸濁し、その懸濁液をパルス燃焼式乾燥機により乾燥することにより微生物乾燥粉末を製造してもよい。

本発明の第１及び第２の実施形態に係る微生物乾燥粉末の製造方法において、培養工程における培地は、スキムミルクを含んでいてもよい。スキムミルクは培地に１％以上の濃度で含まれることが好ましい。

以下に、本発明に係る微生物乾燥粉末の製造方法を詳細に説明するための実施例を示す。

（実施例１）
本実施例では、微生物として乳酸菌であるラクトバチルス・プランタラム（Lactobacillus plantarum）を用い、これを乳酸菌用合成培地（ＭＲＳ培地：日本ベクトン・ディッキンソン株式会社）で培養した。その後、この培養液を４℃、１２０００Ｇで２０分間遠心分離し、沈殿した菌体を５％トレハロース及び５％スキムミルクを乾燥保護剤として含む水溶液（Ａ）、又はこれにさらに抗酸化剤である０．１％アスコルビン酸を含む水溶液（Ｂ）に懸濁した。この懸濁液を、パルス燃焼式乾燥機（ハイパルコン小型テスト機：パルテック株式会社）を用いて、温度が６０℃で蒸発量が２Ｌ／時間の条件で乾燥した。このとき、パルス燃焼式乾燥機には、１０ｍｌ／ｍｉｎで懸濁液を供給し、これを６７ｌ／ｍｉｎの空気を噴射して乾燥した。これにより、乳酸菌乾燥粉末を得た。

次に、上記のように得られた乳酸菌乾燥粉末における乳酸菌の生存率を以下のように測定した。

まず、乳酸菌乾燥粉末を滅菌水に懸濁し、この懸濁液を、常法に従って、予め加温及び滅菌したＢＣＰ加プレートカウント寒天培地（極東製薬株式会社）と混合し、これをシャーレに播いた。これを３５℃で２４時間静置することにより平板培養し、平板上に生じたコロニーの数を計測した。このコロニー数にそれぞれの試料における希釈倍率、及び乾燥乳酸菌製剤の質量を乗じて総生菌数を算出した。また、乾燥原料である乳酸菌培養液の生菌数を基に、各乾燥乳酸菌製剤における乳酸菌の生存率を、生存率（％）＝（乾燥乳酸菌製剤の総生菌数／乾燥原料の総生菌数）×１００の式により算出した。

沈殿した菌体を上記の水溶液（Ａ）に懸濁した場合、及び水溶液（Ｂ）に懸濁した場合のそれぞれの乳酸菌の生存率を図１に示す。

図１に示すように、乾燥保護剤である５％トレハロース及び５％スキムミルクのみを含む水溶液（Ａ）で乳酸菌を懸濁した場合と比較して、さらに抗酸化剤であるアスコルビン酸を含む水溶液（Ｂ）に乳酸菌を懸濁した場合の方が、乳酸菌の生存率が顕著に高いことが示された。すなわち、乳酸菌の懸濁液に抗酸化剤を加えることにより、乾燥後の乳酸菌の生存率を向上できることが示された。

（実施例２）
次に、微生物菌体を培養するための培地に豆腐ホエーを用いた場合について説明する。

本実施例において用いた豆腐ホエーは、豆腐工場にて採取し、予めオートクレーブにより１２０℃で２０分間滅菌し、固形物を遠心分離により除去した、この豆腐ホエーのｐＨは６．２〜７．０であり、豆腐凝固剤に由来するマグネシウム濃度は５ｐｐｍ〜１０ｐｐｍ程度であり、培養に影響することはない。豆腐ホエーに１×１０^６ｃｆｕ／ｍｌの乳酸菌を播き、３０℃で２４時間培養することにより（５．９±０．３）×１０^８ｃｆｕ／ｍｌに増殖した。すなわち、豆腐ホエーを培地として乳酸菌を増殖培養できた。

その後、乳酸菌を含む豆腐ホエー培養液を４℃、１２０００Ｇで２０分間遠心分離し、沈殿した菌体を５％トレハロース及び５％スキムミルクを乾燥保護剤として含む水溶液に懸濁した。この懸濁液を実施例１と同一の方法により、乾燥して乳酸菌乾燥粉末を得た。また、１％スキムミルクを含む豆腐ホエーを培地として用いて培養された乳酸菌を、同様に培養及び乾燥して乳酸菌乾燥粉末を得た。これらの乳酸菌乾燥粉末に対して、上記と同様に乳酸菌の生存率を測定した。これらの乳酸菌乾燥粉末における乳酸菌の生存率を図２に示す。

図２に示すように、豆腐ホエーのみで培養した乳酸菌では、生存率が低いが、１％スキムミルクを含む豆腐ホエーで培養した乳酸菌では、豆腐ホエーのみの場合と比較して、生存率が向上していることがわかる。すなわち、乳酸菌の培養液にスキムミルクを添加することにより、乾燥後の乳酸菌の生存率を向上できることがわかった。

（実施例３）
そこで、実施例３では、１％スキムミルクを含む豆腐ホエーを用いて培養された乳酸菌を、０．１％アスコルビン酸を含む水溶液で懸濁した場合について検討した。

まず、実施例２と同様に１％スキムミルクを含む豆腐ホエーを用いて、乳酸菌を培養する。次に、遠心分離による培養液の除去後に、沈殿した菌体を５％トレハロース及び５％スキムミルクを乾燥保護剤として含む水溶液（Ａ）、又はこれにさらに抗酸化剤である０．１％アスコルビン酸を含む水溶液（Ｂ）に懸濁した。これらを上記と同様の方法で乾燥して、乳酸菌乾燥粉末を得た。これらの乳酸菌乾燥粉末に対して、上記と同様に乳酸菌の生存率を測定した。これらの乳酸菌乾燥粉末における乳酸菌の生存率を図３に示す。

図３に示すように、乾燥保護剤である５％トレハロース及び５％スキムミルクのみを含む水溶液（Ａ）で乳酸菌を懸濁した場合と比較して、さらに抗酸化剤であるアスコルビン酸を含む水溶液（Ｂ）に乳酸菌を懸濁した場合の方が、乳酸菌の生存率が顕著に高いことがわかる。また、その生存率は８０％以上であり、極めて良好な結果が得られた。

（実施例４）
実施例４では、乳酸菌以外の微生物であっても同様の結果が得られるかどうか確認するために、糖化菌であるバチルス・メセンテリカス（Bacillus mesentericus）を用いて、実施例３と同様の試験を行い、乾燥後の生存率を測定した。その結果を図４に示す。

図４に示すように、糖化菌においても、乳酸菌と同様に、乾燥保護剤である５％トレハロース及び５％スキムミルクのみを含む水溶液（Ａ）で乳酸菌を懸濁した場合と比較して、さらに抗酸化剤であるアスコルビン酸を含む水溶液（Ｂ）に乳酸菌を懸濁した場合の方が、乳酸菌の生存率が顕著に高い結果が得られた。

以上の結果から、本発明に係る微生物乾燥粉末の製造方法によると、微生物の生存率を高く保つことが可能となるため、生産効率を向上し、製造コストを低減できる。また、豆腐ホエーを用いることが可能であるため、製造コストをより低減することが可能である。

本発明に係る微生物乾燥粉末の製造方法は、微生物菌体を高い生存率で乾燥することができるため、微生物乾燥粉末の生産効率を向上できるので、コストを低減することができ、乾燥微生物菌体を用いる食品分野及び飼料分野等に有用である。

Claims (8)

1. 培地を用いて微生物を培養する培養工程と、
   前記培地を除去し、前記微生物を乾燥保護剤及び抗酸化剤を含む溶液に懸濁し、その懸濁液をパルス燃焼式乾燥機により乾燥させる乾燥工程とを備えていることを特徴とする微生物乾燥粉末の製造方法。
2. 前記培養工程において、豆腐ホエーを主成分とする培地を用いて微生物を培養することを特徴とする請求項１に記載の微生物乾燥粉末の製造方法。
3. 前記培養工程において、スキムミルクを含む培地を用いて微生物を培養することを特徴とする請求項１又は２に記載の微生物乾燥粉末の製造方法。
4. 前記抗酸化剤は、アスコルビン酸であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微生物乾燥粉末の製造方法。
5. 豆腐ホエーを主成分とする培地を用いて微生物を培養する培養工程と、
   前記培地を除去し、前記微生物を、乾燥保護剤を含む溶液に懸濁し、その懸濁液をパルス燃焼式乾燥機により乾燥させる乾燥工程とを備えていることを特徴とする微生物乾燥粉末の製造方法。
6. 前記培養工程において、スキムミルクを含む培地を用いて微生物を培養することを特徴とする請求項５に記載の微生物乾燥粉末の製造方法。
7. 前記乾燥保護剤を含む溶液は、抗酸化剤をさらに含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の微生物乾燥粉末の製造方法。
8. 前記抗酸化剤は、アスコルビン酸であることを特徴とする請求項７に記載の微生物乾燥粉末の製造方法。

Images