JPH0365153B2 - - Google Patents
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- JPH0365153B2 JPH0365153B2 JP19872182A JP19872182A JPH0365153B2 JP H0365153 B2 JPH0365153 B2 JP H0365153B2 JP 19872182 A JP19872182 A JP 19872182A JP 19872182 A JP19872182 A JP 19872182A JP H0365153 B2 JPH0365153 B2 JP H0365153B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fermentation
- acetone
- butanol
- medium
- immobilized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
本発明はアセトン・ブタノール生産菌の固定化
菌体を用いてアセトンおよびブタノールを連続的
に発酵生産する方法に関する。 アセトン・ブタノール発酵は回分式で行われた
時代があつた。しかし、この方法で得られるアセ
トンおよびブタノールの収量はソルベントとして
0.4ｇ／hr程度にすぎず、その後アセトンおよ
びブタノールの生産は石油化学で行われるに至つ
ている。 最近、固定化菌体による各種発酵生産物の製造
が検討されるに至り、アセトン・ブタノール発酵
もこの点から検討がなされている
〔Biotechnology Letters vol.2（No.５）、241−246
（1980）〕。 上記文献で採用されている発酵方式は回分操作
を繰り返す方式（repeated use in ａ batch
process）である。 本発明者らはアセトン・ブタノール生産菌の固
定化菌体を用いてアセトンおよびブタノールを連
続的に発酵生産する方法を検討した結果、アルコ
ール発酵の固定化酵母の場合と異なり、固定化後
直ちに連続発酵を行う場合には正常発酵の開始の
指標となる湧付現象（アセトンおよびブタノール
の生成に伴つて生成する水素、炭素ガス等の発酵
ガスによる発泡）がみられるまでにかなりの時
間、日数を要することが判明した。そこで本発明
者らは湧付時間を短縮すべくさらに検討したとこ
ろ、連続発酵に先立ち、一旦回分式に培地中で固
定化菌体を培養する場合には湧付時間を著しく短
縮できることを見い出し、本発明を完成した。 湧付時間を短縮できることにより、総発酵時間
を短かくすることができるメリツトもあるが、も
つと大きなメリツトは雑菌汚染のおそれを大巾に
滅ずることができることである。すなわち、連続
発酵では一旦正常発酵が開始された後は発酵ガス
によつて装置内部が陽圧に保たれ雑菌混入の虞れ
が少ないが、正常発酵開始に至るまでは雑菌汚染
に十分注意しなければならない。したがつて湧付
時間を短かくできることは雑菌汚染のおそれを滅
ずることにつながるのである。 以下本発明をさらに詳しく説明する。 本発明に使用するアセトン・ブタノール生産菌
としては公知のものが使用できる。 例えばクロストリデイウム（Clostridium）属
に属する種々の菌、すなわちクロストリデイウ
ム・アセプチリクム（acetobutylicum）、クロス
トリデイウム・サツカロペルプチアセトニクム
（saccharoperbutyacetonicum）、クロストリデイ
ウム・サツカロプチリクム
（saccharobutylicum）、クロストリデイウム・サ
ツカロプチルアセトニクム
（saccharobutylacetonicum）、クロストリデイウ
ム・サツカロアセトプチリクム
（saccharoacetobutylicum）などに属するアセト
ン・ブタノール生産菌が用いられる。具体的には
クロストリデイウム・アセトプチリクム
ATCC824、4259、10132、IFO3854、クロストリ
デイウム・サツカロペルプチアセトニクム
ATCC27122などがあげられる。 アセトン・ブタノール生産菌の固定化は一般的
手法によつて行うことができる。 例えば担体結合法、架橋法、ゲル包括法などを
適用できる。 これらのうち、固定化が容易で安定した活性が
得られるゲル包括法が好適に使用される。ゲル包
括法にはアルギン酸カルシウムゲル、ポリアクリ
ルアミドゲル、コラーゲン、フイプリン、寒天、
カラギーナン、セルロース等による方法がある。 これらのゲルによる包括の操作は公知の操作に
よればよいが具体的な例を示せば次の通りであ
る。 すなわち、アルギン酸ナトリウム水溶液中に包
括しようとする生菌体又は培養液を加え混合物を
つくり、ゲル化剤の塩化カルシウムなどの水溶液
中に該混合物を滴下すると固定化菌体が得られ
る。前記第３成分を加える場合は上記混合物中に
さらに第３成分を包含させればよい。 ポリアクリルアミドゲルによる包括は、アクリ
ルアミドモノマー、架橋剤としてのＮ，N1−メ
チレンビスアクリルアミドおよび生菌体（培養液
としてでもよい）を緩衝液に懸濁し、該懸濁液に
重合開始剤としての過硫酸アンモニウムおよび重
合促進剤としてのＮ，Ｎ，N1，N1−テトラメチ
ルエチレンジアミンを加えて15〜23℃で10分程度
重合反応を行わせると固定化菌体が得られる。 本発明によれば上記のごとくして調製された固
定化菌体をまず培地中で回分式で培養し、ついで
培地を連続的に供給してアセトン・ブタノール発
酵を行わしめる。 この連続発酵は固定化菌体を反応塔に充填して
培地（発酵培地）を連続的に供給することにより
行うが、回分式培養は反応塔外で別の装置を用い
て行つてもよく、又該反応塔で行つてもよい。 操作の手間を考えれば該反応塔で回分式培養を
行い、そのまま連続発酵に切り換える方が好まし
い。 回分式培養の培地及び連続発酵の培地として
は、同様のものを用いることができる。 すなわち、主炭素源のほか窒素源、無機物その
他の栄養物を程よく含有する培地ならば、合成培
地または、天然培地の何れも使用可能である。炭
素源としては、グルコース、シユークロース、フ
ラクトース、マンノース、澱粉、澱粉加水分解
物、廃糖蜜など種々の炭水化物が使用できる。窒
素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、
硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、酢酸アン
モニウムなど各種の無機および有機のアンモニウ
ム塩類あるいは尿素および他の窒素含有化合物、
並びにペプトン、肉エキス、イーストエキス、コ
ーン・スチープ・リカー、カゼイン加水分解物、
フイツシユミールあるいはその消化物、脱脂大豆
粕あるいはその消化物、蛹加水分解物など種々の
天然物が使用可能である。更に無機物としては、
リン酸カリウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリ
ウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、炭酸カルシウ
ムなどを使用できる。 培地としては、ハイオマスなどから製造される
浮遊物をかなり含んだ液も使用できる。かかる液
の例は特開昭53−136585にある。 回分式培養及び連続培養の温度、PH、炭素源濃
度等は菌の増殖、アセトンおよびブタノールの生
成がほどよく行われる限り特に限定なないが、28
〜38℃、PH6.5前後、炭素源濃度４〜10％（ｗ／
ｖ）（グルコース換算）が好適である。 回分式培養の終了又は連続式発酵への切り換え
は湧付が始まつた時点かややその後に行うのが通
常である。 連続式発酵は上昇流方式でも下降流方式でも行
うことができる。 倍地供給速度は特に限定はないが充填固定化菌
体１当り0.1〜0.4／hrが適当である。 又供給倍地の利用率を高めるため、反応塔を複
数直列にしてもよい。 次に本発明の実施例を示す。 実施例 １ (1) 固定化菌体の調製 クロストリデリウム・サツカロペルプチアセ
トニクムATCC27022のソイルストツクの小量
を試験管中の下記組成の活性化倍地10mlに入れ
て沸騰湯煎中で１分間熱処理）いわゆるheat
shock）した。次に冷却して30℃で24時間嫌気
培養した。ついで得られた活性化培養液を250
ml容三角フラスコ中の下記組成の種培養培地
150mlに加え、30℃で24時間嫌気培養した。 一方、３％アルギン酸ナトリウム水溶液を
110℃で10分間殺菌し、冷却後上記種培養液の
一定量を加え、混合物を１％塩化カルシウム水
溶液中に滴下して固定化菌体を得た。 活性化培地： 馬鈴薯150ｇ、ブドウ糖３ｇ、硫酸アンモニ
ウム0.6ｇ、炭酸カルシウム1.2ｇおよび水420
mlよりなる。 種培養培地： 糖蜜６ｇ／dl（グルコースとして）、硫酸ア
ンモニウム0.5ｇ／dl、炭酸カルシウム0.3ｇ／
dl、過リン酸石灰0.03ｇ／dl (2) 直ちに連続発酵を行う場合の湧付期間 固定化菌体調製時の３％アルギン酸ナトリウ
ム水溶液に対する種培養液の添加割合（ｖ／
ｖ）は１％、５％、10％、20％とした。 固定化菌体60mlを第１図に示すごとき反応塔
に充填し、下記発酵培地を充填固定化菌体１
当り0.2／hrの供給速度で連続的に供給して
反応塔内の湧付状態肉眼で調べた。発酵温度は
は32℃とし、培地の供給は上昇方式とした。結
果を第１表に示す。
菌体を用いてアセトンおよびブタノールを連続的
に発酵生産する方法に関する。 アセトン・ブタノール発酵は回分式で行われた
時代があつた。しかし、この方法で得られるアセ
トンおよびブタノールの収量はソルベントとして
0.4ｇ／hr程度にすぎず、その後アセトンおよ
びブタノールの生産は石油化学で行われるに至つ
ている。 最近、固定化菌体による各種発酵生産物の製造
が検討されるに至り、アセトン・ブタノール発酵
もこの点から検討がなされている
〔Biotechnology Letters vol.2（No.５）、241−246
（1980）〕。 上記文献で採用されている発酵方式は回分操作
を繰り返す方式（repeated use in ａ batch
process）である。 本発明者らはアセトン・ブタノール生産菌の固
定化菌体を用いてアセトンおよびブタノールを連
続的に発酵生産する方法を検討した結果、アルコ
ール発酵の固定化酵母の場合と異なり、固定化後
直ちに連続発酵を行う場合には正常発酵の開始の
指標となる湧付現象（アセトンおよびブタノール
の生成に伴つて生成する水素、炭素ガス等の発酵
ガスによる発泡）がみられるまでにかなりの時
間、日数を要することが判明した。そこで本発明
者らは湧付時間を短縮すべくさらに検討したとこ
ろ、連続発酵に先立ち、一旦回分式に培地中で固
定化菌体を培養する場合には湧付時間を著しく短
縮できることを見い出し、本発明を完成した。 湧付時間を短縮できることにより、総発酵時間
を短かくすることができるメリツトもあるが、も
つと大きなメリツトは雑菌汚染のおそれを大巾に
滅ずることができることである。すなわち、連続
発酵では一旦正常発酵が開始された後は発酵ガス
によつて装置内部が陽圧に保たれ雑菌混入の虞れ
が少ないが、正常発酵開始に至るまでは雑菌汚染
に十分注意しなければならない。したがつて湧付
時間を短かくできることは雑菌汚染のおそれを滅
ずることにつながるのである。 以下本発明をさらに詳しく説明する。 本発明に使用するアセトン・ブタノール生産菌
としては公知のものが使用できる。 例えばクロストリデイウム（Clostridium）属
に属する種々の菌、すなわちクロストリデイウ
ム・アセプチリクム（acetobutylicum）、クロス
トリデイウム・サツカロペルプチアセトニクム
（saccharoperbutyacetonicum）、クロストリデイ
ウム・サツカロプチリクム
（saccharobutylicum）、クロストリデイウム・サ
ツカロプチルアセトニクム
（saccharobutylacetonicum）、クロストリデイウ
ム・サツカロアセトプチリクム
（saccharoacetobutylicum）などに属するアセト
ン・ブタノール生産菌が用いられる。具体的には
クロストリデイウム・アセトプチリクム
ATCC824、4259、10132、IFO3854、クロストリ
デイウム・サツカロペルプチアセトニクム
ATCC27122などがあげられる。 アセトン・ブタノール生産菌の固定化は一般的
手法によつて行うことができる。 例えば担体結合法、架橋法、ゲル包括法などを
適用できる。 これらのうち、固定化が容易で安定した活性が
得られるゲル包括法が好適に使用される。ゲル包
括法にはアルギン酸カルシウムゲル、ポリアクリ
ルアミドゲル、コラーゲン、フイプリン、寒天、
カラギーナン、セルロース等による方法がある。 これらのゲルによる包括の操作は公知の操作に
よればよいが具体的な例を示せば次の通りであ
る。 すなわち、アルギン酸ナトリウム水溶液中に包
括しようとする生菌体又は培養液を加え混合物を
つくり、ゲル化剤の塩化カルシウムなどの水溶液
中に該混合物を滴下すると固定化菌体が得られ
る。前記第３成分を加える場合は上記混合物中に
さらに第３成分を包含させればよい。 ポリアクリルアミドゲルによる包括は、アクリ
ルアミドモノマー、架橋剤としてのＮ，N1−メ
チレンビスアクリルアミドおよび生菌体（培養液
としてでもよい）を緩衝液に懸濁し、該懸濁液に
重合開始剤としての過硫酸アンモニウムおよび重
合促進剤としてのＮ，Ｎ，N1，N1−テトラメチ
ルエチレンジアミンを加えて15〜23℃で10分程度
重合反応を行わせると固定化菌体が得られる。 本発明によれば上記のごとくして調製された固
定化菌体をまず培地中で回分式で培養し、ついで
培地を連続的に供給してアセトン・ブタノール発
酵を行わしめる。 この連続発酵は固定化菌体を反応塔に充填して
培地（発酵培地）を連続的に供給することにより
行うが、回分式培養は反応塔外で別の装置を用い
て行つてもよく、又該反応塔で行つてもよい。 操作の手間を考えれば該反応塔で回分式培養を
行い、そのまま連続発酵に切り換える方が好まし
い。 回分式培養の培地及び連続発酵の培地として
は、同様のものを用いることができる。 すなわち、主炭素源のほか窒素源、無機物その
他の栄養物を程よく含有する培地ならば、合成培
地または、天然培地の何れも使用可能である。炭
素源としては、グルコース、シユークロース、フ
ラクトース、マンノース、澱粉、澱粉加水分解
物、廃糖蜜など種々の炭水化物が使用できる。窒
素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、
硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、酢酸アン
モニウムなど各種の無機および有機のアンモニウ
ム塩類あるいは尿素および他の窒素含有化合物、
並びにペプトン、肉エキス、イーストエキス、コ
ーン・スチープ・リカー、カゼイン加水分解物、
フイツシユミールあるいはその消化物、脱脂大豆
粕あるいはその消化物、蛹加水分解物など種々の
天然物が使用可能である。更に無機物としては、
リン酸カリウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリ
ウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、炭酸カルシウ
ムなどを使用できる。 培地としては、ハイオマスなどから製造される
浮遊物をかなり含んだ液も使用できる。かかる液
の例は特開昭53−136585にある。 回分式培養及び連続培養の温度、PH、炭素源濃
度等は菌の増殖、アセトンおよびブタノールの生
成がほどよく行われる限り特に限定なないが、28
〜38℃、PH6.5前後、炭素源濃度４〜10％（ｗ／
ｖ）（グルコース換算）が好適である。 回分式培養の終了又は連続式発酵への切り換え
は湧付が始まつた時点かややその後に行うのが通
常である。 連続式発酵は上昇流方式でも下降流方式でも行
うことができる。 倍地供給速度は特に限定はないが充填固定化菌
体１当り0.1〜0.4／hrが適当である。 又供給倍地の利用率を高めるため、反応塔を複
数直列にしてもよい。 次に本発明の実施例を示す。 実施例 １ (1) 固定化菌体の調製 クロストリデリウム・サツカロペルプチアセ
トニクムATCC27022のソイルストツクの小量
を試験管中の下記組成の活性化倍地10mlに入れ
て沸騰湯煎中で１分間熱処理）いわゆるheat
shock）した。次に冷却して30℃で24時間嫌気
培養した。ついで得られた活性化培養液を250
ml容三角フラスコ中の下記組成の種培養培地
150mlに加え、30℃で24時間嫌気培養した。 一方、３％アルギン酸ナトリウム水溶液を
110℃で10分間殺菌し、冷却後上記種培養液の
一定量を加え、混合物を１％塩化カルシウム水
溶液中に滴下して固定化菌体を得た。 活性化培地： 馬鈴薯150ｇ、ブドウ糖３ｇ、硫酸アンモニ
ウム0.6ｇ、炭酸カルシウム1.2ｇおよび水420
mlよりなる。 種培養培地： 糖蜜６ｇ／dl（グルコースとして）、硫酸ア
ンモニウム0.5ｇ／dl、炭酸カルシウム0.3ｇ／
dl、過リン酸石灰0.03ｇ／dl (2) 直ちに連続発酵を行う場合の湧付期間 固定化菌体調製時の３％アルギン酸ナトリウ
ム水溶液に対する種培養液の添加割合（ｖ／
ｖ）は１％、５％、10％、20％とした。 固定化菌体60mlを第１図に示すごとき反応塔
に充填し、下記発酵培地を充填固定化菌体１
当り0.2／hrの供給速度で連続的に供給して
反応塔内の湧付状態肉眼で調べた。発酵温度は
は32℃とし、培地の供給は上昇方式とした。結
果を第１表に示す。
【表】
発酵培地：
糖蜜６ｇ／dl（グルコースとして）、炭酸ア
ンモニウム0.5ｇ／dl、炭酸カルシウム0.3ｇ／
dl、過リン酸石灰0.03ｇ／dl (3) 回分式培養を行つた場合 上記(2)の固定化菌体60mlを第１図に示すごと
き100ml容反応塔に充填し、上記(2)と同じ組成
の発酵培地を供給して100mlとし、32℃で回分
式培養を行つた。 湧付時間は第２表の通りであつた。
ンモニウム0.5ｇ／dl、炭酸カルシウム0.3ｇ／
dl、過リン酸石灰0.03ｇ／dl (3) 回分式培養を行つた場合 上記(2)の固定化菌体60mlを第１図に示すごと
き100ml容反応塔に充填し、上記(2)と同じ組成
の発酵培地を供給して100mlとし、32℃で回分
式培養を行つた。 湧付時間は第２表の通りであつた。
【表】
第１表と第２表の比較から直ちに連続発酵を
行う場合に比べ回分式培養を行う方が湧付時間
が早いことが分る。 (4) 回分式培養の後に連続発酵を行つた場合上記
で種培養液添加割合10％で得られる固定化菌体
60mlを100ml容反応塔に充填し、前記発酵培地
を供給して反応塔内容量を100mlにして32℃で
回分培養を行つた。培養開始後20時間目から前
記発酵培地を固定化菌体１当り0.2／hrの
速度で上昇流方式で連続供給し、連続発酵を開
始した。発酵温度は32℃とした。21日間連続発
酵を実施した場合のソルベント（アセトン・プ
タノールおよび小量のエタノール）収量および
残糖（グルコースとして）を第２図に示す。
行う場合に比べ回分式培養を行う方が湧付時間
が早いことが分る。 (4) 回分式培養の後に連続発酵を行つた場合上記
で種培養液添加割合10％で得られる固定化菌体
60mlを100ml容反応塔に充填し、前記発酵培地
を供給して反応塔内容量を100mlにして32℃で
回分培養を行つた。培養開始後20時間目から前
記発酵培地を固定化菌体１当り0.2／hrの
速度で上昇流方式で連続供給し、連続発酵を開
始した。発酵温度は32℃とした。21日間連続発
酵を実施した場合のソルベント（アセトン・プ
タノールおよび小量のエタノール）収量および
残糖（グルコースとして）を第２図に示す。
第１図は本発明の実施に使用する発酵装置の一
例を示す。図中各番号は次の意味を示す。 １：供給糖液、２：定量ポンプ、３：反応塔、
４：固定化菌体、５：受器 第２図は本発明によつて連続発酵を行つた場合
の発酵日数とソルベント（アセトン・ブタノール
および少量のエタノール）収量および残糖との関
係を示す。
例を示す。図中各番号は次の意味を示す。 １：供給糖液、２：定量ポンプ、３：反応塔、
４：固定化菌体、５：受器 第２図は本発明によつて連続発酵を行つた場合
の発酵日数とソルベント（アセトン・ブタノール
および少量のエタノール）収量および残糖との関
係を示す。
Claims (1)
- １ 担体に固定化したアセトン・ブタノール生産
菌を用いてアセトンおよびブタノールを製造する
方法において、固定化菌体をまず回分式で培養
し、ついで倍地を連続的に供給して発酵を行うこ
とを特徴とするアセトンおよびブタノールの製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19872182A JPS5988093A (ja) | 1982-11-12 | 1982-11-12 | アセトンおよびブタノ−ルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19872182A JPS5988093A (ja) | 1982-11-12 | 1982-11-12 | アセトンおよびブタノ−ルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5988093A JPS5988093A (ja) | 1984-05-21 |
| JPH0365153B2 true JPH0365153B2 (ja) | 1991-10-09 |
Family
ID=16395891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19872182A Granted JPS5988093A (ja) | 1982-11-12 | 1982-11-12 | アセトンおよびブタノ−ルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5988093A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010071019A1 (ja) * | 2008-12-17 | 2010-06-24 | 国立大学法人九州工業大学 | ２－ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの製造方法及び解重合方法 |
-
1982
- 1982-11-12 JP JP19872182A patent/JPS5988093A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5988093A (ja) | 1984-05-21 |
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