JP2667641B2 - 発酵法による乳酸の製造方法 - Google Patents
発酵法による乳酸の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発酵法によって乳酸を
製造するに際しての発酵原料の前処理法に関する。
製造するに際しての発酵原料の前処理法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発酵法による乳酸の製造方法では、乳酸
菌の資化を助けるために澱粉質等の発酵原料を鉱酸（硫
酸、塩酸等）、アルカリ（水酸化ナトリウム等）、シュ
ウ酸、又は酵素を触媒として低分子化して水溶性化（液
化）し、更にブドウ糖にまで加水分解する（糖化）。
菌の資化を助けるために澱粉質等の発酵原料を鉱酸（硫
酸、塩酸等）、アルカリ（水酸化ナトリウム等）、シュ
ウ酸、又は酵素を触媒として低分子化して水溶性化（液
化）し、更にブドウ糖にまで加水分解する（糖化）。
【０００３】例えば、硫酸を触媒とした液化法では、0.
5 〜1.5 重量％の硫酸溶液を用い、100 〜200 ℃で0.5
〜１時間加熱することによって澱粉質の液化、更には糖
化が達成される。また、酵素を触媒とする場合では、α
−アミラ−ゼを使用し、約90℃で約８時間加熱して澱粉
質の低分子化、液化が行われる。更に、液化工程からの
可溶性澱粉溶液にグルコアミラ−ゼを添加し、約50℃で
約３日間液化澱粉を加水分解してブドウ糖に転化する。
5 〜1.5 重量％の硫酸溶液を用い、100 〜200 ℃で0.5
〜１時間加熱することによって澱粉質の液化、更には糖
化が達成される。また、酵素を触媒とする場合では、α
−アミラ−ゼを使用し、約90℃で約８時間加熱して澱粉
質の低分子化、液化が行われる。更に、液化工程からの
可溶性澱粉溶液にグルコアミラ−ゼを添加し、約50℃で
約３日間液化澱粉を加水分解してブドウ糖に転化する。
【０００４】酵素法による澱粉質の液化、糖化法はほぼ
確立された方法となっていて、乳酸発酵法においても、
この方法を採用している例が多い。
確立された方法となっていて、乳酸発酵法においても、
この方法を採用している例が多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、乳酸の発酵
工程における原料の前処理法として澱粉質の液化を簡易
かつ経済的に遂行できる方法を提供することを目的とす
る。
工程における原料の前処理法として澱粉質の液化を簡易
かつ経済的に遂行できる方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の発明を
包含する。 （１）澱粉質を乳酸で加水分解することを特徴とする澱
粉質の液化方法。 （２）澱粉質を液化する工程及び発酵工程を含む乳酸の
製造方法において、澱粉質を乳酸で加水分解することに
より澱粉質を液化することを特徴とする乳酸の製造方
法。 （３）乳酸として、前記発酵工程又はそれ以後の工程で
得られた乳酸又は乳酸含有物を用いる前記（２）に記載
の製造方法。
包含する。 （１）澱粉質を乳酸で加水分解することを特徴とする澱
粉質の液化方法。 （２）澱粉質を液化する工程及び発酵工程を含む乳酸の
製造方法において、澱粉質を乳酸で加水分解することに
より澱粉質を液化することを特徴とする乳酸の製造方
法。 （３）乳酸として、前記発酵工程又はそれ以後の工程で
得られた乳酸又は乳酸含有物を用いる前記（２）に記載
の製造方法。
【０００７】本発明において、原料として用いる澱粉質
は、多量の澱粉を含有するものであれば、特に制限はな
く、例えば、馬鈴薯、さつまいも、米、麦、とうもろこ
し、タピオカ等の農産物、澱粉粕、大豆粕、酒粕等の農
産廃棄物が挙げられる。馬鈴薯等の原料は、通常、水洗
後、摩砕してスラリー状物にする等の前処理を施す。
は、多量の澱粉を含有するものであれば、特に制限はな
く、例えば、馬鈴薯、さつまいも、米、麦、とうもろこ
し、タピオカ等の農産物、澱粉粕、大豆粕、酒粕等の農
産廃棄物が挙げられる。馬鈴薯等の原料は、通常、水洗
後、摩砕してスラリー状物にする等の前処理を施す。
【０００８】液化反応温度は、通常70℃以上、好ましく
は100 〜150 ℃であり、液化反応時間は、液化反応温度
に依存するが、通常0.5 時間以上、好ましくは0.5 〜2
時間である。従来法では、澱粉質の液化には酵素や無機
酸を触媒として使用するが、本発明では触媒として生成
物である乳酸を使用するので、発酵工程や精製工程への
負担が軽減される。また、発酵工程又はそれ以後の工程
で得られた乳酸又は乳酸含有物を用いれば、触媒のコス
ト軽減を図ることもできる。
は100 〜150 ℃であり、液化反応時間は、液化反応温度
に依存するが、通常0.5 時間以上、好ましくは0.5 〜2
時間である。従来法では、澱粉質の液化には酵素や無機
酸を触媒として使用するが、本発明では触媒として生成
物である乳酸を使用するので、発酵工程や精製工程への
負担が軽減される。また、発酵工程又はそれ以後の工程
で得られた乳酸又は乳酸含有物を用いれば、触媒のコス
ト軽減を図ることもできる。
【０００９】本発明においては、澱粉質系農産物（廃棄
物）から回収した澱粉を原料として利用してもよいが、
直接澱粉質系農産物を原料とすることができる。従っ
て、澱粉質の精製工程が不要となり、経済性が向上す
る。また、繊維質内等に閉じ込められた澱粉質も液化さ
れるので、澱粉の利用効率を向上できる。本発明におけ
る液化工程の好ましい態様を、原料として馬鈴薯を用い
た場合を例にとり説明する。
物）から回収した澱粉を原料として利用してもよいが、
直接澱粉質系農産物を原料とすることができる。従っ
て、澱粉質の精製工程が不要となり、経済性が向上す
る。また、繊維質内等に閉じ込められた澱粉質も液化さ
れるので、澱粉の利用効率を向上できる。本発明におけ
る液化工程の好ましい態様を、原料として馬鈴薯を用い
た場合を例にとり説明する。
【００１０】前処理工程で摩砕された馬鈴薯は、繊維質
を含んだまま本工程に送られてくる。澱粉質換算で20重
量％以下の濃度に調整され、乳酸発酵工程からの乳酸を
１〜２重量％加え、溶液のｐＨを４以下にして、70℃以
上、好ましくは100 〜150 ℃の温度で0.5 〜2 時間加熱
して、澱粉質を可溶化するとともに一部糖化し、かつ、
雑菌の滅菌を行う。澱粉が液化されることにより、繊維
質に保持されている澱粉質の回収率を高めることが可能
となる。
を含んだまま本工程に送られてくる。澱粉質換算で20重
量％以下の濃度に調整され、乳酸発酵工程からの乳酸を
１〜２重量％加え、溶液のｐＨを４以下にして、70℃以
上、好ましくは100 〜150 ℃の温度で0.5 〜2 時間加熱
して、澱粉質を可溶化するとともに一部糖化し、かつ、
雑菌の滅菌を行う。澱粉が液化されることにより、繊維
質に保持されている澱粉質の回収率を高めることが可能
となる。
【００１１】可溶性澱粉溶液は、遠心分離や濾過分離に
より固形物を除去し、又はそのまま発酵工程へ送られ
る。分離された固形物は、リン酸化により保水剤とし
て、又は飼料、肥料として利用できる。本発明では、触
媒としての乳酸は自給できるので、他化学薬品の使用量
が軽減され経済性の向上が図られる。
より固形物を除去し、又はそのまま発酵工程へ送られ
る。分離された固形物は、リン酸化により保水剤とし
て、又は飼料、肥料として利用できる。本発明では、触
媒としての乳酸は自給できるので、他化学薬品の使用量
が軽減され経済性の向上が図られる。
【００１２】また、本発明の乳酸の製造方法は、前述し
た液化工程に特徴を有するものであり、発酵工程には制
限はない。発酵工程としては、例えば、Lactobacillus
amylophilus JCM1125 株、Lactobacillus acidophilus
JCM1132 株、Lactobacilluscrispatus JCM1185 株、Lac
tobacillus amylovorus JCM1126株、Lactobacillusvitu
linus JCM1143 株、Lactobacillus agilis JCM1187株、
Lactobacillus coryniformis JCM1164株、Lactobacillu
s coryniformis JCM1166株等の乳酸菌を適当な培地中で
培養することにより、可溶性澱粉を乳酸に変換する方法
が挙げられる。
た液化工程に特徴を有するものであり、発酵工程には制
限はない。発酵工程としては、例えば、Lactobacillus
amylophilus JCM1125 株、Lactobacillus acidophilus
JCM1132 株、Lactobacilluscrispatus JCM1185 株、Lac
tobacillus amylovorus JCM1126株、Lactobacillusvitu
linus JCM1143 株、Lactobacillus agilis JCM1187株、
Lactobacillus coryniformis JCM1164株、Lactobacillu
s coryniformis JCM1166株等の乳酸菌を適当な培地中で
培養することにより、可溶性澱粉を乳酸に変換する方法
が挙げられる。
【００１３】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明の範囲は以下の実施例に限定されるも
のではない。 （実施例１） （１）澱粉質の液化 表１に示す性状の馬鈴薯（ミキサーで摩砕）、市販馬鈴
薯澱粉（粉状）、馬鈴薯澱粉粕（澱粉工場廃棄物）の液
化を試みた。
明するが、本発明の範囲は以下の実施例に限定されるも
のではない。 （実施例１） （１）澱粉質の液化 表１に示す性状の馬鈴薯（ミキサーで摩砕）、市販馬鈴
薯澱粉（粉状）、馬鈴薯澱粉粕（澱粉工場廃棄物）の液
化を試みた。
【００１４】
【表１】
【００１５】300 ml内容積のガラス製電磁誘導攪拌式オ
ートクレーブを用い、澱粉質／乳酸溶液＝約12 g／150
g の割合で試料をオートクレーブ中に入れ、5 ℃／分の
昇温速度で反応温度まで加熱し、乳酸濃度、反応温度、
反応時間による液化率と液化物の平均分子量、分子量分
布の変化を検討した。また、試料溶液のｐＨも測定し
た。
ートクレーブを用い、澱粉質／乳酸溶液＝約12 g／150
g の割合で試料をオートクレーブ中に入れ、5 ℃／分の
昇温速度で反応温度まで加熱し、乳酸濃度、反応温度、
反応時間による液化率と液化物の平均分子量、分子量分
布の変化を検討した。また、試料溶液のｐＨも測定し
た。
【００１６】いずれの試料の場合も、乳酸濃度0.67％、
反応温度130 ℃、反応時間２時間の条件下で完全に澱粉
質は液化するので、この条件下での液化率を100 ％とし
て液化率を算出した。なお、液化率は以下のように求め
た。即ち、反応後のオートクレーブ内容物をNo. 5A濾紙
を用いて濾過した残渣、あるいは濾過が困難な場合には
遠心分離により固液分離した残渣を３回以上水洗して12
0 ℃で一昼夜乾燥した残渣量を反応前の試料重量（乾
量）で割り、液化率とした。
反応温度130 ℃、反応時間２時間の条件下で完全に澱粉
質は液化するので、この条件下での液化率を100 ％とし
て液化率を算出した。なお、液化率は以下のように求め
た。即ち、反応後のオートクレーブ内容物をNo. 5A濾紙
を用いて濾過した残渣、あるいは濾過が困難な場合には
遠心分離により固液分離した残渣を３回以上水洗して12
0 ℃で一昼夜乾燥した残渣量を反応前の試料重量（乾
量）で割り、液化率とした。
【００１７】また、液化物の分子量分布及び平均分子量
はＧＦＣカラム（カラム：TSKgelG2500PWXL + G3000PWX
L + G6000PWXL(7.8mmI.D. x 30cm) ；溶離液:0.1M 硝酸
ナトリウム水溶液；流速1.0 ml/min、検量線；プルラン
基準）を用い測定した。液化率、液化物分子量測定結果
及び液化溶液のpHを表２及び表３に、分子量分布測定結
果の一例を市販可溶性澱粉のそれとともに、図１〜図６
に示した。
はＧＦＣカラム（カラム：TSKgelG2500PWXL + G3000PWX
L + G6000PWXL(7.8mmI.D. x 30cm) ；溶離液:0.1M 硝酸
ナトリウム水溶液；流速1.0 ml/min、検量線；プルラン
基準）を用い測定した。液化率、液化物分子量測定結果
及び液化溶液のpHを表２及び表３に、分子量分布測定結
果の一例を市販可溶性澱粉のそれとともに、図１〜図６
に示した。
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】いずれの試料の場合も乳酸濃度、反応温
度、反応時間の増加とともに液化率は増し、液化物の平
均分子量は減少した。試料別に反応性をみると、市販馬
鈴薯澱粉が液化され易く、馬鈴薯澱粉粕、馬鈴薯の順で
反応性が低い。馬鈴薯や馬鈴薯澱粉粕の場合、タンパク
質や無機成分等が含まれるためか乳酸濃度を増しても液
化反応溶液のpHが馬鈴薯澱粉の液化のように低下しな
い。反応温度にもよるが液化反応溶液のpH値を低くする
ことが効果的であり、90％以上の液化率を達成するため
には液化反応溶液のpH値を4 以下にすることが望まし
い。
度、反応時間の増加とともに液化率は増し、液化物の平
均分子量は減少した。試料別に反応性をみると、市販馬
鈴薯澱粉が液化され易く、馬鈴薯澱粉粕、馬鈴薯の順で
反応性が低い。馬鈴薯や馬鈴薯澱粉粕の場合、タンパク
質や無機成分等が含まれるためか乳酸濃度を増しても液
化反応溶液のpHが馬鈴薯澱粉の液化のように低下しな
い。反応温度にもよるが液化反応溶液のpH値を低くする
ことが効果的であり、90％以上の液化率を達成するため
には液化反応溶液のpH値を4 以下にすることが望まし
い。
【００２１】後段の乳酸発酵のための滅菌も可能である
反応温度を115 ℃以上、液化反応溶液のpH値を3.40以下
に設定すれば、反応時間30分で澱粉質の90％以上が液化
され、図１〜６に示すように、市販可溶性澱粉と同等あ
るいはより分子量分布の小さい可溶性澱粉に転化できる
ことが確認された。以上のことから、乳酸を触媒として
澱粉質が加水分解され、可溶性澱粉に転化できることが
証明された。
反応温度を115 ℃以上、液化反応溶液のpH値を3.40以下
に設定すれば、反応時間30分で澱粉質の90％以上が液化
され、図１〜６に示すように、市販可溶性澱粉と同等あ
るいはより分子量分布の小さい可溶性澱粉に転化できる
ことが確認された。以上のことから、乳酸を触媒として
澱粉質が加水分解され、可溶性澱粉に転化できることが
証明された。
【００２２】（２）可溶性澱粉の発酵 (i) 供試菌株 可溶性澱粉から直接Ｌ−乳酸のみを生産する Lactobaci
llus amylophilus JCM1125株を用いた。
llus amylophilus JCM1125株を用いた。
【００２３】(ii) 培養方法 ２Ｌ容ジャーファメンターに下記の培地を入れ、窒素ガ
スを通気しながら、炭酸ナトリウムを中和剤としてｐＨ
を6.8 に、培養温度を28℃にコントロールしながら、発
酵させた。 培地：ポリペプトン（日本製薬社製）10ｇ、酵母エキス
（極東社製）５ｇ、可溶性澱粉40〜100 ｇ（乾量換
算）、Tween 80１ｇ、K2HPO4 0.5ｇ、酢酸ナトリウム0.
5ｇ、クエン酸二アンモニウム 0.5ｇ、MgSO4・7H2O 0.2
ｇ、MnSO4・xH2O 50mg、蒸留水１Ｌ
スを通気しながら、炭酸ナトリウムを中和剤としてｐＨ
を6.8 に、培養温度を28℃にコントロールしながら、発
酵させた。 培地：ポリペプトン（日本製薬社製）10ｇ、酵母エキス
（極東社製）５ｇ、可溶性澱粉40〜100 ｇ（乾量換
算）、Tween 80１ｇ、K2HPO4 0.5ｇ、酢酸ナトリウム0.
5ｇ、クエン酸二アンモニウム 0.5ｇ、MgSO4・7H2O 0.2
ｇ、MnSO4・xH2O 50mg、蒸留水１Ｌ
【００２４】(iii) 培養結果 可溶性澱粉濃度７％（70ｇ／Ｌ）の発酵結果の一例を、
図７に示した。15日後、発酵は終了し、乳酸濃度約４％
の培養液を得た。なお、本乳酸菌の使用による発酵で
は、光学異性体濃度は、100 ％のＬ−体乳酸であった。
図７に示した。15日後、発酵は終了し、乳酸濃度約４％
の培養液を得た。なお、本乳酸菌の使用による発酵で
は、光学異性体濃度は、100 ％のＬ−体乳酸であった。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、澱粉質の液化を簡易か
つ経済的に遂行できる。
つ経済的に遂行できる。
【図１】市販可溶性澱粉の分子量及び分子量分布を示す
図である。
図である。
【図２】馬鈴薯を用いた場合の乳酸濃度による液化澱粉
質の分子量及び分子量分布の変化を示す図である。
質の分子量及び分子量分布の変化を示す図である。
【図３】馬鈴薯澱粉を用いた場合の乳酸濃度による液化
澱粉質の分子量及び分子量分布の変化を示す図である。
澱粉質の分子量及び分子量分布の変化を示す図である。
【図４】馬鈴薯澱粉粕を用いた場合の乳酸濃度による液
化澱粉質の分子量及び分子量分布の変化を示す図であ
る。
化澱粉質の分子量及び分子量分布の変化を示す図であ
る。
【図５】馬鈴薯を用いた場合の液化温度による液化澱粉
質の分子量及び分子量分布の変化を示す図である。
質の分子量及び分子量分布の変化を示す図である。
【図６】馬鈴薯澱粉粕を用いた場合の液化温度による液
化澱粉質の分子量及び分子量分布の変化を示す図であ
る。
化澱粉質の分子量及び分子量分布の変化を示す図であ
る。
【図７】Lactobacillus amylophilus JCM1125株による
Ｌ−乳酸の生産を示す図である。
Ｌ−乳酸の生産を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 光二 北海道札幌市豊平区月寒東２条17丁目２ 番１号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (72)発明者 横田 祐司 北海道札幌市豊平区月寒東２条17丁目２ 番１号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (56)参考文献 特許165984（ＪＰ，Ｃ１)
Claims (3)
- 【請求項１】 澱粉質を乳酸で加水分解することにより
液化した後、Lactobacillus amylophilus JCM1125 株を
用いて発酵させて乳酸を得ることを特徴とする乳酸の製
造方法。 - 【請求項２】 澱粉質の液化を、反応液のｐＨを４以下
にして 100〜150 ℃の温度で行う請求項１記載の製造方
法 。 - 【請求項３】 乳酸として、発酵工程又はそれ以後の工
程で得られた乳酸又は乳酸含有物を用いる請求項２記載
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25105094A JP2667641B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 発酵法による乳酸の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25105094A JP2667641B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 発酵法による乳酸の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08112097A JPH08112097A (ja) | 1996-05-07 |
| JP2667641B2 true JP2667641B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=17216879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25105094A Expired - Lifetime JP2667641B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 発酵法による乳酸の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2667641B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007153951A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Ccy:Kk | 液状化澱粉質の製造方法および乳酸の製造方法 |
-
1994
- 1994-10-17 JP JP25105094A patent/JP2667641B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08112097A (ja) | 1996-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |