JPS62239995A - マンニト−ルの製造法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は乳酸菌を用いて、醗酵法により糖類からのマン
ニトールの製造法に関する。

本発明にて製造されるマンニトールは、食品や医薬品に
おいて有用な物質である。即ち、食品分野においては、
マンニトールの有する吸湿性の少ない性質を利用した粘
着防止剤、医薬品分野においては、利尿剤、面圧降下剤
等として利用されている。さらにマンニトールはグルコ
ースの６０％の甘味を有し、ダイエツト甘味料としての
利用も期待される。

〔従来の技術〕

現在マンニトールの生産方法としては以下の３つの方法
が報告されている。

（１）合成法 マンニトールの工業的生産方法は、現在、シ胃糖を高圧
下で電気的、あるいは化学的に還元することによって生
産されている。しかし、この方法では構造異゛柱体であ
るソルビトールが生成し、しかもソルビトールとマンニ
トールの生成比は６５チ対３５チと平衡がソルビトール
に片よっている。

このため生成したマンニトールを得る次めにはイオン交
換樹脂によって分離、精製しなければならず経済的には
不利と考えられる。

（２）醗酵法 微生物を用いてマンニトールを生産する方法は１９世紀
以来数多く報告されている。

■乳酸菌 マンニトールを生産する乳酸菌としては、ラクトバチル
スフレビス（ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕａ　ｂｒｓｖｌ
ａ）、ロイコノストックメセンテロイデス（ｌｓｕｅｏ
ｎｏｓｔｏｃｍｅｓｅｎｔｅ　ｒｏｔｄｅａ）、ラクト
バチルスファーメンタム（ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕａ
　ｆａｒｍａｎｔｕｍ）、ロイコノストックデキストラ
ンカム（１ｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃ　ｄａｘｔｒ＠−ｎｉ
ｃｕｍ）等のへテロ醗酵型の乳酸菌で知られている。

グルコースと７ラクトースを基質として、濃度をそれぞ
れｌ：２の割合でまぜて上記に示した菌を接種すると、
フラクトースが高収率でマンニトールになることが知ら
れている。しかし、これは初発の糖濃度が低い時だけで
あって、その生産量は低い。それを解決するために、初
発の糖濃度を１０チ以上にし、マンニトールの生産を行
なった報告があるが、（Ｚａｌｌｓｃｈｒｉｆｔｆｉｒ
　　Ａ１１ｇ、　Ｍｉｋｒｏｂｉｏｌｏｇｉｅ、　６．
４．（１９６６）３２３−３２８）培養液中に糖が高濃
度残っているにもがかわらず、マンニトールの生成は途
中で止まってしまう。つまフ高収率、高蓄積のマンニト
ール生産は不可能であった。

■酵母 マンニトールを生産する酵母としては、サッカｏマイセ
スサケ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ　５ａｋｅ　；　
４１５９　、　Ｊ、Ｆｅｒｍｅｎｔ、　Ｔｅｃｈｎｏｌ
　１６　；５９７−５９８（１９３７）　）　）ルログ
シス（Ｔｏｒｕｌｏｐｓｉｓ・ａｐａｃｉｅｓ；０、５
〜２．２　ｆｉ／ｄ１　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍｉｃｒｏｂ
ｉｏｌ、　１６１８４１−１８５２（１９６８）　）、
クリプトコッヵスネオフすルミス（Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃ
ｃｕｓ　ｎ＠ｏｆｏｒｍｉｓ　；０．１３ｇ／ｄｔ；　
Ｔｏｒｕｌｏｐｓｉｓ属と同じ）、耐糖性酵母（グリセ
ルールとあわせて６５チの対糖収率；１９８４年醗酵工
学会講演要旨、ｐ１６８　）等で報告されている。しか
し、今まで報告されている酵母によるマンニトール生産
は収率が３０％以下と低く、マンニトール以外の糖アル
コールが副生ずるという欠点がある。

■かび マンニトールを生産するかびとしては、アスベルギウス
（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属、ペニシリウム（Ｐｅｎ
ｉａｉｌｌｉｕｍ）属等の子のう菌類で報告されている
。その中で、アスベルギウスキャンディダス（Ａｓｐｅ
ｒｇｉｌｌｕ＋ｓ　ｃａｎｄｉｄａｓ）で８．４ｇ、５
０％という高生産株が見い出されているが（Ｂｉｏｔｅ
ｃｈｎｏｌＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒ、　９３６５−３７
４（１９６７））培養時間が１２日間と長く経済的に不
利である。

（３）酵素法 フラクトースを基質とし、マンニトール脱水素酵素を作
用させてマンニトールを生産する方法も知られている。

乳酸菌、酵母、かび、酢酸菌等からこの酵素はすでに精
製されている。弱酸性から中性付近にかけて（ｐＨ４〜
７）、これらの精製酵素はマンニトール生成の至適ｐＨ
を持っているが、醗酵によるマンニトール生産の至適ｐ
Ｈに関しては不明である。酵素法によるマンニトール生
産では高価な補酵素が必要である。しかも酵素によるマ
ンニトール生成反応ではこの補酵素が還元型から酸化型
にかわるので、酸化型を還元型へ構成するシステムが必
要となってくる。再生システムとしてグルコース脱水素
酵素を使う方法も報告されているが、まだ数ｍＭ程度の
基質濃度であり実用的ではない。

ｃ本発明が解決しようとする問題点〕 上記の（２）、■で示したように、乳酸菌によるマンニ
トール醗酵の場合、生産性向上のために培養開始時に炭
素源としての糖を１０％以上にした時、マンニトールの
生成は培養途中でとまシ、培養液中に糖が残存する。こ
のためマンニトールの高収率、高生産性は望めない。ま
た、培養日数も４日間と長い。

本研究は、これらの問題を解決し、短時間で高収率、高
生産のマンニトールを製造することを目的とする。

〈発明の構成〉 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは上述の事情を鑑み、培養液中に１゜チリ上
の＃に度の糖が存在する時の乳酸菌によるマンニトール
の醗酵時間を短縮せしめ、残糖を減少あるいは消失させ
ることを目的として種々の培養条件を検討した結果、乳
酸菌を用いて培養開始時からｐＨを５．０からｐＨ６，
０の範囲に保つことによシマンニトールの生産性が高め
られ、残糖がほぼ消失することを、また、この時ペタイ
ンを培養液中に添加することによりマンニトールの醗酵
時間が短縮されることを発見し、本発明を完成した。す
なわち本発明は、乳酸菌を用いるマンニトールの醗酵生
産において基質でおる糖の初発濃度が低い時、基質は消
失するがマンニトールの生産量は低く、また生産量を増
やすために、初発の基質濃度を上げることによっておこ
るマンニトールの醗酵の停止という問題を解決する目的
で、培養液中の基質である糖濃度が１０チ以上存在する
時に、培養中のｐＨを５以下に下がらないようにするか
、ｐ）Ｉ６以上になった場合ｐｉ（を６．０以下にｐ）
Ｉコントロールすることによって、すなわち５から６に
保つことによシ、マンニトールの生産性を高め、培養液
中に残る糖を減少あるいは消失させ、その上培養中にペ
タインを加えることによってマンニトール醗酵時間を短
縮せしめることを特徴とするマンニトール製造法に関す
るものである。

本発明において用いる微生物としては、乳酸菌に属する
マンニトール生産菌であれば種や菌株を問わず使用する
ことができるが、好適な例としてあげられる。

本発明における培養は静置あるいはゆるい攪拌もしくは
ゆるい振とうで行なわれるか、静置で空気を送シ込む条
件下で行なえば良く、温度Ｖｓ、１５℃ないし４０’０
好ましくは２５°Ｃから３７°０であり、培養時間は１
８時間ないし１４４時間、好ましくは３６時間から９６
時間の間である。左記の条件は使用菌と培地によシ適宜
至適な条件を選べば良い。

炭素酋としてはグルコース、フラクトース、ン四糖をそ
れぞれ単独に用い次場合、あるいは７ラクトースとグル
コースを混合したもので、その比はフラクトース２に対
してグルコース１の条件がもっともよい。ま九フラクト
ース及びグルコース含有物としては、ショ糖の転化糖、
グルコースの異性化糖を天然の物としてはケーンモラセ
ス、ビートモラセス等及びその分解物等をあげることが
できる。

本発明においては培養液中の初発ｐＨはどうでもよく、
培養液中のｐＨを５．０から６．０の範囲に調整するｐ
Ｉ（コントロールを行ない、培養液がｐＨ５，０以下に
なった時、ｐＨ調節のために苛性カリ、苛性ソーダ、ア
ンモニア水、アンモニア等のアルカリでＰＨを５．０以
上に調整する。培養液がｐＨ６，０以上になった場合は
適宜、硫酸、塩酸、リン酸等の鉱酸あるいはクエン酸、
酢酸等の有機酸を加えてｐｉ（を６．０以下に調整する
。

マンニトールの製造時間を短縮する効果をもつペタイン
の量は０．０５％から５％、好ましくは０．１から０．
５％が良い。

本発明の方法を実施すれば、最初に培地中に添加したフ
ラクトースが９０％以上の収率でマンニトールに変換す
るが、例としてラクトバチルス、プレビスを用いた場合
、グルコース５　ｇ／ｄ　Ｌ　、フラクトースＬｏ１１
／ｄＬを含む培養液から収率６５チ、約９．５１／ａｔ
相当のマンニトールが４０時間で蓄積し次。

またロイコノストックメセンテロイデスを用いり場合、
グルコースＬｏｇ／ｄｔ、フラクトース２０　ｇ／ｄ　
Ｌを含む培養液から収率６３チ約１９ｇ／ｄｔ相当のマ
ンニトールが７２時間で蓄積し、さらに０．１％のペタ
インをあらかじめ添加しておくと、培養時間が６０時間
に短縮できる。かくして得られた培養液からマンニトー
ルを分別、採集するには公知の方法が使用出来る。

マンニトール醗酵における残存グルコース、フラクトー
ス、生成物であるマンニトール、乳酸、酢酸はすべて高
速液体クロマトグラフィーによって定量した。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、
これより本発明が限定されるものではない。

実施例１ 第　　１　　表 グ／Ｌ’コ−，’、　　　　０．５９／ｄ　ｔ　　　　
グルコース　　　　５．０１１／ｄＬフラクトース　　
１．０９／ｄＬ　　　７ラクトース　　１０．０ｇ／ｄ
Ｌ酵母エキス　　　１．０ｇ／ｄｔ　　　酵母エキス　
　　０．．７５９／ｌｉｔ被プトン　　　１．０．！ｉ
ｌ／ｄｔＫＨ２ＰＯ４０，３６９／ｄｔｐＨ６，０Ｋ２
ＨＰＯ４０，５７１１／ａｔＣＨ３ＣＯＯ・Ｎａ　　　
Ｏ，４１１／ｄ　ＬＦｅＳＯ４”７Ｈ２０１Ｑ／ｄＡ Ｍｎ　８０４・ｎｌ（ｚｏ　　　　１”ｐ／ｄ　ｔＣａ
ＣＯ５０，５１／ｄｔ ｐＨ５，０〜６．０ 第１表に示す培地組成（１）の培地５ゴを試験管に入れ
、１２０°Ｃにて、２０分間加熱した。この培地にラク
トバチルスプレビス（工Ｆｏ３９６ｏ）ヲ１白金耳接種
し、３０℃の温度で１８時間靜装置養を行ない前培養と
した。

第１表に示す培地組成（２）の培地５Ｑｍｌを１００Ｉ
ｎ７！容の三ツ口のガラス容器に入れ、１２０°ＣＫて
２０分間加熱した。これを上記で示し次前培養液を０．
５　ｎｌ加え、さらに５日間、３０°Ｃにて６０〜１０
０　ｒｐｍの攪拌をともなう微好気的条件下で培養した
。

培養ｐＨに関しては、培養開始時よシ第２表に示すｐＨ
に一定に保つために２ＮＫＯＨでｐＨを調節した。

得られた培養液中のマンニトールを液体クロマトグラフ
ィーで定量した。

結果を第２表に示す。尚、ｐＨ調整によシ培養中に液量
が増えるが、各成分の量は初発液量に換算した数値で示
しである。

第２表より、ｐｉ（５，５で一定に保ち培養し次場合、
マンニトールの収率がもっともよく、残糊が消失するこ
とが認められた。

第２表 実施例２ ｐＨを５．５にコントロールし、実施例１で用いた培地
組成（２）の糖濃度を変化させて、ラクトバチルスプレ
ビス（ＩＦＯ３９６０）によるマンニトール生産におけ
るｐＨコン）Ｏ−ルの影響と至適糖濃度との関係を調べ
た。結果は第３表に示す。

第　　３　　表 実施例３ マンニトールを生成する能力を有する乳酸菌であるロイ
コノストックメセンテロイデス（ＩＦＯ３４２６）を用
いて更に、高濃度の糖を用いて実施例２と同様の実験を
行なった。結果は第４表に示す。

実施例４ ０イコノストツクメセンテロイデス（ＩＦＯ３４２６）
を用い、ペタインの効果を調べた。実験方法は、実施例
３と同様で、糖濃度はグルコース１０ｇ／ｄｔ７ラクト
ース２０　ｇ／ｄｔで行なった。結果は第５表に示す。

第　　５　　表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）マンニトール生産能を有する乳酸菌を糖濃度１０％
   以上の液体培地中に接種し、培養液中のｐＨが５以下に
   なった時にアルカリを加えてＰＨを５以上に調整し、培
   養液中のｐＨが６．０以上になった時に酸を加えてｐＨ
   を６．０以下に調整しつつ培養を行ない、培養液中にマ
   ンニトールを生成蓄積せしめ、このマンニトールを採取
   することを特徴とするマンニトールの製造法。 ２）液体培地がペタインを含有する液体培地である特許
   請求の範囲第１項記載のマンニトールの製造法。