JPH0691828B2

JPH0691828B2 - 高温発酵性酵母によるエタノ−ルの製造法

Info

Publication number: JPH0691828B2
Application number: JP61186219A
Authority: JP
Inventors: 政幸島田; 信一松本
Original assignee: 新燃料油開発技術研究組合
Priority date: 1986-08-08
Filing date: 1986-08-08
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: JPS6342690A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、エタノールの製造法に関し、さらに詳しく
は、糖類乃至多糖類を原料とした、発酵法によるエタノ
ールの製造法に関する。

〔従来の技術およびその問題点〕

一般に発酵法によるエタノール生産においては、直接発
酵可能な糖質原料を選ぶか、または多糖類を適当な方法
で、発酵可能な糖類にまで加水分解し、あるいは加水分
解しながら、エタノール発酵を行なつている。

特に、セルロース系バイオマスから、燃料用エタノール
を生産するには、安価で、効率のよい発酵法が必要で、
種々の方法が考案されている。

効率のよいエタノール発酵のためには、反応速度の上昇
と雑菌汚染防止の観点から、高温発酵菌が好ましく、例
えばサツカロミセス・ウバラム（Saccharomyces uvaru
m）（Brown,S.W.et al:Biotech.Lett・・４,269〜274,
（1982）、ザイモモナス・モビリス（Zymomonas mobili
s）（Lee et al:Biotech.Lett.３,291〜296,（1981）、
あるいは、クリベロミセス・マルキシアナス（Kluyvero
my ces marxianus）（Hughes D.B. et el:Biotech.Let
t.６,1〜6,（1984）などが報告されている。

しかしながら、これらの菌は生育条件として相当程度の
高温耐性を有するが、上記文献は、40℃前後の温度にお
けるエタノール発酵について検討がなされているにすぎ
ないと共に、原料も発酵容易なグルコースであり、安価
な多糖類を原料とする方法においては成功していない。

例えば、前述のHughesらの文献によれば、クリベロミセ
ス・マルキシアナスは、グルコースを140〜160g/l含む
培地で、48℃までの培養を行ない、対理論値51％のエタ
ノール収率を得ている。しかし、糖蜜を原料とした培地
では、対理論値収率が、30℃で、70.8％;40℃で、83.0
％;43℃で、67.5％;45℃で、51.9％であるが、48℃では
収得に成功していない。また、25〜30時間における、菌
体の生産量を見ると、30℃で約8.9g/l;40℃で約6.0g/l;
43℃で約4.2g/l;45S℃で約3.2g/l;48℃で約1.5g/lとな
つており、温度上昇に伴う、菌体生産量の減少が急であ
る。

従つて、実用的なエタノール発酵を行うためには、高温
において高いエタノール発酵能と高い増殖能を有する菌
が望まれる。

〔問題点を解決するための手段〕

斯かる実状において、本発明者は鋭意研究を行つた結
果、今回、本発明者によつて新たに分離され、クリベロ
ミセス・マルキシアナス280株（Kluyveromy ces marxia
nus 280）と命名された菌株が上記条件を具備すること
を見出し、本発明を完成した。

従つて、本発明は、糖類乃至多糖類を原料として発酵法
によりエタノールを製造する方法において、クリベロミ
セス・マルキシアナス280株（微工研菌寄第8795号）ま
たはその天然乃至人工変異株を用いて発酵を行うことを
特徴とするエタノールの製造法を提供するものである。

本発明で使用する上記菌株は次の性質を有する。

(1)形態的性質麦芽エキス培地（30℃,24時間）における栄養細胞は、
球形または楕円形で、大きさは2.5〜5.0μ×4.0〜6.5μ
で、多極出芽する。コーン・ミール寒天培地（スライド
培養）で、仮性菌糸を形成する。胞子形成は、McClary
培地において、１〜４個の子のう胞子を形成し、形状は
球形である。

(2)生理的性質温度20〜45℃でよく生育し、最適温度は30〜35℃であ
る。

硝酸カリウムを単一窒素源として生育しない。

エチルアミンを単一窒素源として生育する。

ゼラチンを液化しない。

NaCl9％培地で生育する。

50％グルコース寒天培地で生育しない。

色素を生成しない。

アルブチンを分解する。

ビタミン欠培地に生育せず、ナイアシンを要求する。

シクロヘキシミド耐性あり（＞1000mg/ml）デンプン類似物質の生成はない。

エステルの生産性なし。

顕著な有機酸の生成はない。

尿素の加水分解性は陰性。

細胞外デオキシリボヌクレアーゼ（DNase）の生産性
なし。

ジアゾニウム・ブルー・Ｂ（DBB）による、コロニー
の呈色反応は無呈色。

ユビキノンタイプは、Q₆である。

(3)糖の発酵性グルコース＋ガラクトース＋ α−メチルグルコシド − 蔗糖＋麦芽糖 − セロビオース − トレハロース − 乳糖＋メリビオース − ラフイノース＋（1/3）メリジトース − イヌリン＋可溶性澱粉 − (4)単一炭素源の資化Ｄ−グルコース＋Ｄ−ガラクトース＋ソルボース − α−メチルグルコシド − サリシン＋アルブチン＋蔗糖＋麦芽糖 ± メリビオース − セロビオース＋トレハロース − 乳糖＋ラフイノース＋メリジトース − イヌリン＋可溶性澱粉 − Ｄ−キシロース＋Ｄ−アラビノース − Ｌ−アラビノース＋Ｄ−リボース＋Ｌ−ラムノース − エタノール − グリセロール − エリトリツト＋アドニツト＋ズルシツト − Ｄ−マンニツト − Ｄ−ソルビツト − イノシツト − 以上の結果に基づき、Kreger-Van,Rij著“The Yeast"第
３版により検索したところ、本菌株は、Kluyveromy ces
marxianusに属すると考えられた。そこで、アメリカン
・タイプカルチヤー・コレクシヨン（ATCC）及び（財）
発酵研究所（IFO）より、標準株を入手して、炭素源の
資化性について、比較試験を行なつた。

その結果は、第１表のとおりであり、本菌株は麦芽糖及
びクエン酸の資化性で、標準株と異なつたが、その他の
性質はよく一致したので、本菌株をクリベロミセス・マ
ルキシアナス（Kluyveromyces marxianus）280株と命名
し、微生物工業技術研究所に、微工研菌寄第8795号とし
て寄託した。

本発明の菌株を用いてエタノール発酵を行なうには、グ
ルコース、蔗糖などの直接発酵可能な糖質培地は勿論、
セルロース等の多糖類を適宜な方法で加水分解した培
地、乃至はその加水分解が進行中の培地（SSF）に、本
菌株を接種し、発酵を行う。温度は40℃以上で、発酵時
間は24〜72時間が好ましい。

斯くして、培地中に生成したエタノールは、蒸留などの
従来技術により、容易に取り出すことができる。

〔作用及び発明の効果〕実用培地においては、高温域におけるエタノール発酵能
力と共に、増殖能力の高い菌株が望まれる。特にセルロ
ース系の多糖類を原料とする、同時糖化発酵（SSF）に
おいては、使用するセルラーゼの活性適温が、50℃近く
にあるためにこれに近似した温度で、十分な発酵能力と
増殖能力をもつ、本発明の菌株はその効果が大きい。

前述のHughesらの、Kluyveromyces marxianusと、本発
明のそれとを対比すると、まず、エタノール生産能力
は、第２図のとおりである。Hughesらのデータは、培養
30時間までしかないので、30時間におけるエタノール生
産量を見ると、30〜43℃では、Hughesらの菌が高い値を
示し、45〜48℃では、両者はほぼ同一のレベルである。

これに対して、増殖能力は、第１図のとおりで、30℃で
はHughesらの菌が体が、40〜48℃においてはいずれも本
発明の菌が高い値を示しており、したがつて総合的に、
実用培地における高温域でのアルコール発酵には、本発
明の菌の方が有効である。

〔実施例〕

以下、実施例により、本発明を詳細に説明する。

実施例１（基本培地によるアルコール発酵）クリベロミセス・マルキシアナス280株、クリベロミセ
ス・マルキシアナスIFO−260株、クリベロミセス・マル
キシアナスATCC−12708株、サツカロミセス・セルビシ
エATCC4126株およびサツカロミセス・ウバラムATCC2660
2株を、２％グルコース、0.5％ペプトン、0.3％酵母エ
キス、0.3％麦芽エキスからなる培地20mlを含む100ml三
角フラスコに、斜面培地より１白金耳植菌し、30℃にて
24時間振盪培養した。各種酵母菌体を遠心分離により集
菌した後、グルコース15％、酵母エキス１％、NaCl 0.1
％、CaCl₂ 0.02％、KH₂PO₄ 0.2％、FeCl₃・6H₂O 0.001
％、MgSO₄・7H₂O 0.17％、NH₄Cl0.2％の培地25mlを含む
100ml三角フラスコに、初発酵母数１×10⁸cells/mlにな
るように接種し、所定温度で48時間静置培養することに
よりアルコール発酵を行なつた。

結果を第２表に示した。表からも明らかなように、4126
株、26602株は、43℃以上ではエタノール生産能が極端
に低下するのに対して、280株は45℃でも、7.2％のエタ
ノールを生成した。

また、280株は、高温域のおいては、クリベロミセス・
マルキシアナスの標準株であるIFO−260株及びATCC−12
708株より高い生成量を示した。

実施例２（糖蜜培地によるアルコール発酵）クリベロミセス・マルキシアナス280株クリベロミセス
・マルキシアナスIFO−260株、クリベロミセス・マルキ
シアナスATCC−12708株及びサッカロミセス・ウバラムA
TCC−26602株を、糖蜜（直接還元糖をグルコース換算で
15％含む）、尿素0.2％、MgSO₄・７H₂O 0.01％からなる
培地にてアルコール発酵を行なつた。培養方法は、実施
例１と同様である。結果を第３表に示した。26602株は4
5℃以上ではほとんど発酵を行なわないが、280株は45℃
においても6.2％のエタノールを生成した。

また、280株は、高温域においては、クリベロミセス・
マルキシアナスの標準株であるIFO−260株及びATCC−12
708株より高い生成量を示した。

実施例３（化学処理バガス糖化液によるアルコール発
酵） 250g/lの化学処理バガスを12FPU/mlのセルラーゼで、50
℃にて、72時間分解させ、グルコース12.7％、キシロー
ス1.96％を含む糖化液を得た。得られた糖化液に、あら
かじめ培養しておいた酵母クリベロミセス・マルキシア
ナス280株、クリベロミセス・マルキシアナスIFO−260
株、クリベロミセス・マルキシアナスATCC−12708株及
びサツカロミセス・ウバラムATCC26602株を接種し、ア
ルコール発酵を行なつた。

結果は第４表のとおりであり、26602株を使用した発酵
試験では、43℃以上においてはエタノールの生産がほと
んど認められないが、280株の場合は43℃にて5.6％、45
℃にて3.6％のエタノールが生成された。

実施例４（同時糖化発酵プロセスによる化学処理バガス
からのアルコール発酵）１の0.05Mクエン酸緩衝液（pH4.8）入つた3lジヤーフ
アーメンターに化学処理バガス200g、10FPU/mlのセルラ
ーゼ及びあらかじめ培養した酵母クリベロミセス・マル
キシアナス280株、またはサツカロミセス・ウバラムATC
C26602株を接種した。初発酵母数は、１〜２×10⁸cells
/ml、温度45℃において攪拌（200〜300rpm）しながらア
ルコール発酵を行なつた。その発酵経過を第３図に示し
た。

26602株では、反応開始とともに酵母数の急激な低下が
見られ、反応液のグルコース量は直線的に増加し、最終
アルコール濃度は約３％であつた。一方、280株の場合
は酵母数の減少も見られず、最終的に５％のエタノール
が生産された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の菌株とK.marxianus Hughesの増殖能
力の対比を示す。第２図は、本発明の菌株とK.marxianus Hughesのエタノ
ール生産能力の対比を示す。第３図は、同時糖化発酵（SSF）プロセスにおける、本
発明の菌株と、S.uvarum（ATCC26602）の発酵経過を示
す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】糖類乃至多糖類を原料として発酵法により
エタノールを製造する方法において、クリベロミセス・
マルキシアナス280株（微工研菌寄第8795号）またはそ
の天然乃至人工変異株を用いて発酵を行うことを特徴と
するエタノールの製造法。
【請求項２】発酵が同時糖化発酵である特許請求の範囲
第１項記載のエタノールの製造法。
【請求項３】原料が化学処理バガスである特許請求の範
囲第１項又は第２項記載のエタノールの製造法。