JPS5918987B2 - セルラ−ゼの生産方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセルラーゼの生産方法に関する。

紙屑、木片、おが屑、わら、もみ殻等のセルロース物質
は莫大な量に達するが、現在はとんど利用されることな
（焼却されている。

近時、石油代替エネルギー開発の強い要望から、未利用
のセルロース物質を糖化してエネルギー資源として再利
用することが考えられる。

すなわち、セルロース物質から単糖類な得、これをアル
コール醗酵等によりエタノールに導いたり、または醗酵
技術、化学技術により他の化学物質に転換する。

ここで技術的および経済的に問題となるのは、セルロー
スの糖化技術である。

セルロースの糖化法としては、硫酸、塩酸等を用いて加
水分解を行う化学的方法や、酵素または微生物を用いて
分解を行う生物学的方法がある。

しかし、前者は古くから研究されているが、経済的な面
で実用化困難であり、また後者は温和な反応条件下に行
われるため、エネルギーの消費や化学薬品の使用量が少
なくてすむ点で有望視されているが、またいくつかの問
題があり、とりわけ、セルロース生産性の高い菌株の分
離法および培養法の確立が大きな課題となっている。

セルラーゼ生産菌は種々検索されているが、そのうち木
材腐朽菌であるトリコデルマ・リーゼ（Ｔｒｉｃｈｏｄ
ｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ）が高いＣ１活性を有する点で
、最も優れている。

最近、突然変異により高イＣ１活性を有するＴ、 ｒｅ
ｅｓｅｉ ＱＭ ９４１４、Ｔ、 ｒｅｅｓｅ、ｉ
ＭＣＧ ７７が分離され、注目されている。

これらセルラーゼ生産菌によるセルラーゼの生産は、セ
ルロースの存在下に誘導され、またグルコースにより抑
制される。

またセルロースを基質として用いた場合には、比増殖速
度（μ）は約０．０２／ｈｒ と非常に遅い上に、セ
ルラーゼへの誘導に長時間を要して、セルラーゼの生産
性がはなはだ低いとい５５らみがあった。

そのため、突然変異等による優秀菌の分離や、フエツド
バッチ培養、連続培養等により、生産性の高い向上が図
られている。

しかし現在報告されているセルラーゼの生産性は、最高
のものでも５０ ＩＵ／Ａ−ｈｒ程度にすぎず、とても
満足すべきものではない。

本発明者らは、このような実情に鑑みて鋭意研究を重ね
た結果、セルラーゼの生産においては誘導時間が重要な
要素であり、また生産されるセルラーゼの酵素活性は、
菌体濃度に依存するという知見を得、本発明を完成する
に至った。

すなわち、本発明は、セルラーゼの生産を、グルコース
を基質としてＴ ｒ ｉｃｈＯｄｅｒｍａ属に属する。

セルラーゼ生産菌を増殖する菌体生産工程と、得られた
菌体から誘導物質であるセルロースの存在下にセルラー
ゼを生産する酵素生産工程とに分けて行い、酵素生産工
程において醗酵槽の培養液を同種と別の分離槽を介して
高く維持することにより、醗酵槽における菌体濃度を高
く維持することを要旨とする、セルラーゼの生産方法で
ある。

以下、本発明を図面により具体的に説明する。

まず、攪拌器１を備えた第１醗酵槽２に供給管３からグ
ルコース源を連通供給する。

また、後述する第２醗酵槽５に供給すべきセルロース源
もグルコース源とともに供給管３がら第１醗酵槽２に供
給する。

セルロース源は第２醗酵槽５に直接供給してももちろん
よい。

さらに、必要に応じて、第１醗酵槽２に栄養塩類を添加
する。

そして第１醗酵槽２にＴ ｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ属に属
するセルラーゼ生産菌を植種する。

グルコース源としては、主としてバガス糖化処理液等が
用いられる。

またセルロース源としては、主として脱リグニン処理し
たバガスや天然のセルロース物質を物理的ないし化学的
に処理したものが用いられる。

セルラーゼ生産菌としては、Ｔ、 ｒｅｅｓｅｉ Ｑ
Ｍ ９４１４、Ｔ。

ｒｅｅｓｅｉ ＭＣＧ ７７が好ましく用いられるが、
これらに限定されない。

こうして第１醗酵槽２においてセルラーゼ生産菌が増殖
・生産される。

菌体生産工程におけるグルコースの物質収支から次式を
得る。

Ｘｌ−Ｙ８（Ｓｏ−８） ・・・・・・・・・（
１）Ｘｌ：第１醗酵槽における菌体濃度 ￥８二基質グルコースに対する菌体収率 Ｓｏ：供給時のグルコース濃度 Ｓニゲルコース濃度 ついで、第１醗酵槽２の培養液を給送管４を介して第２
醗酵槽５に連続的に送る。

第２醗酵槽５はやはり攪拌器６を備え、また別個に分離
槽７を有す・る。

分離槽７を介する培養液の循環は、たとえばつぎのよう
に行う。

第２醗酵槽５内の培養液を一定時間おきに一部ずつ分取
管８を介して分離槽７に取出し、放置する。

所要時間後、上澄部を排出管９を介して系外に排出する
とともに、沈積部を返送管１０を介して第２醗酵槽５に
戻す。

こうして第２醗酵槽５における菌体濃度を高（維持して
おいて、誘導物質であるセルロースの存在下に菌体から
セルラーゼを生産する。

そして第２醗酵槽５の培養液を酵素取出管１１を介して
取出す。

酵素生産工程における菌体およびセルロースの物質収支
から次式を得る。

８”＋７・（０°−０′３ ・・・・・・・・・
（２）ゝ・−２゜／Ｆ ＦｏＹｏ（ＣＯＣ２） μ２−Ｄ２”７°Ｘ１＋Ｙ。

（。。−６２）°°°°°゛°°（３）Ｘ２ ：第２醗
酵槽における菌体濃度 Ｙｏ：誘導物質セルロースに対する酵素収率Ｃｏ ：供
給時のセルロース濃度 Ｃ２：第２醗酵槽におけるセルロース濃度Ｆｏ ：第２
醗酵槽からの排出速度 Ｆ：第１および第２醗酵槽への供給速度 μ２ ：第２醗酵槽における菌体の比増殖速度Ｄ２：第
２醗酵槽における稀釈率 いま、セルラーゼの生産性が菌体濃度に依存するとする
と、次式が得られる。

π−εＸ２ ・・・・・・・・・（４）
π：セルラーゼ生産性（ＩＵ／７３ ／ｈｒ ）ε：セ
ルラーゼ比生産速度（ＩＵ／Ｐセル／ｈｒ）実施例。

１１の第１醗酵槽２と１０１の第２醗酵槽５を用い、第
１醗酵槽２にグルコース源としてバガス糖化処理液を、
グルコースとして３５．３Ｐ／Ａになるように供給し、
またセルロース源として脱リグニン処理したバガスな、
ヘキンサンとして１０グ／ｌ供給し、さらに栄養塩類を
適当量添加し、Ｔ ｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ属に属するセ
ルラーゼ生産菌としてＡＴＣＣから容易に入手すること
のできるＴ。

ｒｅｅｓｅｉ ＱＭ ９４１４ （ＡＴＣＣ保存番号
第２６９２１号）を植菌した（なお、この菌については
「バイオテクノロジー・アンド・バイオエンジニアリン
グ・シンポジウム」扁６第３５〜５３頁（１９７６年）
に記載がある）。

第１醗酵槽２における培養条件をり、 二〇、２／ｈ
ｒ、感度：３３℃、ＰＨ： ４．５となるように調節
した。

また第２醗酵槽５における培養条件をＤ２： ０．０２
／ｈｒ 、温度：３０℃、ＰＨ： ３．５となるように
調節した。

酵素生産工程における菌体含有液の循環は、前述のとお
り、第２醗酵槽５内の培養液を一定時間おきに一部ずつ
分離槽Ｔに取出して放置し、上澄部を系外に排出すると
ともに、沈積部を第２☆醗酵槽５に戻すことにより行っ
た。

第２醗酵槽５からの取出す培養液の排出速度（Ｆｅ）を
種々変化させてセルラーゼの生産性（ε）を求めた。

結果を下表に示す。

表かられかるように、セルラーゼの生産性（ε）は第２
醗酵槽５における菌体濃度（Ｘ２）に比例するとともに
、同種５からの培養液の排出速度（Ｆｅ）に依存する。

換言すれば、セルラーゼの生産性（ε）は、人３）から
明らかなように、同種５における菌体の比増殖速度（μ
２ ）に依存する。

ところで、セルラーゼの生産性を向上するには、比増殖
速度（μ２）がＯ近辺にあることが望ましいことは、既
に知られている。

したがって、第２醗酵槽５からの培養の排出速度（Ｆｅ
）を遅くすることにより、菌体の比増殖速度（μ２）を
Ｏ付近に近付け、セルラーゼの生産性を向上させること
ができることがわかる。

以上のとおり、本発明によれば、セルラーゼの生産を、
菌体生産工程と酵素生産工程に分けて行い、後者の工程
において培養液を分離槽を介して循環するので、酵素生
産醗酵槽の菌体濃度を高く維持することにより、セルラ
ーゼの生産性を大幅に向上することができる。

また酵素生産工程における菌体の比増殖速度を容易に０
近くに調節することができ、その結果セルラーゼ比生産
速度を高く維持して、セルラーゼの生産性を高めること
ができる。

また工程の分離により、酵素生産工程における培養条件
を酵素生産のための至適条件に容易に設定することがで
きる上に、酵素生産工程においてグルコースによるキャ
タボライトリプレッションの影響を小さく抑えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す系統図である。 ２・・・・・・第１醗酵槽、５・・・・・・第２醗酵槽
、Ｔ・・・・・・分離槽。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セルラーゼの生産を、グルコースを基質としてトリ
   コデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ）属に属するセル
   ラーゼ生産菌な増殖する菌体生産工程と、得られた菌体
   かも誘導物質であるセルロースの存在下にセルラーゼを
   生産する酵素生産工程とに分けて行い、酵素生産工程に
   おいて醗酵槽の培養液を同種と別の分離槽を介して循環
   することにより、前記醗酵槽における菌体濃度を高く維
   持することを特徴とする、セルラーゼの生産方法。