JPH0276592A

JPH0276592A - 乳酸の製法

Info

Publication number: JPH0276592A
Application number: JP18483989A
Authority: JP
Inventors: Didier Schneider; ディディエ　シュメデール; Hubert Lamonerie; ウベール　ラモーヌリ
Original assignee: Rhone Poulenc Chimie SA
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1988-08-10
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1990-03-15
Also published as: FR2635334A1; EP0354828A1; FR2635334B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は微生物によって炭水化物を醗酵させる乳酸製造
の改良方法に関する。さらに、特定すれば殿粉から由来
する糖類の転化による微生物学的方法に関する。

適切な微生物を存在させて、糖類を醗酵させる有機酸の
合成は世界的に周知の方法である。このような微生物に
よる醗酵で得られる典型的な酸としては、たとえば酢酸
、乳酸、くえん酸、グルコン酸、２−ケトグルコン酸、
フマール酸、およびイクコン酸がある。これらの酸は食
品、医薬品、化学薬品およびその他の工業で使用される
。その製法はたとえばＳ、Ｊ、　Ｇｕｔｃｈｏ−Ｎｏｙ
ｅｓ　Ｄａｔａ　Ｃｏｒｐｏｒａ−ｔｉｏｎのＣｈｅｍ
ｉｃａｌｓ　ｂｙ　Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ、　　１
９７３　に記載されている。

工業的醗酵において、基質の炭水化物は、使用の容易さ
、価格および高収率を得る可能性を同時に考慮して選択
する。殿粉は、容易に得られる炭素源として、しばしば
考慮された。しかし、すべての微生物は、大部分がデキ
ストロースを代謝するのに、殿粉を代謝することができ
ない。その結果、殿粉は醗酵前に加水分解して糖化しな
ければならないので、製造原価を高めている。

本発明の主要な目的は、栄養源として殿粉を使用し、グ
ルコースまたはグルコース含量の多い殿粉の加水分解生
成物の収率と少なくとも等しい収率で、経済的に醗酵さ
せる方法を提案することである。

微生物を使用して、殿粉を酵素的に加水分解すると同時
に、醗酵させて乳酸を合成できることを発見した。これ
によって、殿粉を予め糖化する工程の省略による時間の
節減の他に、醗酵条件のｐ）１および温度が、加水分解
酵素の最適活性条件と異っていても、酸の生成速度がグ
ルコースを基質とする場合に比べて悪影響を受けないこ
とは予想外なことであった。

本発明による、資化できる炭素源として殿粉を含む水性
栄養培地を微生物によって醗酵させる乳酸の製法は、少
なくとも１つのアミロース加水分解糖化酵素を加えて、
醗酵させる。

本発明によって炭素源として使用する殿粉は、半夏、ト
ウモロコシ、高粱、米、タピオカ、裸喪、無要のような
穀類の殿粉、または馬鈴薯のような塊茎の殿粉でもよい
。殿粉は生殿粉のままか、または液化したか、または特
に糖化した形で使用する。

本明細書において、述語「殿粉」は、生殿粉の水性懸濁
液、殿粉の不完全な加水分解生成物、たとえば流体化（
液体化）した殿粉、殿粉のシロップ、およびデキストロ
ースに富む加水分解生成物を含む。殿粉の加水分解生成
物は、加水分解の程度によって多様であり、この程度は
デキストロース当量　Ｄ、ＩＥ、およびオリゴサツカラ
イドおよびさらに高級なポリサンカライドのデキストロ
ース含量で表される。流体化殿粉はり、　Ｅ、約３〜２
ｏを示し、一般にポリサッカライド５０〜９５％を含み
、醗酵度がグリコース単位Ｇ７を越える。殿粉のシロッ
プ、またはテ゛キストロース当量の低いグルコースのシ
ロップは、Ｄεが約２０〜６８を示し、Ｇ７を超えるポ
リサッカライドが１０〜５０％である。殿粉の加水分解
生成物またはデキストロースに富むシロップは、０．　
Ｅ、が９０〜９８％に達する。殿粉の加水分解生成物の
製造は、当業界でよく知られている。通常液化殿粉およ
び殿粉シロップは、液化のαアミラーゼ、時にはβアミ
ラーゼによって酸性加水分解および／または酵素加水分
解によって得られる。

グルコースに富む加水分解生成物を得るには、２工程に
よる殿粉の変換、すなわち液化のαアミラーゼの作用、
次に糖化酵素たとえばアミログルコシダーゼの名でも知
られているグルコアミラーゼの作用によることがもっと
も多い。

本発明の方法の実施において、殿粉シロップ、特に液化
された殿粉を使用することが好ましいグルコースに富む
加水分解生成物の使用は、経済的見地から有利でない、
それはアミログルコシダーゼの最適活性条件の５０℃を
超える温度、およびｐＨ４，５〜５においてさえ、長時
間を要する予備糖化工程を含むからである。

殿粉およびその加水分解生成物は、精製しないまま、滅
菌した後に、本発明の方法に直接使用することができる
。また精製され、濃縮または脱水された市販の製品、た
とえばマルトデキストリンも使用できる。

殿粉は、醗酵培地中で、グルコース対醗酵培地の重量比
が約０．９〜１８％となるように存在させる。

生殿粉は、乾燥状態として、醗酵培地に対して約１０〜
２００ｇ／β、好ましくは６０〜１６０　ｇ／βとする
。

本発明によって、イクコン酸生成微生物を含む醗酵培地
に加える、アミロース分解糖化酵素は、殿粉のデキスト
リンをグルコースおよびマルトースに変換することがで
きる。糖化酵素として糖化αアミラーゼたとえばＢａｃ
ｉｌｌｕｓ　５ｕｂｔｉｌｉｓ　ｖａｒ。

ａｍｙｌｏｓａｃｃｈａｒｉｔｉｅｎｓ、菌性アミラー
ゼ、βアミラーゼ、グルコアミラーゼ、イソアミラーゼ
、プルラナーゼを挙げることができ、これらの酵素は単
独または混合して使用することができる。

グルコアミラーゼは特性が優れているので好ましい。グ
ルコアミラーゼはすべての菌性ゲルコアミラーゼ、たと
えば八ｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ、　ｌＥｎｄｏｍｙｃｅｓ
またはＲｈｉｚｏｐｕｓとすることができる。炭素源と
して特に生殿粉を使用する場合は、糖化酵素、たとえば
液化αアミラーゼとβアミラーゼ、または液化αミラー
ゼとグルコアミラーゼの混合物に加えて液化酵素を使用
することができる。酵素の工業的な製造方法はＢｎｃｙ
ｃｌ、’ｏｆ　Ｐｏ１．Ｓｃ、Ｖｏｌ、６．　ｐ４６−
５３に記載されている。

アミロース加水分解糖化酵素、液化酵素であってもよい
が、これを殿粉の糖化、または液化に必要な量として醗
酵培地に加える。最少使用量は酵素の活性度、培地中に
存在する殿粉のυ、Ｂ、の値の関数であり、当業者によ
って容易に決定することができる。−設面には、乾燥状
態で測定した殿粉１ｇに対して、酵素活性度０．０４〜
２単位、好ましくは０．１〜１単位を与えるのに十分な
量を使用する。糖化酵素としてＮｏｖｏ　Ｉｎｄｕ’５
ｔｒｙが市販する登録商品名ＡＭＧ　２００Ｌグルコ・
アミラーゼは、醗酵培地中に存在する液化された殿粉に
含まれる固体の重量にも七づいて、０．０２〜１％、好
ましくは０，０５〜０、５％を加えることができる。

本発明の方法は、糖の存在においてＤ−またはＬ十乳酸
を生成できれば、どのような微生物でも使用することが
できる。特にＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ属たとえばり
、ｃｌｅｌｂｒｕｃｋｉｉ、　　Ｌ、Ｉａｃｔｉｓ、　
　Ｌ、Ｌｅｉｃｈｍａｎｉｉ。

し、ｂｕｌｇａｒｉｃｕｓ、　　　Ｌ、ｊｕｇｕｒｔ、
　　　Ｌ、ｃａｓｅｉ、　　　Ｌ、１ｔａｌｉｃｕｓ。

Ｌ、ｐＩａｎｔａ、ｒｕｍ　；およびＳｔｒｅｐｔｏｃ
ｏｃｃｕｓ属たとえばＳ、　ｔｈｅｒｍｏｐｈｙｌｕｓ
、　Ｓ、　ｆａｅｃｉｕｍ　；　およびＰｅｄｉｏｃｏ
ｃｃｕｓ属たとえばＰ、　ｐｅｎｔｏｓａｃｅｕｓ、な
らびにＢａｃｉｌｌｕｓ属、Ｓｐｏｒｏｌａｃｔｏｂａ
ｃｉｌｌｕｓ属および真菌たとえばＲｈｉｚｏｐｕｓｏ
ｒｉｚａｅを挙げることができる。

本発明で使用するアミロース分解酵素および炭素源の他
に、製造培地および醗酵条件を文献の記載から選ぶこと
ができる。便宜の製造培地はたとえば前記Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌｓ　ｂｙ　Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎの他、多くの
特許たとえば米国特許Ａ　−３１２５４９４、フランス
特許Ａ−１３５６６４７、欧州特許Ａ−６９２９１、欧
州特許Ａ−７２０１０、欧州特許Ａ−１１３２１５、米
国特許Ａ−４５６４５９４に記載されている。

窒素源は、同化可能な無機および有機化合物、たとえば
硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、りん酸アンモニ
ウム、硝酸アンモニウム、トウモロコシ（Ｃ３Ｌ）およ
び／または大豆の可溶性抽出物、尿素、ビール酵母、ペ
プトン、魚たんばく分解生成物などおよびこれらの混合
物を使用することができる。培地は、無機塩類たとえば
Ｃａ　、　’Ｍｇ。

Ｎａ、に、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎの硫酸
塩、塩化物、りん酸塩、の他に、ビタミン、また従来の
添加剤、たとえばｐＨ制御剤および／または発泡防止剤
を含むことができる。

微生物は、周知のように接種物または中間培養物として
醗酵培地中に導入する。

アミロース分解酵素は、接種直前に滅菌した培地に加え
ることが好ましい。醗酵はｐＨ約３．０〜８．０、好ま
しくは５．０〜７．０１温度約２０〜５０℃として適宜
行うが、最適条件は使用する微生物の特殊な菌株によっ
て定める。Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ　１ａｃｔｉｓ
を使用すると、ｐｔ１５．５〜６．０１温度約３５〜４
５℃で乳酸の収率を上げることができる。媒質のｐＨを
調節する中和剤は、アルカリ金属の水酸化物または炭酸
塩、アルカリ土類金属のアンモニウム塩から選び、接種
の前、または醗酵の全工程において、連続的または不連
続的に導入することができる。

醗酵させた後、生成した乳酸を醗酵槽から回収し、周知
の方法、たとえば濾過、濃縮、結晶化、または溶媒抽出
によって精製することができる。

下記の説明は、殿粉から由来する炭水化物源を含む培地
に、殿粉またはその加水分解生成物であるモノまたはポ
リサッカライドを加水分解することができる酵素を存在
させて、微生物によって醗酵させて乳酸を製造する特殊
な方法を意図するものであるが、本発明の醗酵培地の正
確な組成または特殊な実施方法を限定するものではない
。

次の実施例によって本発明を例示する。

例１（ａ）流体化された生殿粉の製造容量５０１の醗酵槽に、小姿殿粉（Ｅｔｓ　ＲＯＱＵ日
ＴＴＢ）６．７５ｋｇを導入した。飲料水を撹拌しなが
ら加えて全体積を２０１の懸濁液とした。懸濁液はＨ２
ＳＯ，でｐ）Ｉを６．５に調節し、熱安定性αアミラー
ゼ（登録商標ＴＥＲＭＡＭＹＬ　１２ＯＬ−ＮＯＶＯＩ
ｎｄｕｓｔｒｙ）を含む醗酵調製物３．６５−を加えた
。３０分間蒸気を吹込んで温度１００℃で殿粉懸濁液を
流体化した後、周囲温度に冷却した。

（ｂ）醗酵流体化した殿粉を含む醗酵槽に、濃縮トウモロコシ（Ｃ
３Ｌ）の洗浄水１．７５０ｋｇ、魚たんばく加水分解生
成物０．２７０ｋｇ、りん酸２５−を導入した。

混合物に飲料水を加えて２７βとした。この溶液を撹拌
し、ＮａＯＨでｐＨを６．０に調節し、１時間蒸気を吹
込んで１００℃で滅菌した。

付属の滅菌槽で、炭酸カルシウム４．２　ｋｇを飲料水
１３１に希釈した。この溶液に蒸気を１時間３０分吹込
んで撹拌し、冷却した後、醗酵槽に滅菌状態で移した。

温度を４０℃に調節した。グルコアミラーゼ（登録商標
ＡＭＣ２０ＯＬ−ＮＯＶＯＩｎｄｕｓｔｒｙ）を含む酵
素調製物１５．６ｍｉ！を注入した。この培地に、予め
培地ＭＲ３（Ｍｉｌｉｅｕ　ｄｅ　Ｄｅ　Ｍａｎ、　　
Ｒｏｇｏｓａ　ｅｔ　５ｈａｒｐｅ　−参照番号０８８
１−０１　ｄｅ　ＤＩＦＣＤ）に接種した１ａｃｔｏｂ
ａ−ｃｉｌｌｕｓ　Ｉａｃｔｉｓ　ＡＴＣＣ１２３１４
の培養体１．７１を播種した。醗酵培地は、最終的に５
０Ｊ２とし、４０℃の滅菌窒素の雰囲気で撹拌し、接種
した。

醗酵は４５時間継続した。

Ｄ−乳酸１２３．３　ｇを得、生産性は２．７４　ｇ　
／　Ｎ　／ｈであった。

比較例２〜４例１　（ｂ）に記載しように、同一のＬａｃｔｏｂａｃ
ｉ−１１ｕｓ　１ａｃｔｉｓ　ＡＴＣＣ１２３１４培養
物を使用したが、グルコアミラーゼを存在させずに、一
連の醗酵を行った。炭素源は下記のように構成した。グ
ルコース−水和物６．５０ｋｇ　（例２）、殿粉加水分
解生成物９．１５０ｋｇ　（Ｅｔｓ　Ｒ［］ＱＵＥＴＴ
Ｅ市販＋１７）７４９６Ｂ）、乾燥状態の含量７０％、
０．　Ｂ、約９６〜９８（例３）、例１記載の条件で液
化した生殿粉６．７５ｋｇ（例４）。

各側において醗酵培地の最終体積は５０１とした。

醗酵時間および生産性を第１表に示す。

各側１〜４の工程において、醗酵液の試料を周期的に採
取して、高速液体クロマトグラフィーによって乳酸の含
量を測定した。その結果を第１表のグラフに示す。曲線
１〜４は、醗酵培地中のｇ／ｐで表わした乳酸の生産量
Ｑを、醗酵時間（ｈ）で表わした熟成の関数として各側
１〜４について示す。

例５．６下記条件が異なる他は、例１と同一の培養物を使用して
例１と同一の条件で２つの醗酵を行った。

例５　　例６アミラーゼで流体化した殿粉　　６．５０ｋｇ　　７．
２５ｋｇグルコアミラーゼ　　　　　　　１５、Ｏａｔ
！　　１６．７１ｄｔｌ：ａｃＯ３４，０ｋｇ　　４．
５　ｋｇ結果は第１表に示す。

湾ユ　Ｌ十乳酸の製造例１記載の条件で液化したトウモロコシ殿粉７ｋｇを含
む醗酵槽に、濃縮小蚕洗浄水１．７５０ｋｇ、魚たんば
く加水分解生成物０．２７０ｋｇ、りん酸２５ｍ１を加
えた。この混合物を飲料水で２７ｊ２に希釈して撹拌し
、ＮａＯＨでｐＨを６．０に調節し、蒸気を１時間吹込
んで滅菌した。

炭酸カルシウム４．３５ｋｇを含む滅菌水溶液１６βを
加え、温度を４０℃に調節した。この培地にグルコアミ
ラーゼ（登録商標ＡＭＧ　２０ＯＬ−ＮＯＶＯＩｎｄｕ
ｓｔｒｙ）を含む酵素調製物１６．１ｒｒｆ！、を加え
、予めＭＲ３培地に接種した。Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌ
ｕｓ　ｃａｓｅｉ　ＩＦＯ３４２５培養物１．７　、ｅ
を播種した。

醗酵培地は最終的に５０！とし、４０℃の滅菌した窒素
雰囲気中で撹拌し、塾成した。

Ｌ十乳酸の含量は高速液体クロマトグラフィーで周期的
に測定した。

醗酵熟成時間（ｈ）　　　２０　４０　６０　８０　１
０７Ｌ十乳酸濃度（ｇ／β）２１　４７．５　６６　９
８　１２０．２例８〜１１容量５０　ｐｏ）醗酵槽に殿粉６ｋｇを導入した。飲料
水を撹拌しながら加えて懸濁させ、全体積を２７１とし
た。

殿粉懸濁液のｐＨをＨ２ＳＯ４て６．５に調節し、これ
に熱安定性α−アミラーゼ（登録商標ＴＥＲＭＡＭＹＬ
Ｌ２ＯＬ−ＮＯＶＯＩｎｄｕｓｔｒｙ）を含む酵素調製
物３．２５ｄを加えた。

殿粉懸濁液は次に、蒸気を３０分間吹込んで１００℃に
加熱して流体化した。

流体化した殿粉溶液を冷却し、トウモロコシ浸出液１．
７５０ｋｇ、魚たんばく加水分解生成物０．２７０ｋｇ
、りん酸２５誦を加えた。飲料水を加えて３８ｆ！に調
節し、Ｎ　ａ　ＯＩｔでｐＨを６．０に調節した。

得られた溶液に、蒸気を１時間吹込んで１００℃で滅菌
した。この工程の終りに、４０℃に冷却し、体積は５０
Ａであった。

この培地に、グルコアミラーゼ（登録商標２０　ＯＬ−
ＮＯＶＯＩｎｄｕｓｔｒｙ）を含む酵素調製物１３．８
ｄを加え、ＭＲ３培地中に適宜接種したＬａｃｔｏｂａ
ｃｉｌｌｕｓ　ＩａｃｔｉｓＡＴＣＣ１２３１４の予備
培養物１，７１を播種した。

この調製物を撹拌し、滅菌した窒素雰囲気中で４０℃で
焙にした。

塩形成剤としてＮＨ３、ＮＨ４０ｆ（、ＮａＯＨまたは
ＫＯＨを例８〜１１にそれぞれ加えてｐＨを自動的に６
．０に調節した。

Ｄ−乳酸の含量を高速液体クロマトグラフィーによって
測定して、次の結果を得た。

醗酵熟成時間（ｈ）　　　２５　５０　７５　　８５　
　９０Ｄ−乳酸濃度（ｇ／β）例８（Ｎｉ１３）　　　　　　３９　７６９８　１０１
．８　１０２．３例９（Ｎｌ（、ＯＨ）　　　　　３５
７１　９１　９３．５　９４．５例１０　（ＮａＤＨ）
　　　　　　　３０　６８　８７　８９．９例１１（Ｋ
ＯＪＩ）　　　　　　　　３１　７１　８６　９３．３

【図面の簡単な説明】

第１図は例１〜４における熟成時間と乳酸濃度との関係
を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１、資化可能な炭素源として殿粉を含む水性栄養培地中
の微生物を使用する醗酵による乳酸の製法であって、少
なくとも１つのアミロース加水分解糖化酵素を付加的に
存在させて醗酵を行うことを特徴とする方法。２、殿粉を、液化したか、または部分的に糖化した状態
で使用する、請求項１記載の方法。３、殿粉を生殿粉の状態で使用する、請求項１記載の方
法。４、醗酵培地が、糖化酵素に加えて液化酵素を含む、請
求項３記載の方法。５、殿粉が、醗酵培地に対するグルコースの重量比が０
．９〜１８％となるのに必要な量存在する、請求項１〜
４のいずれかに記載の方法。６、糖化酵素を、αアミラーゼ、βアミラーゼ、グルコ
アミラーゼ、イソアミラーゼ、プルラナーゼおよびこれ
らの混合物から選ぶ、請求項１〜５のいずれかに記載の
方法。７、糖化酵素を、乾燥状態で測定した殿粉１ｇに対して
０．０４〜２酵素活性単位となるのに十分な量使用する
、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。８、糖化酵素がグルコアミラーゼであり、かつ殿粉に含
まれる固体の重量に対して０．０２〜１％である量を使
用する、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。９、微生物を、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｓｔｒ
ｅｐｔｏ−ｃｏｃｃｕｓ属、Ｐｅｄｉｏｃｏｃｃｕｓ属
、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属、およびＳｐｏｒｏｌａｃｔｏｂ
ａｃｉｌｌｕｓ属に属する微生物、ならびにＲｈｉｚｏ
ｐｕｓ属に属する真菌から選ぶ、請求項１〜８のいずれ
かに記載の方法。１０、醗酵をｐＨ３．０〜８．０で行う、請求項１〜９
のいずれかに記載の方法。１１、ｐＨを、アルカリ金属、アルカリ土類金属または
アンモニウムの水酸化物または炭酸塩から選ぶ添加剤に
よって制御する、請求項１０記載の方法。