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JPS5828289A - 発酵法によるアルコ−ルの製造法 - Google Patents

発酵法によるアルコ−ルの製造法

Info

Publication number
JPS5828289A
JPS5828289A JP56125254A JP12525481A JPS5828289A JP S5828289 A JPS5828289 A JP S5828289A JP 56125254 A JP56125254 A JP 56125254A JP 12525481 A JP12525481 A JP 12525481A JP S5828289 A JPS5828289 A JP S5828289A
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JP
Japan
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alcohol
cellobiose
yeast
kluyveromyces
xylose
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JP56125254A
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JPH0344758B2 (ja
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Seigo Takazawa
高沢　清吾
Yasushi Morikawa
康 森川
Kenichiro Takayama
高山　健一郎
Izumi Masunaga
増永　いづみ
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KH Neochem Co Ltd
Original Assignee
Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
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Publication date
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Priority to AU87027/82A priority patent/AU555816B2/en
Priority to US06/406,987 priority patent/US4472501A/en
Priority to GB08223164A priority patent/GB2104915B/en
Priority to CA000409203A priority patent/CA1203186A/en
Publication of JPS5828289A publication Critical patent/JPS5828289A/ja
Publication of JPH0344758B2 publication Critical patent/JPH0344758B2/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14—Fungi; Culture media therefor
    • C12N1/145—Fungal isolates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
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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】 本発明は発酵法によるアルコールの製造法に関する。
さらに詳しくは本発明はクルイベロミセス属、キャンデ
イダ属を九はクロエケラ属に属し、キシロースおよび／
ｌたはセロビオースを資化してアル；−ルを生成する能
力を有すゐ酵母を用いる発酵法によるアルコールの製造
法に関する。
従来、セルロースを炭素源として発酵法によりアルコー
ルを製造する場合、セルロースは酵素ｉ九は酸によシ加
水分解したものを用い、槙曹としてはサツカロミセス属
酵母が主として用いられてき友。この方法では、セルロ
ースに約ｌθ〜３０９ｇの割で含有されているヘミセル
ロースに由来するペントース（主としてキシロース）は
利用されず、アルコールの収率はかなシ低い。そのため
セルロースハ、α−セルロースとヘミセルロースに分離
し、α−セルロース自分から得られるグルコースはサツ
カロミセス属酵母を用いてアルコールヲ、ヘミセルロー
ス−分から得られるペントースはそれを炭素源として生
育できる酵母を用いて酵母蛋白を製造するなどして利用
されてきた。
さらにセルロースをセルラーゼを用いて糖化して利用し
ようとの試みがなされているが、セルラーゼ作用によシ
生成するセロビオースＬ１通常用いられるサツカロミセ
ス属酵母表とテハアルコールに転換することもできず利
用の道は閉ざされていた。
本発明者らは、上記のごとく未利用資源であつ九中シロ
ースならびにセロビオースの利用について研究を行なっ
た結果、グルコースのみならずキシロースやセロビオー
スをも資化発酵してアルコールを生成しうる酵母を見出
し本発明を完成するに至った。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明によれはキシロースやセロビオースを資化しアル
コールを生成する能力を有する微生物を用い発酵法によ
りアルコールを製造することができる。
本発明に用いる微生物としてはクルイベロミセス属、キ
ャンデイイ）たはクロエケラ属に属し、キシロースおよ
び／ｌたはセロぐオースを資化してアルコールを生成す
る能力を有する微生物であれはいかなる微生物でも用い
ることができる。具体的に好適な菌株の例として、キャ
ンデイダ・トロピカリスＡＴＣＣ２０１７５、キャンデ
イダ・ギアマンディＡＴＣ’０２０１１８、クロエケラ
・アビキュ２−タＩＡＭ４０１８（ＮＲＲＬ　Ｙ−１２
５１０）および新麺掴クルイベロミセス・セロビオポラ
スＴＭＩ　９　ｓ　（ＮＲＲＬＹ−１２５０９）があげ
られる。
これら菌株０＠に対する資化発酵性社第１懺に示したと
おシである。
第　　　　１　　　　表 剛Ａ：資化性、層重Ｆ：発酵性 キャンデイダ・トロピカリス、キャンデイダ・ギアマン
ディおよびクロエケラ・アビキュラータの菌学的性質に
ついては、ロツダーらのザ・イースト１９７０年版１０
５９頁、９６９頁および１１５０頁に記載されている。
クルイベロミセス・セロビオポラスＴＭ　１９３劇株は
本発明者らにより分離同定され九曹株で以下Ｏ菌学的性
質を示す。
ｅ）　　各培地における生育状況 ■　イーストエキス・麦芽エキス液体培地における所見 体培地での所見と同様である。コロニーは　、淡褐クリ
ーム色で平滑または少ししわがある。鈍光で扁平ないし
やや隆起する。周縁は金縁。
■　ポテト寒天上でのスライド培養 偽曹糸形成 （ｂ）　　子のり胞子の形成 イーストエキス・麦芽エキス寒天培地にて腎臓形の子の
う胞子１〜４個の形成が観察された。
（Ｃ）　　各生還的性質 ■生育条件ＣＰＨ１０〜７．５、温度１５〜３０’Ｃで
よく生育する。
■硝酸カリを単一の窒素−として生育しない。
■エチルアミンを単一の窒素源として生資すち。
■ゼラテンを液化しない。
■好浸透圧性：ＮＩＬＣｊ１２ｆｉで生育する。
■カロチノイドを生成しない。
■アルブチンを分解する。
■ビタミンを要求する。
■シクロヘキサイド耐性なし。
（（１）　　各炭素源の発酵性と資化性■　糖の発酵性 Ｄ−グルコース　　　　＋ ショ糖　　　　　十 セロビオース　　　十 可溶性デンプン　　− Ｄ−ガラクトース　　＋ 乳糖　　　十 トレハロース　　　　　− 麦芽糖　　　　　　　− メリビオース　　　　　− ラフィノース　　　　− ■　単一炭素源の資化能 Ｄ−キシロース　　　＋ Ｄ−グルコース　　　　＋ Ｄ−ガラクトース　　＋ 麦芽糖　　　　　　　十 ショ糖　　　　　　十 乳糖　　　十 メリビオース　　　　− セロビオース　　　　＋ トレハロース　　　　　＋ ラフィノース　　　　　− メレジトース　　　− 可溶性デンプン　　　　− エタノール　　　　　　＋ イノジット　　　　　　− Ｄ−マンニット　　　　士 ズルシット　　　　　　− ロツダーらのザ・イースト１９７０年版によると重曹株
は多極出芽によって増殖し、細胞は球形ま九は楕円形で
、１糸を形成せず、腎臓形の子のう胞子を形成すること
からクルイベロミセス属に属するものと考えられる。し
かし、該真中にはこれを同定すべき菌種の記載がない。
即ち重曹は該属に含まれる既知種としては、クルイベロ
ミセス・ツクテイスにやや近緑であるが、セロビオース
の発酵性、メレジトース資化性、シクロヘキサイド耐性
において明らかに異なる。従って、本曹はクルイベロミ
セスに属する新種とみなし、クルイベロミセス・セロビ
オポラス、ノブ、エスピー（Ｋ１ｕｙｖａｒｏＩｎｙａ
＠日ｃｅｌｌｏｂ１ｏｖｏｒｕｓ　ｎｏｗ、ｓｐ）と命
名した。
本発明における微生物の培養には炭素源、−素源、無機
塩、その他の栄養素を適量含有する培地を用いる。
炭素源として少なくともキシロースおよび／またはセロ
ビオースを用いるが、その他に本発明で用いる微生物の
資化しうる炭素源、たとえばクルコース、ガラクトース
、シュクロース、１ルトース、ラクトース、エタノール
、メタノールなどを用いることができる。
キシｐ−ス、セロビオースは純品で用いることもできる
し、木綿、木、稲わら、バガス、麦わら、；−ンストー
バーなどの農林産物およびその廃棄物、ならびに新聞紙
、ダンボール、雑誌および屑紙のような都市童業廃秦物
などα−セルロースおよび／ｉ九はヘミセルロース含有
物の糖化物、加水分解物なとキシロースおよび／を九は
セロビオース含有物として用いることもできる。糖化な
らびに加水分解には、セルラーゼなどの酵素処理、硫酸
、塩酸、硝酸などの酸処理、その他倫理・化学的処理法
など従来公知の方法が応用できる。
窒素鉋としては、尿素、アンモニア、Ｖｔ酸アン毫ニウ
ム、硝酸アンモニウムなどの有機および無機窒素源、コ
ーンステープリカー、ペプトン、肉エキス、酵母エキス
などの天然窒素源などが用いられる。
無機塩としては、リン酸−カリウム、リン酸二カリウム
などの燐酸塩、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、硫酸
鉄、１１ｗｔ亜鉛などの硫酸塩、塩化カリウム、塩化ナ
トリウムなどが用いられる。
その他の栄養素としては、サイアミン塩酸塩、ｐ−アミ
ノ安息香酸、集駿、リボフラビン、ビオチン、イノシト
ールなどのビタミン類などが用いられる。
培養は通常酵母を用いるアルコールの製造における培養
と同様の温度、ｐＨ１攪拌条件で行なえとよい。
酵母を用い九アルコールの製造法として、ゲル状担体Ｋ
ｌｌ母を一定化し九アルコール生成能を有する一定化酵
母を用いる方法も行われているが、本発明における当該
酵母を一定化して用いることも可能である。ゲル状担体
としては例えば寒天、アルギン酸ソーダ、ポリアクリル
アミドゲルおよびカラギーナンがと固定化微生物の担体
として用いられるものであるならばいずれでもよい。九
とえは、アルギン酸カルシウムゲルを用いる方法はＫｎ
ｚｙｍｅ　Ｍｉａｒｏｂ、　’１’＠ｃｈｎｏ１に１８
３−１８８（１９７９）に、力２ゲーナンを用いる方法
は化学工場ｊＬ　２６−３０（１９１１０）ま九は特開
１１ｆｉ５５−１６５７９６に例示されているのでこれ
らの方法に従って行なえばよい。また固定化酵母を用い
るアル；−ルの製造は回分法またはカラム法のいずれの
方法によっても実施可能である。
培養液からのアルコールの回収は、通常アルコール発酵
液からのアルコールの回収に用いる方法が応用される。
本発明方法によれば、キシロースやセロビオースを炭素
源としてアルコールを製造するととができるので、糖化
や加水分解によってキシロースやセロビオースを与える
セルロース、ヘミセルロース含有物、たとえば木綿、木
、稲わら、バガス、麦わら、コーンスシコーなどの農林
産物、新聞紙、ダンボール、雑誌、屑紙などの都市産業
廃集物などの利用が可能である。
またセルロースにその加水分解酵素であるセル２−ゼを
作用させた場合、セルラーゼにより生成するグルコース
や１０ビオース社一般にセルラーゼの糖化反応を阻害す
る。糖化反応と同時にアルコール製造用酵母を添加する
方式（同時糖化発酵方式）紘添加した酵母が生成するグ
ルコースな消費するため上記の阻害が解消され、効率よ
く糖化反応が進むとともに同時にアルコールを一生成さ
せる優れた方式であるといわれている。このような併行
複発酵はＵ８Ｐ勧ｉへ９４４またｄＵ８Ｐ４０１亀０７
５に例示の方法に従って行なえはよい。本発明の実施例
に用いた酵母は、グルコースならびにセロビオースを資
化利用で勤るため、上記の阻害がより解消されさらに効
率よく糖化反応が進む。
次に実施例について説明する。
実施例１゜ イーストエキス・麦芽エキス球入培地で活性化したクロ
エケラ・アビキュラータＩＡＭ４０１８、クルイベロミ
セス・セロビオポラスＴＭ１９３およびキャンデイダ・
ギアマンディＡ’ｌ’ＣＣ２０１１８をセロビオース１
１０　ｆ／４、イーストエキス４５ｆ／ｊ　およびペプ
トンｒ、ｓｔ／ｌの組成ＱｐＨ５，５に調整した培地１
０ｊｌｊを含む２０−容量の試験管（内ｉ４１４ａｍ）
Ｋ接種し、２８℃で４８時間培養した。１体量およびア
ルコール生成量を第２表に示す。なお同時に対照として
用いたアルコール発酵酵母サツカロミセス・セレビシェ
ＡＴＣＣ！０１９７は上記培地にはまったく生育しなか
つ友。
第　　　２　　　　′Ｒ 真炭駿カルシウムなどを添加してＰＨを４．５以上に保
つとアルコールを１ｔｓｒ／ｊ生成した。
実施例２ 種菌としてクルイベロミセス・セロビオポラスＴＭ１９
１．キャンデイダ・ギアマンディＡ’ｒＣＣ２０１１８
およびキャンデイダ・トロピカリスＡＴＣ０２０１７Ｂ
を用い、セロビオースのかわりにキシロースを使用する
以外は実施例１と同様に培養し九結果を第３ＩＩに示し
た。
なお同時に対照として用い九サツカロきセス・セレビシ
ェＡＴＣＣ２０１９７は全く生育しなかった。
９３表 実施例１ 実施例１と同様に活性化したクルイベロミセス、セロビ
オポラスＴＭ１９３、サツカロミセス・セレビシェＡＴ
ＣＣ２０１９７およびキャンデイダｃトロピカリスＡＴ
ＣＣ２０１７５をグルコース２０　ｙ／ｌ、キシロース
１６１／ｌ。
セロビオース５　ｆ　／　ｌ　ｓイーストエキス４．５
ｆ／ｌおよびペプトン７．５ｆ／ｌの組成のｐＨ５，５
に調整した培地ＺｏｏＩＬｌを含む３００ＩＬＩ容量の
三角フラスコに接種し、２８℃で６４時間培養した。そ
の結果を第４表に示す。対照のサツカロぽセス・セレビ
シェに比して、クルイベロミセス・セロビオポラスおよ
び中ヤンデイダ・トロピカリスは６４時間の培養でそれ
ぞれ１．４８倍および１．１２倍のアルコール生成量を
示した。（それぞれの最高アルコール生成量での比較） 第　　　４　　　表 ＊２４１１閏でＬ２ｆ／４が最高アルコール生成量（ｎ
、ｄ。：検出されず）ｌｌＩｌｌＩｌＧニゲル；−ス、
Ｘ：キシ關−ス、Ｃ：セルビオース実施例を 結晶性セルロース（藺品名アビ七ルｐＨ３０１旭化成工
業株式会社製）　１００　ｆ／ｌ、イーストエキスｔｓ
ｔ／Ｉ、ペプトン７．５ｆ／１．＠ｔｌマグネシウムＱ
、１ｆ／ノ、リン酸１カリウム３２／！、リン酸２ナト
リウム１１／ｌおよび炭酸カルシウム１０　ｙ／Ｉの組
成のＰＨ５，０に調整した培地８０ｍを含む３００ｍ容
量の三角フラスコに実施例１と同様に活性化したクロエ
ケラ・アビ中ユラータＩＡＭ４０１８を接種し、市販セ
ルラーゼ（商品名セルラーゼオノズカ、近畿ヤクルト社
ｌ１ｌ）をＣＭＣ１ｇ・活性で３５率位／ＩＬＩになる
よう添加した。このものを２８℃で６日間振盪（２２０
ｒ、　Ｐ、　ｍ攻応させたのち、糖およびアルコールを
測定した。
その結果、酵母を接種しなかったものは６日間で２３　
ｆ／ｌの糖を生成したのに対し、酵母を接種したものは
アルコールを２２　ｆ／ｌ生成し糖は検出されなかった
。酵母により２２　ｙ／１のアルコールが生成すること
は４４１７１以上の糖が存在することになり、酵母無添
加の２倍以上の速度でセルロースからの糖化が行われた
ことになる。
実施例＆ アルカリ処理ケーンバガスをセルラーゼによシー化した
糖化液（グルコースｓｘｙ／ｌ、セロビオース９ｔ／Ｉ
、、キシロース１７　ｔ／ｌおよびキシロビオース１４
９／ｊ）にイーストエキス４．５ｆ／ｌおよびペプトン
７．５ｆ／ｌを添加し、実施例１と同様に活性化したク
ルイベロきセス・セロビオポラスＴＭ１９３νよびサツ
カロミセス・セレビシェＡＴＣＣ２０１９７を接種し実
施例１と同様にアルコール発酵を行った。
七〇ｉｌ果を第５１１に示す。クルイベロミセス・セロ
ビオポラスは対照のすツカロミセス・セレビシェに比し
てアルコール収量は約３（ｌ増であった。
第　　　５　　　表 実施例Ｌ ５ｊ−ジャーファーメンタ−に実施例５と同様のバガス
の糖化液（グルコ−ｘｒ２ｔ／ｌ。
セロビオース１０ｆ／Ｊ＊キシロース３ａｔ／１および
キシ−ビオース７ｔ／１）３１を加え、実施例５と同様
にアルコール発酵を行−）九。
（攪拌速度３００ｒ、ｐ、ｍ）クルイベロミセス・セロ
ビオポラスＴＭ１９３は対照のサツカロミセス・セレビ
シェＡＴＣＣ２０１９７に比して約３５％増のアルコー
ル生成量を示した。
実施例７゜ クルイベロミセス・セロビオポラスＴＭ１９３を実施例
３と同様の方法で４８時間培養し、画体を取得した。こ
のｍａｉｉｉ体１ｏｔ全１ｏｔルギン酸ソーダ溶液１０
０ｗｊに懸濁し、細いノズルの先より１１塩化カルシウ
ム水溶液中に滴下した。得られた粒状の固定化酵母ゲル
（直径２〜３ｍｍ）２０ａＪを内径２５傷のカラムに充
填し、３０℃で、実施例６と同様の糖化液をカラムの下
端から１０　ｉｇｊ／時間の速度で通塔し、上端よシ同
じ速度で流出させ友。流出液のアルコール濃度は徐々に
上昇し、４１後４７　ｆ／ｌに達しその後は同濃度を１
ケ月以上維持した。
１ｉ［の操作をサツカロミセス争セレビシェＡＴＣ’Ｃ
’２０１９７で行つ九ところアルコール濃度は３２　ｆ
／１以上には上昇しなかった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１１クルイベロミセス属、キャンデイダ属またはクロ
    エケラ属に属し、キシロースおよび／またはセロビオー
    スを資化してアルコールを生成する能力を有する酵母を
    培地に培養することを特徴とする発酵法によるアルコー
    ルの製造法。 （２）該微生物がクルイベロミセス・セロビオポラス、
    キャンデイダ・ギヤマンディ、ギャンデイダ・トロピカ
    リスおよびクロエケラ・アビ中ユラータから選ばれるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 （３１ｆｆ１ｌｌ１１クルイベロ建竜ス・セロビオポラ
    ス（４）　　骸培地に用いる炭素源が、キシロース、セ
    ロビオースおよびセルロースマタハヘミセルロース含有
    物の加水分解物から選ばれる一種以上であることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 （５）　　＃セルロースマ九ハヘミセルロースが木綿、
    木、稲わら、バガス、麦わら、コーンスト−バーおよび
    紙から選ばれる一種以上から由来することを特徴とする
    特許請求の範囲第８項記載の方法。 （６）　　骸培地にセルロースおよびセルラーゼを添加
    することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法
    。 （７）＃酵母を担体に固定化して用いることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１よ記載の方法。
JP56125254A 1981-08-12 1981-08-12 発酵法によるアルコ−ルの製造法 Granted JPS5828289A (ja)

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AU87027/82A AU555816B2 (en) 1981-08-12 1982-08-10 Alcohol production; fermentation of cellulosic material
US06/406,987 US4472501A (en) 1981-08-12 1982-08-10 Process for manufacturing alcohol by fermentation
GB08223164A GB2104915B (en) 1981-08-12 1982-08-11 Process for the production of alcohol by the fermentation of xylose and/or cellobiose
CA000409203A CA1203186A (en) 1981-08-12 1982-08-11 Process for manufacturing alcohol by fermentation

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JPH0344758B2 JPH0344758B2 (ja) 1991-07-08

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CA (1) CA1203186A (ja)
GB (1) GB2104915B (ja)

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