JPH032518B2

JPH032518B2 -

Info

Publication number: JPH032518B2
Application number: JP5364583A
Authority: JP
Inventors: Sadao Kageyama; Naoki Kawada
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1991-01-16
Also published as: JPS59179088A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）この発明は、アセトバクテリウム属に属する新
規な細菌を用いて二酸化炭素と水素とから酢酸を
製造する方法に関するものである。酢酸は食品用
あるいは工業用薬品として大量に消費されてい
る。（従来技術）食品用の酢酸水溶液である食酢は、アルコール
あるいはアルコールを含む酒類を酢酸菌を用いて
酸化する方法により作られる。一方、工業用の高
濃度の酢酸、主として化学的方法によりメタノー
ル、アセトアルデヒド、炭酸水素などを原料とし
て製造されている。微生物を用いて二酸化炭素と水素とから酢酸を
製造する方法は文献にみられる。常温の条件下で
二酸化炭素と水素とを資化して、成育培地中に酢
酸を蓄積する微生物として、クリストリジウム・
アセチカム、アセトバクテリウム・ウツデイ、ブ
チリバクテリウム・メチロトポフイカム、ユーバ
クテリウム、リモサム、クロストリジウム・スト
レインCV−AA1などが知られていた。また高温
の条件下では、アセトゲニウム・ギヴイ、クロス
トリジウム・サーモオートトロフイカムがある。
この中で、アセトバクテリウム属に属するものは
A.ツテデイ１種である。（発明の目的）本発明者は高濃度の酢酸の製造原料を石油、天
然ガス等の化石資源に求めず、再生可能な資源で
あり、自然界におびただしく存在し、かつ各種産
業プロセスの最終の廃棄物でもある二酸化炭素に
着目し、これを将来のエネルギー源として大量供
給が期待されている水素と反応させることによ
り、生化学的に酢酸を製造する方法を検討し、こ
の発明に到達した。これまでに、二酸化炭素と水素とから酢酸を製
造する微生物として、前記のような菌が知られて
あるものの、二酸化炭素と水素とからの酢酸の製
造を工業的に実施するために、解決すべき課題
は、まだ多い。中でも、酢酸の蓄積濃度および生
産速度の高い菌を得ることは重要である。そのためには、公知の菌種にもとづいた育種改
良とならんで、二酸化炭素と水素とから酢酸を製
造しうる新菌種の創製がきわめて重要な手段とな
る。本発明は、このような意図のもとに二酸化炭
素と水素を資化して、培地中に酢酸を蓄積する新
規微生物を得、これを用いた酢酸の新製法に関す
るるものである。（発明の構成）本発明は、二酸化炭素と水素とを含む培地で、
アセトバクテリウム・エスピーNo.446を培養し蓄
積された酢酸を回収することを特徴とする酢酸の
製造方法である。本発明で用いられる微生物は、幅0.6−1μｍ、
長さ２〜5μｍ、直桿菌とやや弯曲した形や中ぶ
くれ形の桿菌が混在する、単独もしくは二連の桿
菌である点、で公知の同属菌と区別できる新規微
生物アセトバクテリウム・エスピーNo.446である。この微生物は、二酸化炭素と水素を含む培地
で、嫌気条件下で培養することにより酢酸を代謝
生産する偏性嫌気性グラム陽性無胞子桿菌である
点で、公知のアセトバクテリウムエ・ウツデイと
同属であると考えられるが、いくつかの菌学的性
質、特に形態において相違しており、新菌種であ
ると考えられる。正式の種名はまだ付されていな
いので、本発明ではアセトバクテリウム・エスピ
ーNo.446と表示する。次にアセトバクテリウム・エスピーNo.446の創
製法および菌学的性質を示す。（創製法）本菌は種子島中種子町の畑土壌より下記の方法
により分離した。すなわち第１表に示す液体培地
５mlを試験管へ分注し滅菌後、土壌を嫌気グロー
ブボツクス中で約0.3ｇ添加し、ブチルゴム栓で
密栓後、気相を水素（67％）と二酸化炭素（33
％）を含む除菌ガスに置換し、30℃で静置培養
し、約３週間毎に植え継ぎを行つた。２回液体培
地で植え継いだのち、ロールチユーブ法（メソツ
ズ・イン・マイクロバイオロジー、３巻Ｂ、117
頁（1969）アカデミツク・プレス）により第１表
の培地に寒天３％を加えた寒天培地で単菌分離し
本菌を得た。（菌学的性質）本発明の菌株の菌学的性質を示す。この菌学的
性質の検討には、アンアエロブ・ラボラトリー・
マニユアル第４版（Anaerobe Laboratory
Manual、The V.I.P.Anaerobe Labo ratory
Virgihia Polytechnic Institute and State
University、Blacksburg（1972））、微生物の分類
と同定（長谷川武治著、学会出版センター）に記
載されている方法、培地組成を用いた。（顕微鏡的所見）１細胞の形および大きさ：直桿菌そ、ややわん
曲した形や中ぶくれ形の桿菌が混在する、単独
もしくは２連の桿菌。第４図にこの菌の電子顕微鏡写真（倍率4000
倍）を示す。幅0.6−1μｍ、長さ２−5μｍ２鞭毛：あり、サブターミナル３胞子：なし４グラム染色：陽性、培養後期には陰性とな
る。細胞内に異染物がみられる。（培地組成）第１表に例示する。

【表】

【表】（生育状態）第１表の組成に３％寒天を加えた寒天培地での
成育は次の通りである。形状：円形周縁：円滑隆起：わずかに盛上る表面：円滑色調：白ないしクリーム色肉汁寒天培地では育成しない（生理的性質）酸素に対する態度：偏性嫌気性生育の範囲（PH）至適PH：7.7 生育PH5.5−8.5 （温度）至適温度：30℃ 生育温度：20−40℃ インドール生産：− ゼラチンの液化：− カタラーゼ産生：− デンプンの加水分解：− エスクリンの加水分解：− 色素の生成：− ビタミン要求性：チアミン、パントテン酸
（糖などからの酸の生成）第１表の基本培地に下記炭素源を１％もしくは
0.5％添加し気相を窒素（67％）と二酸化炭素
（33％）を含む除菌ガスに置換し、本菌を植菌、
30℃で静置培養した。フラクトース（１％）、DL
−乳酸（１％）、メタノール（0.5％）、ギ酸（0.5
％）、リボース（１％）を炭素源として培養した
時、培地中には有機酸として酢酸が生産された。（炭素源の資化性）第１表の基本培地に下記炭素源（特に記載がな
いときは１％）を含む液体培地５mlを直径18mmの
試験管に加え、無菌培地を作成しNo.446を植菌し
気相を窒素（67％）と二酸化炭素（33％）を含む
除菌ガスに置換し、本菌を植菌、30℃で14日間静
置培養した。成育は600nｍの濁度分光計（スペ
クトロニツク20、島津製作所製）で測定した。
600nｍの濁度が炭素源を含まないコントロール
との差が0.1未満のものを「資化しない」、0.1以
上0.2未満のものを「わずかに資化」0.2以上のも
のを「資化する」とした。質化するもの：Ｄ−フラクトース、ソルボー
ス、DL−乳酸、メタノール（0.5％）わずかに資化する：Ｄ−ラボース、ギ酸（0.5
％）資化しないもの：アラビノース、セロビオー
ス、アラクトース、Ｄ−グルコース、ラクノー
ス、マルトース、マンノース、メレジトース、メ
リビオース、ラフイノース、ラムノース、シユク
ロース、トレハロース、キシロース、エリスリト
ール、イノシトール、マンニトール、デンプン、
ソルビトール、エチレングリコール、グリロー
ル、酢酸（0.5％）、プロピオン酸（0.5％）、エタ
ノール（0.5％）、プロパノール（0.5％）、コハク
酸、フマル酸、プルビン酸、リンゴ酸、カザミノ
酸、グルタミン酸、アスパラギン酸、アラニン、
グリシン、セリン、アドニトール、サリシン、馬
尿酸、アミグダリン、ペプトン、酵母エキス（従来の類似種との比較など）上記の菌学的性質から、No.446は、偏嫌気性の
グラム陽性無胞子桿菌で、その主要醗酵代謝産物
が酢酸であることを特徴とする菌株である。この
性状からバージーズ・マニユアル・オブ・デター
ミネイテイブ・バクテリオロジー第８版及びアン
アエロブ・ラボライトー・マニユアル第４版にも
とずき検索するとユーバクテリウム
（Eubacterium）に属すると考えられるが、ユー
バクテリウム属には諸性状がNo.446と一致する菌
種の記載はなかつた。一方、二酸化炭素と水素か
ら酢酸を主要醗酵生産物として蓄積する偏嫌気性
のグラム陽性無胞子桿菌として新たにアセトバク
テリウム属（Acetobacterium，type strain
Acetobacterium woodii）が1977に提案されて
いる。（インターナシヨナル・ジヤーナル・オ
ブ・システマテイク・バクテイオロジー、27巻、
335頁） No.446とアセトバクテリウム・ウツデイの性状
を比較したところ共に偏嫌気性のグラム陽性無胞
子桿菌で酢酸を主要醗酵生産物として蓄積する点
で一致したが、第２表に示す点で両菌の性状はち
がつていた。

【表】以上のことから、No.446はアセトバクテリウム
属に属する新菌種であると考えられるので、アセ
トバクテリウム・エスピーNo.446と命名した。さ
らにこの菌株は工業技術院微生物工業技術研究所
「微工研第7017号（FERM−ＰNo.7017）として寄
託した。（培養方法）培養方法は原則的には、一般の微生物の場合と
同様であるが、酸素の混入を防ぐことが必要であ
り、実験室的には、ゴム栓等で密栓した培養器中
で、静置あるいは振盪する方法が用いられる。や
や大きい規模では、通常用いられる醗酵槽がその
まま利用でき、装置内の酸素は、窒素などの不活
性気体あるいは原料気体などで置換することによ
り嫌気的な雰囲気をつくることが可能である。醗
酵槽の形式は特に問わないが、普通に使用される
撹拌混合槽のはか、一段あるいは多段の気泡塔
型、ドラフトチユーブ型の醗酵槽も利用できる。培養に用いる炭素源は、通常、二酸化炭素ガス
として供給するが、培地中に溶解二酸化炭素ある
いは炭酸塩、炭酸水素塩として加えることもでき
る。窒素源は塩化アンモニウムのごときアンモニ
ウム塩や硝酸ソーダのような硝酸塩のごとく、通
常の醗酵に用いうる各種の窒素化合物を用いるこ
とができる。その他必要に応じ、リン酸二水素カリ、硫酸マ
グネシウム、硫酸マンガン、塩化ナトリウム、硫
酸鉄、塩化コバルト、塩化カルシウム、硫酸亜
鉛、硫酸銅、明ばん、モリブデン酸ソーダ、硼酸
などの無機化合物、あるいはビオチンや酵母エキ
スなどのビタミン類を添加することは、通常の行
なわれる通りである。培養液中に蓄積された酢酸は公知の技術を用い
て回収することができる。以下具体例により本発明を説明する。実施例１アセトバクテリウム・エスピーNo.446を以下の
ように培養した。第１表に示す培地を試験管へ５
ml分注滅菌後、同培地で培養を行つた培養液
100μを嫌気グローブボツクス（フアーマ社、
アナエロボツクス）中で添加し、ブチゴム栓で密
栓したのち気相を水素（67％）と二酸化炭素（33
％）を含む除菌ガスに置換し、30℃で静置培養し
た。培養液の一部を遠心分離機により菌体を分離
し、この上清をイオンパツクC811（昭和電工）カ
ラムを備えた高速液体クロマトグラフ（島津製作
所、LC4A型）に注入した。移動相として0.1％リ
ン酸水溶液を流速１ml／分で流し、検出を210n
ｍの吸収を利用して行なつたところ、第１図のク
ロマトグラムが得られた。このクロマトグラムに
おける２つのピークＡおよびＢの保持時間は、標
準品と照合することによりそれぞれ培地および酢
酸のものと一致することを確認した。菌体の成育は、600nｍの濁度を分光計で測定
することにより観察し、気相成分の微生物への吸
収両は、Ｕ字管の一方の先に取りつけた注射針を
培養試験管内へブチルゴム栓を貫いてさしこみ、
Ｕ字管内の水位の変動から測定した。上記実験法により経日変化を測定したところ、
第２図に示すように本菌株は22日間の培養で5.1
ｇ／の酢酸を生成した。図中の矢印は気相に新
ガス（H₂／CO₂＝２／１）で置換したに日を示
さている。実施例２Ｌ字型試験管を用い、実施例１と同様に準備し
てアセトバクテリウム・エスピーNo.446の振盪培
養を行なつた。測定方法も実施例１と同様に行な
い経日変化を測定したところ、第３図に示すよう
に本菌株は24日間の培養で9.2ｇ／の酢酸を生
成した。図中の矢印は気相を新しいガス（H₂／
CO₂＝２／１）で置換した日を示している。実施例３実施例１と同じ方法でアセトバクテリウム・エ
スピーNo.446を実施例１と同様に静置培養を行な
い、酢酸を測定し、気相中の二酸化炭素をユニビ
ーズＣ（ガスクロ工業）カラムを備えたガスクロ
マログラフで測定した。移動相としてヘリウムを
流速80ml／分で流し、カラム温度を60℃として
TCDで検出した。また培地中に含まれる炭酸水
素塩量および溶存二酸化炭素は、アプライド・ア
ンド・エンバイロンメンタル・マイクロバイオロ
ジー33巻、1270頁（1977）に記述してある方法に
より測定した。上記方法により炭素収率を求めたところ、第３
表に示したように12日間の培養で82％であつた。
収率は２分子の二酸化炭素から１分子の酢酸を生
成する場合を100％とした。

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１で得た培養液のクロマトグ
ラムであり、第２図、第３図は、それぞれ実施例
１および２における菌体生育、酢酸生成およびガ
ス吸収の経日変化を表わすグラフである。第４図
は、アセトバクテリウム・エスピーNo.446の形態
を表わす電子顕微鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

１二酸化炭素と水素とを含む培地で、アセトバ
クテリウム・エスピーNo.446を培養し、蓄積され
た酢酸を回収することを特徴とする酢酸の製造方
法。