JPS6265679A - 新規なサツカロマイセス・セルビシエir−2株 - Google Patents

新規なサツカロマイセス・セルビシエir−2株

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JPS6265679A
JPS6265679A JP61170297A JP17029786A JPS6265679A JP S6265679 A JPS6265679 A JP S6265679A JP 61170297 A JP61170297 A JP 61170297A JP 17029786 A JP17029786 A JP 17029786A JP S6265679 A JPS6265679 A JP S6265679A
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Japan
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fermentation
strain
ethanol
yeast
productivity
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JP61170297A
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Hiroshi Kuriyama
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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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (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】 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λ、ず、また単位発酵槽容積あたりの生産
も高くない。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
或い容易である点から実用性の高い方法として注目され
てしくる。
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
までの報告によれば、その生産性はlO〜16g/Q/
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
べて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サツカロマイ
セス属などの凝集酵母を用いる連続発酵に較べて2ない
し3倍の高い生産性が得られのである。
〔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。
菌学的性質 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日間培養後の細胞
の形態は楕円−長円形で細胞径は長径が4.0〜9.0
μ−、短径が3.0〜5.0μmであった。細胞は1個
または2個上でのスクイ1カルチヤー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
。Foシall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−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−グルコース、D−ガラクトース、
シュークロス、マルトース、ラフィノース、エタノール 資化不能化合物=1、−ソルボース、セロビオイヌリン
、グリセロール、エリスリトール、リビトール、D−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e)ビタミ
ン不含培地での生育   陰 性f)高温での生育  
  37℃   陽 性42℃ 陽性 taxonomic 5tudy第3版(1984、E
lseviar 5ciencePublishers
 Fl、V、−Amsterdam)及びJ、 A、B
arnett。
R,W、 Payne & D、 Yarrot1著’
/EASTS: Characteristicsan
d Identification第1版(1983C
ambridge UniversityPress)
により検索したとろ、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・セルビシエ I
R−2株と命名し、微工研条寄第754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。
また、栄養源としてはリン酸−カリウム、硫酸マグネシ
ウム等の無機塩類、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る。
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
し、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、1一層発酵液を
ぬきとり、原料液を加えた後、直ちに高い濃度の酵母菌
体により次の発酵をくり返すことで菌体濃度も増大する
ため、QL位待時間単位発酵槽容にあたすのエタノール
発酵速度が飛躍的に高くなる。まるので、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菫の培地を加え、エタノ
ール発酵に伴ない生成する炭酸ガス駄を計測して求めた
ものである。発酵能は単位菌体練あたりに換算し、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分後の菌の沈降層の高さを容
敏百分率で示したものである。この値の小さい程1m集
性がよく、沈降速度が速いことになる。
表−1 以下に本菌株IR−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、実施例で用いた各種の測定法は次のとおりである
(1)エタノール濃度 発酵液を20,0OOGで5分間冷却遠心機にて遠心分
離後、」: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.
1mで内径3mm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l1l)を充てんして用いた。カラム温度は
100’t”:、試料%11C1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、S T L −N )+ 2(日本分光社製)を
つめた長さ250mm、内径4 、6mmのステンレス
カラムで温度は50℃に保った。溶離液は、アセトニト
リ/L/(75%)+0.015M K112PO,(
25%)を用い、1.0m[/win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を測定し、
湿潤賽量百分串で表わした。また実施例にあたってはケ
ーンジュースのモデル培地として台湾産非精製糖の溶解
液を用いた。
実施例1 図1に示す第1塔1、第2塔2及び沈降層3よりなるは
25m Qであった。用いた培地組成は、IQあたり台
湾紅糖(非精製糖)140g(塩酸加水分解後の囃糖濃
度として125 g )、リン酸−カリウム0.2g、
硫酸マグネシウム7水塩0.1g、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センサー10を取付け、pl+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℃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80m Q /分でまた第2塔2」二
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300io Q /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共に第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槽3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54.6gIQ、残糖4.3g/
Q(うち発酵性残糖フラクトース2.1g/R)という
結果が得られた。このと=11− きの発酵槽単位容積当りの生産速度は34.6 g /
 Q /bであり、エタノール収率は理論値の約90%
であった。
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ェ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pl+、温度等は実施例1と同じである。
以)〕の結果を他の酵母を使用し、類似した手法及び培
地を用いた他の文献例と比較すると2〜3倍、O,生産
性に相当することがオ)かる。例えばケーン1゛ ・ ジュースを用いた例(Prjnceら: Biotec
hnologyjl ・ タノールを約8g/Q/hで生産しており、ビートジュ
ースを用いた例(Ramirezら:旧ot、echn
ologyletter誌Vo1.5 P650〜)で
は57.2g/Qのエタノールを生産性15.2 g 
/ Q /hで生産している。
また前記のサツカロマイセス・セルビシェTPO201
8を用い同様の条件で菌体リサイクル連続発酵を試みた
ところ、約62gIQのエタノールを生産性19g/Q
/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、]32.1
33.145)と比較してもI R−2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(LiIIItongら: 、Iourna
l of Fermentation″に’1vchn
、ol、ogy、 Vol、62 P、55−62) 
テはイースト1キ″す“1・″′醋酸−J948・“・
硫酸V′ネーシウム7水塩2gIQ、硫安4g/Qを含
むグルコース合成培地(グルコース濃度150gハDを
用い、彼らの分離したサツカロミセス・セルビシエT旧
株を使用した菌体リサイクル連続発酵により67.8g
/Qのエタノールを生産性20 g / Q /hで生
産している(同文献P、58)。この結果を本実施例2
の実験NQ2の結果<61.1gIQのエタノールを2
8.6 g / fl /hで生産している)と比較す
ると、本実施例の培地にはイーストエキスを含ます、他
の塩類濃度も低く低栄養であるにもかかわらずLimt
ongらの値を約40%以−L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株を用いるエタノー
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株を用い回分発酵のくり返し実験を行なった。
培地は台湾紅糖202g/Q(塩酸分解後の全水塩o、
1g/fiを含むものを用いた。培地は120’Y:、
15分間の加圧滅菌後出いた。窒素源としては後述する
ように尿素をIg/Q別に発酵開始時に加えた。
実験には三角フラスコを用い、マグネチネックスターラ
ー上で連続的に撹拌しつつ行ない生成する炭酸ガスをガ
スホルダーに捕集することにより発酵経過を追った。あ
らかじめサツカロマイセス・セルビシェ I R−2株
をグルコース(10%)、イーストエキス(0,3%)
、ポリペプトン(0,5%)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1・し酵母を凝集沈降させた後、上層の発
酵液を全液祉の3/4ぬきとり、回りの新鮮培地を添加
しまた尿素をIg/Q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回目までは酵1tt菌濃度が増
大し、発酵所要時間も短縮されていき、7回目以降は酵
母菌濃度は約湿潤量百分率で13%と一定となり発酵所
要16一 時間は約5時間となった。最終エタノール濃度は82〜
83g/Qに達しており、沈降分離時間20分間を入続
で計算した発酵槽内全液量当りのエタノール発酵に採用
されている菌体再利用くり返し回分発酵法であるMel
le−Bojnot(メルボノ法)の生産性に較べ約3
倍に相当するものである。メルボノ法では発酵液を遠心
分離し、菌体を再利用している。
即ち、本IR−2菌体株を用いるくり返し回分法は、短
時間、発酵終了液を静置するだけで菌体の分離が行なえ
るため、遠心分離工程が不要であり、設備コスト及びエ
ネルギー消費が大幅に低減できるだけでなく高い生産性
が得られるため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=:+、;<l′cy′t<’6f
″17 Q T & a E ut ;l−6°  、
2゛1〔発明の効果〕              ・
′−1゛11 本発明のTR−2画一株は、エタノールの生産性が極め
て高く、且つ菌の凝集能が優れているため、::°・工
業的にエタノール生産を実施する場合、生産コストを大
111に低減することが可能である。
−1:1イ1工・ダ4ツー、、。□□□。7 o−ツー
 。
を示し、図中の1は第1塔、2は第2塔、3は沈降層、
4は培地ボトル、5は培地ポンプ、6は発酵液抜出しポ
ンプ、7は菌体返送ポンプ、8はガスリサイクルポンプ
、9はエアーポンプ、10はpiセンサー、11はpl
+制御器、12はアルカリ液供給ポンプをそれぞれ示す

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)サッカロマイセス・セルビシエに属し、エタノー
    ル生産能が高く、且つ凝集性に優れた新規なサッカロマ
    イセス・セルビシエ IR−2株。
JP61170297A 1986-07-19 1986-07-19 新規なサツカロマイセス・セルビシエir−2株 Granted JPS6265679A (ja)

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JPS6265679A true JPS6265679A (ja) 1987-03-24
JPH0528102B2 JPH0528102B2 (ja) 1993-04-23

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JPH0528102B2 (ja) 1993-04-23

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