JPS61242584A - 微生物によるエタノ−ルの製造法 - Google Patents

微生物によるエタノ−ルの製造法

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JPS61242584A
JPS61242584A JP60085123A JP8512385A JPS61242584A JP S61242584 A JPS61242584 A JP S61242584A JP 60085123 A JP60085123 A JP 60085123A JP 8512385 A JP8512385 A JP 8512385A JP S61242584 A JPS61242584 A JP S61242584A
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ethanol
yeast
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博 栗山
Yorikazu Sonoda
園田 頼和
Harumi Kobayashi
小林 晴己
Yoshio Seiko
清古 義雄
Toshio Murakami
利雄 村上
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

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】 [技術分野] 本発明は微生物による効率的なエタノールの製造法に関
するものである。
[従来技術] 従来、実用化されている微生物によるエタノールの製造
法はエネルギー変換法としてみた場合、必ずしもエネル
ギー収支が良好とは言えず、また単位発酵槽容積あたり
の生産性も高(ない。このため、近年、生産性の向上及
び生産コストの低減を目的として新しい発酵技術の開発
が進められ、アルギン酸カルシウム、光硬化性ポリマー
などに酵母を包括固定し連続発酵に用いる固定化酵母法
と凝集性を有する酵母を用い菌体を自然沈降させ発酵槽
に再循環或いは次の発酵に使用する凝集性酵母法が高い
生産性を与え且つ生産コストを大rlJに低下させる方
法として注目を集めている。特に凝集性酵母を用いる方
法は既設の施設がそのまま使える点また操作も容易であ
る点から実用性の高い方法として注目されている。
しかしながらケーンジュース等の実用原料を用いたこれ
までの報告によれは、その生産性は10〜16 ! /
 l / hであり、固定化酵母法による生産性と同等
かやや低いものであった。
[目 的] そこで、本発明者らは、エタノール発酵の生産性向上に
は基本的に、優良酵母菌の選択が重要であるとの観点か
ら、広く、海外及び国内の土壌、果皮、発酵食品等より
エタノール発酵能の優れた酵母の分離を進めるとともに
得られた酵母菌の各種変異処理により、なお優秀な酵母
の分離、選択を進めてきたところ、既知の凝集酵母に較
べ高い発酵能を有する凝集性菌株を得ることができた。
そして、本酵母菌株を用いて菌体再循環連続エタノール
発酵を試みたところ、従来報告されていたマイセス・セ
ルビシエ  I R−2株t[養シ’H’i・培養物よ
りエタノールを採取することを特徴とする微生物による
エタノールの製造法に関するものである。
[構 成] 以下、本発明を具体的に説明する。
本発明に用いられるサツカロマイセス・セルビシエ I
R−2株の菌学的性質は以下に示すとおりである。
蘭学的性質 A、細胞及びコロニーの形態 グルコース(2%)イーストエキス(0,5%)ペプト
ン(1%)の液体培地で25℃3日間培養後のRtr+
胞の形態は楕円〜長円形で細11υ径は長径が4.0〜
9,0μm1短径が3.0〜5.0μmであった。
細胞は1個または2個つらなって存在した。
バクトイーストモルフォロジー寒天培地上で4日間及び
3週間培養後のコロニーは貨白色、表面及び周囲の滑ら
かな状態にあった。また同じ培地上でのスライドカルチ
ャー3週間後の顕微鏡観察の結果、菌糸及び偽菌糸の形
成は認められなかった。Fowell酢酸ナトリウム培
地上で3日後子のう胞子の形成が観察された。子のう中
の胞子数は1〜4個であり胞子はほぼ球形でありまたそ
の表面は滑らかであった。
B、生理的諸性質 a)各種炭素源の発酵性(ダーラム管法による)発酵可
能糖類:D−グルコース、D−ガラクトース。
マルトース、シュークロース、ラフィノース1/3非発
酵性糖類:α−α−トレハロース、メリビオース。
ラクトース、セロビオース、メレジトース、メチルーα
−D−グルコシド、イヌリン、可溶性でんぷんb)各種
炭素源の資化性 資化可能化合物:D−グルコ−・ス、D−ガラクトース
、シュークロース、マルトース、ラフィノース、エタノ
ール 資〔ヒ不能化合物:I7−ソルポース、セロビオース、
(1−α〜トレハロース、ラクトース、メリビオース、
メレジトース、D−リボース、 I)−キシロース、L
−アラビノース、D−アラビノース。
L−ラムノース、可溶性でんぷん、イヌリン。
クリセロ−ルアエリスリトール、リビトール。
■)−グルシトール、D−マニトール、  乳酸、  
コハク酸、クエン酸 C)窒素源資化性テスト 資化不能化合物:硝酸カリウム、亜硝酸ナトリウム、−
塩酸エチルアミン、二塩酸カダベリン。
L−リジン d)アルブチン分解性     陰性 42℃ 陽性 g)5(115%グルコースイーストエキス寒天培地上
での−6= 生育   陰性 h)  100 ppmシクロヘキシミド培地での生育
 陰性以上の菌学的性質に基づき、mθyθasts 
 ataxonomic 5tudy第3版(1984
,Elaavier 5ciencePublishe
rs B、 V、−Amsterdam )及びJ、A
、 Barnett。
R、W、 Payne & D、 Yarrow著YE
ASTS : Character −1stics 
and Identification第1版(198
3CambridgeUniversity ?res
s)  により検索したところ、本菌株はサツカロマイ
セス・セルビシエと認められ、サツカロマイセスφセル
ビシエ IR−2株と命名し、微工研条寄第2tV 号
として寄託されている。
本発明に発酵原料として好ましく用いられる炭水化物と
しては砂糖きび汁(ケーンジュース)、廃糖蜜、でんぷ
ん糖化液、セルロース糖化液が挙げられるが、でんぷん
質原料を用いる場合まずアミラーゼなどの酵素で糖化し
た後、本発明の酵母を添加してもよいが、原料に本発明
の酵母とアミラーゼなどの酵素を同時に添加して発酵さ
せてもよい。
6一 また、栄養源としてはリン酸−カリウム、FJi猷マグ
ネシウム等の無1幾塩類、及びイーストエキス、ポリペ
プトンなどの有機栄養源を添加してもよい。
窒素源としては硫安、尿素などの添加が望ましい。
培養温度は15°Cから42℃の範囲で望ましくは28
℃から35℃の範11で行なう。培養液のpE−1は、
2.5から7.0の範囲で、望ましくは3.5から6.
0の間で行なう。
これらの培養源を用いたエタノール発酵は通常の発酵槽
による回分発酵及び連続発酵でもよく、また後述の如き
基型の発酵槽を用いてもよい。回分法においては、発酵
の終了後短時間ただ静置するだけで容易に本酵母は沈殿
シ、密度の高いスラリーを形成するため短時間で清澄な
発酵液を得ることができ、また発酵槽底部に濃厚な酵母
スラリーを得ることができる。従って、上層発酵液をぬ
きとり、原料液を加えた後、直ちに高い濃度の酵母菌体
により次の発酵工程に入ることができる。
こうした回分発酵を(り返すことで菌体濃度も増大する
ため、単位時間、単位発酵槽容量あたりのエタノール発
酵速度が飛vu的に高(なる。また酵母の沈降分離に遠
心分離等の余分な工程がいらないため、エネルギーの節
約にもなる。また連続発酵法においては酵母の凝集沈降
性が優れているので、小型で簡単な沈降槽により容易に
発酵液より菌を分離することができ、これを連続的に発
酵槽へ返送することで、高い菌体濃度が維持されるため
、高いアルコール生産性が得られる。
ここで参考のため本酵母の凝集状態における発酵能を他
の酵母のそれと比較した結果を表1に示す。
これは回分発酵終了時になお少量の培地を加え、エタノ
ール発酵に伴ない生成する炭酸ガス量を計測して求゛め
たものである。発酵能は単位菌体量あたりに換算し、相
対値で示した。凝集能は、発酵終了液をよく振とうした
後メスシリンダーへ移し、1分後の菌の沈殿層の高さを
容量百分率で示したものである。この値の小さい程、凝
集性がよ(、沈降速度が速いことになる。
以下に本菌株TR−2を用いたエタノール発酵の実施例
を示し、本発明をより具体的に説明する。
なお実施例で用いた各棟の測定法は次のとおりである。
(1)エタノール:C1度 発酵液を20,0OOG5分間冷却遠心機にて遠心分離
後、」ユ清を蒸留水にて100倍に希釈し、ガスクロマ
トグラフィーにより測定した。使用カラムは長さ2,1
雇で内径3−のガラス製であり、ポリエチレングリコー
ル6000をコーティングしたユニボートR(ガスクロ
工業社製)を充てんし用いた。カラム温度は100’(
:”、試料性入部温度140”C,キャリヤガスは窒素
ガスを用い、50 m/ / minで通気した。
(2)糖濃度 発酵液を(1,1と同様に遠心分離した上清を10%H
CIによりpH2,0以下とし、30分間湯浴上で加水
分解した後一般に用いられているソモギー変法により測
定した。
(3)  フラクトース濃度 高速液体クロマトグラフィーにより測定した。
使用カラムは、5IL−NH2(日本分光社製)をつめ
た長さ250m+++内径4.6咽のステンレスカラム
で温度は50°Cに保った。溶離液は、アセトントリル
(75%) +0.015 M ’KH2PC)4 (
25%)を用い、1.0ml/minで通液した。
(4)菌体濃度 発酵液を目盛つき遠心分離用チューブにとり、3500
 rpmで10分間遠心分離後の沈殿層の容積図1に示
す第1塔1第2塔2及び沈降槽3よりなる二連′tT型
発酵システl、を用い、菌イ4再循環連続エタノール発
酵を行なった。第1塔及び第2塔の実効容積はそれぞれ
225 mtであり、沈降槽の実効容積は25rn!、
であった。用いた培地組成は、1e容あたり台湾紅糖(
非精製糖)140y(塩酸加水分解後の単糖濃度とじて
1259)、リン酸−カリウム0.25’、硫酸マグネ
シウム7水塩0.19゜塩化カルシウム2水塩0.1g
、硫安1.5gであった。
オートクレーブで120℃15分間滅菌処理した本培地
を培地ボトル4より培地ポンプ5により連続的に第1塔
1に供給した。第1塔上部にpHセンター10を取付け
、pH制御器11とアルカリ液供給ポンプ12により自
動的に第1塔内の培養液pHを3.9に制御した。発酵
槽内温度は塔の外側ジャケットに温水を通水して32.
5°Cに制御した。
本システムにあらかじめグルコース10%、イーストエ
キス3%、ポリペプトン5%の培地で培養したサツ力ロ
ミセスセルビシエIR−2株(FERMBP−、?信号
)を乾燥菌体量として509/l加えた後284m//
時の流量で上記台湾紅糖の培地を供給させながら連続発
酵を行なった。連続発酵開始後、第1塔下部よりエアポ
ンプ9により空気を80−7分でまた第2塔2上部より
出るガス(主としてエタノール発酵に伴ない生成する炭
酸ガス)の一部を300m//分でガスリサイクルポン
プ8により通気した。第1塔1中の培養液は通気された
ガスとともに第2塔下部へ連続的に流入する。第2塔2
上部でガスと分離した発酵液は沈降ti!V3に流入し
、ここで酵母は直ちに沈降し、底部に高濃度の菌体スラ
リーを形成する。上層に形成された清澄な発酵終了液は
発酵液抜出しポンプ6により排出され次の蒸留工程(本
図には示されていない)に移送される。沈降槽3下部に
たまった高濃度の酵母菌体スラリーは菌体返送ポンプ7
により第1塔下部へ返送される。
こうした方法により約2週間にわたり安定してエタノー
ル濃度54.6fj/l、残糖4.39/Icう率は理
論値の約90%であった。また菌体の湿潤容量百分率は
33%に達していた。なお菌体の返送速度は約21!/
時で行なった。これは返送比(返送速度/培地供給速度
)約7の条件であった。
実施例2 実施例1と同様の装置を用い−また同様の方法でサツ力
ロマイセスセルビシエ IR〜2株を培養し、培地中の
紅糖濃度をかえて、連続エタノール発酵を行なった。実
施例1の結果を含めて表2に結果を示す。培地供給速度
は各条件において、糖の利用率が98%以上となる範囲
で可能な限り高い値に設定した。また菌体返送比は、各
条件毎に検討し、より高い生産性が得られるよう設定し
た。なお、他のI)H、温度等は実施例1と同じである
び培地を用いた他の文献例と比較すると2〜3倍の生産
性に相当することがわかる。例えばケーンジュースを用
いた例(Princeら: Biotechnolog
y 1etter誌V01.4P、469〜  )では
約’11fl/lのエタノールを生産性11’//l/
hで、また約82 f / I!のエタノールを約5p
7t7hで生産しており、ビー発酵を試みたところ、約
629 / fのエタノールを生産性19P/V/hで
生産した。
またアルギン酸カルシウムおよび光硬化性ポリマーに酵
母を固定化し連続エタノール発酵に用いた例(新燃料油
開発技術研究組合昭和59年度公開年報 P、132,
133,145)と比較してもIR2株で得られた表2
に示す生産性は1.5倍以上である。
また他の例(Limtongら:Journal of
 FermentationTechnology、 
Vol、Ci2 P 、 55−62)ではイーストエ
キス69/l、  リン酸−カリウム89/l、硫酸マ
グネシウム7水塩2 f//l、硫安4 fJ/lを含
むクルコース合成培地(グルコース濃&l 50 f/
l)を用い、彼らの分離したサツカロミセス・セルビシ
エTJI株を使用した菌体リサイクル連続発酵t 、’:1.湘ヨ11) 67.8 f// l (IJ
)xり/ −/1/を生産性2C)’I/l/h・1ソ
生産している。(同文献P、58)この結果を本!1 もかかわらずFmtong らの値を約40%以上上回
っていることがわかる。
以上の結果から本酵母菌株IR−2を用いるエタノール
発酵の生産性が従来優れた生産性を与えると報告された
他の例を大幅に上回るものであることが示される。
実施例3 IR−2菌株を用い回分発酵の(り返し実験を行なった
。培地は台湾紅糖2029/lc塩酸分解後の全糖濃度
1819/l、このうち発酵性糖濃度1779/l)、
リン酸1カリウム0.2971゜硫酸マグネシウム7水
塩0.19/e、塩化カルシウム2水塩0.1f//l
を含むものを用いた。培地行ない生成する炭酸ガスをガ
スホルダーに補集すトン(0,596)の培地で前培養
した後、三角フラスコに接種し培養を開始した。発酵終
了後20分間撹拌を停止し酵母を凝集沈降させた後、上
層の発酵液を全液量の3/4ぬきとり、同量の新鮮培地
を添加しまた尿素を19/l添加した後、撹拌を開始し
、次の回分発酵を行なった。こうしたくり返し回分発酵
を10回行なった結果、1〜6回目才では酵母菌濃度が
増大し、発酵所用時間も短縮されていき、7回目以降は
醇18菌濃度は約湿潤容量百分率で13%と一定となり
発酵所用時間は約5時間となった。最終エタノール濃度
は82〜83(1/lに達しており、沈降分離時間20
分間を入れて計算した発酵槽内金液量当りのエタノール
生産性は、約11.5 (1/l/hに達した。この値
は現在広くブラジル国でケーンジュースや廃糖みついる
。即ち、本IR−2菌株を用いるくり返し回発酵槽をよ
り小型化することが可能であり、省エネルギー省コスト
のすぐれた方法であるといえる。
[発明の効果]
【図面の簡単な説明】
図はエタノールの連続発酵装置のフロシートを、、、、
:(、Jイクルポンプ、9はエアーポンプ、10はpH
セン、−一、11はpH制御器、12はアルカリ液供給
ボン1″: 、プをそれぞれ示す。 、I

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. サッカロマイセス属セルビシエ IR−2株を培養して
    培養物よりエタノールを採取することを特徴とする微生
    物によるエタノールの製造法。
JP60085123A 1985-04-20 1985-04-20 微生物によるエタノ−ルの製造法 Granted JPS61242584A (ja)

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PH33677A PH23649A (en) 1985-04-20 1986-04-18 Method for production of ethanol with microorganism
BR8602552A BR8602552A (pt) 1985-04-20 1986-04-22 Metodo de producao de etanol com microorganismo

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JPS635079B2 JPS635079B2 (ja) 1988-02-02

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63198989A (ja) * 1987-01-16 1988-08-17 ソシエテ デ プロデユイ ネツスル ソシエテ アノニム 連続式アルコール生産方法および装置
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PH23649A (en) 1989-09-27
BR8602552A (pt) 1987-02-03
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