JPH04278078A - ラクトバチルスｓｐ．Ｂ００１およびこれを用いるマンニトールの製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は乳酸菌、ラクトバチルス
ｓｐ．Ｂ００１およびこれを用いるマンニトールの製造
方法にかかるもので、とくに高いマンニトール生産能力
を有する新規な乳酸菌、ラクトバチルスｓｐ．Ｂ００１
およびこれを用いるマンニトールの製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】マンニトール（マンニット）は、白色結
晶あるいは粉末状で、甘味度が砂糖の３０〜４０％で清
涼な甘味を有し、吸湿性が非常に少なく、おもに医薬品
や製剤の希釈剤あるいは賦形剤として用いられている。 たとえばチューインガムおよびあめ類の粘着防止剤に使
われるほか、血圧降下剤の中間体や電解コンデンサーの
製造に用いられ、工業的に有用な物質である。こうした
マンニトールの生産方法として一般的には、海藻成分の
マンナンを熱エタノールにより抽出するなど天然物から
回収する方法や、フラクトースや庶糖を接触還元する工
業的方法などがある。特開昭６２−２３９９９５号にも
、その生産方法として、合成法、発酵法、酵素法などの
各種方法が紹介されている。

【０００３】現在、マンニトールはショ糖を高圧還元し
、この工程で副生するソルビトールをイオン交換樹脂で
分離し、結晶化することによりこれを製造しているが、
こうした方法は単価が比較的高価であるという問題があ
る。

【０００４】一方、微生物のうちある種類のものが発酵
によりマンニトールを生産することがわかっている。マ
ンニトールを生産する微生物には、乳酸菌、酵母および
カビがあり、下記のものが知られている。乳酸菌として
は、ラクトバチルスブレビス、ロイコノストックメセン
テロイデス、ラクトバチルスファーメンタム、ロイコノ
ストックデキストランカムなどがある。酵母としては、
サッカロマイセスサケ、トルロプシス、クリプトコッカ
スネオフォルミスなどがある。カビとしては、アスペル
ギルス属、ペニシリウム属等の子のう菌類などがある。

【０００５】これらの菌株では、フラクトース、グルコ
ースなどの糖類を基質とし、マンニトール発酵によって
マンニトールを生産し、対糖収率が５０％以上のものも
ある。しかしながら一般に、生産性を上げるために、初
発糖濃度を１０％以上の高濃度にすると反応が途中で停
止して糖が残るという問題、さらには培養期間が３〜５
日間、とくにカビでは１２日間もかかるため、マンニト
ールを高収率、高生産性で得ることが難しいという問題
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、高いマンニトール生
産性を有し、高い基質濃度下でも短時間でマンニトール
を生産する能力を有する乳酸菌、ラクトバチルスｓｐ．
Ｂ００１およびこれを用いるマンニトールの製造方法を
提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち第一の発明は、
ラクトバチルス属に属する細菌菌株であって、乳酸およ
び酢酸を生産するとともに、高いマンニトール生産能を
有する、通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所に
受託番号、微工研条寄第３１５８号として受託された乳
酸菌、ラクトバチルスｓｐ．Ｂ００１（Ｌａｃｔｏｂａ
ｃｉｌｌｕｓｓｐ．Ｂ００１）である。第二の発明は、
請求項１に記載したラクトバチルスｓｐ．Ｂ００１を用
いるマンニトールの製造方法である。

【０００８】以下本発明をより具体的に説明する。本発
明者らは、高いマンニトール生産能力を有する微生物を
検索した結果、高い生産性を持ち、高い基質濃度下でも
短時間でマンニトールを生産する能力を有する、乳酸菌
ラクトバチルスｓｐ．Ｂ００１（受託番号微工研条寄第
３１５８号）を発見した。この新規乳酸菌、ラクトバチ
ルスｓｐ．Ｂ００１は、発酵により乳酸、酢酸、および
マンニトールを生産するヘテロ乳酸発酵菌である。さら
に本発明者らは、このラクトバチルスｓｐ．Ｂ００１を
糖質および酵母エキスを含む培地で摂氏３７度において
培養すると、２４時間以内に６０％以上の高収率でマン
ニトールを生産することを発見した。

【０００９】本発明における新規菌株ラクトバチルスｓ
ｐ．Ｂ００１の菌学的性質を以下に示す。 （Ａ）菌の形態 （１）細胞の大きさ：０．７〜１．０μｍ×１．２〜４
．０μｍ （２）細胞の形状：かん状 （３）運動性：なし （４）胞子形成：なし （５）グラム染色：陽性 （Ｂ）培地における生育状況 ＭＲＳ寒天培地に菌を塗抹し、３７℃で、４８時間培養
したときのコロニー形態 （１）形　　状：円形 （２）大きさ：０．５〜１．５ｍｍ （３）隆　　起：目玉焼き状 （４）色　　調：半透明（乳白色） （Ｃ）生理学的性質 （１）生育温度：至適温度　　３５〜４０℃生育範囲　
　１５〜４５℃ （２）生育ｐＨ：至適範囲　　５．０〜６．５生育範囲
　　４．０〜７．０ （３）酸素に対する態度：通性嫌気性 （４）硝酸塩を還元せず （５）色素の生成：なし （６）インドールの生成：なし （７）硫化水素の生成：なし （８）澱粉の分解：陰性 （９）カゼインの分解：陰性 （１０）ゼラチンの分解：陰性 （１１）アルギニンの分解：陰性 （１２）ＤＮＡの分解：陽性（１ｗｅａｋ）（１３）カ
タラーゼ：陰性 （１４）オキシダーゼ：陰性 （１５）リトマスミルク：不変 （１６）メチレンブルー：生育せず （１７）塩化ナトリウム耐性：６．５％で生育せず（１
８）発酵の形態：ヘテロ型 （１９）糖類の酸成生およびガスの生成　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　酸生成　　　　　　ガス生成　　　　　　　　　　
　　１　　アラビノース　　　　　　　　＋　　　　　
　　　　　−　　　　　　　　　　　　２　　キシロー
ス　　　　　　　　　　＋　　　　　　　　　　−　　
　　　　　　　　　　３　　ラムノース　　　　　　　
　　　−　　　　　　　　　　−　　　　　　　　　　
　　４　　リボース　　　　　　　　　　　　＋　　　
　　　　　　　−　　　　　　　　　　　　５　　グル
コース　　　　　　　　　　＋　　　　　　　　　　＋
　　　　　　　　　　　　６　　マンノース　　　　　
　　　　　−　　　　　　　　　　−　　　　　　　　
　　　　７　　フラクトース　　　　　　　　＋　　　
　　　　　　　−　　　　　　　　　　　　８　　ガラ
クトース　　　　　　　　＋　　　　　　　　　　−　
　　　　　　　　　　　９　　シュクロース　　　　　
　　　＋　　　　　　　　　　−　　　　　　　　　　
１０　　マルトース　　　　　　　　　　＋　　　　　
　　　　　−　　　　　　　　　　１１　　セロビオー
ス　　　　　　　　−　　　　　　　　　　−　　　　
　　　　　　１２　　ラクトース　　　　　　　　　　
−　　　　　　　　　　−　　　　　　　　　　１３　
　トレハロース　　　　　　　　−　　　　　　　　　
　−　　　　　　　　　　１４　　メルビオース　　　
　　　　　＋　　　　　　　　　　−　　　　　　　　
　　１５　　ラフィノース　　　　　　　　＋　　　　
　　　　　　−　　　　　　　　　　１６　　メレチト
ース　　　　　　　　−　　　　　　　　　　−　　　
　　　　　　　１７　　マンニトール　　　　　　　　
−　　　　　　　　　　−　　　　　　　　　　１８　
　ソルビトール　　　　　　　　−　　　　　　　　　
　−　　　　　　　　　　１９　　エスクリン　　　　
　　　　　　−　　　　　　　　　　−　　　　　　　
　　　２０　　サリシン　　　　　　　　　　　　−　
　　　　　　　　　−　　　　　　　　　　２１　　ア
ミクダリン　　　　　　　　−　　　　　　　　　　−
　　　　　　　　　　２２　　グルコン酸　　　　　　
　　　　＋　　　　　　　　　　＋

【００１０】上述の
ような性質を、Ｂｅｒｇｅｙ’ｓ　　ｍａｎｕａｌ　　
ｏｆ　　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｖｅ　　Ｂａｃｔｅｒ
ｉｏｌｏｇｙ　　８ｔｈ　　ｅｄ．（１９７４）、およ
びＢｅｒｇｅｙ’ｓ　　ｍａｎｕａｌ　　ｏｆ　　ｓｙ
ｓｔｅｍａｔｉｃＢａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ　　ｖｏｌ
．２（１９７４）の記載にしたがい検索したところ、本
菌株はグラム陽性、無芽胞、通性嫌気性、カタラーゼ陰
性のかん菌であり、グルコースよりガスの生成がみられ
るところからヘテロ型乳酸菌のラクトバチルス属である
ことが認められ、「ラクトバチルスｓｐ．Ｂ００１」と
分類した。

【００１１】本菌は、４５℃においても活発に増殖する
特徴を持ち、３０〜４５℃と広い温度範囲にわたって短
時間で乳酸、酢酸、およびマンニトールを生産する。と
くにマンニトールは、６０％以上の高収率で生産するこ
とができる。またｐＨ４〜７と広いｐＨ範囲で活発に生
育し、ｐＨ５〜７では他に類を見ない高収率で短時間の
マンニトール発酵を実現する。さらに、初発糖濃度が２
０％以上でも発酵が止まることはなく、短時間に初発糖
濃度に応じた量のマンニトールを生産する。一方、本乳
酸菌はマンニトールのほかに、工業的に有用な乳酸およ
び酢酸を生産するため、これらも生産物として回収する
ことができる。

【００１２】また、本発明は、各種の化学的および物理
的方法により作られるラクトバチルスｓｐ．Ｂ００１の
突然変異株や変種株の使用も包括される。

【００１３】

【作用】本発明による乳酸菌、ラクトバチルスｓｐ．Ｂ
００１およびこれを用いるマンニトールの製造方法にお
いては、ラクトバチルスｓｐ．Ｂ００１をグルコース、
フラクトースおよび酵母エキスからなる培地において至
適ｐＨの範囲内で培養すれば、２４時間以内に６０％以
上の高い収率でマンニトールを生産することができる。

【００１４】

【実施例】つぎに本発明の実施例を説明する。なお、本
発明は培養条件や培地条件など以下の各実施例に限定さ
れるものではない。

【００１５】［実施例１］図１の表１の（１）に示す組
成の培地５ｍｌを試験管に入れて、１２１℃で、１５分
間加熱滅菌した。この培地にラクトバチルスｓｐ．Ｂ０
０１の保存菌を１白金耳接種し、３７℃で１５時間培養
し、種培養とした。

【００１６】つぎに、同倍地５０ｍｌを１００ｍｌ容の
三角フラスコに入れ、１２１℃、１５分間加熱滅菌し、
これに上記種培養液０．５ｍｌを加え、３７℃、８時間
培養し、前培養液とした。

【００１７】つぎに、表１の（２）に示す組成の培地２
リットルを５リットル容のミニジャーファーメンタに入
れ、１２１℃、１５分間加熱滅菌し、上述の前培養液２
０ｍｌを加え、３７℃で軽く攪拌しながら、培養した。 この培養中、培地のｐＨは５ＮのＮａＯＨで６．０にこ
れを調節した。グルコース、フルクトース、および得ら
れたマンニトールは、液体クロマトグラフィーでこれを
定量した。

【００１８】図２にこの培養結果を示す。図２は時間に
対する各成分グルコース、フルクトース、および得られ
たマンニトールの濃度を示すグラフであって、図示のよ
うに、乳酸菌ラクトバチルスｓｐ．Ｂ００１は初発糖濃
度が２０％の条件でも発酵が停止することなく、２０時
間で１２．８％のマンニトールを生産した。対糖収率も
６４％と高く、非常に高効率なマンニトール発酵を実現
した。

【００１９】［実施例２］実施例１において使用した合
成培地は高価であり、培養時間および収率はさておき工
業生産を考慮すると不向きである。本実施例２では、工
業生産に適した安価な培地の一例として、窒素、ミネラ
ル等の供給源にコーンスティープリカーを用い、炭素源
に異性化糖を用いて培養を行った。

【００２０】図３の表２に示す培地２リットルを５リッ
トル容のミニジャーファーメンタに入れ、１００℃、３
０分間加熱滅菌した。この培地に、実施例１と同様の方
法で培養した前培養液２０ｍｌを接種し、３７℃におい
て軽く攪拌しながら培養した。培養中のｐＨは５ＮのＮ
ａＯＨでこれを６．２に制御した。分析は実施例１と同
様、液体クロマトグラフィーでこれを行った。

【００２１】図４に培養結果を示す。図示のように、２
３時間で１２．２％のマンニトールを生産し、対糖収率
は６１％であった。このように、安価な培地でもきわめ
て短時間で、高収率なマンニトール生産が可能であり、
工業生産により安価にマンニトールを供給することがで
きる。

【００２２】［実施例３］実施例１および実施例２にお
いて示したように、本菌株ラクトバチルスｓｐ．Ｂ００
１はきわめて優れたマンニトール生産菌である。他のマ
ンニトール生産菌による比較例として、前記特開昭６２
ー２３９９９５号では、既知の菌株であるラクトバチル
スブレビス（ＩＦＯ（アイ・エフ・オー）３９６０）を
用いて、５％グルコース、および１０％フラクトースを
含む培地において、３０℃でｐＨ５．５に制御し、あら
かじめベタインを添加して培養することにより、４０時
間で対糖収率が６５％、約９．５％のマンニトールを得
ている。

【００２３】また、ロイコノストックメセンテロイデス
（ＩＦＯ（アイ・エフ・オー）０３４２９）を用いた場
合には、１０％グルコース、および２０％フラクトース
を含む培地で、７２時間で対糖収率が６３％、約１９％
のマンニトールが得られており、さらに０．１％のベタ
イン添加により培養時間を６０時間に短縮している。

【００２４】本発明の乳酸菌ラクトバチルスｓｐ．Ｂ０
０１と、前述のラクトバチルスブレビス（ＩＦ０３９６
０）との比較培養例として、以下の実施例を説明する。 図５の表３に示す組成の培地２００ｍｌを３００ｍｌ容
の三角フラスコに入れ、１２１℃、１５分間加熱滅菌し
、実施例１および実施例２と同様に培養した前培養液２
ｍｌを加え、３７℃で攪拌しながら培養した。培養中、
培地のｐＨは５ＮのＮａＯＨで６．０にこれを調節した
。グルコース、フルクトース、および得られたマンニト
ールは液体クロマトグラフィーでこれらを定量した。

【００２５】得られた培養結果を図６の表４に示す。本
乳酸菌ラクトバチルスｓｐ．Ｂ００１は初発糖濃度が１
５％の条件でも発酵が停止することなく、わずか２０時
間で収率６１％、約９．２％のマンニトールを生産した
。

【００２６】これに対しラクトバチルスブレビス（ＩＦ
０３９６０）の場合には、７．０％のマンニトールを生
産するために１２０時間かかるうえ、糖が残り、その収
率は４６％にすぎなかった。さらに、前記特開昭６２ー
２３９９９５号で示されるラクトバチルスブレビス（Ｉ
Ｆ０３９６０）の培養結果と比較しても、本菌株がきわ
めてマンニトール発酵能が高いことは明かである。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、本乳酸菌
ラクトバチルスｓｐ．Ｂ００１は、他に類を見ない短時
間で高収率なマンニトール発酵能を有することが明らか
であり、本菌株を用いたマンニトールの発酵製造方法で
は、他の発酵方法および接触還元方法よりも安価にかつ
高収率でマンニトールを生産することができる。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の培地組成を示す表１である
。

【図２】同、培養結果のグラフである。

【図３】本発明の実施例２の培地組成を示す表２である
。

【図４】同、培養結果のグラフである。

【図５】本発明の実施例３の培地組成を示す表３である
。

【図６】同、培養結果の表４である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　ラクトバチルス属に属する細菌菌
   株であって、乳酸および酢酸を生産するとともに、高い
   マンニトール生産能を有する、通商産業省工業技術院微
   生物工業技術研究所に受託番号、微工研条寄第３１５８
   号として受託された乳酸菌、ラクトバチルスｓｐ．Ｂ０
   ０１（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ　　ｓｐ．Ｂ００１
   ）
2. 【請求項２】　　　　請求項１に記載したラクトバチ
   ルスｓｐ．Ｂ００１を用いるマンニトールの製造方法。