JPH03108488A - 抽出発酵法によるアルコールの製造方法 - Google Patents
抽出発酵法によるアルコールの製造方法Info
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- JPH03108488A JPH03108488A JP2227854A JP22785490A JPH03108488A JP H03108488 A JPH03108488 A JP H03108488A JP 2227854 A JP2227854 A JP 2227854A JP 22785490 A JP22785490 A JP 22785490A JP H03108488 A JPH03108488 A JP H03108488A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はグルコース、ラクトース等の原料と菌体とを接
触させて発酵させ、発酵液中に抽剤を添加して代謝産物
であるアルコールを抽剤相に抽出して回収する抽出発酵
法によるアルコールの製造方法の改良に関するものであ
る。
触させて発酵させ、発酵液中に抽剤を添加して代謝産物
であるアルコールを抽剤相に抽出して回収する抽出発酵
法によるアルコールの製造方法の改良に関するものであ
る。
（従来の技術）
グルコース等の原料を乳糖発酵性酵母、アルコール発酵
性酵母等の菌体と接触させて発酵させ、エタノール等の
アルコール類代謝産物を工業的に得る工程においては、
発酵液中の代謝産物濃度が高まると菌体の活性が低下し
、エタノール等の生産性が阻害されることが知られてい
る。そこで生成された代謝産物を発酵槽内から速やかに
除去するために発酵液中に抽剤を添加し、代謝産物を抽
剤相に抽出させることにより発酵槽内の代謝産物濃度を
常に低く保ち、菌体の活性低下を防ぐ抽出発酵法が発明
され、例えば特公昭５８−３６７７号として提案されて
いる。
性酵母等の菌体と接触させて発酵させ、エタノール等の
アルコール類代謝産物を工業的に得る工程においては、
発酵液中の代謝産物濃度が高まると菌体の活性が低下し
、エタノール等の生産性が阻害されることが知られてい
る。そこで生成された代謝産物を発酵槽内から速やかに
除去するために発酵液中に抽剤を添加し、代謝産物を抽
剤相に抽出させることにより発酵槽内の代謝産物濃度を
常に低く保ち、菌体の活性低下を防ぐ抽出発酵法が発明
され、例えば特公昭５８−３６７７号として提案されて
いる。
ところが抽出効率の大きい抽剤、即ち油剤中の代謝産物
濃度（ｋｇ／ｋｇ）／発酵液中の代謝産物濃度（ｋｇ
／ ｋｇ ）として定義される分配係数ｍの大きい抽剤
は菌体に対する毒性が強く菌体の生産性を著しく低下さ
せるため、止むを得ず分配係数ｍが小さく菌体に対する
毒性も小さいノルマル−デシルアルコール（ｍ ＝ ０
．３９） オイレルアルコール（ｍ ＝０．２４）
、ノルマル−ドデシルアルコール（ｍ＝０．３７）等が
油剤として使用されており、この場合には抽出効率が悪
いために抽剤からの代謝産物の回収に大きいエネルギを
必要とするという問題が残されていた。
濃度（ｋｇ／ｋｇ）／発酵液中の代謝産物濃度（ｋｇ
／ ｋｇ ）として定義される分配係数ｍの大きい抽剤
は菌体に対する毒性が強く菌体の生産性を著しく低下さ
せるため、止むを得ず分配係数ｍが小さく菌体に対する
毒性も小さいノルマル−デシルアルコール（ｍ ＝ ０
．３９） オイレルアルコール（ｍ ＝０．２４）
、ノルマル−ドデシルアルコール（ｍ＝０．３７）等が
油剤として使用されており、この場合には抽出効率が悪
いために抽剤からの代謝産物の回収に大きいエネルギを
必要とするという問題が残されていた。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明はこのような従来の問題点を解決し、菌体の生産
性を阻害することなく分配係数の大きい抽剤を使用する
ことができ、高効率でアルコール頻代謝産物を得ること
ができる抽出発酵法によるアルコールの製造方法を目的
として完成されたものである。
性を阻害することなく分配係数の大きい抽剤を使用する
ことができ、高効率でアルコール頻代謝産物を得ること
ができる抽出発酵法によるアルコールの製造方法を目的
として完成されたものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、発酵槽内でグルコース等の原料と菌体とを接
触させ、得られた発酵液に抽剤を添加し代謝産物である
アルコールを抽剤相に抽出して回収する抽出発酵法によ
るアルコールの製造方法において、抽剤として分配係数
の大きいフェノール系の抽剤を使用し、また菌体濃度を
２体積％以上とした菌体と油との混合液をゲル化剤を用
いて菌体固定化ビーズとして、原料液、発酵液、抽剤と
菌体との接触を菌体固定化ビーズ中において油の存在下
で行わせることを特徴とするものである。
触させ、得られた発酵液に抽剤を添加し代謝産物である
アルコールを抽剤相に抽出して回収する抽出発酵法によ
るアルコールの製造方法において、抽剤として分配係数
の大きいフェノール系の抽剤を使用し、また菌体濃度を
２体積％以上とした菌体と油との混合液をゲル化剤を用
いて菌体固定化ビーズとして、原料液、発酵液、抽剤と
菌体との接触を菌体固定化ビーズ中において油の存在下
で行わせることを特徴とするものである。
本発明において用いられる菌体としては、先に本発明者
等が細胞融合法により造成した乳糖発酵性酵母である細
胞融合株ＰＮ１３ （Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ
１ａｃｔｉｓ Ｔ３９６）や、代表的なアルコール発
酵性酵母であるサッカロミセス・セレビシエ（Ｓａｃｃ
ｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）ｔａ会７号
等の種々の菌体を広く用いることができ、このほかのサ
ツカロミセス属やゾサッカロミセス属、クルイベロミセ
ス属等の酵母や、ザイモモナス属、クロストリデイウム
属等の細菌を用いることもできる。これらの菌体は菌体
濃度２％（体積％以下間じ）以上、好ましくは１０％以
上の菌体培養液とされ例えばゲル化剤であるアルギン酸
ナトリウム２％、酸化アルミナ１０％の水溶液に油とと
もに混合されエマルジョン化される。ここで菌体濃度が
２％未満では発酵速度が低く、実用的ではない。
等が細胞融合法により造成した乳糖発酵性酵母である細
胞融合株ＰＮ１３ （Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ
１ａｃｔｉｓ Ｔ３９６）や、代表的なアルコール発
酵性酵母であるサッカロミセス・セレビシエ（Ｓａｃｃ
ｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）ｔａ会７号
等の種々の菌体を広く用いることができ、このほかのサ
ツカロミセス属やゾサッカロミセス属、クルイベロミセ
ス属等の酵母や、ザイモモナス属、クロストリデイウム
属等の細菌を用いることもできる。これらの菌体は菌体
濃度２％（体積％以下間じ）以上、好ましくは１０％以
上の菌体培養液とされ例えばゲル化剤であるアルギン酸
ナトリウム２％、酸化アルミナ１０％の水溶液に油とと
もに混合されエマルジョン化される。ここで菌体濃度が
２％未満では発酵速度が低く、実用的ではない。
本発明において用いられる油は抽剤の毒性から菌体を保
護する目的で用いられるもので、それ自体が菌体に対し
て毒性を持たないこと、非水溶性であること、常温にお
いて液状であること等の条件を満足するものであればよ
いが、更に炭素数が１８以上であること、不飽和結合を
持たないこと、天然油であることが望ましい。炭素数が
１８未満の油は菌体に対して毒性を示し、不飽和結合を
持つ油は使用中に不飽和部位が酸化されて物性に変化を
生ずる虞れがあるためである。これらの条件を満足する
油としては、例えばひまし油・オリーブ油、大豆油、ヤ
シ油、なたね油等の植物油を挙げることができ、このよ
うな油はゲル化剤の溶液に対して２％以上、好ましくは
５％以上が添加される。
護する目的で用いられるもので、それ自体が菌体に対し
て毒性を持たないこと、非水溶性であること、常温にお
いて液状であること等の条件を満足するものであればよ
いが、更に炭素数が１８以上であること、不飽和結合を
持たないこと、天然油であることが望ましい。炭素数が
１８未満の油は菌体に対して毒性を示し、不飽和結合を
持つ油は使用中に不飽和部位が酸化されて物性に変化を
生ずる虞れがあるためである。これらの条件を満足する
油としては、例えばひまし油・オリーブ油、大豆油、ヤ
シ油、なたね油等の植物油を挙げることができ、このよ
うな油はゲル化剤の溶液に対して２％以上、好ましくは
５％以上が添加される。
次に菌体培養液と油と固定化用溶液とのエマルジａンは
例えばＣａＣｌ・２ ＨｔＯの２％水溶液である固定化
液中に滴下され、粒径が１〜２閤程度の寒天状の菌体固
定化ビーズとされる。このようにして得られた画体固定
化ビーズは油の粒子と菌体とが至近距離にあるよう担体
中に固定されたものであり、例えば第１図に示される発
酵１ｆｆ（１１）または第２図に示される発酵槽（２１
）中に充填される。第１図に示される発酵法においては
グルコース等の原料が原料供給管（１２）から発酵槽（
１１）内へ供給されるとともに抽出タンク（１３）から
抽剤が抽剤供給管（１４）を経て発酵槽（１１）中に供
給され、発酵液と抽剤との混合液は排出管（１５）によ
り分離槽（１６）へ送られて発酵液と抽剤に分離される
。この間に代謝産物であるエタノールは抽剤中に抽出さ
れ、抽出タンク（１３）において代謝産物が抽剤と分離
されて管（１７）から取出される。また、第２図に示さ
れる発酵法においては菌体固定化ビーズは発酵槽（２１
）の下部に充填され、抽出タンク（２２）から抽剤供給
管（２３）により供給される抽剤は発酵槽（２１）の上
部を流れつつ発酵により生じた代謝産物を抽出し、抽出
タンク（２２）へ戻る。
例えばＣａＣｌ・２ ＨｔＯの２％水溶液である固定化
液中に滴下され、粒径が１〜２閤程度の寒天状の菌体固
定化ビーズとされる。このようにして得られた画体固定
化ビーズは油の粒子と菌体とが至近距離にあるよう担体
中に固定されたものであり、例えば第１図に示される発
酵１ｆｆ（１１）または第２図に示される発酵槽（２１
）中に充填される。第１図に示される発酵法においては
グルコース等の原料が原料供給管（１２）から発酵槽（
１１）内へ供給されるとともに抽出タンク（１３）から
抽剤が抽剤供給管（１４）を経て発酵槽（１１）中に供
給され、発酵液と抽剤との混合液は排出管（１５）によ
り分離槽（１６）へ送られて発酵液と抽剤に分離される
。この間に代謝産物であるエタノールは抽剤中に抽出さ
れ、抽出タンク（１３）において代謝産物が抽剤と分離
されて管（１７）から取出される。また、第２図に示さ
れる発酵法においては菌体固定化ビーズは発酵槽（２１
）の下部に充填され、抽出タンク（２２）から抽剤供給
管（２３）により供給される抽剤は発酵槽（２１）の上
部を流れつつ発酵により生じた代謝産物を抽出し、抽出
タンク（２２）へ戻る。
いずれの方法による場合にも原料液及び抽剤は菌体固定
化ビーズ中に浸透して菌体と接触することとなるが、本
発明においてはこの接触が菌体固定化ビーズ中の油の存
在下において行われ、油が菌体に対する抽剤の毒性を著
しく低下させるためにオルト−イソ−プロピルフェノー
ル（以下、０ＩＰＰと記す）やオルトーターシャリーー
ブチルフェノール（以下、０ＴＢＰと記す）のような分
配係数の高いフェノール系の抽剤を用いても菌体の生産
性低下をごくわずかにとどめることができる。従って本
発明によれば菌体の生産性を阻害することなく分配係数
の大きい抽剤が使用できることとなるが、その詳細な実
験データは次の実施例に示す・ ナオ、上記の説明ではゲル化剤としてアルギン酸ナトリ
ウム、酸化アルミナ、塩化カルシウムを使用したが、本
発明の効果は固定化担体の種類に依存しないので、その
他の公知のゲル化剤を自由に使用することができる。
化ビーズ中に浸透して菌体と接触することとなるが、本
発明においてはこの接触が菌体固定化ビーズ中の油の存
在下において行われ、油が菌体に対する抽剤の毒性を著
しく低下させるためにオルト−イソ−プロピルフェノー
ル（以下、０ＩＰＰと記す）やオルトーターシャリーー
ブチルフェノール（以下、０ＴＢＰと記す）のような分
配係数の高いフェノール系の抽剤を用いても菌体の生産
性低下をごくわずかにとどめることができる。従って本
発明によれば菌体の生産性を阻害することなく分配係数
の大きい抽剤が使用できることとなるが、その詳細な実
験データは次の実施例に示す・ ナオ、上記の説明ではゲル化剤としてアルギン酸ナトリ
ウム、酸化アルミナ、塩化カルシウムを使用したが、本
発明の効果は固定化担体の種類に依存しないので、その
他の公知のゲル化剤を自由に使用することができる。
実施例
菌体として前述の細胞溶合株ＰＮ１３とサッカロミセス
・セレビシエ協会７号を用い、これらの菌株をそれぞれ
最小培地（ラクトース１０ｋｇ／ｒｒｌ）及びＹＭ培地
（グルコース１０ｋｇ／ｒｒｆ）で培養して菌体懸濁液
を得た。これらの２種類の菌体懸濁液１０％に対して１
０％のてんぷら油（大豆油＋なたね油）を添加したもの
、同量のオリーブ油を添加したもの、同量のひまし油を
添加したものの計６種類の混合液を調製し、各混合液を
それぞれアルギン酸ナトリウム２％、酸化アルミナ１０
％と混合したうえ２％ＣａＣ１，・２Ｈ，○水溶液中に
滴下して菌体固定化ビーズとした。これら６種類の菌体
固定化ビーズをＹＭ培養（ラクトース又はグルコース５
０ｋｇ／ｒｒｆ、ＣａＣ１ｔ５ｋｇ／イ）で２〜３日間
活性化したのち、第１図に示す発酵槽（ＩＩＨ：入れ、
１０ｋｇ／ｒｄ（７）ラフ）−スと１０ｋｇ／Ｍのグル
コース原料を供給して２４〜２９時間発酵を行わせた。
・セレビシエ協会７号を用い、これらの菌株をそれぞれ
最小培地（ラクトース１０ｋｇ／ｒｒｌ）及びＹＭ培地
（グルコース１０ｋｇ／ｒｒｆ）で培養して菌体懸濁液
を得た。これらの２種類の菌体懸濁液１０％に対して１
０％のてんぷら油（大豆油＋なたね油）を添加したもの
、同量のオリーブ油を添加したもの、同量のひまし油を
添加したものの計６種類の混合液を調製し、各混合液を
それぞれアルギン酸ナトリウム２％、酸化アルミナ１０
％と混合したうえ２％ＣａＣ１，・２Ｈ，○水溶液中に
滴下して菌体固定化ビーズとした。これら６種類の菌体
固定化ビーズをＹＭ培養（ラクトース又はグルコース５
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活性化したのち、第１図に示す発酵槽（ＩＩＨ：入れ、
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コース原料を供給して２４〜２９時間発酵を行わせた。
一方、抽剤としてはＯＩＰＰ（ｍ＝１．５）と０ＴＢＰ
（ｍ＝１．６）を用い、エタノール生産〒を測定した
。その結果を第１表に示す。
（ｍ＝１．６）を用い、エタノール生産〒を測定した
。その結果を第１表に示す。
第１表に示されるように、菌体として細胞融合株ＰＮ１
３を使用したとき抽剤としてＣｌｌＰＰを用いると、油
を用いない従来法においてはエタノール生産量が３．６
から０．５まで低下するが、油を用いた本発明法におい
てはエタノール生産量が１゜２〜１．５まで回復するこ
とが分かる。また、抽剤としてＯＴＢ Ｐを用いると従
来法においてはエタノール生産量が３．６から０．２ま
で低下するが、本発明によれば２．８〜３．３まで回復
することが分かる。菌体としてサッカロミセス・セレビ
シエ協会７号を使用した場合にも同じ効果が認められる
。
３を使用したとき抽剤としてＣｌｌＰＰを用いると、油
を用いない従来法においてはエタノール生産量が３．６
から０．５まで低下するが、油を用いた本発明法におい
てはエタノール生産量が１゜２〜１．５まで回復するこ
とが分かる。また、抽剤としてＯＴＢ Ｐを用いると従
来法においてはエタノール生産量が３．６から０．２ま
で低下するが、本発明によれば２．８〜３．３まで回復
することが分かる。菌体としてサッカロミセス・セレビ
シエ協会７号を使用した場合にも同じ効果が認められる
。
次に油の含有率と本発明との関係を明らかにするため、
菌体固定化ビーズ中のひまし油の含有量を変化させて同
様の試験を行った。その結果を第２表に示す、第２表か
ら明らかなように、ひまし油の含有率が５％を越えると
、エタノール生産量の顕著な回復が認められる。
菌体固定化ビーズ中のひまし油の含有量を変化させて同
様の試験を行った。その結果を第２表に示す、第２表か
ら明らかなように、ひまし油の含有率が５％を越えると
、エタノール生産量の顕著な回復が認められる。
第１表
第２表
Ｈ，２１：ｑｔ妨檀
１３．２２：功ｔ９〉７
（発明の効果）
本発明は以上の説明から明らかなように、菌体を油とと
もに担体中に固定して発酵液及び油剤と菌体との接触を
菌体固定化ビーズ中において油の存在下で行わせること
により、Ｏ［ＰＰや０ＴＢＰのような分配係数の大きい
フェノール系の抽剤が菌体に及ぼす毒性を緩和し、高効
率でエタノール等のアルコール類代謝崖物の生産を行わ
せることに成功したものである。よって本発明によれば
分配係数が大で代謝産物の回収が容易な抽剤を用イタ抽
出発酵プロセスが実現でき、産業の発展に寄与するとこ
ろは極めて大きいものがある。
もに担体中に固定して発酵液及び油剤と菌体との接触を
菌体固定化ビーズ中において油の存在下で行わせること
により、Ｏ［ＰＰや０ＴＢＰのような分配係数の大きい
フェノール系の抽剤が菌体に及ぼす毒性を緩和し、高効
率でエタノール等のアルコール類代謝崖物の生産を行わ
せることに成功したものである。よって本発明によれば
分配係数が大で代謝産物の回収が容易な抽剤を用イタ抽
出発酵プロセスが実現でき、産業の発展に寄与するとこ
ろは極めて大きいものがある。
第１図及び第２図はいずれも本発明の抽出発酵法による
アルコールの製造方法を示すフローシートである。 （１１）、（２１）： 発酵槽、（１３）、（２２）：
抽出タンク。 第 因
アルコールの製造方法を示すフローシートである。 （１１）、（２１）： 発酵槽、（１３）、（２２）：
抽出タンク。 第 因
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ、発酵槽内でグルコース等の原料と菌体とを接触させ
、得られた発酵液に抽剤を添加し代謝産物であるアルコ
ールを抽剤相に抽出して回収する抽出発酵法によるアル
コールの製造方法において、抽剤として分配係数の大き
いフェノール系の抽剤を使用し、また菌体濃度を２体積
％以上とした菌体と油との混合液をゲル化剤を用いて菌
体固定化ビーズとして、原料液、発酵液、抽剤と菌体と
の接触を菌体固定化ビーズ中において油の存在下で行わ
せることを特徴とする抽出発酵法によるアルコールの製
造方法。 ２、油がひまし油、オリーブ油、大豆油、なたね油等の
天然油である特許請求の範囲第１項記載の抽出発酵法に
よるアルコールの製造方法。 ３、菌体が細菌融合株ＰＮ１３、サッカロミセス・セレ
ビシエ協会７号、サッカロミセス属、ゾサッカロミセス
属、クルイベロミセス属、ザイモモナス属、クロストリ
ディウム属から選択されたものである特許請求の範囲第
１項記載の抽出発酵法によるアルコールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2227854A JPH03108488A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 抽出発酵法によるアルコールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2227854A JPH03108488A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 抽出発酵法によるアルコールの製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60032527A Division JPS61192291A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 抽出発酵法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03108488A true JPH03108488A (ja) | 1991-05-08 |
| JPH0462718B2 JPH0462718B2 (ja) | 1992-10-07 |
Family
ID=16867412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2227854A Granted JPH03108488A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 抽出発酵法によるアルコールの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03108488A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS583677A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-10 | Niigata Koji Kk | 貯油タンクの熔接線保護方法 |
| JPS606195A (ja) * | 1983-06-22 | 1985-01-12 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | 微生物を固定化したゲルおよびこれを利用するアルコ−ルの製造法 |
-
1990
- 1990-08-28 JP JP2227854A patent/JPH03108488A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS583677A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-10 | Niigata Koji Kk | 貯油タンクの熔接線保護方法 |
| JPS606195A (ja) * | 1983-06-22 | 1985-01-12 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | 微生物を固定化したゲルおよびこれを利用するアルコ−ルの製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0462718B2 (ja) | 1992-10-07 |
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