(57)【要約】 【課題】蛋白質含有有機物の可溶化法を開発し，その可溶化法により蛋白質含有有機物を処理するとともに，コストの低い栄養源の製造方法を提供する。【解決手段】蛋白質含有有機物を予め酸あるいはアルカリによりオートクレーブ処理して後固液分離し、その分離固体残渣を酸あるいはアルカリにより加水分解して後固液分離し，これら固液分離した上澄液を混合してなることを特徴とする発酵栄養源の可溶化製造方法。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛋白質含有有機物を予め酸あるいはアルカリによりオートクレーブ処理して後固液分離し、その分離固体残渣を酸あるいはアルカリにより加水分解して後固液分離し，これら固液分離した上澄液を混合してなることを特徴とする発酵栄養源の可溶化製造方法。
【請求項２】
蛋白質含有有機物を予め酸あるいはアルカリによりオートクレーブ処理して後固液分離し、その分離固体残渣を酸あるいはアルカリにより加水分解して後固液分離し，これら固液分離した上澄液を混合して凍結乾燥で乾燥粉末にすることを特徴とする発酵栄養源の可溶化製造方法。
【請求項３】
オートクレーブ処理の抽出水の温度を50℃から180℃にすることを特徴とする請求項1に記載の発酵栄養源の可溶化製造方法。
【請求項４】
加水分解に使用する酸として、塩酸，硫酸，水酸化ナトリウム，水酸化カリウムを用いることを特徴とする請求項1に記載の発酵栄養源の可溶化製造方法。
【請求項５】
蛋白質含有有機物として，動物性蛋白質，及び又は植物性蛋白質を主体とする廃棄物であることを特徴とする請求項1に記載の発酵栄養源の可溶化製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蛋白質含有有機物から発酵栄養源を可溶化製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年，蛋白質含有廃棄物が環境問題となってきた。この廃棄物の栄養源としての活用について様々研究された。特に水産廃棄物は栄養物が多く含まれるため，最も使用しやすいと考えられる。これについての研究は魚蛋白質加水分解物の生産，水産廃棄物の飼肥料化，水産廃棄物からの単細胞蛋白質の生産，魚内臓からペプトンの生産などである。
また，これらの廃棄物を用いた発酵への応用が注目されてきた。菌体の成長には炭素源の他，アミノ酸等の窒素源，ビタミンBのような栄養源が必須である。通常の培養においては，栄養源として酵母エキスを用いる場合が多いが，これは経済的ではない。そのため，多くの研究者は酵母エキスやペプトン等の代わりに，ホエー蛋白質及び魚内臓のような蛋白質含有廃棄物を発酵の栄養源とする調査を行った。通常，水産廃棄物加工及び蛋白質の回収には酵素による加水分解を適用しているが，安全性は高いものの，反応速度が遅く，コストが高いという欠点がある。それに対し，酸あるいはアルカリによる加水分解は，反応時間が短く，コストが低いという利点を有する。しかしながら，酸あるいはアルカリ加水分解では，ビタミンのような栄養源の多くが破壊されやすい問題がある。また，従来の蛋白質加水分解法は高濃度の塩酸あるいは硫酸を加えて加熱することにより行われてきたが，酸のコストが高く，酸による装置の腐食と高い塩分による発酵阻害という欠点がある。実際のところ，発酵では高濃度の酸により生成された酸加水分解物が酵母エキスに匹敵する例はない。これは，菌体成長するのに必要な窒素源以外の栄養源が，高濃度の酸により破壊されるということと，そのため高濃度の酸を中和した酸加水分解物を大量に必要とすることにより，高い塩分が発酵に悪影響を及ぼすためである。
【特許文献１】無し
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする課題は，蛋白質含有有機物の可溶化法を改善し，酸あるいはアルカリ加水分解による栄養の破壊と品質低下を解決する方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記課題を解決するために講じたものであり，蛋白質含有有機物を予め酸あるいはアルカリなしでオートクレーブ処理した後，固液分離し，得られた上清を保留し，固体残渣のみを酸あるいはアルカリによる加水分解を行い，再び固液分離し，ここで得られた上清を上記保留した上清と混ぜることによりにより，発酵に十分な栄養源が得られるものである。即ち，本発明は蛋白質含有有機物を有効に処理するとともに，発酵の栄養源コストを低減する発酵栄養源の可溶化製造方法である。
【発明の効果】
【０００５】
上記したように本発明によれば，本可溶化法により蛋白質含有有機物を効率的に処理でき，可溶化物は発酵に高い生産性を与えることが出来た。これにより，廃棄物処理が出来るとともに，発酵の栄養源コストを抑えるに至った。
次に実施例をあげ，本発明を更に具体的に説明するが，本発明はこれらにより限定されるものではない。本研究において用いる発酵は，Lactobacillus rhamnosus (NBRC 3863)による乳酸発酵である。発酵は，42℃，pH6.0で嫌気的な条件で行った。ここでの発酵において共通の基本培地は、グルコース 100 g/L，NaCl 0.1 g/L，K2HPO4 0.50 g/L，MgSO4 2.0 g/Lである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の実施の形態は図1に示すように，改良した従来法を可溶化法A，本新規可溶化法を可溶化法Bとする。以下に詳細に説明する。可溶化法Aでは，ビタミン，核酸のような破壊されやすい栄養源を出来る限り保全するため，通常用いられる高濃度の酸あるいはアルカリではなく，希釈された酸あるいはアルカリを用いてオートクレーブにより加水分解を行うよう改良した。その後遠心分離で固液分離し，上清を発酵の栄養源とする。可溶化法Bでは，破壊されやすい栄養源をさらに保全するため，酸あるいはアルカリ加水分解の前段階としてオートクレーブ処理により水抽出する。尚，酸あるいはアルカリのない状態で熱をかけると，分子量の大きい蛋白質が変性して固まるため，静置のみで固液分離が出来る利点を有する。この上清1には，可溶性蛋白質，ビタミン類と核酸等菌体の成長に必要な栄養源が含まれている。残渣に含まれる固化した蛋白質は，可溶化法Aにより加水分解し，遠心分離で得られた上清2を上記の上清1と混ぜ，発酵の栄養源とする。これらの可溶化法は従来の一般的な高濃度の酸による加水分解プロセスと比べ，酸のコストが低く，破壊されやすい栄養源の保全ができる上，加水分解後の中和が容易といった利点が挙げられる。また，従来の高濃度の酸による加水分解プロセスでは，栄養源の破壊により多量の加水分解物を添加する必要があるが，中和後の塩分濃度が高く，塩が発酵に悪影響を与えるため，酵母エキスやペプトンのような高価な栄養源と組み合わせて発酵を行わなければならない。それに対し，本可溶化法により得られる可溶化物は，塩分の影響は無視できる程であり，多量の可溶化物を添加も可能で，生産性をより高めることも出来る。
本可溶化法により得られる可溶化物はそのまま使用できるが，凍結乾燥により乾燥粉末としても品質は低下しない。
本可溶化法により得られる可溶化物あるいは可溶化物粉末は，酵母エキスなどの高価な栄養源の代替物として使用でき，生産性及び収率を低下せずに発酵が行え，発酵コストを抑えることが出来る。
【実施例１】
【０００７】
実施例１は蛋白質含有廃棄物の可溶化物を栄養源とした乳酸発酵例である。
から揚げ50 gとアジの開き50 gをミキサーで粉砕した後混合し，これを原料として可溶化法AとBにより可溶化物を作った。可溶化法AとBの手順を図1に示す。可溶化法Aでは，塩酸を用いてpH1の廃棄物混合液を調製し，オートクレーブ処理（121℃で20分間）で加熱した後，遠心分離により固液分離した。ここで得られた上清を発酵の栄養源とする。可溶化法Bでは，酸を添加しない廃棄物混合液をオートクレーブ処理（121℃で20分間）により水抽出した後，静置して固液分離する。分離された上清1は保留し，塩酸を用いて残渣1はpH1の懸濁液とした後，オートクレーブ処理（121℃で40分間）により加水分解した。この加水分解物の遠心分離により得られた上清2を先の上清1と混ぜ，発酵の栄養源として基本培地に加えた培地を調整した。
結果を図２と表1に示す。
【０００８】
【表１】
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酸加水分解を一切行わずに粉砕した混合廃棄物を直接添加した場合では，生産性が非常に低く，発酵開始後100時間以降乳酸はほとんど生成されず，発酵開始約160時間で得られた乳酸量は約65 gで，収率は65%しかなかった。尚，栄養源添加なしでは発酵が全く進まなかったため，廃棄物を直接添加しても発酵前の滅菌を目的としたオートクレーブ処理によりある程度の効果は見られたが，明らかな栄養源不足であった。これに対し，可溶化法AとBにより生成された可溶化物を添加した場合では，発酵は早く終了し，可溶化物は発酵に十分な栄養源として寄与した。特に可溶化法Bの場合では，発酵は30時間で終了し，20 g/Lの酵母エキスを用いた発酵とほぼ同程度の生産性を得ることが出来た。可溶化法Aとの比較において，可溶化法Bは乳酸生成が早く開始しており，最終生産性は約3倍向上した。このことにより，本可溶化法により得られる蛋白質含有廃棄物の可溶化物は発酵の栄養源として十分有効であることが明らかとなった。
【０００９】
次に発酵に及ぼす可溶化に供する魚廃棄物量の影響について詳述する。
可溶化物濃度の影響を調べるため，100 g（乾燥質量 38 g），150 g(乾燥質量 57 g)及び200 g(乾燥質量 76 g)の魚廃棄物を可溶化法Bにより処理し，発酵の栄養源として用いた。可溶化条件は実施例1に記載した通りである。発酵に及ぼす魚廃棄物量の影響は、図３及び表２に示すように，廃棄物量の増加に従って，生産性が高くなることが分かる。
【００１０】
【表２】
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【実施例２】
【００１１】
実施例２は、魚廃棄物の可溶化物粉末を栄養源とした乳酸発酵例である。
工業的な応用ではハンドリングが重要であり，これを容易にするため，可溶化物は粉末とすることが望ましい。ここでは，可溶化法Bにより得られた魚廃棄物の可溶化物を凍結乾燥により粉末とした。可溶化条件は実施例1に記載した通りである。操作手順としては，可溶化法Bにより液状可溶化物を作った後，凍結乾燥装置で可溶化物の質量が一定になるまで乾燥させた。ここでは，150 gの魚廃棄物より49 ｇの粉末が得られた。
図４（魚廃棄物の可溶化物粉末を栄養源とした乳酸発酵）に示すように，液状可溶化物を用いた発酵と粉末可溶化物を用いた発酵は，ほぼ同時間で終了し，同様の生産性であったことより，凍結乾燥で作られた乾燥粉末は品質の低下がないことが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
本発明によれば，本可溶化法により蛋白質含有有機物を効率的に処理でき，可溶化物は発酵に高い生産性を与えることが出来た。これにより，廃棄物処理が出来るとともに，発酵の栄養源コストを抑えるに至った。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】可溶化法A、Bの処理フローを示す説明図である。
【図２】蛋白質含有廃棄物の可溶化物を栄養源とした乳酸発酵の経時変化を示すグラフである。
【図３】発酵に及ぼす可溶化に供する魚廃棄物量の影響を示すグラフである。
【図４】魚廃棄物の可溶化物粉末を栄養源とした乳酸発酵を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１４】
特に無し
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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