JPS5857148B2 - パン酵母の培養方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は糖分を主炭素源とする基質を供給して行なうパ
ン酵母の通気培養法に係り、特に基質供給速度全制御す
る形式のパン酵母の培養方法に関する。

一般に、パン酵母の培養は基質を連続的あるいは断続的
に供給して行なわれている。

その基質の供給については、これまでのパン酵母の培養
実績をもとにして、培養時間と好ましい基質供給量との
関係を推測して培養前に基質供給プログラムを作成し、
それに基づいて供給されている。

しかし、このような方法では、それぞれの培養における
パン酵母の活性は同一でなく、また供給する基質も必ず
しも同一のものでないことから、効率の良い培養を常に
行なうことはできなかっ７Ｑ）即ち、糖分を主炭素源と
する基質を供給してパン酵母を培養する場合、基質の供
給量が過剰になるとパン酵母は供給された基質中の糖分
をエタノール−転換するようになる。

このため、供給した基質量に対するパン酵母の菌体増殖
量の割合（対糖収率）が低下し、原料に対する生産効率
が低下する。

斗た、基質の供給量が不足するとパン酵母の増殖が抑制
されて培養槽単位容積単位時間当たりの生産性が低下す
る。

従って、パン酵母の培養では、エタノールの生成量を約
１０００ＴＩｆ！／を以下になるように基質供給量を過
不足なく制御することが望ましい。

それに対して、培養液中のエタノール濃度を測定し基質
供給速度を制御する方法や、排気ガス中の酸素濃度と炭
酸ガス濃度を測定ヒ消費された酸素量に対する生成した
炭酸ガス量のモル比（ＲＱ）を指標として基質供給速度
を制御する方法等が提案されてきた。

しかし、排気ガス中のエタノール濃度を指票とする培養
方法では、排気ガスをサンプリングしてから測定結果を
得る寸でに１５〜２０分程度の遅れが生じることから、
迅速にエタノールの生成を検知することはできず、即応
した対策がとれないという欠点がある。

また、ＲＱを指標とする培養方法についても、ガス濃度
検知器の応答性の問題があり、更に、排気ガスを循環し
て通気する培養や、酸素濃度が２０％以上の酸素富化ガ
スを通気する培養では、排気ガス中の酸素濃度の炭酸ガ
ス濃度だけでなく通気ガス中の酸素濃度や炭酸ガス濃度
も測定しなければならず、測定精度を考慮すると検出装
置がどうしても高価になるという欠点がある。

上述したように、パン酵母の培養において、エタノール
の生成を検知する合理的な方法で実用的なものは！た開
発されていない。

本発明の目的は上記の欠点に鑑み、簡単な手段を用いて
エタノールの生成の有無を応答性良く検知して常に良好
な基質供給条件を維持できるパン酵母の培養方法を提供
するにある。

本発明により上記の目的は、パン酵母の通気培養におい
て、エタノールの生成時には通気ガス流量より排気ガス
流量の方が多くなるという事実に老眼し、通気ガス流量
と排気ガス流量を測定し、両者を比較することによって
エタノールａ［の有無を判断して基質の供給を過不足な
く制御することにより達成される。

次に本発明の基本原理について説明する。

理論的には、糖を基質とした場合のパン酵母の菌体生成
反応は、エタノール生成が無い時次のように表わされる
。

即ち、パン酵母は菌体生成の過程で増込んだ酸素と等モ
ルの炭酸ガスを生成する。

パン酵母の培養は通常ＰＨ４〜５の範囲で行なわれるこ
とから、培養液中の炭酸はほとんど炭酸ガスの形で存在
しており、パン酵母により生成された炭酸ガスで飽和の
状態にあるから、パン酵母により生成された炭酸ガスは
速かに気相に出る。

従って、通気ガス量と排気ガス量とは等モルになる。

通気ガス中に窒素ガスが含オれる場合についても、窒素
ガスはパン酵母に利用されないから、通気ガス量と排気
ガス量とは等モルである。

それに対して、糖からのエタノール発酵は次の反応式で
表わされる。

Ｃ６Ｈ１２Ｏ６→２Ｃ２Ｈ５０Ｈ＋２ＣＯ２・・・・・
・・・・（２）即ち、エタノールの生成と同時に炭酸ガ
スが生成する。

前述したように、生成した炭酸ガスは速かに気相に出、
またエタノール発酵の過程では、パン酵母による酸素の
摩込みはない。

従って、排気ガス量は通気ガス量よりも生成した炭酸ガ
ス量だけ多くなる。

従って、通気ガス流量と排気ガス流量とを比較すること
によって、培養液中のエタノール生成を検知できる。

ここで、通気ガス流量ｘ （ＶＶｍはガス流量の単
位で、１分間当たり単位培養液当たりのガス流量を表わ
す。

）、培養液量ｖｔでパン酵母の培養を行なう時、排気ガ
ス流量がＸ＋ｙｖｖｍであるとし、通気ガス流量と排気
ガス流量との比をａとする。

排気ガス流量と通気ガス流量との差ｙは、（２）の反応
によって生成した炭酸ガス量を表わし、オた（２）から
明らかのように、糖からのエタノール発酵でハ炭酸ガス
と等モルのエタノールが生成することから、培養液中の
エタノール量の変化は次式で表わされる。

エタノール濃度変化については、培養液量に拘らず、次
式で表わされる。

通気培養では、経済性を考慮し、＝般に１ｖＶｍ程度で
通気を行なう。

従って、通気ガス流量と排気ガス流量の比ａに着眼すれ
ば培養液中のエタノール生成及び培養液中のエタノール
濃度の変化を検知することができる。

ａに着眼してエタノールの生成を検知する本方法は、通
気ガスとして酸素濃度が２１多以上の酸素富化ガスを用
い通気ガス流量Ｘを減少させて行なう培養に対して、い
っそう効果的である。

次に図を参照して説明する。

第１図は本発明の基本原理に係り、糖分（モラセス）を
基質としたパン酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃ
ｅｒｅｖｉｓｉａｅ）の通気培養における培養時間和と
培養液中のエタノール濃度（■／２）との関係及び前記
培養時間と排気ガス流量／通気ガス流量との関係を示し
たものである。

但し、図中黒丸は培養液中のエタノール濃度を示し、白
丸は排気ガス流量／通気ガス流量を示している。

図に示した培養に釦いて、溶存酸素濃度は２〜５ ’ｌ
’ｉ／ｌに制御されており、好気的条件が維持された。

培養時間が３時間から４時間の間にエタノールが６ｏ
ｏ ｏｙｎｔｉ／１程度斗で生成し、それに対応して排
気ガス流量と通気ガス流量との比が１．０より太き（１
，０４となった。

その後、エタノールの生成は見られず、排気ガス流量と
通気ガス流量との比は１．０以下であった。

以上のことは、通気ガス流量と排気ガス流量との比較に
より、エタノール生成の有無を知ることが現実的に可能
なことを明示している。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

第２図は本発明に係るパン酵母の培養方法の一実施例を
説明する培養装置の構成国である。

１は培養槽を示し、供給速度可変の基質供給手段２によ
って基質が供給される。

基質供給手段２は、基質供給速度調節手段３によって制
御される。

基質供給手段２としては、例えば吐出量可変の定量ポン
プでよく、基質供給速度調節手段３としては、例えば基
質供給手段２に連動する可変抵抗器でよい。

４は通気ガス発生手段を示し、例えばコンプレッサでよ
い。

通気ガスは、通気ガス流量計５を経て培養槽１に吹き込
まれる。

排気ガスは、排気ガス流量計６を経て培養槽１の外へ排
出される。

通気ガス流量計５と排気ガス流量計としては、例えばサ
ーマルマスフローメータでよい。

７は比較手段を示し、通気ガス流量と排気ガス流量との
比較演算を行ない、その結果を表示手段８により表示す
る。

比較手段７としてはアナログ計器でよく、表示手段８と
してはデジタル表示計でよい。

次に上記の培養装置を用いた本実施ｆｌＪ７）培養方法
を説明する。

通気ガス流量計５と排気ガス流量計６は、培養中連続的
に通気ガス流量と排気ガス流量をそれぞれ測定する。

その測定結果をもとに、比較手段７は排気ガス流量と通
気ガス流量との比を求める演算を行ない、通気ガス流量
と排気ガス流量との大小関係を表示手段８によって明示
する。

操作者は表示手段８を見排気ガス流量が通気ガス流量よ
り多い時は、基質供給量が過剰になったためエタノール
が生成していると判断し、基質供給速度調節手段３を操
作して基質供給速度を減少させる。

逆に、排気ガス流量が通気ガス流量より少ない時は、基
質供給量が不足していると判断臥基質供給速度調節手段
３を操作して基質供給速度を増大させる。

なお・、第２図に釦いて、比較手段７と基質供給速度調
節手段３とを電気的に接続することによって、基質供給
速度を最適な条件に自動制御することも可能である。

以下いくつかの条件によってパン酵母を上記の方法によ
り培養した例を説明する。

例１、菌体として、パン酵母（Ｓ ａ ｃ ｃ ｈａ
ｒ ｏｍｙｃｅ ５ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）を用い、培
地として、モラセス（廃糖蜜）を３５多糖液に調整し、
それに尿素とリン酸ナトリウム溶解したものを使用した
。

培養条件は、ＬＡ容ミニジャーファーメンタを用い、温
度３０℃、Ｐ Ｈ５，０で排気ガス流量と通気ガス流量
との比が１．０〜１．０２となるように上記培地を流加
し、溶存酸素濃度を２〜５ｍｆ！／ｌに維持するために
、通気ガス中の酸素濃度及び撹拌機回転数を変化させた
。

初期培養液量を３５０ｒｒＩｌとし、初期菌体濃度を５
６ ｇ ｄｒｙ ｄｒｙ ｃｅｌｌ／、ｄとした。

結果は、培養時間１２時間で培養液量は５２５−になり
、菌体濃度は１０８ ｇ ｄｒｙ ｃｅｌｌ／、ｆｆに
達した。

培養期間を通じて、培養液中のエタノール濃度は２００
■／を程度の低濃度維持でき、対糖収率は４７％であっ
た。

例２、菌体として、パン酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃ
ｅｓｃ ｅｒｅｖｉ ｓｉ ａｅ）を用い、培地として
、モラセス（廃糖蜜）を３５係糖液に調整し、それに尿
素とリン酸ナトリウムを溶触したものを使用した。

培養条件は、ｌｔ容□ニジャーフアーメンタを用い、温
度３０℃、ＰＨ５，０で排気ガス流量と通気ガス流量と
の比が１．０〜１．０２となるように上記培地を流加し
、純酸素を通気し、溶存酸素濃度を２〜５η／ｌに維持
するために、撹拌機回転数を変化させた。

初期培養液量を３５０７ｎｌとし、初期菌体濃度を１０
６ ｇｄｒｙ ｃｅｌしｔとした。

結果は、培養時間１０時間で培養液量は４８０−になり
、菌体濃度は１４２ ｇ ｄｒｙ ｅｅｌ ｌ／ｌに達
した。

培養期間を通じて、培養液中のエタノール濃度は２００
７ＩＩｇ／を程度の低濃度に維持でき、対糖収率は５２
％であった。

例３、菌体として、パン酵母（Ｓａｃｃ ｈａｒｏｍｙ
ｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ ） を用い、培地とし
て、モラセス（廃糖蜜）を４６％糖液に調整し、それに
尿素とリン酸ナトリウムを溶解したものを使用した。

培養条件は、１５を容ジャーファーメンタを用い、温度
３０℃、ＰＨ５，０で排気ガス流量と通気ガス流量との
比が１．０〜１．０２となるように上記培地を流加し、
純酸素を通気し、溶存酸素濃度を２〜５■／ｌに維持す
るために、撹拌機回転数を変化させた。

初期培養液量を５ｔとし、初期菌体濃度を５０ ｇ ｄ
ｒｙ ｃｅｌｌ／７とした。

結果は、培養時間１２時間で培養液量は７．９５ｔにな
り、菌体濃度は１００ ｇｄｒｙ ｃｅｌｌ／Ｚに達し
た。

培養期間を通じて、培養液中のエタノール濃度は３００
■／を程度の低濃度に維持でき、対糖収率は４３係であ
った。

例４、菌体として、パン酵母（Ｓａｃｃｈａｒｆｆｎｙ
ｃｅｓｃｅｒｅｖ ｉｓ ｉ ａｅ）を用い、培地とし
て、グルコースを３３多濃度とし、尿素、リン酸−ナト
リウム、硫酸マグネシウム、クエン酸ナトリウム、酵母
エキス及びビタミン液を加え、水道水に溶解したものを
使用した。

培養条件は、１５を容ジャーファーメンタを用い、温度
３０℃、ＰＨ５，０で排気ガス量と通気ガス量との比が
１．０〜１．０２となるように上記培地を流加し、溶存
酸素濃度を２〜５■／ｌに維持するために、通気ガス中
の酸素濃度及び撹拌機回転数を変化させた。

初期培養液量を５１−とヒ初期菌体濃度を５０ ｇ ｄ
ｒｙ ｃｅ ｌ ｌ／ｌとした。

結果は、培養時間１２時間で培養液量は９．９１ｔにな
り、菌体濃度は９４ ｇｄｒｙ ｅｅｌしｔに達した。

培養期間を通じて、培養液中のエタノール濃度は２００
ｍｆ／ｌ程度の低濃度に維持でき、対糖収率は４２％で
あった。

本実施例によれば、通気ガス流量と排気ガス流量とを比
較手段７によって比較し、その結果を表示手段８により
知って、基質供給速度調節手段３を操作することにより
常に良好な基質供給条件を維持し得る効果がある。

この場合、エタノール検知手段は安価で且つ簡単なもの
であり、応答性も良好となる効果がある。

以上の説明から明らかなように本発明によれば、通気ガ
ス流量と排気ガス流量を測定し両者を比較することによ
り、簡単な手段を用いてエタノールの生成の有無を応答
性良く検知して常に良好な基質供給条件を維持できるパ
ン酵母の培養方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は通気培養における培養時間と培養液中のエタノ
ール濃度との関係及び前記培養時間と排気ガス流量／通
気ガス流量との関係を示した線図、第２図は本発明に係
るパン酵母の培養方法の一実施例を説明する培養装置の
構成図である。 １・・・・・・培養槽、２・・・・・・基質供給手段、
３・・・・・・基質供給速度調節手段、４・・・・・・
通気ガス発生手段、５・・・・・・通気ガス流量計、６
・・・・・・排気ガス流量計、７・・・・・・比較手段
、８・・・・・・表示手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パン酵母を好気的に培養する通気培養において、少
   なくとも通気ガス流量計と排気ガス流量計及び基質供給
   手段とを設け、通気ガス流量と排気ガス流量を測定し両
   者を比較することによってエタノールの生成を検知し、
   基質供給が過不足なく行なわれるように基質供給手段の
   供給速度を制御することを特徴とするパン酵母の培養方
   法。 ２、特許請求の範囲第１項記載のパン酵母の培養方法に
   おいて、通気ガスを酸素濃度２１多以上の酸素富化ガス
   としたことを特徴とするパン酵母の培養方法。