JPS6034187A - 炭素数3または/および4の炭化水素の製造法 - Google Patents

炭素数3または/および4の炭化水素の製造法

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JPS6034187A
JPS6034187A JP58143457A JP14345783A JPS6034187A JP S6034187 A JPS6034187 A JP S6034187A JP 58143457 A JP58143457 A JP 58143457A JP 14345783 A JP14345783 A JP 14345783A JP S6034187 A JPS6034187 A JP S6034187A
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秀雄 福田
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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】 本発明は微生物による炭素数3または/および4の炭化
水素の製造法に関するものである。本発明の製造法によ
ると、たとえば、プロパン、プロピレン、ノルマルブタ
ン、イソブタン、1−ブテン、イソブチン、トランス−
2−ブテン、シス−2−ブテンなどの有用な低級炭化水
素が微生物の働きによってつくられる。
これらの炭化水素は、石油分解ガスや天然ガスなどに含
まれ、これらの精製・分留工程から製造されている。し
かし、地球上でのこれらの埋蔵量にはおのずから限度が
ある。
発明者らは、再生産可能なバイオマスを主原料とする微
生物によるこれらの炭化水素の製造方法について種々研
究し、この発明を完成した。
微生物によるプロパン、プロピレン、ブタン、ブテンの
生成については、牛ふんの発酵物中の混合菌(菌株の分
離、同定をしていない)を嫌気的に培養してメタンと共
に極〈微量のエタン、プロパン、ブタン(化学構造不明
)、ブテン(化学構造不明)を検出したとの報告[K、
G、Gollakotaand B、Jayalaks
hmi 、 Biochemical andBiop
hysical Re5earch Communic
ations。
110.32〜35(1983)Lマツシュルームがエ
タン、エチレン、プロパン、プロピレン、n−ブタンを
少量生成した2の報告[E、M、Turner 、 M
、Wright 、 T、Ward 、and D、J
、0sborne、 J、Gen、Microbiol
、、91 、167−176(1975)〕、および、
牛ふん中の混合菌(菌株の分離、同定をしていない)で
の嫌気的メタン発酵、ならびにPenicillium
 digitatum ATCCNo、10030の寒
天平板培養で、少量のエタン、エチレン、プロパン、プ
ロピレンを検出したとの報告[J、B、Davis a
nd R,M、5quires。
5cience 、−リ9.381−382(1954
) 〕がある。LかLlこれらの報告ではいづれも炭化
水零の生成量が少く、嫌気培養か固体表面培養であり、
関与する微生物あ:不明確が、または、生成炭化水素の
化学構造が不明確である。
本発明は、炭素数3または/および4の炭化水素を生成
しうる能力を有する微生物を、液体培地に好気的に培養
し、培養液中および気相中に−F記炭化水素を生成させ
、これを採取することを特徴とする微生物による炭素数
3または/および4の炭化水素の製造法である。
本発明に用いられる微生物としては、Phytopht
hora 、 Mucor 、 Rh1zopus 、
 Absidia 、 Mortierella 、 
Cunninghamella 、 Taphrina
 。
Monascus 、Nectria 、Gibber
ella 、Chaetomium 、Neurosp
ora 、Mon1lia 、Trich。
derma 、Aspergillus 、Paeci
lomyces 、Gliocladium 、Spo
rotrichum 、Microsporum、Tr
ichopbyton 、Cladosporium 
、Syncephalastrum 、 Phycom
ycesらの属に属するカビ、およびその変異株、En
domyces 、 Schizosaccharom
yces 、Saccharomyces 、Pich
ia 、Hansenula 、Debaryomyc
es 、Saccharomycopsis 、Rho
dotorula 、Sporobolomyces 
、Cryptococcus 、 Candida 、
 Brettanomycesらの属Kmする酵母、お
よびその変異株、Bacillus、 13revib
acterium 、 Corynebacteriu
m 、 Micrococcus 、 Paracoc
cus 、 Proteus 、 Pseudomon
as 、 Salmonella 、 5errati
a 、 Acet。
bacterらの属に属する細菌、およびその変異株、
Streptomyces 、 Actinomyce
s 、 Amorphosp。
rangium 、 Intrasporangium
 らの属に属する放線菌、およびその変異株が挙げられ
る。
そのうち、これらの炭化水素を著量生成する代表的な菌
株の例は下記のものである。Phytophthora
 capsici IFO−8386、Mucor h
iemalis f、 corticolus IFO
−9401、Mucorhiemalis f、hie
malis IFO−9404、同IFO−9405+
 Mucor hiemalis f、 Iuteus
 IFO−9410,同 IFO−9411+Rh1z
opus javanicus TFO−5441+ 
Rh1zopus japonicusIFO−475
8、Absidia cylindrospora I
FO−4000、Mortierella 1sabe
llina IFO−8183、Mortierell
a elongata IFO−8570、Cunni
nghamella elegans IFO−44−
41。
’l’aphrina caerulescens I
FO−9242、Taphrina wiesneri
 IFO−7776、Monascusanka IF
O−6540、Monascus albidus T
FO−4489、Nectria flammea I
FO−9628。
(,1bberella fujikuroi IFO
−5268、Chaetomium globosum
 IFO−6347、Neurospora cras
sa TFO−6067+ Mon1lia geop
hilaIFO−5425、Trichoderma 
viride IFO−4847、Aspergill
us clavatus IFO−4045、同 IF
O−8605、同 IFO−8606、Paecilo
myces carneus IFO−8292、Pa
ecilomyces elegans IFO−66
19、Gliocladiumaureurn IFO
−9055+ Gliocladium deliqu
escens IFO−7062+ Glioclad
ium roseumIFO−7063+ Sporo
trichum aureum IFO−9381、M
icrosporum gypseum IFO−59
48、Trichophyton mentagrop
hytes IFO−5466、Cladospori
um resinae IFO−8588。
Syncephalastrum racemosum
 IFO−4816+Phycomyces n1te
ns IFO−9422などのカビ、Endomyce
s geotrichum IFO−9541、End
myces reessii TFO−1112、En
domycesmagnusii IFO−0110、
Schizosaccharomyces octos
porus IFO−0353+ Schizosac
charomyces pombe IFO−0340
、Schizosaccharomyces japo
nicus IFO−1609、Saccharnmy
ces bailii IFO−0468、Sacch
aromyces sp、 IFO−2363、同sp
、 IFO−2226゜同sp、 IFO−2112、
同sp、 IFO−2115、同sp、 IFO−23
42、同sp、 IFO2343、同sp。
IFO−2344、同sp、 IFO−2345、同s
p、 IFO−2346、同sp、 TPO−2347
、同sp、 IFO−2376、Pichia aca
ciae IFO−1681。
pichia besseyi IFO−1707、P
ichia farinosa IFO−0459、H
ansenula capsulata IFO−07
21、Debaryomyces nepalensi
sTFO−1428+ Saccbaromycops
is 1ipolytica IFO−1658、Sa
ccharomycopsis crataegens
is IFO−1708+ Saccharomyco
psisfibuligerq TFO−1745、R
hodotorulaglutinis TFO−06
97、同 IFO−1501、Rhodotorula
 m1nuta IFO−0387、5porob。
1omyces salmonicolor IFO−
0374、Sporobolomyces parar
oscus IFO−0376,0ryptococc
us albidus IFO−0378+同 IFO
−0939、Cryptococcus flavus
 IFO−0407、Cryptococcus Ia
urentii IFO−0384。
Candida albicans IFO−1060
、Candidabutyri IFO−1571、C
andida guilliermondii IFO
−0454、Brettanomyces bruxe
llensis IFO−0628、Brettano
myces intermedius IFO−158
7などの酵母、Bacilluscirculans 
IFO−3329、Bacillus coaguJa
ns IFO−3557、Bacillus pumi
lus IFQ−3F313 、 Bucillus 
5ubtilis IFO−3023、Breviba
cterium ammonjagenes ATCC
−4687、Brevibacterium Iact
ofermentum ATCC−4685、Cory
nebacterium aquaticumIFO−
12154、Corynebacterium’ fa
scjansIFO−12077+ Coryneba
cterium paurometabolum IF
O−12160、Micrococcus Iuteu
sIFO3064+ Paracoccus deni
trificansIFO−12442、Proteu
s m1rabilis IFO−3849、Pseu
domonas aeruginosa IFO−34
45、Pseudomonas putida IFO
−3738+ Pseudomonas 5tutze
ri IFO−3773、Salmonella ty
phimurium IFO12529,5errat
ia marcescens IFO−12648’、
AcetobacterBceti IFO−3281
などの細菌、Streptomyces flaveo
lus IFO−3408+ Streptomyce
s fradiae IFO−3360、Strept
omyces Iavendulae IFO−314
5、同IFO−13709。
Streptomyces viridochromo
genes IFO−3113+ Streptomy
ces regensis rFo−13448、Ac
tinomyces aurigineus IPO−
13022、Actinomyces vulgari
s IFO−13107+ Amorphospora
ngium auranticolor IFO−12
245+ Tntrasporangium calv
um IFO−12989などの放線菌であり、このほ
かKも同属株にかなりの前記炭化水素生産菌が認められ
る。
これらの微生物を培養する培地は、各種菌株によって異
なるが、炭素源、窒素源、無機塩類、その他の栄養素を
含有する通常のカビ用、酵母用、細菌用、放線菌用の培
地である。
炭素源としては、グルコース、シュクロース、マルトー
ス、澱粉、キシロース、ソルビトール、などの炭水化物
、グリセリン、エタノールなどのアルコール、醋酸、脂
肪酸などの有機酸、さらにはこれらを含有する粗原料が
用いられる。とりゎけ、天然界および人為的に副生ずる
再生産可能々バイオマス、たとえば農産、林産、水産、
畜産などから発生する廃資源、廃棄物、あるいは、各種
製造工場から排出される工場廃水、産業廃棄物、あるい
は、公共下排水、各種工場排水などの生物的処理から副
生ずる汚泥類、あるいはし尿などが、この発明にとって
有用な主原料として用いられる。
これらの主原料は、使用する各種菌株によって異るが、
必要に応じて予め溶解または分解の前処理を行なうこと
もある。
9iLIGiとしては、アンモニアガス、アンモニア水
、アンモニウム塩などが望ましい。なお、前記のような
バイオマスを主原料として使用する場合には、これらの
窒素源の添加を必要とじ々いこともある。
缶機塩類としては、リン酸塩、カリ塩、マグネシウム塩
、ナトリウム塩、カルシウム塩などの通常のものであり
、バイオマスの場合には不要のこともある。
ビタミン、アミノ酸、およびこれらを含有する酵母エキ
ス、ペプトン、肉エキス、コーンスチーブリ力−々どは
、本菌株の生育促進もしくは目的炭・比水素の生r!i
JK寄ケーすることがある。
培養は好気的条件、たとえば通気攪拌培養、もL〈は、
静置培養で行なう。培地の、■は2〜9、培養温度は2
0〜45℃に制御しつ\、各菌株によって最良の条件が
設定する。かくして、1〜10日間培養すると、著量の
炭素数3または/および4の炭化水素を含有するバイオ
ガスが生成される。
生成されたバイオガス中のそれぞれの炭化水素のmは次
のようにして測定されうる。培養途中または培養終了時
の被検液x=]〜5−を、予め滅菌した全容V=10〜
50′の試験管に採取し、滅菌ゴムキャップで密栓し1
20〜45℃ft=1〜7時間、往復振とうする。使用
菌株によって呼吸速度が異るので、振とう中に酸素が欠
乏しないような条件設定つ捷り、■、x、、tの水準を
必要に応じて、適宜かえることが好ましい。
往復振とう終了後、試験管上方の空間部からガスシリン
ジで、y=Qj〜2−のガスを抜き取り、FID法(カ
ラム充填剤の種類によってカラム温度を50〜120℃
の最適温度にかえる。注入温度も充填剤の種類1て応じ
て変える。)、キャリアーガスに窒素ガスを使う常法の
ガスクロマトグラフィーにかける。なお、カラムの充填
剤の好ましい例は、Porapak Q + X 28
 、 Bond−GC/PIC、Activated 
Aluminaなどであり、測定する炭化水素の種類に
よって適宜選択して使用するのがよい。
別途、あらかじめ各種炭化水素の標準物質を使って、上
記と同じ条件下で、同じ操作で、ガスクロマトグラフィ
ーにかけ、それぞれの炭化水素の記録紙上での滞留時間
を測定しておく。また、各種炭化水素の標準物質を使っ
て、それぞれの炭化水素毎に検量線をめておく。
上記被検ガスのガスクロマトグラフィーについて、記録
紙−にの各ピーク部分の滞留時間を測定して前記標準ガ
スのそれと対比1〜で、該当する炭化水素の種類を判定
する。ついで、それぞれの炭化水素の該当部分の面積を
測定し、前記標準ガスについての検量線を使って、それ
ぞれの炭化水素の量Ei祿をめる。
なお、次式を使って、被検ガス中のそれぞれの炭化水素
の生成速度Pinl/−・hr を算出することができ
る。こ\に添字iは、被検ガス中に混在する各種炭化水
素の種類によって変ることを示し生成バイオガスから、
目的とする炭素数3または/および4の炭化水素を分離
、採取するには、生成バイオガスをそのま\ゼオライト
あるいは活性炭などの適当な吸着剤に吸着して不純ガス
と分離した後に脱着したり、もしくは、予め苛性ソーダ
液に接触させて副生ずる炭酸ガスを除去した後に、上記
吸着剤に吸着、脱着することもできる。
ゼオライトとしては、モレキュラーシーブス3A、4A
、5A、および1oX〔ユニオン昭和(株彪〕、ゼオラ
ムA−3,A−4,A−5,およびF−9〔東洋ツーダ
ニ業(株)製〕などが使用される。
また、活性炭としてはモレキュラーシービングカーボン
〔武田薬品工業(株)製〕などが使用される。
本発明の特長としては、使用する主原料として、容易に
入手可能で、しかも再生産可能なバイオマス、とりわけ
、農産、林産、水産、畜産などから発生する廃資源、廃
棄物、あるいは、各種製造工場から排出される工場廃水
、産業廃棄物、あるいは、公共下排水、各種工場排水な
どの生物的処理から副生ずる汚泥類、あるいはし尿など
が、有利に使用できること、ならびに、本発明の方法を
実施することによって、上記主原料として使用するバイ
オマス類の一種の微生物学的な廃液処理、廃棄物処理を
行なうことに相当すること、などをあげることができる
。さらに、原油や天然ガスからの現行製造法に較べると
、主原料が再生産可能なバイオマスであるから枯渇する
恐れのないこと、微生物の作用を利用する反応であるか
ら比較的低湿、低圧の緩和な条件のもとて製造できるこ
と、本発明の方法によって副生ずる不純ガスとしては炭
酸ガスがその大部分であり、したがって目的とする炭化
水素の精製が容易であり、製品の純度も高いこと、など
の特長があげられる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
実施例1゜ 300 mt三角フラスコに第1表に示す培地を50m
1づつ仕込み、120℃、15分間、加圧蒸気滅菌し、
冷却後、前培養した各種菌株の1白金耳づつを接種し1
25℃(カビ、酵母、放線菌)、または30℃(細菌)
で、それぞれ1〜2日間(細菌)、2〜3日間(酵母)
、4〜7日間(カビ)、3〜7日間(放線菌)、往復振
とう培養機(細菌;振幅7α、120cpm)、または
回転振とう培養機(カビ、酵母、放線菌;回転半径7c
′1.180rpm)で培養した。
このようにして得られた培養液1〜2mlを344容の
滅菌試験管にそれぞれ採取、密栓し、25℃(カビ、酵
母、放線菌)、または30℃(細菌)で5〜10時間往
復振とう機にかけてバイオガスを発生させた。
往復振とう終了後、試験管上方の気相部からガスシリン
ジでそれぞれ1rnlのガスを抜きとり、本文記載の方
法でガスクロマトグラフィーにかけて、炭素数3または
/および4の炭化水素の生成速度を算出した。その結果
を第2表に示した。
第1表 各種菌株用の培地組成 実施例2゜ 300”三角フラスコに、下水処理場から採取した濃縮
活性汚泥(固形分含有率=20%;有機質含有率:1.
0%)全501nlツ9分注シ、120℃、15分間加
圧蒸気滅菌し、冷却後、前培養したAspergill
us clavatus IFO−4045、およびG
liocladium aureum IFO−905
5のそれぞれ1白金耳づつを接種し、25℃で7日間、
回転振とう培養機で培養した。
この培養液1mlづつを、34′容の滅菌試験管にそれ
ぞれ採取・密栓し、25℃で5時間、往復振とう機にか
けてバイオガスを発生させ、試験管」三方の気相部から
ガスシリンジでそれぞれ1′のガスを抜きとり、本文記
載の方法でガスクロマトグラフィーにかけて、炭素数3
または/および4の炭化水素の生成速度を算出した。
その結果、Aspergillus clavatus
 IFO−4045ではプロパンの生成速度が0.1”
e/−・hr。
またGliocladium aureum IFO−
9055ではプロパン生成速度0.2吋/rnl−hr
 、 n−ブタンの生成速度0.1 nl/ml−hr
 であった。
実施例3゜ Aspergillus clavatus IFO−
4045、Bacillus pumilus IFO
−3813およびActinomyces aurig
ineus IFO−13022の3株を、第1表記載
のカビ用、細菌用、放線菌用寒天入り(1,5w/V%
)NB培地の斜面上にそれぞれ生育させ、これらに滅菌
蒸留水を無菌的に添加して胞子懸濁液を調製した。
31坂ロフラスコに第1表記載のカビ用、細菌用、放線
菌用NB培地50 U’づつをそれぞれ分注し、120
℃、15分間加圧蒸気滅菌し、冷却後、上記胞子懸濁液
をそれぞれ接種し、カビは25℃、3日間、細菌は30
℃、1日間、放線菌は25℃、2日間、往復振とう培養
機で前培養する。
14’ジャーファーメンタ−に、第1表記載のカビ用、
細菌用、放線菌用NB培地101づつをそれぞれ仕込み
、蒸気で120℃、20分間の加圧滅菌をおこない、冷
却後、上記前培養液をそれぞれ移植し、カビは25℃で
6日間、細菌は30℃で2日間、放線菌は25℃で5日
間、0.IVVMの無菌空気を通気し、攪拌回転数20
0〜300rpm(泡立ちに応じて回転数を調節する)
の条件で、それぞれ本培養をおこなった。
本培養の全期間を通じて、それぞれのジャーファーメン
タ−から排出される排気を、それぞれ別々に、10%苛
性ソーダー液槽、水洗槽、水分分離槽に順次導ひき、次
いでモレキュラーシープス3A、4A、および5’A(
ユニオン昭和(株)製〕の充填層に順次導びき、モレキ
ュラーシーブス5Aに吸着した炭化水素を真空吸引して
脱着回収した。
得られた炭素数3または/および4の炭化水素としては
、Aspergillus clavatus IFO
−4045ではプロパン1.Omg、Bacillus
 pumilusIFO−3813では1−ブテニ/ 
0.3 mq、Actin。
myces aurigineus IFO−1302
2ではn−ブタン0.2rnグであった。
第1頁の続き ■Int、CI、’ 識別記号 庁内整理番号C12R
1:04ノ (自発)手続補正書 1.事イ41の表示 昭和58年特許願第143457
42、発明の名称 炭素数3または/および4の炭化水
素の製造法 3、補正をする者 事件との関係 1!を訂出願人 住所 大阪府大阪市住吉区帝塚山中3丁目氏名 福1)
秀維 4、代理人 6、補正の対象 明細u1の発明の詳細な説明の欄 7、補正の内容 明41III山第16頁と第17頁の間に別紙の第2表
を挿入する。
以上 (自発)手続補正書 1.事件の表示 lIr111158’T 特W If
f 第143457号2、発明の名称 炭素数3J1:た+JL 、−’おJ:び4の炭化水素
の製造法 3、補止をりる省 事件どの関係 特許出願人 イ1所 大阪府大阪市住吉区帝塚山 中3丁目5番10号 氏名 福 1)秀 雄 4、代理人 6.7+n正のス・1客 明細y1の発明の詳細な説明
の欄 補正の内容 1、明m書第7頁、下から6行目の pararO8clIs を pararO3eLIs
 と訂正する2、同、第8頁、上から6行目の 3 ucNlus 5ubtNis を BacNlu
s suMilis と訂正する。
3、同、第11頁、上から7行目の、 最良の条件が設定する。を 最良の条f′1を設定する
。と訂正する。
4、昭和58年9月 1日付、提出の(自発)1続補正
占に添イ」の第2表の第7回、下から2行目の 3erratia marccscens を Ser
ratiamarcescens ど訂正する。
以、に 昭和59年 8月各日 昭和58年特許M第143’157号 2、発明の名称 炭素数3また(、1/および4の炭化
水素の製造法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪府大阪市住吉区帝塚山 中3丁目5番10@ 氏名 福 1) 秀 雄 4、代理人 5、補正命令の口付 く自発) 6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 補正の内容 1、明m書の第8頁、7〜8行目の A T CC−4687をATCC−6872と訂AT
CC−13655と訂正します。
3、同、第16頁と第17頁の間に挿入した第2表、第
7頁(1[l菌)の欄の上から5行目、ΔT’CG−4
687をATCC−6872と訂正します。
4、同、第2表、第7頁、(細菌)の欄の上から6行目
、ATCC−4685を△TCC−13655と訂正し
まず。
以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 炭素数3または/および4の炭化水素を生成しうる能力
    を有する微生物を、液体培地に好気的に培養し、培養液
    中および気相中に上記炭化水素を生成させ、これを採取
    することを特徴とする微生物による炭素数3または/お
    よび4の炭化水素の製造法。
JP58143457A 1983-08-04 1983-08-04 炭素数3または/および4の炭化水素の製造法 Granted JPS6034187A (ja)

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