WO1998056882A1 - Procede d'extraction de composants liposolubles a partir de cellules bacteriennes - Google Patents

Procede d'extraction de composants liposolubles a partir de cellules bacteriennes Download PDF

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WO1998056882A1
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solvent
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microbial
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Toshiaki Nakajima
Akihiro Kondo
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Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.
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    • C12P7/6445Glycerides
    • C12P7/6463Glycerides obtained from glyceride producing microorganisms, e.g. single cell oil

Definitions

  • the present invention relates to a method for extracting a fat-soluble component contained in a microbial cell, and more particularly, to a method capable of extracting and recovering a fat-soluble component in a microbial cell extremely efficiently and safely.
  • microorganisms such as filamentous fungi, yeast, and algae have lipid-producing ability
  • a method of extracting lipid from microorganisms having such lipid-producing ability has been used.
  • lipid since lipid accumulates in the microbial cells, a method of extracting the lipid directly from the cells or mechanically or enzymatically lysing the cell wall is known.
  • microbial cells capable of producing fats and oils are suspended in ethanol, crushed, and then ethanol is separated by filtration and centrifugation. Then, an extraction solvent is added thereto, suspended, and crushed and extracted.
  • a method has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 61-170,977, 61-227,790, 62-414, and 62-197). — 1 7 9 5 9 Publication etc.).
  • the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-170,977 particularly relates to a multi-stage extraction method.
  • alcohol solvents and hydrocarbon solvents are used.
  • a different solvent must be used, and furthermore, in each step, it is necessary to perform an operation of separating the bacterial cells and the organic solvent each time, so that the operation is complicated.
  • the extraction rate is high and the fat-soluble components in the microbial cells can be safely extracted and recovered, but the extraction takes a long time because the crushed fine powder clogs the extraction column. There was a problem of doing it. Disclosure of the invention
  • the present inventors have conducted intensive studies to solve such conventional problems, and as a result, have found that dried microbial cells containing fat-soluble components are extruded, especially biaxial extruded. After crushing and forming in a single step, it was found that by extracting with a solvent, it was possible to extract and recover the fat-soluble components in the microbial cells extremely efficiently and in a short time. The invention has been completed.
  • the present invention relates to a method of extracting a fat-soluble component contained in a microbial cell from the microbial cell containing the fat-soluble component, wherein the dried product of the microbial cell is extracted with an extruder, especially a biaxial elastomer. It is intended to provide a method for extracting microbial cells / fat-soluble components, which comprises crushing and shaping with a cruster, and then extracting a fat-soluble component in the microbial cells using an organic solvent.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing columns used in Examples.
  • the fat-soluble component extracted by the method of the present invention is a substance that is hardly soluble in water, easily soluble in an organic solvent, and present in a living body, and includes, for example, (1) neutral lipids (such as triglycerides), wax, Simple lipids such as glycerides, fat-soluble pigments, esters of sterol-vitamin, (2) complex lipids such as phospholipids and glycolipids, (3) precursors and metabolites of the above two Derived lipids composed of fatty acids, higher alcohols, sterols, or carotenoids squalene, which are considered to be hydrocarbons, and fat-soluble vitamins.
  • neutral lipids such as triglycerides
  • Simple lipids such as glycerides
  • fat-soluble pigments such as glycerides
  • esters of sterol-vitamin esters of sterol-vitamin
  • complex lipids such as phospholipids and glycolipids
  • the microbial cell containing a fat-soluble component used in the method of the present invention is obtained by culturing a microorganism having a fat-soluble component-producing ability by an ordinary method.
  • examples of the microorganism having the ability to produce a fat-soluble component include various microorganisms such as filamentous fungi, algae, yeast, and bacteria.
  • microorganisms having the ability to produce ⁇ -linolenic acid-containing fats and oils include microorganisms belonging to the genus MortiereUa, microorganisms belonging to the genus Mucor, microorganisms belonging to the genus Rhizopus, and the like.
  • microorganisms capable of producing dihomo- ⁇ -linolenic acid-containing oils and fats and arachidonic acid-containing oils include microorganisms belonging to the genus MortiereUa and microorganisms belonging to the genus Conidioholus.
  • Microorganisms having the ability to produce linoleic acid-containing fats and oils include microorganisms belonging to the genus Yarrowia.
  • Microorganisms having the ability to produce docosahexanoic acid-containing oils and fats include microorganisms belonging to the genus Cryphpridinium and the genus Schizochytrium.
  • microorganisms belonging to the genus Mortiereula include, for example, MortiereUa isabellina IFO 7824, Monotiereera ramaniana var. Angrispora IFO 8 1 8 7 ⁇ MortiereUa plongata IFO
  • microorganisms belonging to the genus Mucor include, for example, Mucor 'sircineroides (Mur.or circineUoides) HUT 1 1 2 1 (FERM BP-3883), and Mucor Javanix (Mucor javanicus) HUT 1 1 6 2 (Shinkenken-Bori F ERM BP—3884).
  • Microorganisms belonging to the genus Rhizopus include, for example, Rhizopus oryzae IFO 54 18 and the like.
  • microorganisms belonging to the genus Conidiobolus include, for example, Conidiobolus' heterosporus (Conidioholus bptProsporus) ATCC 1
  • microorganisms belonging to the genus Yarrowia include, for example, Yarrowia lipolvtica IFO 0 746, and microorganisms belonging to the genus Krypsecodicum include, for example, Krypsecodinium cornii.
  • Traus ochvtrium aureum includes ATCC 2821 and 34304.
  • the medium for culturing the above-mentioned microorganism may be any medium as long as the microorganism can grow well and produce the desired fat-soluble component.
  • glucose and starch are used as a carbon source
  • Sources include those using organic nitrogen sources such as defatted soy flour and defatted rice sugar in addition to ammonium sulfate and urea.
  • culture may be performed while controlling the pH and temperature in a medium containing a metal salt such as a phosphate, a magnesium salt, a manganese salt, or a calcium salt.
  • a microbial cell containing a fat-soluble component is obtained. Since liposoluble components are usually accumulated in microbial cells, after the cultivation of the microorganism, the cells are collected from the culture solution by filtration or centrifugation.
  • the recovered cells are dried to obtain a dried product of the microbial cells containing the fat-soluble component. Drying of the recovered cells is performed using a drum dryer or spray dryer. It may be performed with a dollar dryer.
  • the drying means that the water content of the cells is 20% by weight. Below, preferably 15 weight. / 0 or less, and need not necessarily be carried out until the water content of the cells becomes 0% by weight, that is, until the cells are completely dried. Here, if the water content of the cells exceeds 20% by weight, the extraction rate decreases.
  • the dried product of the lipophilic component-containing microbial cells thus obtained is crushed using an industrial extruder, particularly a twin-screw extruder (a twin-screw extruder). , Forming process. That is, the dried product of the liposoluble component-containing microbial cells is crushed and pelletized using an extruder, particularly a biaxial extruder.
  • an extruder particularly a biaxial extruder
  • mechanical crushing (destruction) of microbial cells and pellet-shaped molding can be performed simultaneously, and the process can be shortened.
  • an extruder particularly a twin-screw extruder (a twin-screw extruder)
  • extraction using a column described below and an extraction solvent and a crushed cell body after the extraction are performed. Separation by filtration of (crushed cells) In the above, clogging can be prevented and the extraction time can be shortened.
  • a binder such as defatted germ is added to the dried microbial cell in order to improve the moldability of the lett. You may squeeze.
  • Extruder operating conditions should be appropriately selected according to the bacteria to be treated, and cannot be specified unconditionally.
  • the processing temperature is 20
  • the shape of the pellet examples include a sphere, a conglomerate, and a column, but there is no particular limitation.
  • molding is preferably performed until the diameter is in the range of 1 to 10 mm.
  • the diameter of the obtained pellet is in the range of 1 to 2 mm. It is desirable to perform until.
  • the obtained pellet has a major axis in the range of 1.0 to 10 Omm and a minor axis in the range of 0.5 to 5 mm.
  • it is desirable to form the pellet until the major axis of the obtained pellet is in the range of 2 to 5 O mm and the minor axis is in the range of 1 to 4 mm.
  • fat-soluble components in the microbial cells are extracted (extracted or recovered) from the pelleted microbial cells obtained as described above using an organic solvent.
  • Extraction of fat-soluble components is performed using an organic solvent.
  • the extraction solvent include n-hexane, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexane, getyl ether, ethyl acetate and the like.
  • n-hexane is particularly preferred from the viewpoints of extraction rate and application to food.
  • the extraction method using an organic solvent is not particularly limited, but it is particularly preferable to perform the extraction using a packed column.
  • pelleted microbial cells pellet-shaped product
  • the extraction solvent is allowed to flow down from the top.
  • the solvent flowing out from the bottom of the packed column is recovered and allowed to flow again from the top of the packed column.
  • the extraction of fat-soluble components proceeds.
  • refluxing and reusing the solvent it is possible to reduce the amount of solvent used.
  • the bottom of the packed column should be covered with an appropriate size wire mesh or filled with a filter aid such as diatomaceous earth. preferable.
  • the amount of the organic solvent used at the time of extraction is preferably a ratio of 2 to 12 liters per 1 kg of microbial cells (pellet molded product).
  • the ratio is more preferably 3 to 5 liters per 1 kg of the microbial cells (pellet molded product).
  • the solvent that has flowed out from the bottom of the packed column is distilled off, whereby the desired fat-soluble component in the microbial cell can be obtained (recovered).
  • the solvent can be distilled off by a conventional method such as vacuum concentration.
  • the obtained lipid-soluble component in the microbial cell can be further purified by a conventional method, if necessary.
  • the present invention can be implemented as described above. However, if necessary, crushing may be performed after the cultivation of the microorganism and before drying the microorganism cells recovered from the culture solution by filtration or centrifugation.
  • the microbial cells may be crushed in a state where the microbial cells are dispersed in water. That is, the microbial cells are again dispersed and suspended in water, or in a state where they are dispersed and suspended in water.
  • a series of processes of dispersing, suspending, and disrupting cells can be performed continuously by using equipment such as a high-pressure homogenizer, which is used for homogenization of emulsified and fine powder suspensions. .
  • the total amount of fats and oils in the cells as a reference for calculating the extraction rate of the whole fats and oils was measured by the following method.
  • the cells of Mucor circinelloides HUT 1121 (FERM BP-3883) were cultured in a fermenter under the conditions shown in Table 1 and the resulting cells containing ⁇ -linolenic acid were obtained. Was collected by filtration.
  • the recovered cells were dispersed again in water so as to have a concentration of 12%, and a part of the cells was dehydrated with a double drum dryer to a water content of 4% by weight. / 0 dried cells were obtained.
  • 100 ml of glass beads having a diameter of 0.6 mm and 100 ml of n-hexan were added, and the mixture was rotated with a homogenizer (EXCEL AUTO homogenizer DX-3, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.). After homogenizing for 3 minutes at 1000 rpm at 100 rpm, glass beads and cell fragments were removed by filtration.
  • the cells of Mucor circinelloides HUT 1121 (FERM BP-3883) were cultured in a fermenter under the conditions shown in Table 1 and the resulting cells containing ⁇ -linolenic acid were obtained. Was collected by filtration.
  • the recovered cells were dispersed again in water so as to have a concentration of 12%, and a part of the cells was dehydrated with a double drum dryer to a water content of 4% by weight. / 0 dried cells were obtained. A part of the dried cells was crushed and formed using a twin-screw extruder (TC 0-75 L, manufactured by Kobe Steel, Ltd.). The molding was carried out until the size of the pellet became about 2 to 50 mm in major axis and about 1 to 4 mm in minor axis.
  • n-hexane was again added to the column, and the miscella was recovered in the same manner as described above. After the miscella was filtered, n-hexane was distilled off by concentration under reduced pressure to obtain 3.3 g of fat and oil.
  • Table 2 shows the solvent flow time and the extraction rate of fats and oils.
  • Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the crushing and forming treatment was not performed by the biaxial exhaust rod. The results are shown in Table 2.
  • Example 1 the solvent flow time was only 6 minutes, and a high extraction rate of 94% was obtained.
  • Comparative Example 1 in which only the crushing and forming processes were performed by the twin-screw extruder under the same conditions as in Example 1, it took 16 minutes for the solvent to flow down the column. Nevertheless, the extraction rate is only 42%.
  • Mucor drcinelloides HUT 1 121 (FERM BP-3883) was cultured in a fermenter under the conditions shown in Table 1 and the resulting ⁇ -linolenic acid-containing bacteria were obtained. The body was collected by filtration.
  • the recovered cells were again dispersed in water to a concentration of 12% to prepare a cell suspension.
  • the obtained cell suspension was subjected to a pressure of 70 Okg / cm 2 and a flow rate of 60 liters / hr using a high-pressure homogenizer ( ⁇ V-OH-0.7—3.7 S, manufactured by Izumi Food Machinery Co., Ltd.). Under the following conditions.
  • the crushed cells were dehydrated with a double drum dryer to obtain dried cells having a water content of 4% by weight.
  • Example 2 was carried out in the same manner as in Example 2 except that the crushing and forming treatment by the biaxial extruder was not performed. The results are shown in Table 2.
  • Example 2 in which crushing and molding were performed after homogenization, the solvent flow time was only 7 minutes, and a high extraction rate of 96% was obtained. That is, the cells pelleted in Example 2 did not clog the column unlike the cells of Comparative Example 2, indicating that the solvent flowed down the column efficiently.
  • Example 2 in place of Muco nrdnelloides HUT 1 1 2 1 (FE RM BP—3 8 8 3), Mortierella ramanianana (Mortierella ramaniana var. angrispora) IFO 8187 was used and cultured under the conditions shown in Table 1 in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. '
  • Example 3 According to Table 2, in Example 3, the solvent flow time was 8 minutes, and a high extraction rate of 94% was obtained, which is almost the same as Example 1.
  • Example 4 According to Table 2, in Example 4, the solvent flow time was 7 minutes, and a high extraction rate of 92% was obtained, which is a value close to that of Example 1.
  • Example 4 was carried out in the same manner as in Example 4, except that the crushing and forming treatment was not performed by the biaxial extruder 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 1 in place of Mucor's cilcineroides (Muror drcineUoides HUT 1 1 2 1 (Microorganisms FE RM BP—38 88 3)), Yarrowia lipolytia (Yarrowia lipolytia) IFO 0 746 was used.
  • the procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that the cultivation was performed under the conditions shown in Table 1. The results are shown in Table 2. According to Table 2, in Example 5, the flow time of the solvent was reduced. In 8 minutes, a high extraction rate of 92% was obtained, indicating a value close to that of Example 1.
  • Example 5 was carried out in the same manner as in Example 5, except that the crushing and forming treatment was not performed using a biaxial extruder. The results are shown in Table 2.
  • Water is added to the dried bacterial cells having a moisture content of 4% by weight of Mucor drcinriloides HUT1211 (FERM ⁇ —3883) obtained in Example 1 and water content is added. amount, 10 wt%, respectively, 1 5 wt%, 20 by weight. / 0, 25% by weight to prepare a respective fungi of 30 wt. / 0.
  • the moisture content of the cells is 4% by weight and 10% by weight, respectively. /. , 15 weight. /. , 20 weight.
  • the solvent flow times are 6 minutes, 6 minutes, 6 minutes, and 7 minutes, respectively, and the extraction rates are 94%, 95%, 92%, and 87%, respectively. It can be seen that the fats and oils were efficiently extracted.
  • the water content of the cells needs to be 20% by weight or less.
  • the dried microbial cells are formed into pellets by a biaxial extruder rather than finely pulverized.
  • clogging can be prevented and the extraction time can be reduced.
  • an extruder particularly a biaxial extruder
  • the lipid-soluble component in the microbial cells can be efficiently extracted and recovered with a small amount of solvent and by a safe operation.

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Description

明 細 書 微生物菌体内脂溶性成分の抽出方法 技術分野
本発明は、 微生物菌体内に含まれる脂溶性成分の抽出方法に関し、 詳しくは極 めて効率良く、 しかも安全に微生物菌体中の脂溶性成分を抽出、 回収することが できる方法に関する。 背景技術
糸状菌, 酵母, 藻類等の微生物は、 脂質生産能を有するため、 このような脂質 生産能を有する微生物菌体から、 脂質を抽出する方法が行なわれている。
一般に脂質は、 微生物菌体内に蓄積するため、 菌体から直接、 或いは細胞壁を 機械的又は酵素的に破壌し、 抽出する方法が知られている。
このような技術として、 例えば、 油脂生産能を有する微生物菌体をエタノール に懸濁し、 破砕後、 ろ過, 遠心分離によってエタノールを分離した後、 これらに 抽出溶剤を加えて、 懸濁し、 破砕抽出する方法が提案されている (特開昭 6 1— 1 7 0 3 9 7号公報, 同 6 1— 2 2 7 7 9 0号公報, 同 6 2— 4 4 1 7 0号公報, 同 6 2— 1 7 9 5 9 8号公報など)。
これらの方法のうち、 特に特開昭 6 1 - 1 7 0 3 9 7号公報記載の発明は、 多 段抽出方法に関するものであるが、 各工程において、 アルコール溶媒及び炭化水 素溶媒という種類の異なる溶媒を使用しなければならず、 その上、 各工程におい て、 菌体と有機溶剤との分離操作をその都度行なう必要があるため、 操作が煩雑 であるという欠点があった。
また、 いずれの方法においても、 充分な量の油脂を回収するためには、 相当の 時間が必要であり、 効率良く抽出を行なうことができなかった。
しかも、 菌体の破砕を有機溶剤中で行なうため、 火災などの恐れがあり、 安全 性に欠けるものであった。 さらに、 このような安全面での欠点を克服するために、 防火設備を設置するとなると、 過大な設備費用が必要となり、 経済性の面でも不 充分なものであった。
これらの問題を解決した方法として、 菌体を水に分散させた状態で機械的に破 砕し、 その乾燥物をカラムに充填させ、 溶剤で油脂を抽出する方法が提案されて いる (特開平 5— 1 7 7 9 6号公報)。
この方法によれば、 抽出率が高く、 しかも安全に微生物菌体中の脂溶性成分を 抽出、 回収することができるものの、 破砕された微粉が抽出カラムを詰まらせる ため、 抽出に長時間を要してしまうという問題があった。 発明の開示
本発明者らは、 このような従来の問題点を解決すべく鋭意研究を進めた結果、 脂溶性成分を含有する微生物菌体の乾燥物をェクストル一ダー、 特に二軸のェク ストル一ダ一で破砕 ·成形処理した後、 溶剤抽出することにより、 極めて効率良 く、 短時間で微生物菌体中の脂溶性成分を抽出、 回収することができることを見 い出し、 この知見に基づいて本発明を完成するに到った。
すなわち本発明は、 脂溶性成分を含有する微生物菌体から、 その菌体内に含有 される脂溶性成分を抽出する方法において、 該微生物菌体の乾燥物をェクストル ーダ一、 特に二軸のェクストルーダーで破砕'成形処理した後、 有機溶剤を用い て該微生物菌体内の脂溶性成分を抽出することを特徴とする微生物菌体內脂溶性 成分の抽出方法を提供するものである。 図面の簡単な説明
【図 1】
第 1図は、 実施例で用いたカラムを示す説明図である。
【符号の説明】
a 菌体
b 脱脂綿
c 3ック弁 発明を実施するための最良の形態
本発明の方法で抽出する脂溶性成分とは、 水に溶けにくく、 有機溶剤に溶けや すい、 生体に存在する物質であり、 例えば、 ( 1 ) 中性脂質 (トリグリセリ ドな ど)、 ろう、 グリセリ ド、 脂溶性色素、 ステロ一ルゃビタミンのエステルなどの 単純脂質、 (2 ) リン脂質や糖脂質などの複合脂質、 (3 ) 上記 2つに属するもの の前駆物質や代謝産物と考えられる脂肪酸、 高級アルコール、 ステロール、 又は 炭化水素と考えられるカロテノィ ドゃスクアレンなど、 及び脂溶性ビタミン等か らなる誘導脂質が挙げられる。
本発明の方法で用いる脂溶性成分を含有する微生物菌体とは、 脂溶性成分生産 能を有する微生物を、 常法により培養して得られるものである。
ここで脂溶性成分生産能を有する微生物としては、 糸状菌ゃ藻類、 酵母、 細菌 など、 種々のものが挙げられる。
例えば、 γ—リノレン酸含有油脂生産能を有する微生物としては、 モルティエ レラ (MortiereUa) 属に属する微生物、 ムコ一ル (Mucor) 属に属する微生物、 リゾプス (Rhizopus) 属に属する微生物などが挙げられる。
また、 ジホモ γ—リノレン酸含有油脂及びァラキドン酸含有油脂の生産能を有 する微生物としては、 例えばモルティエレラ (MortiereUa) 属に属する微生物、 コニディオボラス (Conidioholus) 属に属する微生物などが挙げられる。
また、 リ ノール酸含有油脂生産能を有する微生物と しては、 ャロイャ (Yarrowia) 属に属する微生物などが挙げられる。
また、 ドコサへキサェン酸含有油脂生産能を有する微生物としては、 クリプセ コディニゥム (Cryp hpr.odinium) 属、 スキゾキトリウム (Sr.hizochvtrium) 属 に属する微生物などが挙げられる。
より具体的には、 モルティエレラ (MortiereUa) 属に属する微生物としては、 例 ば、 モルティエレラ ·イザベリナ (MortiereUa isabellina) I F O 7 8 2 4、 モノレティエレラ · ラマ二アナ (MortiereUa ramaniana var. angrispora) I F O 8 1 8 7、 モノレティエレラ ·エロンガタ (MortiereUa plongata) I F O
8 5 7 0、 モルティエレラ 'エキシグァ (MortiereUa e^dgaa) I F O 8 5 7 1 . モルティエレラ · ヒグロフイラ (Mortierella hygrophila) I FO 5 94 1およびモルティエレラ ·アルピナ (Mortierella alpina) I FO 8 5 68、
1 F O 3 228 1、 AT C C 8 9 79 , ATCC 1 6266, ATC C 3 2 2 2 1、 ATCC 3 22 22, ATCC 3 2 223 , ATCC 3 69 6 5 , ATC C4 2430, CB S 250. 53、 CB S 343. 66、 CB S 527. 7 2、 CB S 5 29. 72、 CB S 60 8. 70、 CB S 7 54. 68などが挙げられ る。
また、 ムコール (Mucor) 属に属する微生物としては、 例えば、 ムコール 'シ ルシネロイデス (Mur.or circineUoides) HUT 1 1 2 1 (微ェ研菌寄 FERM B P— 3883) や、 ムコ一ル · ジャバニクス (Mucor javanicus) HUT 1 1 6 2 (微ェ研菌寄 F ERM B P— 3 884) などが挙げられる。
リゾプス (Rhizopus) 属に属する微生物としては、 例えば、 リゾプス 'ォリゼ ― (Rhizopus oryzae I FO 54 1 8などが挙げられる。
次に、 コニディオボラス (Conidiobolus) 属に属する微生物としては、 例えば コニディオボラス 'ヘテロスポラス (Conidioholus bptProsporus) ATCC 1
294 1、 コ-ディオボラス 'ナノデス (Conidiobolus n anodes) CB S 1 8 3 6 2、 コ-ディオボラス 'ランプラゥジエス ("Conidiobolus lamprauges) ATCC 1 2 58 5などが挙げられる。
さらに、 ャロイァ (Yarrowia) 属に属する微生物としては、 例えばャロイァ ' リポリティ力 (Yarrowia lipolvtica) I FO 0 746などが、 クリプセコディ 二ゥム属に属する微生物としては、 例えばク リプセコディニゥム コーニー
(Crvpt ecodinium cohnii) では、 ATCC 3002 1、 同 30334、 同 30 3 3 6、 同 3 0 543、 同 3 0 5 56、 同 30 5 7 1、 同 30 5 7 2、 同 3 0 7 75、 同 500 5 1、 同 500 5 2、 同 500 5 3、 同 500 55、 同 500 5 6、 同 5 0 0 5 8、 同 5 0 0 6 0など、 トラウストキトリウム ァウレゥム
(T raus ochvtrium aureum) では、 ATCC 282 1、 同 34304などが挙 げられる。
これらの微生物は、 いずれも脂溶性成分を生産する能力を有し、 菌体内に著量 の脂溶性成分 (例えば、 トリグリセリ ドなど) を蓄積することが知られている。 このような微生物の培養は、 常法により行なえばよい。 すなわち、 上記微生物 を培養するための培地は、 該微生物がよく成育して、 目的とする脂溶性成分を生 産しうるものであればよく、 例えば、 炭素源としてグルコース, 澱粉を用い、 窒 素源として硫安, 尿素の他、 脱脂大豆粉, 脱脂米糖などの有機窒素源を用いたも のが挙げられる。 その他、 必要に応じて、 リン酸塩、 マグネシウム塩, マンガン 塩, カルシウム塩などの金属塩を添加した培地で、 p H, 温度を制御しながら培 養すればよい。
このようにして脂溶性成分を含有する微生物菌体が得られる。 脂溶性成分は通 常、 微生物菌体中に蓄積されるので、 微生物の培養終了後、 培養液から濾過や遠 心分離によって菌体を回収する。
次に、 回収した菌体を乾燥して、 脂溶性成分含有微生物菌体の乾燥物を得る。 回収した菌体の乾燥は、 ドラムドライヤーやスプレードライヤー、 ノ、。ドルドライ ャ一等で行なえばよい。
ここで乾燥は、 菌体の含水率が 2 0重量。 以下、 好ましくは 1 5重量。 /0以下に なるように行なえばよく、 菌体の含水率が 0重量%となるまで、 すなわち完全に 乾燥するまで行なう必要は必ずしもない。 ここで、 菌体の含水率が 2 0重量%を 超えると、 抽出率が低下してしまう。
本発明の方法においては、 このようにして得られた脂溶性成分含有微生物菌体 の乾燥物を、 工クストル一ダ一、 特に二軸のェクス トルーダー (二軸の押出成形 機) を用いて破砕,成形処理する。 即ち、 脂溶性成分含有微生物菌体の乾燥物を ェクストル一ダ一、 特に二軸のェクストルーダ一を用いて破砕すると共にペレツ ト化する。
ェクス トルーダー、 特に二軸のェクス トルーダーで処理することにより、 微生 物菌体の機械的破砕 (破壊) とペレッ ト状成形とを同時に実施することができ、 工程を短縮することができる。 またェクス トルーダー、 特に二軸のェクス トルー ダ一 (二軸の押出成形機) を用いて破砕 ·成形処理することにより、 後述する力 ラムを用いた抽出及び抽出溶剤と抽出後の菌体破砕物 (菌体破砕物) の濾過分離 において、 詰まりを防止し、 抽出時間を短縮することができる。
ここで脂溶性成分の含有量が高い微生物菌体の乾燥物を処理する場合には、 ぺ レツトの成形性を上げるために、 該微生物菌体の乾燥物に脱脂胚芽等のバインダ 一を添カ卩してもよい。
ェクストルーダーの運転条件 (処理条件) は、 処理する菌に応じて適宜選択す べきであり、 一概に規定することはできない。 一般的に言うと、 処理温度は 2 0
〜 1 2 0 °C、 圧力は 1〜: I 0 0 kg/cm2、 処理時間は 1〜 1 2 0秒程度で、 好ま しくは 5 0〜: L 2 0 °C、 圧力は 5〜 1 0 0 kg/cm 2 , 処理時間は 5〜: L 2 0秒程 度である。
ペレッ トの形状としては、 球状、 凝球状、 円柱状などが挙げられるが、 特に制 限はない。 成形は、 球状の場合には、 直径が 1〜 1 0 mm の範囲になるまで行う ことが好ましく、 特に溶剤の浸透性を考慮すると、 得られるペレッ トの直径が 1 〜2 mm の範囲になるまで行うことが望ましい。 また、 球状以外の場合には、 得 られるペレッ トの長径が 1 · 0〜 1 0 O mm の範囲に、 短径が 0 · 5〜5 mm の 範囲になるまで行うことが好ましく、 特に溶剤の浸透性を考慮すると、 得られる ペレツトの長径が 2〜 5 O mmの範囲に、 短径が 1〜4 mmの範囲になるまで成 形することが望ましい。
以上のようにして破砕,成形処理して、 ペレツ ト成形された微生物菌体が得ら れる。
本発明では、 このようにして得られるペレッ ト成形された微生物菌体から、 有 機溶剤を用いて該微生物菌体内の脂溶性成分を抽出 (抽出乃至回収) する。
脂溶性成分の抽出は、 有機溶剤を用いて行なう。 ここで、 抽出溶剤の例として は、 n—へキサン, エタノール, アセトン, メチルェチルケトン, シクロへキサ ン, ジェチルエーテル, 酢酸ェチル等が挙げられる。 これらのうち、 抽出率, 食 品への応用の観点より、 特に n—へキサンが好ましい。
有機溶剤を用いての抽出方法には、 特に制限はないが、 特に充填塔 (カラム) を用いて抽出を行なうことが好ましい。
充填カラムを用いて、 微生物菌体内の脂溶性成分を抽出, 回収する場合の一例 /025
を示すと、 次の通りである。
まず、 ペレッ ト成形された微生物菌体 (ペレッ ト状成形物) を円筒状の充填力 ラムに詰め、 上部より抽出溶剤を流下させる。 続いて、 充填カラム底部より流出 する溶剤を回収し、 再度、 充填カラム上部より再び流下させる。 この操作を繰り 返すことにより、 脂溶性成分の抽出を進める。 このように溶剤を還流させ、 再利 用することにより、 溶剤使用量の低減を図ることが可能である。
なお、 充填カラムの底部には、 微生物菌体 (ペレッ ト状成形物) の洩出を防止 するため、 適当なサイズの金網を張ったり、 或いは珪藻土等の濾過助剤を充填し ておくことが好ましい。
抽出時の有機溶剤の使用量は、 微生物菌体 (ペレツト成形物) 1 k g当たり、 2〜 1 2リツトルの割合とすることが好ましい。 特に、 抽出率や経済性を考慮す ると、 微生物菌体 (ペレッ ト成形物) 1 k g当たり、 3〜5リ ッ トルの割合とす ることがより好ましい。
充分に脂溶性成分を抽出した後、 充填カラム底部から流出した溶剤の留去を行 なうことにより、 目的とする微生物菌体内脂溶性成分を得る (回収する) ことが できる。
溶剤の留去は、 减圧濃縮等の常法により行なうことができる。
得られた微生物菌体内脂溶性成分は、 必要により、 さらに常法によって精製す ることもできる。
本発明は、 以上のようにして実施することができる。 但し、 必要に応じて、 微 生物の培養終了後、 培養液から濾過や遠心分離によって回収された微生物菌体を 乾燥処理する前に、 破砕を行なってもよい。
微生物菌体の破砕は、 微生物菌体が水に分散した状態で行なうとよい。 すなわ ち、 微生物菌体を再度水に分散、 懸濁させながら、 或いは、 水に分散、 懸濁させ た状態で行なう。 乳化、 微粉末懸濁液の均質化に用いられている高圧ホモゲナイ ザ一型の機器等を使用することにより、 菌体の分散、 懸濁及び破砕の一連の処理 を連続的に行なうことができる。
次に、 本発明を、 菌体中の油脂抽出を目的とした実施例により詳しく説明する 力 本発明の範囲はこれによって何ら制限されるものではない。
参考例 (菌体中の全油脂量の測定)
以下の実施例, 比較例において、 全油脂の抽出率を算出する基準となる菌体中 の全油脂量は、 次の方法により測定した。
ムコール .シルシネロイデス (Mucor circinelloides) HUT 1 121 (微ェ 研菌寄 FERM BP— 3883) の菌体を、 第 1表に示す条件下、 発酵槽で 培養し、 得られた γ—リノレン酸含有菌体を、 濾過によって回収した。
この回収した菌体を 1 2%の濃度になるように、 再度、 水に分散させ、 この一 部をダブルドラムドライヤーで脱水して、 含水率 4重量。 /0の乾燥菌体を得た。 この乾燥菌体 1 0 gに、 直径 0. 6mm のガラスビーズ 1 00ml と n—へキ サン 1 00ml とを加え、 ホモゲナイザ一 (日本精機 (株) 製, ェクセルオート ホモゲナイザ一 DX— 3) により、 回転数 1 0, O O Orpm にて 3分間ホモ ゲナイズした後、 濾過によってガラスビーズと菌体断片を除去した。 その後、 再 度、 菌体に n—へキサン 1 00ml を加え、 前記と同様のホモゲナイズを 2回繰 り返した。 得られた濾液を集め、 減圧濃縮することにより、 黄色油脂 3. 6 gを 得た。 この結果、 菌体には 36 %の割合で油脂が含まれていることが分かった。 実施例 1
ムコール .シルシネロイデス (Mucor circinelloides) HUT 1 121 (微ェ 研菌寄 FERM B P— 3883) の菌体を、 第 1表に示す条件下、 発酵槽で 培養し、 得られた γ—リノレン酸含有菌体を、 濾過によって回収した。
この回収した菌体を 1 2%の濃度になるように、 再度、 水に分散させ、 この一 部をダブルドラムドライヤーで脱水して、 含水率 4重量。 /0の乾燥菌体を得た。 この乾燥菌体の一部を、 二軸のェクス トルーダー ((株) 神戸製鋼所製、 TC 0- 75 L) で破砕'成形処理した。 成形は、 ペレッ トの大きさが、 長径 2〜5 0mm, 短径 1〜4mm程度になるまで行なった。
このペレツト化された菌体 10 gを、 第 1図のような内径 20 mm のガラス製 カラムに充填した。 カラム上部より、 n—へキサン 100ml を加え、 30分保 持後、 底部の栓を開き、 流出してきた n—へキサン ·油脂混合物 (ミセラ) を回 P JP98/025
収した。 その後、 再度、 カラムに n—へキサン 1 00ml を加え、 前記と同様に ミセラを回収した。 このミセラを濾過した後、 减圧濃縮によって n—へキサンを 留去した結果、 3. 3 gの油脂を得た。
このとき、 20 Oml の溶剤がカラムから流出する合計時間 (溶剤流下時間) を調べた。 この溶剤流下時間、 並びに油脂の抽出率を第 2表に示す。
比較例 1
実施例 1において、 二軸のェクストル一ダ一による破砕 ·成形処理を行なわな かった他は、 実施例 1と同様にして行なった。 結果を第 2表に示す。
実施例 1と比較例 1の結果の対比から、 次のようなことが分かる。
まず、 実施例 1では、 溶剤流下時間が僅か 6分で、 しかも 94%という高い抽 出率を得ている。 一方、 実施例 1 と同様の条件で、 二軸のェクストルーダーによ る破砕 ·成形処理のみを行なわなかった比較例 1では、 溶剤がカラムを流下する のに 1 6分も要しているにもかかわらず、 抽出率は僅か 42%に過ぎない。
この結果から、 菌体を二軸のェクストル一ダ一により破砕 ·成形処理すること によって、 溶剤の菌体への浸透性が向上し、 かつ、 抽出効率も著しく向上するこ とが証明された。
実施例 2
ムコール . シルシネロイデス (Mucor drcinelloides) HUT 1 12 1 (微ェ 研菌寄 FERM B P— 3883) の菌体を、 第 1表に示す条件下、 発酵槽で 培養し、 得られた γ—リノレン酸含有菌体を、 濾過によって回収した。
この回収した菌体を 1 2%の濃度になるように、 再度、 水に分散させ、 菌体懸 濁液を作成した。
得られた菌体懸濁液を、 高圧ホモゲナイザー (ィズミフードマシナリ社製、 Η V-OH- 0. 7— 3. 7 S) を用いて、 圧力 70 Okg/cm2, 流量 60リット / h rの条件下で破碎した。 この破砕された菌体を、 ダブルドラムドライヤーで 脱水し、 含水率 4重量%の乾燥菌体を得た。
この乾燥菌体を、 実施例 1と同様にして破砕 ·成形処理し、 油脂の抽出を行な レ、、 3. 4 gの油脂を得た。 結果を第 2表に示す。 比較例 2
実施例 2において、 二軸のェクストルーダーによる破砕 ·成形処理を行なわな かった他は、 実施例 2と同様にして行なった。 結果を第 2表に示す。
実施例 2と比較例 2の結果の対比から、 次のようなことが分かる。
まず、 実施例 2と同様の条件で、 破砕 '成形処理のみを行なわなかった比較例 2では、 抽出率は 9 0 %とまずまずであつたが、 溶剤がカラムを流下するのに 3 8分もかかっている。 このことは、 ホモゲナイズにより微細に破砕された菌体が カラムに詰まってしまったことを示している。
一方、 ホモゲナイズ後に、 破砕 ·成形処理を行なった実施例 2では、 溶剤の流 下時間が僅か 7分で、 しかも 9 6 %という高い抽出率を得ている。 すなわち、 実 施例 2においてペレツト化された菌体は、 比較例 2の菌体のようにカラムに詰ま ることはなく、 溶剤がカラム中を効率よく流下したことが分かる。
この結果から、 ホモゲナイズ後に、 二軸のェクストルーダーにより破砕 '成形 処理することによって、 溶剤の菌体への浸透性が向上し、 かつ、 抽出効率も著し く向上することが証明された。
実施例 3
実施例 1において、 ムコ一 /レ ' シノレシネロイデス (Mucor nrdnelloides) H U T 1 1 2 1 (微ェ研菌寄 F E RM B P— 3 8 8 3 ) の代わりに、 モルティ エレラ ·ラマ二アナ (Mortierella ramaniana var. angrispora) I F O 8 1 8 7を使用し、 かつ第 1表に示す条件で培養した他は、 実施例 1と同様して行なつ た。 結果を第 2表に示す。'
第 2表によれば、 実施例 3では、 溶剤流下時間が 8分で、 しかも 9 4 %という 高い抽出率を得ており、 実施例 1とほぼ同等の数値を示している。
このこと力 ら、菌体としてモノレティエレラ ·ラマニアナ (Mortierella ramaniana var. angrispora) I F O 8 1 8 7を用いた場合にも、 効率良く菌体内に含まれ る油脂を抽出することができることが分かった。
比較例 3
実施例 3において、 二軸のェクストル一ダ一による破砕'成形処理を行なわな かった他は、 実施例 3と同様にして行なった。 結果を第 2表に示す。
比較例 3の結果を実施例 3と比較すると、 次のようなことが分かる。
実施例 3と同様の条件で、 破砕 ·成形処理のみを行わなかつた比較例 3では、 溶剤がカラムを流下するのに 21分もかかっているにもかかわらず、 抽出率は僅 か 37%に過ぎない。
この結果から、菌体としてモノレティエレラ'ラマ二アナ (Mortierella ramaniana var. angrispora) I FO 8 1 87を用いた場合にも、 菌体を二軸のェクス トル ーダ一により破砕 ·成形処理することによって、 溶剤の菌体への浸透性が向上し、 かつ、 抽出効率も著しく向上することが証明された。
実施例 4
実施 ί列 1において、 ムコーノレ ' シノレシネロイデス (Mucor circinelloides) HU T 1 1 21 (微ェ研菌寄 FERM B P— 3883 ) の代わりに、 コニディ オボラス 'ナノデス CConidioholus nanodes) CBS 1 83Z62を使用し、 かつ第 1表に示す条件で培養した他は、 実施例 1と同様して行なった。 結果を第 2表に示す。
第 2表によれば、 実施例 4では、 溶剤の流下時間が 7分で、 しかも 92%とい う高い抽出率を得ており、 実施例 1に近い数値を示している。
このことから、 菌体と してコニディオボラス . ナノデス ( onidinholus 麵 odes) CBS 1 83/62を用いた場合でも、 実施例 1と同様に効率良く菌 体内に含まれる脂溶性成分を抽出することができることが分かつた。
比較例 4
実施例 4において、 二軸のェクストルーダ一による破砕 ·成形処理を行なわな かった他は、 実施例 4と同様にして行なった。 結果を第 2表に示す。
比較例 4の結果を実施例 4と比較すると、 次のようなことが分かる。
実施例 4と同様の条件で、 破砕 ·成形処理のみを行わなかった比較例 4では、 溶剤がカラムを流下するのに 1 9分もかかっているにもかかわらず、 抽出率は僅 か 39%に過ぎない。
この結果から、 菌体と してコニディオボラス · ナノデス ( Conidiobolus nanodes) C B S 1 8 3 Z 6 2を用いた場合でも、 菌体を二軸のェクストルーダ 一により破砕 ·成形処理することにより、 溶剤の菌体への浸透性が向上し、 かつ、 抽出効率も著しく向上することが証明された。
実施例 5
実施例 1において、 ムコール'シルシネロイデス (Muror drcineUoides H U T 1 1 2 1 (微ェ研菌寄 F E RM B P— 3 8 8 3 ) の代わりに、 ャロイァ · リボリティカ (Yarrowia lipolyti a) I F O 0 7 4 6を使用し、 かつ第 1表に示 す条件で培養した他は、 実施例 1と同様して行なった。 結果を第 2表に示す。 第 2表によれば、 実施例 5では、 溶剤の流下時間が 8分で、 9 2 %という高い 抽出率を得ており、 実施例 1に近い数値を示している。
このことから、 菌体としてャロイァ · リポリティ力 (Ikrrosda Ucotoica) I
F O 0 7 4 6を用いた場合でも、 実施例 1と同様に効率良く菌体内に含まれる 脂溶性成分を抽出することができることが分かった。
比較例 5
実施例 5において、 二軸のェクストルーダーによる破砕 ·成形処理を行なわな かった他は、 実施例 5と同様にして行なった。 結果を第 2表に示す。
比較例 5の結果を実施例 5と比較すると、 次のようなことが分かる。
実施例 5と同様の条件で、 破砕 ·成形処理のみを行なわなかった比較例 5では、 溶剤がカラムを流下するのに 2 6分もかかっているにもかかわらず、 抽出率は僅 か 2 8。/。に過ぎない。
この結果から、 菌体としてャロイァ · リポリティ力 (^imsda Mpiilyik ) I
F O 0 7 4 6を用いた場合でも、 菌体を二軸のェクストルーダーにより破砕 ' 成形処理することにより、 溶剤の菌体への浸透性が向上し、 かつ、 抽出効率も著 しく向上することが証明された。
2 1表
Figure imgf000015_0001
F e S 04 7 H20 5 , 1 ,
C a C 1 2 · 2 H20 0 6 g / 1 ,
Z n S 04 · 7 H20 0 5 g
Mn C 1 2 · 4 H20 0 5 g Z i,
C u S 04 · 5 H20 0 1 g 脱イオン水 1 リソ トル 第 2表
Figure imgf000016_0001
4 実施例 6
実施例 1で得られたムコ一ル · シルシネロイデス (Mucor drcinriloides H U T 1 1 21 (微ェ研菌寄 FERM Β Ρ— 3883 ) の含水率 4重量%の乾 燥菌体に、 水を加えて水分含有量が、 それぞれ 10重量%、 1 5重量%、 20重 量。 /0、 25重量%、 30重量。 /0の各菌体を作成した。
それぞれの菌体について、 実施例 1と同様の条件下で破砕 ·成形処理と油脂の 抽出とを行なった。 得られた各菌体の油脂抽出率を第 3表に示す。 第 3表
Figure imgf000017_0001
第 3表の実施例 6の結果より、 以下のことが分かる。
菌体の水分含有率が、 それぞれ 4重量%、 10重量。/。、 1 5重量。/。、 20重量。 /0 の場合は、 溶剤流下時間が、 それぞれ 6分、 6分、 6分、 7分であり、 抽出率が、 それぞれ 94%、 95%、 92%、 87%であることから、 菌体内の油脂を効率 よく抽出できていることが分かる。
一方、 菌体の水分含有率が 25重量%、 30重量%の場合には、 溶剤流下時間 はいずれの場合も 6分と短いものの、 抽出率はそれぞれ 65%、 61%と低いも のであった。
これらのことから、 菌体内の油脂を効率よく抽出するためには、 菌体の水分含 有率を 20重量%以下とする必要があることが分かる。
5 産業上の利用分野
本発明の方法によれば、 乾燥菌体を微細に粉砕するのではなく、 二軸のェクス トル一ダ一でペレツト状に成形するため、 カラムを用いた抽出及び抽出溶剤と抽 出後の菌体破砕物 (菌体破砕物) の濾過分離において、 目詰まりを防止し、 しか も抽出時間の短縮を図ることができる。
本発明の方法によれば、 ェクストルーダー、 特に二軸のェクストルーダーで処 理することにより、 微生物菌体の機械的破砕 (破壊) とペレット状成形とを同時 に実施することができ、 簡略なプロセスとなっている。
さらに、 本発明の方法によれば、 少量の使用溶剤で、 かつ、 安全な操作により、 微生物菌体中の脂溶性成分を効率良く抽出、 回収することができる。
6

Claims

請求の範囲
1 脂溶性成分を含有する微生物菌体から、 その菌体内に含有される脂溶性成分 を抽出する方法において、 該微生物菌体の乾燥物を二軸のェクストル一ダ一で破 砕 ·成形処理した後、 有機溶剤を用いて該微生物菌体内の脂溶性成分を抽出する ことを特徴とする微生物菌体内脂溶性成分の抽出方法。
2 該微生物菌体の乾燥物の水分含有量が 2 0重量%以下である請求項 1記載の 方法。
7
PCT/JP1998/002560 1997-06-11 1998-06-10 Procede d'extraction de composants liposolubles a partir de cellules bacteriennes WO1998056882A1 (fr)

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