JPH0472511B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はメタノサルシナ（methanosarcina）
属に属する微生物を用いて一酸化炭素と水からギ
酸を製造する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

ギ酸は染色助剤やサイレージの発酵調整剤など
として有用な物質であり、工業的には一酸化炭素
と水酸化ナトリウムの反応やナフサの酸化分解な
どにより製造されている。

生化学的なプロセスでギ酸を生成する反応は、
一部の微生物の存在下でのメタノールの酸化又は
二酸化炭素と水素を基質とする反応が僅かに知ら
れているのみである。一方基質として一酸化炭素
を利用して生育できる微生物はメタン生産細菌類
を含む嫌気性細菌の一部に存在することが知られ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし従来これらの微生物が一酸化炭素を利用
してギ酸を生成するという知見は全くない。

本発明者らはバイオマスや都市ゴミ等有機性物
質の熱分解により発生する一酸化炭素を含むガス
を生化学的プロセスによつてギ酸に転換する方法
を検討中、メタノサルシナ属の細菌が有する一酸
化炭素からメタンを生成する酵素に着目し、これ
を利用してギ酸を生産する可能性について検討し
た結果本発明に到達した。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はメタノサルシナ属に属する微生物の培
養液、該培養液から採取した菌体または該菌体の
処理物の存在下一酸化炭素と水とを反応させるこ
とを特徴とするギ酸の製造法である。

本発明で使用する微生物は、メタノサルシナ属
に属しメタン生産能を有する微生物であり、その
好適例としては例えばメタノサルシナ・バーケリ
（Methanosarcina barkeri）DSM804
（ATCC29787）が挙げられる。本菌はドイツ連邦
共和国のトイツチエ・ザンメルグ・フオン・ミク
ロオルガニズメン（略称D.S.M）や米国のアメリ
カン・タイプカルチユア・コレクシヨン（略称
A.T.C.C.）に保存されている公知の菌種である。

上記微生物を培養するための培地としては、炭
素源、窒素源、有機栄養源、無機塩類などを含む
通常の栄養培地が使用できる。炭素源としては菌
体の増殖に利用されるものならいずれでもよく、
例えば酢酸等の有機酸、メタノール、一酸化炭
素、水素と二酸化炭素などがあるが、増殖速度が
大きい炭素源を用いる方がより好ましく、メタノ
ールや水素と二酸化炭素（CO₂又はHCO^- ₃，
CO^-- ₃を含む）が有利に使用される。窒素源とし
ては塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸
アンモニウム等の無機アンモニウム塩のような窒
素化合物を使用することが出来る。有機栄養源と
しては、例えば酵母エキス、ペプトンなどが使用
出来る。無機塩類としては、例えば硫酸第１鉄、
硫酸マグネシウム、リン酸１カリウム、リン酸２
ナトリウム、塩化ナトリウム、硫酸亜鉛、塩化
銅、塩化マンガン、塩化ニツケル、塩化コバル
ト、モリブデン酸ナトリウム、硼酸などを使用す
ることが出来る。これらの他にビオチン、ビタミ
ンB₂，B₁₂、ビリドキシン、チアミン、α−リボ
酸、葉酸、ニコチン酸、パラアミノ安息香酸、パ
ントテン酸カルシウムなどのビタミン類も添加す
ることが出来る。

上記微生物の培養方法は常法によればよいが、
本属菌は嫌気性菌であるために培養系内に酸素が
侵入しないような適宜な処置が必要である。培養
のPHとしては６〜８、特に6.6〜6.8が好ましい。
培養温度としては中温菌に対して常用される25〜
40℃、特に30〜37℃が適している。培養装置は通
常用いられるいずれの装置でも使用出来るが、標
準的な攪拌槽型発酵槽の他、一段或は多段の気泡
塔型やドラフトチユーブ型の発酵槽が利用でき
る。

かくして得られる培養液を過、限外過、遠
心分離などの一般的な方法で濃縮する。濃縮菌体
はジチオスレイトールのような還元剤を含む緩衡
液中で低温で保存することができる。培養液から
菌体を濃縮する時期は特に限定されないが、菌体
の収量が多く、且つ酵素活性が高いという点で対
数増殖期の後期が適当である。又培養液や菌体の
処理物、例えば洗浄菌体、乾燥菌体、菌体磨砕
物、菌体の自己消化物、菌体の超音波処理物、菌
体を例えばアクリルアミドゲル法などにより固定
化したものなどもギ酸生産反応に使用することが
出来る。

濃縮した菌体によるギ酸の生産は、嫌気的雰囲
気の下にメチルビオローゲンの如き電子受容体を
添加して反応液中に菌体を接触させて原料ガスを
導入することによりおこなわれる。菌体はそのま
ま懸濁して使用することも出来るが、適当な固定
化材料に固定した、固定化菌体として使用するこ
ともできる。原料ガスとしては一酸化炭素又は実
質上酸素を含まない不活性ガス（窒素、水素、炭
酸ガス等）と一酸化炭素との混合ガスを使用し得
る。菌体に対する一酸化炭素の使用量は特に制限
されない。

又一酸化炭素を含む原料ガスは分割して逐次添
加することも出来る。反応条件は通常、水性媒体
中で温度20〜50℃、好ましくは30〜40℃程度、PH
６〜９程度であり、反応により酸が生成し、その
結果として反応液は酸性に傾くのでPHを８付近に
保つことが好ましい。そのためには反応液に緩衝
性を持たせるか、アルカリ等の添加によりPHを制
御することが好ましい。反応は回分式でも連続式
でも実施できる。

反応液中に生成蓄積したギ酸の分離精製は、通
常の抽出法や蒸留法やその他の公知の方法を組合
せて容易に行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明によると例えば都市ゴミなどの廃棄物の
如き有機性物質の熱分解により発生する一酸化炭
素を含むガスなどからも生化学的に容易に且つ経
済的にギ酸を製造することができる。

〔実施例〕

以下に具体例によつて本発明を説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

実施例 １ 表−１に示した培地７を電磁攪拌器付10ガ
ラス製発酵槽に入れ、予め同じ培地で前培養した
メタノサルミナ・バーケリDSM804の培養液60〜
125mlを接種し、30℃で純窒素気流下に培養した。
培養液のPHは6.6〜6.8に制御し、菌の増殖は
578nmの吸光度とメタン発生量により測定した。
対数増殖後期の微生物細胞を8000×ｇ、30分の遠
心分離により集菌した。この湿菌体を2mMジチ
オスレイトールと2mM塩化マグネシウムを含む
50mMTES〔トリス（フドロキシメチル）メチル
−２−アミノエタンスルフオン酸〕緩衝液（PH
8.0）で洗滌後、578nmの吸光度が120（乾燥菌体
濃度として30ｇ／）になるように同緩衝液に懸
濁し窒素雰囲気下４℃で保持した。

次いでプチルゴム栓付きねじ口試験管に表−２
に示した組成になるように各成分を注入し、
CO：N₂（４：1V／Ｖ）の混合ガス60ml（３気
圧）を充填後、37℃で振盪反応（160往復／分）
させた。反応中試料0.5mlを採取し、遠心分離
（1500×ｇ、５分、４℃）後、得られた上澄液の
ギ酸濃度をランク等の方法により比色定量した。
反応経過は図１の通りである。45時間後のギ酸蓄
積濃度は７ｇ／であつた。

表 １ 培地組成 リン酸−水素カリウム 0.348ｇ リン酸二水素カリウム 0.227ｇ 塩化アンモニウム 0.5ｇ 硫酸マグネシウム・７水塩 0.5ｇ 塩化カルシウム・２水塩 0.25ｇ 塩化ナトリウム 2.25ｇ 硫酸第１鉄・７水塩 ２mg レサズリン １mg ビタミン混合液^* 10ml 微量金属混合液^** ３ml 酵母エキス ２ｇ ポリペブトン ２ｇ メタノール（50％Ｖ／Ｖ） 10ml システイン塩酸 0.3ｇ 硫化ナトリウム９水塩 0.3ｇ 水道水 １ 〔註＊〕 ビタミン混合液（mg／） ピチンオ ２ ピロリドキシン 10 葉 酸 ２ B₂ ５ チアミン ５ ニコチン酸 ５ B₁₂ 0.1 α−リポ酸 ５ パラアミノ安息香酸 ５ DL−パントテン酸カルシウム ５ 〔註＊＊〕 微量金属混合液（ｇ／） ZnSO₄−7H₂O 0.1 MnCl₂・4H₂O 0.03 H₃BO₃ 0.3 COCl₂・6H₂O 0.2 CuCl₂・2H₂O 0.01 NiCl₂・6H₂O 0.02 NaMoO₄・2H₂O 0.03 表 ２ 反応液組成 菌体懸濁液 2.4ml リン酸緩衝液 0.3M（PH8.0） トリトンＸ−100 0.2％ メチルビオローゲン 7.5mM 全 量 ６ml

【図面の簡単な説明】

図１は、実施例１に於ける反応時間とギ酸の生
産量を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ メタノサルシナ属に属する微生物の培養液、
   該培養液から採取した菌体または該菌体の処理物
   の存在下一酸化炭素と水とを反応させることを特
   徴とするギ酸の製造法。