JPH03219884A - 乳酸菌によるジアセチル、アセトイン発酵法 - Google Patents

乳酸菌によるジアセチル、アセトイン発酵法

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JPH03219884A
JPH03219884A JP2078626A JP7862690A JPH03219884A JP H03219884 A JPH03219884 A JP H03219884A JP 2078626 A JP2078626 A JP 2078626A JP 7862690 A JP7862690 A JP 7862690A JP H03219884 A JPH03219884 A JP H03219884A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、乳酸菌によるジアセチル、アセトイン発酵法
、さらに詳しくは乳酸菌が利用し得る糖源を含む培養基
質に乳酸菌を接種し、培養する乳酸菌によるジアセチル
、アセトイン発酵法に関する。
ジアセチル、アセトインは乳酸菌が生産する主要な香気
成分である。
〔従来の技術〕
ジアセチルおよびアセトインは、クエン酸利用能を有す
る (Cit”) Lactococcus Iact
is 5ubsp。
Iactis (Stre tococcus 1ac
tis 5ubsp、 牡赳1■actis)、Leu
conostoc  mesenteroidessu
bsp、 cremoris等の乳酸菌が産生ずる香気
成分であり、クエン酸を基質として生成されることが知
られている。従って、乳酸菌によるジアセチル、アセト
イン生成能は、クエン酸およびその代謝産物の代謝活性
と密接に関連しており、これまでに報告されたジアセチ
ル、アセトイン生成量を高める方法もクエン酸がこれら
香気成分の前駆体であることを前提としたものがほとん
どである。
例えば、培地中に金属塩を添加し、乳酸菌のクエン酸代
謝活性を高めること、又は、クエン酸を含む培地で乳酸
菌を一定時間培養後、クエン酸および金属塩を添加し、
引き続き数時間培養する方法(Agric、 Biol
、 Chem、、 5L 2315(1987)) 、
ジアセチルレダクターゼ活性を低めるために低温又は低
pHで培養する方法(J、 Dairy Sci、、5
1,339(1968)) 、ならびにジアセチルおよ
びアセトインの前駆体として、クエン酸又はピルビン酸
を培地に添加する方法(Die Nahrung、 2
6.615(1982)Milchwissensch
aft、38.218(1976))等である。これに
対し、乳酸菌はジアセチルレダクターゼを有しており、
本酵素の作用により生成されたジアセチルはアセトイン
に直ちに変換されることが明らかとなっている (J、
 Dairy、 Sci、、 55.1022(197
2))。アセトインはジアセチルと類似した香気を呈す
るフレーバー成分であるが、ジアセチルに比較すると香
気が著しく弱い。従って、フレーバー強度を高めるため
には、生成されたジアセチルのアセトインへの変換を防
止することが必要であるが、大量に生成されたアセトイ
ンをジアセチルに酸化変換してもその目的を達成するこ
とができる。
一方、ジアセチルレダクターゼは培地中にクエン酸が残
存しているとその合成抑制と活性低下が起こると考えら
れており、クエン酸が全て消費されるとともに、ジアセ
チルのアセトインへの変換が象、速に起こる。
乳酸菌の1菌株である(Cit”)  Lactoco
ccuslactis 5ubsp、Iactis 3
022をMR3培地中で30”Cで静置培養すると、8
時間後に培地中のクエン酸がほとんど消費されるととも
に、生成されたジアセチルの低減が直ちに起こり、ジア
セチルの収率が低くなることが知られている (Agr
ic、Biol、Che113皿、 2639(198
6))。このように培養時にジアセチルがアセトインに
変換することは、ジアセチルを安定的に生産する上で困
難を伴うことになる。
その上、乳酸菌を脱脂粉乳培地等で培養した際に生成さ
れるジアセチル量は2〜10ppm程度と低いのが一般
的である。
すなわち、従来技術においては、ジアセチルのアセトイ
ンへの変換を如何に防止するかが重要な問題点であった
。一方、ジアセチルおよびアセトインの直接の前駆体と
なるピルビン酸は、クエン酸の代謝の他に、グルコース
等の炭水化物の代謝によっても生成される。−船釣にク
エン酸が存在しないと乳酸菌はジアセチルを生成しない
と考えられている (Appl、Environ、Mi
crobiol、 31+ 481(1976))が炭
水化物のみの代謝によりジアセチル、アセトイン生産が
可能となればクエン酸の添加が不要となり、生産コスト
が低減することができるので産業上益するところが大き
い。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、乳酸菌によるジアセチル、アセトイン発酵法
において基質として乳酸菌が利用可能な糖質を用い、ジ
アセチル、アセトインを高濃度で安定的に生産させるジ
アセチル、アセトイン発酵法を提供することを目的とし
てなされたものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、この目的を達成するため、乳酸菌の培養
条件を中心に鋭意研究を重ねた結果、以下のことを見い
出すに至った。すなわち、(Cit”)Lactoco
ccus 1actis 5ubsp、 1actis
 3022 (FERMBP−2805)をMR3培地
を用いて振とう培養すると、静置培養したものに比較し
、 (1)  ジアセチル生成(ジアセチルシンターゼ)活
性が約5倍高くなる (第1表)。
(2)  グルコース消費量が多くなるのに対し、乳酸
生成量は逆に低くなる (第2表)。
(3)培地中のクエン酸が全て消費される培養8時間以
降でもジアセチル蓄積量が増加し、ジアセチルの低減が
認められない。従って、安定的にジアセチルを生産する
ことができる (第1図)。
(4)  クエン酸を含まないMR3培地でも、ジアセ
チルおよびアセトインの生成が起こる(第3表)。
ことが分ったのである。これらの結果は乳酸菌を振とう
して好気的に培養すると本来のジアセチル生成活性が高
まるので、クエン酸以外のグルコースより生成されたピ
ルビン酸からもジアセチルおよびアセトインが生成し得
ることを示すものである。
以上の事実をもとに本発明者らは、さらに研究を進めた
結果、培地に鉄ポルフィリン、ヘム蛋白質、鉄ポルフィ
リンを含む動物組織、血液から選ばれる一種以上、なら
びに金属塩を添加後、乳酸菌を接種し、振とうもしくは
通気して好気下で培養すると、添加した糖源のほとんど
がジアセチルおよびアセトインに代謝されること、すな
わち、ジアセチル、アセトイン発酵が起こることを発見
したのである。
本発明は上述の知見に基づいて完成されたものであって
、その構成は、乳酸菌が利用し得る1!源を含む培養基
質に鉄ポリフィリン、ヘム蛋白質、鉄ポリフィリンを含
む動物組織、血液から選ばれる一種以上と金属塩を添加
後、乳酸菌を接種し、振とうもしくは通気して好気下で
培養することを特徴とする乳酸菌によるジアセチル、ア
セトイン発酵法に在する。
本願発明において用いる糖源は、乳酸菌が利用し得るも
のならば特に制限はされないが、グルコース、ラクトー
ス等が好ましい。
添加物としての鉄ポルフィリンは、ヘム蛋白質も含めた
意味で使用するが、鉄ポルフィリンとしては例えばヘム
、ヘミン、ヘマチンがあげられる。
ヘム蛋白質には、チトクロムオキシダーゼ、チトクロム
、カタラーゼ、パーオキシダーゼ、ヘモグロビン等が含
まれる。
鉄ポルフィリン、ヘム蛋白質、鉄ポルフィリンを含む動
物組織、血液等は鉄ポルフィリンとして0.1〜500
μ阿、望ましくは0.5〜5μN添加すればよい。
さらに、金属塩は鉄イオン、銅イオンならびにモリブデ
ンイオンの一種又は二種以上を無機塩類または有機塩類
の形で、これらの合計量が0.01〜10mM添加すれ
ばよい。
無機塩としては、例えば塩化物、硫化物、有機塩として
は、例えば酢酸塩、乳酸塩である。
クエン酸は培地の必須成分ではないが培地に添加しても
よい。クエン酸塩添加培地ではクエン酸無添加培地に比
較し、ジアセチルおよびアセトイン生成量が若干高くな
る。
上記した鉄ポルフィリン又はヘム蛋白質、鉄ポルフィリ
ンを含む動物組織、血液、ならびに金属塩は、あらかし
め培地を加熱滅菌した後に添加してもよいし、他の培地
成分と同時に添加し、加熱滅菌してもよい。特にヘム蛋
白質であるヘモグロビン、チトクロムオキシダーゼ、カ
タラーゼ、パーオキシダーゼは特定の酵素作用等により
乳酸菌のジアセチルおよびアセトイン生産性を高めるの
ではなく、蛋白質の成分である鉄ポルフィリンの存在が
乳酸菌のジアセチルおよびアセトイン生成能を著しく高
めるからである。従って、前記したヘム蛋白質に比較し
、安価な鉄ポルフィリンを含む動物の血液又は組織、例
えば、肝臓、腎臓等又はこれらの抽出液を請求項3で示
したように鉄ポルフィリンとして0.1・μバ以上培地
に添加し、乳酸菌を接種し、振とうもしくは通気して好
気下で培養してもジアセチル、アセトイン発酵を行うこ
とができる。
一方、本発明における乳酸菌としては、クエン酸資化能
の有無にかかわらず、ジアセチルおよびアセトイン生成
能を有していればどのような乳酸菌を用いてもよいが、
ラクトバチルス(Lactobaci−11us)属、
ラクトコッカス(Lactococcus)属(旧St
r旦l亙り成立り−IK)、並びにロイコノストック(
Leuconos toc)属に属する微生物を用いる
のが好ましい。これらの属に含まれる微生物を例示すれ
は次のようなものがある。
5tre tcoccus 1actis 5ubsp
、diacet 1actis ATCC11007、
Lactobacillus casei ATCC3
34,Leucono−5toc  cremoris
  ATCC19254,(Cit”)  Lacto
coccuslactis 5ubsp、  Iact
is 3022  (FERM BP−2805)+L
actobacillus casei  2206 
 (FERM BP−2806)。
第1表 (Cit”) Lactococcus 1actis
 5ubsp、 1actis 3022をMR3培地
で振とう培養ならびに静置培養した際のジアセチル生成
(ジアセチルジンダーゼ)活性 一ス、乳酸ならびにクエン酸はいずれも酵素法(ヘーリ
ンガーマンハイム社)により測定した。
また、使用したMR3培地の組成は次の通りである。
ペプトン10g、  ラブレムコ粉末10g、イースト
エクストラクト5g、グルコース20g、ツイーン80
1mj!、 K2FIP042 g 、酢酸ソーダ5g
、トリアンモニウムシトレート 2 g 、 MgSO
44)1zo 200mgMn5O4= 4)120 
59mg、蒸留水100h+4!、 pH6,5゜第1
表、第2表ならびに第3表において、ジアセチル、アセ
トイン生成量ならびにジアセチル生成活性は、本発明者
らの報告(Agric、Biol、Chem。
50、2639(1986))によりヘッドスペースガ
スクロマトグラフィーを用いて測定した。また、グルコ
第2表 (Cit”) Lactococcus 1actis
 5ubsp、 1actis 3022をMR3培地
で振とう培養ならびに静置培養した際のグルコース消費
量と乳酸生成量(30°C324時間培養) 第3表 (Cit”) Lactococcus 1actis
 5ubsp、 Iactis 3022をクエン酸添
加およびクエン酸無添加培地で静置および振とう培養し
た際のジアセチル、アセトイン生成量(30°C124
時間培養) 本発明を実施する場合、鉄ポルフィリン、ヘム蛋白質、
鉄ポルフィリンを含む動物組織、血液から選ばれる一種
以上、ならびに金属塩を添加しないで振とう培養した際
は、これらの添加物を加えて培養したものに比較し、ジ
アセチル、アセトイン生成量は、いずれも10分の1以
下となる(第4表参照)。従って、糖を基質とし、ジア
セチル、アセトイン発酵を得るためには、ヘム、ヘム蛋
白質、ヘムを含む動物組織、血液、ならびに金属塩の添
加が必須である。
(実験例〕 1襞方法 クエン酸塩を除く、MR3R3培地1所0ヘミン、1 
mlのカタラーゼ(シグマ社, 20800U/mgた
んばく質, 35mgたんばく質/m1l) 、0. 
5 gの牛血液、0.1gの牛肝臓、1 、 7 mg
のCuC1z・2HzOそれぞれを加え、121°Cで
10分間滅菌後、(Cit“)Lactococcus
 1actis 5ubsp. Iactis 302
2の前培養液1 mlを接種し、30°Cにて120s
trokes/minの条件で48時間振とう培養し、
ジアセチルおよびアセトイン生成量を測定した結果なら
びにヘミンとCuCl2 ・2)1zO1牛肝臓とCu
C1−2820それぞれの混合物を添加し、同様に培養
した際のジアセチル、アセトイン生成量の結果を第4表
に示す。
(装置以下余白) 第4表 (Cit”) Lactococcus 1actis
 5ubsp、 1actis 3022のジアセチル
およびアセトイン生成に及ぼすヘミン、カタラーゼ、牛
血液、牛肝臓ならびに洞イオンの効果 〔実施例] 以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例1 クエン酸塩を除いたMR3培地100m1に、0.1m
M CuC1zを加え、121°C110分間加熱滅菌
する。
これに0.05N NaOHで溶解したヘミン(濾過除
菌したもの)を5μ門となるように加え、(Cit”)
Lactococcus 1actis 5ubsp、
 1actis OLS 3022(微工研条寄第28
05号(FERM BP−2805))スターターを1
%接種し、30°Cにて1205trokes/min
の条件で48時間振とう培養した。得られた培養液中の
ジアセチル量は、250mg/ l、アセトイン量は6
300mg/ ffiであった。
実施例2 クエン酸塩を除いたMR3培地100 tnlに、0.
1mM FeC1:+およびスラリー状にした牛肝臓を
100mg加え、121°Cにて10分間加熱滅菌し、
これに、Lactobacillus casei A
TCC334スターターおよび(Cit”) Lact
ococcus 1actis 5ubsp、1act
is 0LS3022 (微工研条寄第2805号(F
ERM BP−2805))スターターそれぞれを1%
宛接種し、30°Cにて通気しながら24時間培養した
。得られた培養液中のジアセチル量は620mg/ l
 、アセトイン量は6000mg/ lであった。
実施例3 MR3培地100dに0.1mM CuC1z+ 0.
1mM FeCl:+0.1mM NazM、O=、カ
タラーゼ(シグマ社208000/■たんばく質)を4
0000/m1となるように加え、121”C,10分
間加熱滅菌し、これにLeuconostoc cre
−moris ATCC19254スターターおよび(
Cit”) Lacto−coccus 1actis
 5ubsp、 1actis OLS 3Q22(微
工研条寄第2805号(FERM BP−2805))
スターターそれぞれをI%宛接種し、30°Cにて12
0strokes/minの条件で48時間振とう培養
した。得られた培養液中のジアセチル量は290mg/
 l、アセトイン量は7500mg/2であった。
実施例4 10g脱脂粉乳、0.1g酵母エキス、1.7mg C
uC1z、90d水ならびにスラリー状にした生腎臓を
50■加え、95°Cにて10分間加熱後、(Cit”
) Lactococcuslactis 5ubsp
、 1actis OLS 3022(微工研条寄第2
805号(FERM BP−2805))スターター 
2%を接種し、30°Cにて通気しながら48時間培養
した。得られた培養液中のジアセチル量は230mg/
 l、アセトイン量は5900mg/ lであった。
実施例5 クエン酸塩を除いたMR3培地(糖源ラクトース)に0
.1mM Fe50.を加え、121’C,10分間加
熱滅菌する。これに0.05N NaOHで溶解したヘ
ミン(濾過除菌したもの)を1μMとなるように加え、
Lactobacillus casei 2206(
微工研条寄第2806号(FERN BP−2806)
)スターターを1%接種し、35°Cにて1255tr
okes/minの条件で24時間振とう培養した。得
られた培養液中のジアセチル量は900II1g/l、
アセトイン量は2000mg/ lであった。
〔発明の効果〕
本発明の方法により乳酸菌を培養すると、添加した糖源
のほとんどがジアセチルおよびアセトインに変換される
。この培養液を蒸留、濃縮等の操作を行うことによりジ
アセチルおよびアセトイン濃度を更に高くすることがで
きる。また、生成したアセトインを酸化することにより
ジアセチルに変換することもできる。
本発明は、クエン酸を培養基質に加えなくとも安価な糖
源を基質として、高濃度のジアセチルおよびアセトイン
を安定的に生産することを可能にしたものである。本培
養液又はそのジアセチル濃縮物は、バター、マーガリン
、チーズ類、ショートニング等の油脂類、菓子類、クリ
ーム類等の食品に対して少量添加することにより風味の
増強もしくは改善を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、坂ロフラスコ(100mIlのMR3培地を
含む)に(Cit”)Lactococcus 1ac
tis 5ubsp、Iactis3022の前培養液
I Inlを接種し、30’Cで静置培養(・)ならび
に1205trokes/minの条件で振とう培養(
○)した際のジアセチル生成量とクエン酸消費量を示す
図である。図中、実線(−)はジアセチル生成量、破線
(−)はクエン酸消費量を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、乳酸菌が利用しうる糖源を含む培養基質に鉄ポルフ
    ィリン、ヘム蛋白質、鉄ポルフィリンを含む動物組織、
    血液から選ばれる一種以上と、金属塩を添加後、乳酸菌
    を接種し、振とう、もしくは通気して好気下で培養する
    ことを特徴とする乳酸菌によるジアセチル、アセトイン
    発酵法。 2、乳酸菌がジアセチル生成能を有するラクトバチルス
    属、ラクトコッカス属、並びにロイコノストック属に属
    する微生物であることを特徴とする請求項1記載のジア
    セチル、アセトイン発酵法。 3、培養基質に添加する鉄ポルフィリン、ヘム蛋白質、
    鉄ポルフィリンを含む動物組織、血液は、鉄ポルフィリ
    ンとして0.1〜500μMであることを特徴とする請
    求項1記載のジアセチル・アセトイン発酵法。 4、培養基質に添加する金属塩が鉄、銅、並びにモリブ
    デンであり、これらの一種又は二種以上を無機塩類又は
    有機塩類の形で合計量が0.01〜10mMとなるよう
    に添加することを特徴とする請求項1記載の乳酸菌によ
    るジアセチル、アセトイン発酵法。
JP2078626A 1989-11-28 1990-03-29 乳酸菌によるジアセチル、アセトイン発酵法 Expired - Fee Related JP2901008B2 (ja)

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