JPH05328993A - 光学異性体の異なる乳酸混合物の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 生産する乳酸の光学特性が異なる、２種類以
上の微生物を用いる混合培養によって、乳酸発酵せしめ
ることから成る、光学特性の異なる乳酸混合物の製造
法。 【効果】 生産すべき乳酸の光学特性の異なる、２種類
以上の微生物を用いる混合培養によって、特に、糖の資
化性や、発酵温度などのような発酵条件の差異を利用し
て、所定の光学異性体比率を持った乳酸混合物を、効率
よく、生産することが出来る。したがって、本発明の方
法は、従来型の乳酸発酵プロセスに比し、製造費上、特
に不利な面は無く、光学異性体の異なる乳酸混合物の、
経済的な製造法と位置付けることが出来よう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規にして有用なる、光
学異性体の異なる乳酸混合物の製造法に関する。さらに
詳細には、光学特性の異なる乳酸を生産する、２種以上
の微生物を用いる混合培養により、乳酸発酵せしめて、
乳酸発酵せしめることから成る、光学特性の異なる乳酸
混合物の製造法に関する。

【０００２】つまり、所定の光学異性体比率を有する乳
酸を、効率的に、生産する方法に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】乳酸は、化学合成法ならびに発酵法で以
て生産されており、前者方法にあっては、専ら、ラセミ
体が、後者方法にあっては、用いる微生物によって、Ｌ
体、Ｄ体および／またはラセミ体なる種々の異性体が得
られるというように、生産方法によって、生産物が異な
っている。

【０００４】かかる乳酸の用途としては、醸造用、漬物
用または清涼飲料用の酸味料などのような食品添加物用
として、医薬品用として、あるいは工業用としてなど、
広範ではあるが、特に、光学活性乳酸については、Ｌ体
の外科縫合糸ならびに骨折箇所接合ピンなどの生体適合
医用高分子材料の原料への利用が知られているし、ま
た、Ｄ体の光学活性農薬の中間体への利用が知られてい
る。

【０００５】近年、地球環境保全の観点から、分解性プ
ラスチックが注目されており、乳酸を原料とする乳酸ポ
リマーもまた、その高い加水分解性の故に、有望な素材
として期待されている。分解性プラスチックは、分解性
のほかに、いわゆるプラスチックとして要求される物性
をも、併せ持たなければならないが、乳酸ポリマーの場
合には、構成する乳酸の光学異性体の比率が、両者に影
響を及ぼすことが知られている。

【０００６】従来において、生産されていた乳酸は、ラ
セミ体あるいは光学純度の高いＬ体またはＤ体のみであ
る処から、所定の光学異性体比率を有する乳酸を得るた
めには、異なった光学特性を有する乳酸を、別々に、製
造し、あるいは購入して、混合せしめるという方法を採
っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】かかる乳酸ポリマー
を、汎用性のプラスチック素材とするためには、原料た
る乳酸を、安価に、製造することが必要であるが、別系
列の発酵設備で生産したり、精製後に混合調整すること
は、経済的に得策では無く、乳酸ポリマーの低廉化なら
びに汎用化を妨げる一因ともなっていた。

【０００８】しかるに、本発明者らは、従来技術におけ
る種々の欠点の存在に鑑みて、所定の光学異性体比率を
有する乳酸を得るために、異なった光学特性を有する乳
酸を、別々に、製造し、あるいは購入して、混合せしめ
るという、いわゆる煩雑なる方法を採らずに、連続した
操作で以て、簡単に、調製することの出来る、斬新なる
方法で以て、目的とする、光学異性体の異なる乳酸混合
物を提供するべく、鋭意、研究を開始した。

【０００９】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、一にかかって、生産すべき乳酸の光学特性の異な
る、２種類以上の微生物を併用することによって、所定
の光学異性体比率（Ｄ／Ｌ）を持った乳酸を、一層、効
率的に、生産する方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
前述したような現状に鑑み、そして、上述した如き発明
が解決しようとする課題に照準を合わせて、鋭意、検討
を重ねた結果、生産する乳酸の光学特性が異なり、しか
も、発酵条件および／または糖の資化性の異なる、２種
類以上の微生物を併用することによって、所定の光学異
性体比率を持った乳酸を、一層、効率的に、生産し得る
ことを見い出して、ここに、本発明を完成させるに到っ
た。

【００１１】すなわち、本発明は、光学特性の異なる乳
酸を生産する、２種類以上の微生物を用いる混合培養に
よって、乳酸発酵せしめることから成る、光学特性の異
なる乳酸混合物の製造法を提供しようとするものであ
る。

【００１２】前述した如く、発酵乳酸は、その旋行性に
より、左旋性のＤ（＋）乳酸、右旋性のＬ（−）乳酸、
そして、ラセミ体である、不旋性のＤＬ乳酸という乳酸
類に大別され、その光学特性は、主として、用いられる
微生物に依存する。

【００１３】より詳細には、たとえば、ラクトバチルス
属の同定における判定基準となっているように〔微生
物、Ｖｏｌ．６、Ｎｏ．３（１９９０）〕、生産に用い
る微生物によって、Ｌ（＋）乳酸とＤ（−）乳酸との比
率が異なり（以下、この比率をＤ／Ｌ比と略記す
る。）、総乳酸量中に占めるＬ（＋）乳酸の割合（％）
が０〜２０％のものをＤ（−）と呼び、２０〜４０％の
ものをＤ＋ＤＬと呼び、４０〜６０％のものをＤＬと呼
び、６０〜８０％のものをＬ＋ＤＬと呼び、そして、８
０〜１００％のものをＬ（＋）乳酸と呼ぶこともある。

【００１４】すなわち、適当なる微生物を用いれば、特
定のＤ／Ｌ比を持った乳酸を発酵生産することは、理論
的には、可能である。しかし、商業生産の場合には、生
産速度、収率ならびに扱い易さなどの面から、使用し得
る微生物は限定されるし、ましてや、任意のＤ／Ｌ比を
持った乳酸を、適宜、生産することは、実用上は、極め
て、困難である。

【００１５】しかるに、本発明者らは、鋭意、研究した
結果、光学特性の異なる乳酸を生産する、２種類以上の
微生物の混合培養によって、任意のＤ／Ｌ比を持った乳
酸を、効率よく、生産する方法を開発した。

【００１６】ここにおいて、右旋性のＬ（−）乳酸を生
産する微生物を（Ｌ）と称し、左旋性のＤ（−）乳酸を
生産する微生物を（Ｄ）と称し、不旋光性のＤＬ乳酸を
生産する微生物を（Ｒ）と称することにする。

【００１７】種々の（Ｌ）、（Ｄ）、（Ｒ）の特性、た
とえば、温度、ｐＨ、基質濃度、乳酸濃度ならびに培地
組成などの、いわゆる環境条件と、増殖活性、基質消費
速度、乳酸生産速度ならびに収率などとを、詳細に調査
し、研究して、（Ｌ）と（Ｄ）；（Ｌ）と（Ｒ）；
（Ｄ）と（Ｒ）；あるいは（Ｌ）と（Ｄ）と（Ｒ）と
を、適宜、選定して組み合わせ、或る適当なる発酵条件
にて、同一発酵槽内で、混合培養せしめることによっ
て、それぞれに特有の光学特性を有する乳酸を作らせる
ことにすれば、所定の光学異性体比率を持った乳酸を、
安価に、生産することが可能である。

【００１８】さらに、本発明者らは、生産すべき乳酸の
光学特性のみならず、発酵条件が、著しく、異なった２
種類以上の微生物を用い、これらの差異を利用して混合
培養せしめることによって、任意の光学異性体比率を持
った乳酸を、一層、確実に得るということにも成功し
た。

【００１９】たとえば、乳酸生産微生物は、前述した如
き生産乳酸の光学特性による分類のほかにも、その生育
し得る温度範囲によって、低温適性菌、中温適性菌およ
び高温適性菌に大別することが出来るが、低温適性の
（Ｌ）と、高温適性の（Ｄ）とを同時に用いて、まず、
低温条件にて所定量のＬ−乳酸を生産せしめたのち、温
度を、高温にシフトして、残った糖で以て、あるいは必
要量の糖を追加して、発酵を継続することにすれば、
（Ｌ）は、もはや、乳酸を活発に生産することは出来な
くなるし、その一方で、（Ｄ）のみが活発に発酵して、
残糖量に相当する、あるいはそれに追加した糖量に相当
するＤ−乳酸を生産することが出来るので、任意の光学
特性比率を持った乳酸混合物を、確実に、製造すること
が出来る。

【００２０】上記の発酵条件の差異の一つに、糖の資化
性がある。すなわち、微生物は、その種類によって、乳
酸に転化できる糖の種類が異なることが知られており、
たとえば、シュクロースを基質とすることは出来るが、
ラクトースの方は利用することが出来ない（Ｌ）と、ラ
クトースを基質とすることは出来るが、シュクロースの
方は利用することが出来ない（Ｄ）とを、同時に用いて
混合培養せしめることとし、このさいに、培地中の糖と
して、シュクロースとラクトースとの量を、所定の比率
に設定しておけば、その比率に応じたＬとＤとの比率を
持った乳酸混合物を、一層、容易に、生産することが出
来る。

【００２１】

【実施例】次に、本発明を実施例により、一層、具体的
に説明するが、本発明の方法に用いられる微生物や糖
は、これらの実施例のみに限定されるものでは無い。た
とえば、前述したように、微生物として特に代表的なも
ののみを例示するにとどめれば、ラクトバチルス属、ロ
イコノストック属、ペディオコッカス属、ラクトコッカ
ス属またはビフィドバクテリウム属などの、いわゆる乳
酸菌のほかにも、ストレプトコッカス属、エンテロコッ
カス属、バチルス属、クロストリヂウム属またはスポロ
ラクトバチルス属などと言った細菌や、リゾプス属など
と言ったカビなどのように、乳酸を生産し得る微生物で
さえあるならば、すべてが包含される。

【００２２】また、糖として特に代表的なもののみを例
示するにとどめれば、グルコース、フルクトース、ガラ
クトースの如き、各種の単糖類；シュクロース、ラクト
ースの如き、各種の少糖類およびその加水分解物；デン
プン、イヌリンの如き、各種の多糖類およびその加水分
解物などをはじめ、さらには、これらの混合物とか、こ
れらを含有せる農産物、畜産物、酪農製品、廃棄物およ
びその加水分解物の如き、各種の糖類のほかに、１，２
−プロパンジオールの如き、各種の炭水化物以外の基質
をも使用することが出来る。

【００２３】さらに、たとえば、Ｌ−乳酸生産に当たっ
て用いられる微生物の種類も、１種類である必要は無
く、（Ｌ）、（Ｄ）、（Ｒ）の発酵させる順序や、組み
合わせについても、これらの実施例のみに限定されるも
のではない。

【００２４】さらにまた、利用する発酵条件の差異と
は、発酵温度範囲や、糖の資化性の差異に留まらず、ｐ
Ｈ、微量必須栄養素、溶存酸素濃度、酸化還元電位、通
気・攪拌条件、培地組成、塩濃度、発酵促進物質ならび
に発酵阻害物などもような、それぞれの微生物の発酵に
特有の条件の差異でさえあれば、その一つ、あるいは２
つ以上を、適宜、組み合わせて利用することが出来るこ
とは言う迄も無い。

【００２５】実施例 １ Ｌ−乳酸生産菌（Ｌ）としては、「ラクトバチルス・カ
ゼイ ＩＦＯ ３４２５」を、Ｄ−乳酸生産菌（Ｒ）と
しては、「ラクトバチルス・デルブリュッキＩＦＯ ３
５３４」を用いた。前者は、ラクトースをＬ−乳酸に転
換することは出来るが、シュクロースは、実質的に資化
できない。

【００２６】一方、後者は、シュクロースをＤ−乳酸に
転化できるが、ラクトースを資化することは出来ない。
まず、「ＩＦＯ ８０４」培地を用い、（Ｌ）および
（Ｒ）を、３７℃に１日間、静置培養し、種菌と為し
た。次いで、全糖濃度は同一だが、構成する２種類の糖
（シュクロースとラクトースと）の比率を、第１表の如
く、変えた殺菌培地を、それぞれ、３００ミリ・リット
ル（ｍｌ）ずつ準備し、それぞれに、（Ｌ）および
（Ｒ）の種菌培養液の２ｍｌを接種して、５００ｍｌ容
の三角フラスコ中で、９０ｒｐｍなる回転振とう培養機
にて、３７℃で培養せしめた。

【００２７】培養を開始して、３８時間後における、各
発酵液中のグルコース、シュクロース、ラクトース、Ｌ
−乳酸濃度およびＤ−乳酸濃度を、液体クロマトグラフ
ィーによって分析した処、同表に示されるような結果が
得られたが、生産した乳酸の光学異性体比率（Ｌ／Ｄ）
は、ほぼ、培地のシュクロースとラクトースとの比率に
等しいことが確認・証明された。

【００２８】

【表１】

【００２９】《第１表の脚注》「ｇ／ｌ」は、「グラム
／リットル」の略記である。

【００３０】

【表２】

【００３１】実施例 ２ Ｌ−乳酸：Ｄ−乳酸＝９：１なる乳酸の生産を目的と
し、実施例１と同様の微生物を用いて行った。

【００３２】まず、「ＩＦＯ ８０４」培地を用い、３
７℃に１日間、静置培養しておいた（Ｌ）および（Ｒ）
の培養液の各２ｍｌを、５００ｍｌ容の三角フラスコ中
に入った、第１表に示されるような培地（糖源として、
シュクロースが４．５％で、かつ、ラクトースが０．５
％である。）の３００ｍｌに加え、９０ｒｐｍなる回転
振とう培養機にて、３７℃で培養せしめた。

【００３３】培養を開始して４８時間後における、発酵
液中のグルコース、シュクロース、ラクトース、Ｌ−乳
酸濃度およびＤ−乳酸濃度を、液体クロマトグラフィー
によって分析した処、それぞれ、０．４ｇ／ｌ、０．４
ｇ／ｌ、０．３ｇ／ｌ、４２．７ｇ／ｌおよび４．６ｇ
／ｌであって、目標のＬ−乳酸：Ｄ−乳酸＝９：１に、
ほぼ、匹敵する比率を持った乳酸を、高収率で以て、得
ることが出来た。

【００３４】

【表３】

【００３５】実施例 ３ Ｌ−乳酸：Ｄ−乳酸＝９：１の乳酸の生産を目的とし、
Ｌ−乳酸生産菌（Ｌ）としては、「ラクトバチルス・カ
ゼイ ＡＴＣＣ １１４４３」を、Ｄ−乳酸生産菌
（Ｒ）としては、「スポロラクトバチルス・イヌリナス
ＩＦＯ １３５９５」を用いた。予備検討の結果、前
者の増殖至適温度は３２〜４５℃、 後者のそれは３０
〜３５℃であり、後者は、特に、４３℃以上では、増殖
も、乳酸発酵も出来ないことが明きらかとなっている。

【００３６】まず、この（Ｌ）を、「ＩＦＯ ８０４」
改変培地（炭酸カルシウムを、糖と等量で以て添加した
もの）を用い、５００ｍｌ容の三角フラスコ中で、４４
℃、９０ｒｐｍなる条件で、また、（Ｒ）を「ＩＦＯ８
０３」改変培地（糖源として、ラクトースの代わりに、
グルコースを使用し、炭酸カルシウムを、糖と等量で以
て添加したもの）を用い、５００ｍｌ容の三角フラスコ
中で、３３℃、９０ｒｐｍなる条件で、それぞれ、１日
間、振とう培養せしめて種菌と為した。

【００３７】発酵槽に、グルコースの５％、酵母エキス
の０．５％、Ｋ₂ＨＰＯ₄の０．１％、ＭｇＳＯ₄・Ｈ₂Ｏ
の０．０２％、ＭｎＳＯ₄・４〜６Ｈ₂Ｏの０．００１％
およびＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏの０．００１％からなる殺菌
培地を、３．５ｌ仕込んで、（Ｌ）および（Ｒ）を、そ
れぞれ、３００ｍｌづつ植菌せしめ、まず、（Ｒ）の発
酵至適条件である、温度が３３℃で、かつ、ｐＨが６．
５（アンモニア水で調節）で以て、気相中にのみ通気を
し、攪拌回転数を１００ｒｐｍにして、回分培養を行っ
た。

【００３８】発酵液を定期的に採取し、糖濃度を、酵素
電極法によって分析して、グルコース濃度が４％になっ
た時点から、発酵条件を、（Ｌ）の発酵至適条件であ
る、温度が４４℃で、ｐＨが５．５で、無通気で、か
つ、攪拌回転数が１００ｒｐｍなる条件にシフトして、
引き続いて、発酵を行った。

【００３９】発酵開始後、２９時間にして、中和用アル
カリの消費が止まったので、発酵を終了して、発酵液中
のグルコース、Ｌ−乳酸およびＤ−乳酸の濃度を、液体
クロマトグラフィーで以て分析した処、それぞれ、０．
１ｇ／ｌ、３７．９ｇ／ｌおよび１０．２ｇ／ｌであっ
て、目標のＬ−乳酸：Ｄ−乳酸＝８：２に、ほぼ、匹敵
する比率を持った乳酸を、高収率で以て、得ることが出
来た。

【００４０】

【発明の効果】以上の各実施例からも明らかなように、
生産すべき乳酸の光学特性の異なる、２種類以上の微生
物を用いる混合培養によって、特に、糖の資化性や、発
酵温度などのような発酵条件の差異を利用して、所定の
光学異性体比率を持った乳酸混合物を、効率よく、生産
することが出来ることが知れよう。

【００４１】本発明の方法は、従来型の乳酸発酵プロセ
スに比し、製造費上、特に不利な面は無く、光学異性体
の異なる乳酸混合物の、経済的な製造法と位置付けるこ
とが出来よう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１２Ｒ 1:245 1:01）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学特性の異なる乳酸を生産する、２種
   類以上の微生物を用いる混合培養によって、乳酸発酵せ
   しめることを特徴とする、光学特性の異なる乳酸混合物
   の製造法。
2. 【請求項２】 光学特性の異なる乳酸を生産し、かつ、
   乳酸発酵条件の異なる、２種類以上の微生物を用い、そ
   れぞれに適した条件で、順次、乳酸発酵せしめることを
   特徴とする、光学特性の異なる乳酸混合物の製造法。
3. 【請求項３】 光学特性の異なる乳酸を生産し、かつ、
   糖の資化性の異なる、２種以上の微生物を用い、それぞ
   れに適した糖を資化せしめることを特徴とする、光学特
   性の異なる乳酸混合物の製造法。