JPH0143556B2

JPH0143556B2 -

Info

Publication number: JPH0143556B2
Application number: JP7523183A
Authority: JP
Inventors: Hideo Fukuda; Ryuhei Ogawa; Takao Fujii
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-04-28
Filing date: 1983-04-28
Publication date: 1989-09-21
Also published as: JPS59198983A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は微生物によるエチレンの製造法に関
するものである。エチレンは石油分解ガスや天然ガス中に含ま
れ、これらの精製・分留工程から製造されてい
る。しかし、地球上のこれらの埋蔵量にはおのず
から限度がある。発明者らは、再生産可能なバイオマスを主原料
とする微生物によるエチレンの製造方法について
種々研究し、この発明を完成した。微生物によるエチレンの生成については、228
種のカビについての調査研究〔Ｌ、Ilag、and
Roy W.Curtis、Science 159、1357−1358
（1968）〕、Mucor属菌およびAspergillus
clavatusについての研究〔J.M.Lynch：Nature
240、45−46、（1972）；J.M.Lynch、and S.H.
Harper：J.Gen.Microbiol.80、187−195
（1974）〕、土壌細菌についての調査研究〔S.B.
Primrose：J.Gen.Microbiol.97、343−346
（1976）〕、Escherichia coliやPseudomonas属菌
についての研究〔S.B.Primrose：J.Gen.
Microbiol.95、159−165（1976）；S.B.Primrose
and M.J.Dilworth：J.Gen.Microbiol.93、177−
181（1976）；H.T.Freebairn and I.W.
Buddenhagen：Nature 202、313−314
（1964）〕、Saccharomyces cerevisiaeについての
研究〔K.C.Thomas and M.Spencer：Can.J.
Microbiol.23、1669−1674（1977）〕、マツシユル
ームについての研究〔E.M.Turner：J.Gen.
Microbiol.91、167−176（1975）〕、ならびにこれ
らについての総説〔M.Lieberman：Ann.Rev.
Plant Physiol.30、533−591（1979）〕などの報告
がある。しかし、これらの報告は、調査段階の研
究報告が大部分であり、エチレンを生成する微生
物の種類について充分な記載がなされていない。この発明に用いられる微生物としては、
Saprolegnia、Phytophthora、Absidia、
Mortierella、Cunninghamella、Taphrina、
Monascus、Nectria、Gibberella、Geotrichum、
Monilia、Trichoderma、Paecilomyces、
Gliocladium、Microsporum、Trichophyton、
CladoSporium、Syncephalastrum、
Achaetomium、Petriellidium、Endomyces、
Schizosaccharomyces、Pichia、
Debaryomyces、Saccharomycopsis、
Rhodotorula、Sporobolomyces、
Cryptococcus、Candida、Brettanomyces、
Alcaligenes、Brevibacterium、
Corynebacterium、Flavobacterium、
Mycoplana、Staphylococcus、
Mycobacterium、Streptomycesの属に属する微
生物、およびその変異株である。そのうち、エチレンを著量生成する代表的な菌
株は下記のものである。Saprolegnia parasitica
IFO 8978、Phytophthora capsici IFO 8386、
Absidia cylindrospora IFO 4000、Mortierella
isabellina IFO 8183、Cunninghamella elegans
IFO 4441、Taphrina wiesneri IFO 7776、
Monascus albidus IFO 4489、Nectria
flammea IFO 9628、Gibberella fujikuroi IFO
5268、Geotrichum candidum IFO 4597、
Monilia geophila IFO 5425、Trichoderma
viride IFO 4847、Paecilomyces elegans IFO
6619、Gliocladium deliquescens IFO 7062、
Gliocladium roseum IFO 7063、Microsporum
gypseum IFO 5948、Trichophyton
mentagrophytes IFO 5466、Cladosporium
resinae IFO 8588、Syncephalastrum
racemosus IFO 4816、Achaetomium
globosum IFO 9119、Petriellidium boydii
IFO 4834、Endomyces magnusii IFO 0110、
Schizosaccharomyces octosporus IFO 0353、
Pichia membranaefaciens IFO 0181、
Debaryomyces cantarellii IFO 1716、
Debaryomyces hansenii IFO 0015、
Saccharomycopsis lipolytica IFO 1658、
Rhodotorula glutinis IFO 1501、Rhodotorula
rubra IFO 0001、Sporobolomyces pararoseus
IFO 0376、Cryptococcus albidus IFO 0939、
Cryptococcus laurentii IFO 0384、Candida
albicans IFO 1060、Brettanomyces
bruxellensis IFO 0628、Alcaligenes faecalis
IFO 13111、Brevibacterium lactofermentum
ATCC 13655、Corynebacterium fascians IFO
12077、Corynebacterium Paurometabolum
IFO 12160、Flavobacterium capsulatum IFO
12533、Mycoplana dimorpha IFO 13291、
Staphylococcus aureus IFO 3060、
Mycobacterium fortuitum IFO 13159、
Streptomyces albus IFO 3418、などであり、
このほかにも同属株に、かなりのエチレン生成株
がみとめられた。これらの微生物を培養する培地は、各種菌株に
よつて異なるが、炭素源、窒素源、無機塩類、そ
の他の栄養素を含有する通常のカビ用、酵母用、
細菌用、放線菌用の培地である。炭素源としては、グルコース、シユクロース、
マルトース、澱粉、キシロース、ソルビトール、
などの炭水化物、グリセリン、エタノールなどの
アルコール、酢酸、脂肪酸などの有機酸、さらに
はこれらを含有する粗原料が用いられる。とりわ
け、天然界および人為的に副生する再生産可能な
バイオマス、たとえば農産、林産、水産、畜産な
どから発生する廃資源、および、あるいは、公共
下排水、し尿、各種工場排水、各種産業廃棄物な
どの生物的処理から副生する汚泥類などが、この
発明にとつて有用な主原料として用いられる。こ
れらの主原料は使用する各種菌株によつて異る
が、必要に応じて予め溶解または分解の前処理を
行なうこともある。窒素源としては、アンモニアガス、アンモニア
水、アンモニウム塩などが望ましい。なお、前記
のようなバイオマスを主原料として使用する場合
には、これらの窒素源の添加を必要としないこと
もある。無機塩類としては、リン酸塩、カリ塩、マグネ
シウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩などの通
常のものであり、バイオマスの場合には不要のこ
ともある。ビタミン、アミノ酸およびこれらを含有する酵
母エキス、ペプトン、肉エキス、コーンスチープ
リカーなどは、本菌株の生育促進もしくはエチレ
ンの生成に寄与することがある。培養は好気的条件、たとえば通気撹拌培養、も
しくは静置培養で行ない、PHは２〜９、温度は20
〜45℃に制御しつゝ、各菌株によつて最良の条件
を設定した。かくして１〜10日間培養すると、著
量のエチレンを含有するバイオガスが生成され
る。生成されたバイオガス中のエチレン量は、次の
ようにして測定する。培養途中または培養終了時
の被検液ｘ＝１〜５mlを、予め滅菌した全容Ｖ＝
10〜50mlの試験管に採取し、滅菌ゴムキヤツプで
密栓し、20〜45℃でｔ＝１〜７時間往復振とうす
る。使用菌株によつて呼吸速度が異なるので、振
とう中に酸素が欠乏しないような条件設定、つま
り、Ｖ、ｘ、ｔの水準を必要に応じて、適宜かえ
ることが好ましい。往復振とう終了後、試験管上方の空間部からガ
スリンジでｙ＝0.1〜２mlのガスを抜き取り、
FID法（カラム温度50℃、注入温度100℃）、キヤ
リアーガスに窒素ガスを使う常法のガスクロマト
グラフイーにかけ、記録紙上の該当部の面積か
ら、標準ガスによる検量線を使つて上記採取ガス
中のエチレン量Enを求める。なお、次式を使
つてエチレン生成速度Pn／ml・hrを求めるこ
とができる。Ｐ＝Ｅ・（Ｖ−ｘ／ｙ）・１／ｘ・１／ｔ生成されたバイオガス中のエチレンの分離採取
方法は、バイオガスをそのまゝゼオライトあるい
は活性炭などの適当な吸着剤に吸着して不純ガス
と分離後脱着したり、もしくは、予め苛性ソーダ
液に接触させて副生する炭酸ガスを除去した後
に、上記吸着剤に吸着・脱着することもできる。
ゼオライトとしては、モレキユラーシーブス4A
〔ユニオン昭和(株)製〕、ゼオラムＡ−４、Ａ−５、
およびＦ−９〔東洋ソーダ工業(株)製〕などが使用
される。また、活性炭としては、モレキユラーシ
ービングカーボン〔武田薬品工業(株)製〕などが使
用される。なお、使用する微生物の種類によつては、生成
するバイオガス中にエチレンと同時にエタンを生
成することがある。この発明の特長は、使用する主原料として、容
易に入手可能で、しかも再生産可能なバイオマ
ス、とりわけ農産、林産、水産、畜産などから発
生する廃資源、および、あるいは、公共下排水、
し尿、各種工場排水、各種産業廃棄物などの生物
的処理から副生する汚泥類などが有利に使用でき
ること、および、本発明の方法によるエチレン発
酵を行うことによつて、上記主原料として使用す
るバイオマスの一種の微生物学的な廃棄物処理、
排水処理を行うことに相当すること、などをあげ
ることができる。さらに、原油や天然ガスからの
現行エチレン製造法に較べると、主原料が再生産
可能なバイオマスであるから枯渇する恐れのない
こと、微生物の作用を利用する反応であるから比
較的低温、低圧の緩和な条件のもとで製造できる
こと、本発明の方法に使用する微生物の生成する
バイオガス中には、エチレン以外の副生ガスとし
て炭酸ガスがその大部分を占め、従つてエチレン
の精製が容易であり、製品の純度も高いこと、な
どの特長があげられる。なお、最近、容易に入手
可能で、しかも再生産可能なバイオマスを主原料
として、微生物を使つてアルコール発酵を行な
い、次いで、化学反応によつてアルコールをエチ
レンに変換する研究が盛んに行なわれているが、
本発明の方法によれば１段の発酵法だけでエチレ
ンを直接製造できる利点がある。以下実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明
する。実施例１ 300ml三角フラスコに第１表に示す培地を50ml
づつ張込み、120℃、15分間、加圧蒸気滅菌し、
前培養した各菌株の１白金耳づつを接種し、25℃
（カビ）、または30℃（酵母、細菌、放線菌）で、
それぞれ１〜２日間（細菌）、２〜３日間（酵
母）、３〜５日間（放線菌）、５〜７日間（カビ）、
往復振とう培養機（カビ、７cm振幅、120cpm）、
または回転振とう培養機（酵母、細菌、放線菌；
回転半径７cm、180rpm）で培養した。このようにして得られた培養液10mlを34ml容の
滅菌試験管（カビ）、または培養液５mlを13ml容
の滅菌試験管（酵母、細菌、放線菌）に、それぞ
れ採取密栓し、25℃（カビ）または30℃（酵母、
細菌、放線菌）で５時間（カビ、酵母）または６
時間（細菌、放線菌）、往復振とう機にかけて、
バイオガスを発生させた。往復振とう終了後、試験管上方の空間部からガ
スシリンジでそれぞれ２mlのガスを抜き取り、本
文記載の方法でガスクロマトグラフイーにかけ
て、エチレン生成速度を算出した。その結果を第
２表に示した。

【表】

【表】実施例２ 300ml三角フラスコに、下水処理場から採取し
た濃縮汚泥（固形分含有率約2.0％；有機質含有
率約1.0％）を50mlづつ張込み、120℃、15分間加
圧蒸気滅菌した後、前培養したNectria
flammea IFO 9628およびCryptococcus
laurentii IFO 0384のそれぞれ１白金耳づつを接
種し、25℃で７日間回転振とう培養機で培養し
た。この培養液10mlを34ml容の滅菌試験管にそれぞ
れ採取密栓し、25℃で５時間往復振とう機にかけ
て、バイオガスを発生させ、試験管上方の空間部
からガスシリンジでそれぞれ２mlのガスを抜きと
り、本文記載の方法でガスクロマトグラフイーに
かけて、エチレン生成速度を算出した。その結果、Nectria flammea IFO 9628では約
7.4n／ml・hr、Cryptococcus laurentii IFO
0384では、約4.4n／ml・hrであつた。実施例３ 2.6のミニジヤーフアーメンターに、第１表
に示すカビ用の培地１を仕込み、120℃、20分
間オートクレーブに入れて滅菌し、冷却後、実施
例１に準じた方法で振とう培養した
Paecilomyces elegans IFO 6619の培養液50ml
を移植し、0.1VVMの無菌空気を通気し、撹拌回
転数400rmp、培養温度25℃で６日間培養した。この全培養期間を通じて、排気を10％苛性ソー
ダ液槽、水洗槽、水分分離槽に順次導いて不純ガ
スを除去し、ついでゼオラムＡ−３〔東洋ソーダ
工業(株)製〕の槽を通過させてさらに不純ガスを吸
着除去し、通過ガスをゼオラムＡ−４〔東洋ソー
ダ工業(株)製〕の充填管に導びき、吸着したエチレ
ンを真空吸引して脱着回収した。得られたエチレ
ンは約1.6mgであつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１サプロレグニア属、ヒトフトラ属、アブシデ
イア属、モルチエレラ属、カニンガメラ属、タフ
リナ属、モナスクス属、ネクトリア属、ギベレラ
属、ゲオトリチウム属、モニリア属、トリコデル
マ属、ペシロミセス属、グリオクラヂウム属、ミ
クロスポラム属、トリコフイトン属、クラドスポ
リウム属、シンセフアラストラム属、アチヤエト
ミウム属、ペトリエリヂウム属、エンドミセス
属、シゾサツカロミセス属、ピヒア属、デバリオ
ミセス属、サツカロミコプシス属、ロドトルラ
属、スポロボロミセス属、クリプトコツカス属、
カンジダ属、ブレタノミセス属、アルカリゲネス
属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム
属、フラボバクテリウム属、ミコプラナ属、スタ
フイロコツカス属、ミコバクテリウム属、ストレ
プトミセス属に属し、エチレンを生成しうる能力
を有する微生物を液体培地中に好気的に培養し、
培養液中および気相中にエチレンを生成させ、こ
れを採取することを特徴とするエチレンの製造
法。