JPH043955B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はセルロース含有物質からブタノールを
製造する方法に関する。 セルロース含有物質を原料として発酵法により
ブタノール等の含酸素化合物を製造する方法は種
種知られている。たとえばセルロース含有物質に
セルラーゼとアセトン・ブタノール生産菌を同時
に作用させて１段でアセトンやブタノールを製造
する方法（特開昭53−136585号）が提案されてい
る。この方法は１段階工程の如く考えられるが、
前工程としてセルラーゼの調整工程を必要とし、
実質的には２段階工程法に近いものである。ま
た、嫌気性高温条件下でサーモアンエアロバクタ
ー・エタノリカスとクロストリジウム・サーモセ
ラムを作用させてエタノールを製造する方法（特
開昭56−42582号）も知られているが、この方法
ではブタノールが得られない。さらに、クロスト
リジウム・サーモセラムを60℃で３日培養後、チ
モモナス・アンエアロビアを37℃で３日培養して
エタノールを製造する方法も提案されているが、
この方法もブタノールが得られず、エタノールの
生産量も低い上に、セロビアーゼの添加を必要と
する等の欠点がある。 本発明は、発酵法によつてセルロース含有物質
からブタノールを効率よく製造する方法の提供を
目的とするものである。 本発明は、セルロース含有物質を主要炭素源と
して含む培地にクロストリジウム・サーモセラム
を50〜70℃で培養し、次いでクロストリジウム・
サツカロパーブチルアセトニカムを20〜40℃で培
養してブタノールを生成せしめ、これを回収する
ことを特徴とするブタノールの製造方法である。 本発明においてセルロース含有物質とは、セル
ロースおよびセルロースを主要成分とする物質を
意味する。具体的にはマツ、スギ、ブナ、ポプラ
などの木材；麻類、ミツマタ、稲ワラ、バガス、
モミガラなどの茎葉・ジン皮類；綿などの種子
毛；新聞紙、雑誌、ダンボール廃紙などの古紙
類；その他繊維質廃棄物；パルプ、セルロースパ
ウダーなどがあり、これらは必要に応じて粉砕そ
の他の前処理を施してから炭素源として用いるこ
とが望ましい。セルロース含有物質はセルロース
として培地中に0.5〜10％程度の割合で含まれる
ように用いる。培地中の他の成分である窒素源、
無機塩、その他発酵に必要な物質の種類、添加量
などは常法により適宜決定すればよい。また、培
地は使用にあたり常法にしたがつて殺菌を行な
う。 本発明に用いるクロストリジウム・サーモセラ
ムは耐熱性嫌気性セルロース分解菌であり、本菌
としては既知のものを使用できるが、特にクロス
トリジウム・サーモセラム（Clostridium
thermocellum）ATCC27405や同Ｃ−27（FERM
Ｐ−7451）などが好ましい。ここでクロストリジ
ウム・サーモセラムＣ−27は本発明者らが水田土
壌より分離した新菌であり、本菌の菌学的性質は
次のとおりである。 (a) 次の各培地での生育状況 肉汁で生育せず 肉汁寒天培地で生育せず ゼラチン培地で生育せず ペプトン水で生育せず リトマスミルクで生育せず 下記組成の培地ですこぶるよく生育する 表 培地組成 第１リン酸カリウム 1.5ｇ 第２リン酸カリウム 2.9ｇ 硫酸アンモニウム 1.3ｇ 硫酸第１鉄（７水塩） 0.00125ｇ 塩化マグネシウム（６水塩） 1.0ｇ 塩化カルシウム 0.15ｇ 酵母エキス 2.0ｇ システイン塩酸塩 0.5ｇ 寒天（固体培地のみ） 20.0ｇ 蒸溜水 1000ml 炭素源（ろ紙又はセロビオース） 10ｇ PH7.0 (b) 形態 大きさ 0.3〜0.8×２〜10μｍ 形態 桿形 胞子 有り、卵形 1.0〜1.5×1.2〜2.0μｍ
端生 運動性 有り、周鞭毛 集落の形状 白色、透明、半円形できわめ
て小さい。 (c) 生理的性質 最適生育条件 PH7.0、60℃、嫌気性 生育しうる条件 PH6.0〜9.0、温度50℃〜
70℃ グラム陰性 抗酸性なし メチルレツド試験 陽性 フオーゲス・プロスカウエル反応 陰性 インドール生成せず 硫化水素生成せず 硫酸塩の還元性 利用性なし カラターゼ生成せず ゼラチン・カゼインを液化せず 澱粉を加水分解しない クエン酸利用性なし 牛乳を凝固せず アンモニウム塩・グルタミン酸を利用する ウレアーゼ活性なし (d) 各種炭素源の利用性 Ｌ−アラビノース 利用しない Ｄ−アラビノース 〃 Ｄ−フラクトース 利用する Ｄ−ガラクトース 利用しない Ｄ−グルコース 利用する Ｄ−マンノース 利用しない Ｌ−ラムノース 〃 Ｄ−リボース 〃 Ｄ−キシロース 〃 セルビオース 利用する ラクトース 利用しない マルトース 〃 シユクロース 〃 メリビオース 〃 トレハロース 〃 ラフイノース 〃 メレジトース 〃 デキストリン 〃 グリコーゲン 〃 スターチ 〃 〓〓 アミダグリン 〃 〓〓 エスクリン 〃 〓〓 サシリン 利用しない 〓〓 エリスリトール 〃 〓〓 イノシトール 〃 〓〓 マンニトール 〃 〓〓 グリセロール 〃 〓〓 ズルシトール 〃 〓〓 ソルビトール 利用する 〓〓 アドニトール 利用しない 〓〓 セルロース 利用する 本菌はバージエイズ・マニユアル・オブ・デイ
ターミナテイブ・バクテリオロジー（Bergey′s
Manual of Determinative Bacteriology）第８
版によると、クロストリジウム・サーモセラムに
属するものである。本菌を類似の耐熱性嫌気性セ
ルロース分解菌と比較しても該当するものがな
く、本発明者らは新菌と判断し、クロストリジウ
ム・サーモセラムＣ−27と命名した。なお、本菌
とクロストリジウム・サーモセラムATCC27405
株との比較を第１表に示す。

【表】 セルロース分解力 強 弱
本菌は微工研に寄託されており、その受託番号
はFERMP−7451である。 次に、本発明に用いるクロストリジウム・サツ
カロパーブチルアセトニウムは嫌気性ブタノール
生産菌であり、本菌としては公知菌を使用でき、
とりわけクロストリジウム・サツカロパーブチル
アセトニウムATCC27021、同27022が好ましい。 本発明では、まず上記セルロース含有物質を主
要炭素源として含む培地にクロストリジウム・サ
ーモセラムを50〜70℃、好ましくは55〜65℃の温
度で培養する。培養は嫌気的条件下に行ない、温
度以外の条件については使用する微生物が良く生
育し、セルロース含有物質を糖化するような条件
を選定すべきである。培養期間は通常、２〜10日
間が適当である。この培養によつて、還元糖のほ
かエタノール、酢酸なども生成、蓄積する。 クロストリジウム・サーモセラムの培養終了
後、培養液の温度を20〜40℃、好ましくは25〜35
℃に調節し、クロストリジウム・サツカロパーブ
チルアセトニカムを接種する。嫌気的条件で培養
を行ない、その他の条件については使用する微生
物の生育に好適で、ブタノールを十分に生成・蓄
積するような条件を採用すべきである。培養期間
は目的とするブタノールが十分に生成・蓄積する
までであるが、通常は１〜７日間である。クロス
トリジウム・サツカロパーブチルアセトニウムの
培養によつてブタノールのほかアセトン、エタノ
ールなどが生成する。 本発明によれば、セルロース含有物質からブタ
ノールを効率よく製造することができ、生成物中
のブタノールの比率が高い（通常は48〜62％）と
いう特色がある。ブタノールのほかアセトン、エ
タノールなども含まれ、これらソルベントを単一
の発酵槽で製造することができる。 しかも、本発明の方法によつて得られるブタノ
ールを含む生成物は自動車用混合ガソリンとして
相溶性にすぐれ、燃料としての用途が期待され
る。さらには、塗料、接着剤などの溶剤や化学原
料等としても有用である。 次に、本発明を実施例により詳しく説明する。 実施例 １ 第２表に示した組成の培地ＡまたはＢを調整
し、常法により殺菌処理した。 一方、種培養液として上記培地100mlにクロス
トリジウム・サーモセラムATCC27405または同
Ｃ−27（FERMP−7451）を接種し、60℃で３日
間嫌気培養したものを用意した。 前記培地200mlに接種養液20mlを接種し、60℃
で７日間嫌気的条件下に培養した。 培養終了後、培養液の温度を30℃に調節した。
一方、グルコースを主炭素源とする培地にクロス
トリジウム・サツカロパーブチルアセトニカム
ATCC27022を接種し、30℃で３日間嫌気培養し
たものを種培養液として用意した。 この種培養液10mlを前記培養液に接種し、30℃
で６日間（通算13日間）嫌気的条件下で培養を行
なつた。 培養開始後７日目と13日目の培養液について生
産物の分析を行なつた。アルコールおよび揮発性
脂肪酸はガスクロマトグラフにより、還元糖は
DNS試薬により、また乳酸は酵素法によりそれ
ぞれ定量した。結果を第３表に示す。

【表】

【表】 実施例 ２ セルロースとしてリン酸処理（Journal of
Chemical Engineering of Japan14，330〜335
（1981）の方法による）したセルロースを2.5％加
えたこと以外は実施例１における培地Ａと同じ培
地を調製し、常法により殺菌処理を行なつた。 一方、種培養液として上記培地100mlにクロス
トリジウム・サーモセラムＣ−27（FERM Ｐ−
7451）を接種し、60℃で３日間嫌気培養したもの
を用意した。 前記培地200mlに種培養液20mlを接種し、60℃
で８日間嫌気的条件下に培養した。 培養終了後、培養液の温度を30℃に調節し、ク
ロストリジウム・サツカロパーブチルアセトニカ
ムATCC27022の種培養液を10ml（５％）接種し、
30℃で４日間（通算12日間）嫌気的条件下で培養
を行なつた。 培養液の成分の経時的変化を第１図に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例２における培養液の成分の経時
的変化を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セルロース含有物質を主要炭素源として含む
   培地にクロストリジウム・サーモセラムを50〜70
   ℃で培養し、次いでクロストリジウム・サツカロ
   パーブチルアセトニカムを20〜40℃で培養してブ
   タノールを生成せしめ、これを回収することを特
   徴とするブタノールの製造方法。