JPWO2011049205A1 - 非滅菌発酵による乳酸製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)グラム染色:陽性
(2)芽胞:無し
(3)運動性:無し
(4)菌形:球菌
〔培養的性質〕
コロニーの色調は白色半透明であり、コロニーの形状は小さな円形であり、コロニーの表面は平滑である。液体培養時には、培養後期に黄色の色素を生産する。
生育可能pHは5〜12(最適生育pHは6〜9であり、pH10においてもpH7での生育速度の50%以上を有する)である。また、生育可能温度は25℃〜46℃(最適生育温度は35〜40℃)である。
L-120株のDNAを抽出し、PCR法により16S rRNA遺伝子を増幅し、増幅して得られた16S rRNA遺伝子の塩基配列(配列番号1)をオートシークエンサーで解析し、ブラストサーチにより類似した塩基配列を調べた。
<好アルカリ性乳酸菌の単離>
排水口の水垢を、10%グルコース、1%酵母エキス及び100mM 炭酸バッファー(pH10)を含む培養液に添加し、嫌気条件下で良好に生育する菌を単離し、L-120株と命名した。具体的な細菌の単離は、後述する脱リグニンした稲ワラ糖化液を嫌気条件下、pHコントローラでpH10に維持した培養において、非滅菌で、空気を窒素で置換した嫌気条件下で且つpHコントローラでpHを10に維持した条件下で自然発生的に生育した細菌を分離することによって行った。以上の単離の経緯から得られたL-120株は、脱リグニンした稲ワラ糖化液を基質とした培地に他の菌株を接種しても同種の細菌が生育することから、稲ワラ糖化液を基質とした培地に非常に適合性の高い菌株であるものと考えられる。
<L-120株の一般的な培養条件下における乳酸産生性>
L-120株を、グルコース16.2wt%(フスマ加水分解によるグルコースを含む)、酵母エキス0.8wt%、魚肉由来ペプトン0.3wt%及びふすま分解物(天野エンザイム社製セルラーゼによって分解したもの)1.5wt%を含む培地において、pHコントローラで10N NaOHによりpH9に維持し、35℃における嫌気条件下で培養した。67時間の培養後、1L当たり16.9wt%の乳酸が得られ、培地に投入したグルコースに対して約100%の回収率であった。
<稲ワラセルロースの糖化>
10cm以下程度の長さに切断した稲ワラ50g当たり1Lの1N苛性ソーダを加え、120℃で20分間加熱した。
<L-120株を用いたアルカリ条件下での乳酸発酵1>
10cm以下程度の長さに切断した稲ワラ50g当たり1Lの1N苛性ソーダを加え、120℃で20分間加熱した。冷却後、カーゼでろ過したセルロースを水で十分に洗浄した後、絞って水分を良く除き、湿潤セルロースを得た。このようにして、稲ワラ50g当たり100gの湿潤セルロースが得られた。
<L-120株を用いた中性条件下での乳酸発酵2>
滅菌操作を行わずに、グルコース20%(W/V)及び酵母エキス5%(W/V)を含む培地にL-120株(湿潤菌体0.1g)を植菌し、中性条件(pH7)下で30℃において3日間培養した。3日間の培養後、得られた培養液において17%(W/V)の乳酸を得た。なお、滅菌操作を行っても同様の高濃度の乳酸を得ることができた。
<L-120株のキシロース代謝>
セルロース系バイオマスを糖化した場合、全還元糖の約2割はキシロースである。このためセルロース系バイオマスを有効に利用するために、キシロースの利用が不可欠となる。しかしながら、キシロースはグルコースと比較して非常に利用されにくく、例えばほとんどの酵母ではキシロースを利用できない。
黒塗りの四角のドットで示されたグラフ:グルコースの濃度
黒塗りの丸のドットで示されたグラフ:キシロースの濃度
白抜きの丸のドットで示されたグラフ:乳酸の濃度
白抜きの三角のドットで示されたグラフ:酢酸の濃度
×のドットで示されたグラフ:蟻酸の濃度
種菌が十分に成育するまで通気せずに、pH9で雑菌の成育を抑制しながら当該培地でL-120株を20時間培養した。その後、乳酸の生産性が高くキシロースを代謝しやすいpH7.5下でL-120株を8日間培養した。この結果、図3に示すように、11wt%の乳酸が得られ、残存キシロース濃度は0.2wt%となった。
<乳酸発酵促進物質の探索>
乳酸発酵にはグルコース以外に窒素源、各種ビタミン及びミネラルの添加が必要となる。これらの栄養素を添加するために酵母エキスの添加が一般的だが、高コストなため、その代替となる物質の探索を行った。
本明細書で引用した全ての刊行物、特許及び特許出願をそのまま参考として本明細書にとり入れるものとする。
Claims (16)
- 配列番号1に記載の塩基配列から成るか又は配列番号1に記載の塩基配列と95%以上の相同性を有する16S リボソームRNA遺伝子を有し、且つpH10以上のアルカリ条件下で生育するエンテロコッカス(Enterococcus)に属する好アルカリ性乳酸菌。
- エンテロコッカス・キャセリフラバス(Enterococcus casseliflavus)に属する、請求項1記載の好アルカリ性乳酸菌。
- 受託番号FERM BP-11295で特定される微生物である、請求項1又は2記載の好アルカリ性乳酸菌。
- 請求項1〜3のいずれか1項記載の好アルカリ性乳酸菌を非滅菌且つpH9〜11下でセルロース糖化液を含む培地において培養した後、pH5〜9下でさらに培養する工程を含む、乳酸製造方法。
- セルロース糖化液が、植物の非可食部から得られたものである、請求項4記載の方法。
- 前記植物の非可食部が、稲ワラ、麦ワラ又はトウモロコシ茎である、請求項5記載の方法。
- 植物バイオマスをアルカリ溶液に浸漬し、リグニンを除去する工程と、セルロース繊維をセルラーゼと接触させ、セルロース糖化液を得る工程とを含む、請求項4〜6のいずれか1項記載の方法。
- アルカリ溶液が苛性ソーダ溶液である、請求項7記載の方法。
- 上記浸漬した植物バイオマスを室温で放置するか又は加熱処理に供することを含む、請求項7又は8記載の方法。
- 植物バイオマスをアルカリ溶液に浸漬し、リグニンを除去する工程と、セルロース繊維をセルラーゼと接触させる工程とを含む、グルコースを生成する方法。
- 植物バイオマスが植物の非可食部である、請求項10記載の方法。
- 前記植物の非可食部が、稲ワラ、麦ワラ又はトウモロコシ茎である、請求項11記載の方法。
- アルカリ溶液が苛性ソーダ溶液である、請求項10〜12のいずれか1項記載の方法。
- 上記浸漬した植物バイオマスを室温で放置するか又は加熱処理に供することを含む、請求項10〜13のいずれか1項記載の方法。
- 請求項10〜14のいずれか1項記載の方法により得られたグルコースを含む乳酸発酵用組成物。
- おからを含む、請求項15記載の乳酸発酵用組成物。
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