(57)【要約】【課題】発酵温度３３℃以上の高温領域における酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能を増強させた省資源・省エネルギーで効率的なアルコール発酵方法及び該発酵方法で発酵させたアルコールを提供することを目的とする。【解決手段】アルコール発酵原料に、サンショウの粉砕物を添加して３３℃〜４０℃の温度領域で発酵させるアルコール発酵方法であって、サンショウとして、サンショウの果皮を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．４％（ｗ／ｖ）添加するアルコール発酵方法を基本として提供する。そして、アルコール発酵微生物として、酵母，ザイモモナス属細菌、又はザイモバクター属細菌を使用する。更に、上記したいずれかの方法で発酵させたアルコールを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール発酵原料に、サンショウの粉砕物を添加して３３℃〜４０℃の温度領域で発酵させるアルコール発酵方法であって、
サンショウとして、サンショウの果皮を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．４％（ｗ／ｖ）添加することを特徴とするアルコール発酵方法。
【請求項２】
サンショウの果皮の粉砕物の添加量を、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）とした請求項１記載のアルコール発酵方法。
【請求項３】
サンショウの果皮に代えて、サンショウの種子を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）以上添加する請求項１記載のアルコール発酵方法。
【請求項４】
サンショウの種子の粉砕物の添加量を、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）とした請求項３記載のアルコール発酵方法。
【請求項５】
サンショウの果皮に代えて、サンショウの果実を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．１％（ｗ／ｖ）とした請求項１記載のアルコール発酵方法。
【請求項６】
サンショウの果実の粉砕物の添加量を、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．０６％（ｗ／ｖ）とした請求項５記載のアルコール発酵方法。
【請求項７】
サンショウを添加して発酵させることにより、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させて発酵速度を向上させる請求項１，２，３，４，５又は６記載のアルコール発酵方法。
【請求項８】
アルコール発酵微生物として、酵母，ザイモモナス属細菌、又はザイモバクター属細菌を使用する請求項１，２，３，４，５，６又は７記載のアルコール発酵方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項８に記載されたいずれかの方法で発酵させたことを特徴とするアルコール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発酵温度３３℃以上の高温領域における酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能を増強させた省資源・省エネルギーで効率的なアルコール発酵方法及び該発酵方法で発酵させたアルコールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能は、温度，ｐＨ，糖濃度，塩濃度など諸々の因子によって影響を受けるが、中でも温度はアルコール発酵微生物の発酵能に決定的な影響を与える重要な因子である。一般に、実用的規模で使用されているアルコール発酵微生物の最適発酵温度は３３℃未満、通常２８℃〜３２℃の範囲である。アルコール発酵は発酵の進行とともに発酵熱によって原材料の液温が上昇していくが、液温が当該アルコール発酵微生物の最適発酵温度を超えると、アルコール発酵微生物は弱化して失活し、やがて死滅することとなり、発酵成績は顕著に低下する。例えば、代表的なアルコール発酵微生物である酵母（サッカロミセス属のセルビシェ／Saccharomyces cerevisiae）の最適発酵温度は２８℃〜３２℃であり、４０℃を超えると生育は極めて困難となり、６０℃では１０分〜１５分で死滅する。
【０００３】
実用規模のアルコール発酵工程においては、冷却水で発酵中の原材料の発酵熱を除去して所定の最適発酵温度の範囲内に制御するようにしており、そのために水等の多大な冷却資源や冷却エネルギーを消費している。そのため、冷却資源や冷却エネルギーを削減する省資源・省エネルギーの観点から、耐熱性を有するアルコール発酵微生物を自然界からの単離はもとより、馴養・細胞融合法・遺伝子操作法などによる育種といった種々の手段で獲得する試みがなされている。例えば、酒類製造において、もろみ温度が高温であっても、果糖の資化性が高く、アルコール収得を低下させずに酒類を製造できる新規な酵母（特許文献１）や、高温条件下でも効率よくエタノール発酵生産が可能な新規エタノール生産細菌株として、３５℃以上の温度条件下におけるエタノール生産能力を有するザイモモナス属細菌（Zymomonas mobilis種に属する耐熱性エタノール生産細菌）も提供されている（特許文献２）。
【０００４】
一方、本発明者らは、ショウガの風味や生理活性成分を付与するとともに、ショウガによって発酵を促進させる研究を進めており、ショウガを発酵原料に添加すれば酵母の発酵が促進されることを明らかにし、ショウガを発酵原料の一部に添加して発酵させた酒類や食酢を提供している（特許文献３，特許文献４，非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６９６６７号公報
【特許文献２】特開２００９−６０８３６号公報
【特許文献３】特開２００７−１６６９１８号公報
【特許文献４】特開２００９−１３１２０４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】日本農芸化学会中四国支部第２２回講演会講演要旨集ｐ５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
３３℃以上の高温域でのアルコール発酵を可能とすることができれば、何より発酵中の原材料の温度制御に要する水などの冷却資源や冷却のための電力などの冷却エネルギーの消費量を軽減することができ、又温度制御のための装置も不要となる。更に、澱粉質を原料とする並行複式発酵の場合はグルコアミラーゼなどの酵素活性が増大し、高価な酵素の使用量を軽減することができる可能性がある。また、アルコールの生成と分離（蒸留）を同時に行う効率的な方法である減圧発酵法の採用が容易になる。減圧発酵法の採用は、通常の常圧発酵法に比べて生成したアルコールによるストレスを当該微生物が受け難いため、より活性な状態を長期間維持できる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に示す手段は発酵のごく一部の期間しか３７℃発酵が適応されておらず、大部分は通常の３０℃発酵に止まり、到底高温域での発酵を実用化しているとはいえない。また、特許文献２に示す手段では、現在使用されている酵母などの実用菌をそのまま使用することができず、しかも特許文献２に示すアルコール発酵微生物は、酵母が資化できる主要糖の一つであるマルトースを資化できず、耐酸性、耐塩性が酵母に比べて劣るといった欠点の指摘されているザイモモナス属細菌に限定されている。よって、これらの手段は、いずれも普遍性という観点から問題を残している。
【０００９】
一方、耐熱性を有するアルコール発酵微生物に代えて、既存のアルコール発酵微生物の耐熱性を高めるように作用をする成分の開発・実用化というアプローチも考えられるが、未だそのような成分は提供されていない。即ち、高温域でのアルコール発酵を可能とするために多くの研究開発が進行中であるが、既存のアルコール発酵微生物を使用して３３℃以上、望ましくは３６℃以上の高温域でのアルコール発酵方法は未だ実用化されていないのが現状である。
【００１０】
更に、実用的規模でのアルコール発酵においては、発酵速度の向上による効率的な発酵方法の開発が望まれている。そのため触媒である酵母などのアルコール発酵微生物の数を増やすことを特徴とする固定化微生物によるバイオリアクターの開発などがなされてきた。しかしながら、これらの方法は、発酵装置などの多大な変更が必要であるとか、品質が変わるとか、雑菌汚染による被害が甚大になる可能性が高いなどの理由から、その実用化は遅々として進んでいない。また、育種によるアプローチもなされているが、品質が変わる可能性があるなどの理由で殆んど実用化されていないのが実情である。
【００１１】
これに対して、本発明者らの提供した特許文献３，４によれば、ショウガを発酵原料に添加することによって、酵母の発酵を促進することができ、しかも発酵装置などの大幅な変更を必要としないという利点を有している。
【００１２】
そこで、本発明者らは農産物と発酵の関係に着目して研究を行い、特定の農産物によって発酵温度３３℃以上の高温領域における酵母などの既存のアルコール発酵微生物の発酵能を増強させた省資源・省エネルギーで効率的なアルコール発酵方法及び該発酵方法で発酵させたアルコールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を解決するために、アルコール発酵原料に、サンショウの粉砕物を添加して３３℃〜４０℃の温度領域で発酵させるアルコール発酵方法であって、サンショウとして、サンショウの果皮を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．４％（ｗ／ｖ）添加するアルコール発酵方法を基本として提供し、この手段によってアルコール発酵微生物の発酵能を増強させて発酵速度を向上させる。また、より好ましくはサンショウの果皮の粉砕物の添加量を、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）とする。
【００１４】
更に、サンショウの果皮に代えて、サンショウの種子を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）以上添加し、より好ましくはサンショウの種子の粉砕物の添加量を、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）とする。また、サンショウの果皮に代えて、サンショウの果実を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．１％（ｗ／ｖ）とし、より好ましくはサンショウの果実の粉砕物の添加量を、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．０６％（ｗ／ｖ）とする。
【００１５】
そして、アルコール発酵微生物として、酵母，ザイモモナス属細菌、又はザイモバクター属細菌を使用する。また、上記したアルコール発酵方法で発酵させたアルコールを提供する。
【発明の効果】
【００１６】
以上記載した本発明によれば、アルコール発酵原料に、サンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物を添加してアルコール発酵を行うことにより、３３℃〜４０℃の高温領域であっても酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能が増強されて活性を維持することができ、従来法に比べて発酵速度も向上するため、発酵所要時間が大幅に短縮されるとともに発酵成績が向上する。しかも、発酵中の原材料の温度制御に要する水などの冷却資源や冷却のための電力などの冷却エネルギーの消費量を軽減することができ、又温度制御のための装置も不要となるため、省資源・省エネルギーにも寄与し得る。更に、設備利用の効率向上や地球温暖化対策として重要な炭酸ガス削減効果も期待される。
【００１７】
そのため、本発明は省資源・省エネルギー化やコストダウンの必要性が叫ばれている燃料用アルコールの発酵に適用して特に有用である。
【００１８】
また、本発明で使用される微生物の発酵能力増強作用のあるサンショウは、食品素材などとしても用いられている農産物であり、本発明によって得られたアルコールは、燃料用としてはもちろん飲料用としても利用可能である。また現在、工業規模で使用されている酵母，ザイモモナス属細菌，ザイモバクター属細菌などのアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【図２】実施例２における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【図３】実施例３における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【図４】実施例４における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【図５】実施例５における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【図６】実施例６における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【図７】実施例７における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【図８】実施例８における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【図９】実施例９における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【図１０】実施例１０における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明にかかるアルコール発酵方法及びアルコールの実施形態を説明する。本発明の対象とするアルコール発酵方法は、燃料用，食用，工業用その他の用途を問わず、アルコール発酵微生物を用いてアルコールを醸造する方法を対象とし、特には燃料用及び食用のエタノールを醸造する方法を対象としている。
【００２１】
本発明はアルコール発酵原料に、サンショウ（山椒、学名：Zanthoxylum piperitum）の果皮，種子又は果実の粉砕物を添加して３３℃〜４０℃の温度領域で発酵させることに特徴を有する。サンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物はそのままの状態でアルコール発酵原料に添加すればよく、抽出や加熱処理などの特別な処理をする必要性はない。アルコール発酵原料としては、特に制約はなく、既存のアルコール発酵の原料となるものはそのまま全て使用することができる。
【００２２】
サンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物の添加量は、アルコール発酵原料、具体的には初発のモロミ容量に対して次の通りである。果皮の粉砕物の場合は乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．４％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）の範囲の添加量に設定する。また、種子の粉砕物の場合は乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）以上、より好ましくは０．０００４％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）の範囲の添加量に設定する。更に、果実の粉砕物の場合は乾物重量として、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．１％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．０６％（ｗ／ｖ）の範囲の添加量に設定する。
【００２３】
上記したサンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物をアルコール発酵開始前の状態のアルコール発酵原料に添加し、３３℃〜４０℃の温度領域の発酵温度でアルコール発酵を行う。発酵温度は、発酵上限温度を３３℃〜４０℃にコントロールすればよいが、発酵の全期間を３３℃〜４０℃の温度領域にコントロールするようにしてもよい。これにより、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させることができ、３３℃〜４０℃という高い温度領域であっても、アルコール発酵微生物の活性を保持してアルコール発酵を進行させることができるとともに、その発酵速度を向上させることができる。なお、アルコール発酵微生物としては、現在、工業規模で使用されている酵母，ザイモモナス属細菌，ザイモバクター属細菌などのアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【００２４】
このように本発明によれば、従来の２８℃〜３２℃のアルコール発酵温度に対して、酵母などの既存のアルコール発酵微生物を使用して３３℃〜４０℃の高温領域でのアルコール発酵を可能とすることができる。アルコール発酵は発熱反応であり、１℃でも発酵上限温度が高くなると、発酵最盛期における冷却水や冷却エネルギーが節約できる。特に、熱帯・亜熱帯地方では、気温が３２℃を超えるため、発酵開始とともに貴重な水やエネルギー資源が必要となるため、高温発酵は大きなメリットをもたらす。また、上限温度が高くなると減圧発酵した場合の蒸留効率が上がるとともに、モロミ中のアルコール濃度の低下によって、当該微生物の受けるアルコールによるストレスが軽減され、酵母の活性維持に役立つというメリットもある。
【００２５】
得られたアルコールはアルコール発酵原料に応じて、アルコール燃料やアルコール飲料として使用することができ、特にはアルコール燃料として適している。また、添加したサンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物の量によってはサンショウの有する独特の風味や生理活性成分が付与されたアルコール飲料を得ることができる。
【００２６】
以下に本発明にかかるアルコール発酵方法及びアルコールの実施例及び従来例を説明する。なお、本発明はこれら実施例の記載内容に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２７】
酵母エキス１％、ペプトン２％及びグルコース１３％からなる培地（以下、ＹＰＤ培地という）に、初発菌数２．９×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して３３℃でアルコール発酵させた（実施例１−１〜２）。
【００２８】
［従来例１］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例１−１〜２と同一条件でアルコール発酵させた（従来例１）。実施例１−１〜２と従来例１の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び７２時間後の生成アルコール濃度を表１に示すとともに、図１に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１及び図１から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加すると、酵母の発酵能が増強されることが判る。即ち、実施例１−１に示すように、果皮の粉砕物の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）の場合は、発酵開始２４時間の時点で、従来例１の２．７ｇを大幅に上回る８．７ｇの炭酸ガスが発生している。更に、果皮の粉砕物の添加量を０．０４％（ｗ／ｖ）と増やした実施例１−２の場合は、従来例１が７２時間後でも未だ発酵途中であるのに対して、発酵開始４８時間時点で、発酵はほぼ終了状態にあり、７２時間後の生成アルコール濃度も、従来例１の４．６％（ｖ／ｖ）に対して、７．５％（ｖ／ｖ）と高い値を示している。このことは、サンショウの果皮の粉砕物を乾物重量として０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）添加すれば、３３℃での酵母の発酵能が増強され、従来例１に較べて、より短時間で、より多くのアルコールを得ることができることを示している。
【実施例２】
【００３１】
グルコース８．７％のＹＰＤ培地に、初発菌数３．９×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌのザイモバクター属細菌と、それぞれ乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して３４℃で発酵させた（実施例２−１〜２）。
【００３２】
［従来例２］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例２−１〜２と同一の原料を同一条件でアルコール発酵させた（従来例２）。実施例２−１〜２と従来例２の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び７２時間後の生成アルコール濃度を表２に示すとともに、図２に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
実施例２−１〜２は、アルコール発酵微生物を実施例１−１〜２における酵母からザイモバクター属細菌に変更するとともに、発酵温度を３３℃から３４℃に変更したものである。表２及び図２から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加すると、ザイモバクター属細菌の発酵能が増強されることが判る。即ち、実施例２−１に示すように、果皮の粉砕物の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）の場合は、発酵開始２４時間の時点で、従来例２の１．１ｇを上回る２．１ｇの炭酸ガスが発生し、添加量を０．０４％（ｗ／ｖ）と増やした実施例２−２の場合は２．９ｇの炭酸ガスが発生している。また、７２時間後の生成アルコール濃度も、従来例２の１．９％（ｖ／ｖ）に対して、実施例２−１は２．８％（ｖ／ｖ）、実施例２−２は４．０％（ｖ／ｖ）とそれぞれ高い値を示している。このことは、サンショウの果皮の粉砕物を０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）添加すれば、３４℃でのザイモバクター属細菌の発酵能が増強され、従来例２に較べて、より短時間で、より多くのアルコールを得ることができることを示している。
【実施例３】
【００３５】
ＹＰＤ培地に、初発菌数２．６×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）、０．４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して３６℃でアルコール発酵させた（実施例３−１〜３）。
【００３６】
［比較例３］
サンショウの果皮の粉砕物の添加量を乾物重量として１．６％（ｗ／ｖ）とした以外は、実施例３−１〜３と同一の原料を同一条件でアルコール発酵させた（比較例３）。
【００３７】
［従来例３］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例３−１〜３と同一条件でアルコール発酵させた（従来例３）。実施例３−１〜３、比較例３と従来例３の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び７２時間後の生成アルコール濃度を表３に示すとともに、図３に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００３８】
【表３】
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【００３９】
実施例３−１〜３は、実施例１−１〜２における発酵温度３３℃を３６℃に変更するとともに、果皮の粉砕物の添加量の異なる例を追加したものである。表３及び図３から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加すると、添加量によって酵母の発酵能が異なる影響を受けることが判る。即ち、実施例３−１及び実施例３−２に示すように、果皮の粉砕物の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）の場合は、発酵開始２４時間の時点で従来例３の２．５ｇを上回る５．９ｇ、１１．３ｇの炭酸ガスが発生している。
【００４０】
一方、添加量が０．４％（ｗ／ｖ）の実施例３−３の場合は、発酵開始２４時間時点の炭酸ガス発生量は０．８ｇであり、果皮の粉砕物の添加によって、むしろ発酵は抑制されているが、その後炭酸ガス発生量は増強に転じ、４８時間時点では７．４ｇとなり、従来例３の６．０ｇを上回っている。また、７２時間時点の生成アルコール濃度は、実施例３−１〜３は、それぞれ６．３％（ｖ／ｖ）、７．５％（ｖ／ｖ）、５．９％（ｖ／ｖ）であって従来例３の４．３％（ｖ／ｖ）を上回っている。よって、いずれも果皮の粉砕物の添加によって、酵母の発酵能が増強されている。
【００４１】
しかしながら、果皮の粉砕物の添加量を１．６％（ｗ／ｖ）と更に多くした比較例３の場合は、発酵開始２４時間時点では炭酸ガスは発生しておらず、発酵開始７２時間時点における生成アルコール濃度も０％（ｖ／ｖ）であり、果皮の粉砕物の添加量が一定量を超えると、逆に酵母の発酵能は抑制されていることが判る。このことは、酵母の発酵能増強を期待してサンショウの果皮の粉砕物を添加する場合は、添加量を実施例３−１に示す０．０００４％（ｗ／ｖ）〜実施例３−３に示す０．４％（ｗ／ｖ）、より好ましくは実施例３−１に示す０．０００４％（ｗ／ｖ）〜実施例３−２に示す０．０４％（ｗ／ｖ）の範囲に設定する必要性があることを示している。
【実施例４】
【００４２】
酵母エキス１％、ＫＨ２ＰＯ４０．２％、及びグルコース１３％からなる培地（以下、ＲＭ培地という）に、初発菌数１．３×１０７ｃｅｌｌｓ／ｍｌのザイモモナス属細菌（Zymomonas mobilis）と、それぞれ乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）、０．４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して３６℃でアルコール発酵させた（実施例４−１〜３）。
【００４３】
［比較例４］
サンショウの果皮の粉砕物の添加量を乾物重量として１．６％（ｗ／ｖ）とした以外は、実施例４−１〜３と同一の原料を同一条件でアルコール発酵させた（比較例４）。
【００４４】
［従来例４］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例４−１〜３と同一条件でアルコール発酵させた（従来例４）。実施例４−１〜３、比較例４と従来例４の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び７２時間後の生成アルコール濃度を表４に示すとともに、図４に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００４５】
【表４】
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【００４６】
実施例４−１〜３は、アルコール発酵微生物を実施例１−１〜２における酵母からザイモモナス属細菌に変更するとともに培地をＹＰＤ培地からＲＭ培地に変更し、発酵温度３３℃を３６℃に変更するとともに果皮の粉砕物の添加量の異なる例を追加したものである。表４及び図４から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加すると、添加量によってザイモモナス属細菌の発酵能が異なる影響を受けることが判る。即ち、実施例４−１、実施例４−２に示すように、果皮の粉砕物の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）の場合は、発酵開始２４時間時点で、従来例４の１１．５ｇを上回る１２．８ｇ、１４．４ｇの炭酸ガスが発生しており、ザイモモナス属細菌の発酵能が増強されている。
【００４７】
一方、添加量が０．４％（ｗ／ｖ）の実施例４−３の場合は、発酵開始２４時間時点では、炭酸ガス発生量は２．８ｇであり、果皮の粉砕物の添加によって、むしろ発酵は抑制されているが、その後炭酸ガス発生量は増強に転じ、４８時間時点では１５．２ｇとなり、従来例４の１４．４ｇを上回っている。
【００４８】
しかしながら、添加量を１．６％（ｗ／ｖ）と更に多くした比較例４の場合は、４８時間時点でも炭酸ガス発生量は４．５ｇと低く、その後増強に転じたものの、７２時間後の生成アルコール濃度は７．６％（ｖ／ｖ）に留まっている。
【００４９】
このように、７２時間後の生成アルコール濃度は、添加量が１．６％（ｗ／ｖ）の場合、従来例４を僅かに凌いではいるが、これらのデータは、ザイモモナス属細菌の発酵能増強を期待してサンショウの果皮を添加する場合は、乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．４％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）の範囲に設定するとよいことを示している。
【実施例５】
【００５０】
ＹＰＤ培地に、初発菌数３．１×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して３８℃でアルコール発酵させた（実施例５−１〜２）。
【００５１】
［従来例５］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例５−１〜２と同一条件でアルコール発酵させた（従来例５）。実施例５−１〜２と従来例５の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び７２時間後の生成アルコール濃度を表５に示すとともに、図５に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００５２】
【表５】
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【００５３】
実施例５−１〜２は、実施例１−１〜２における発酵温度３３℃を３８℃に変更したものである。表５及び図５から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加すると、酵母の発酵能が増強されることが判る。即ち、実施例５−１、実施例５−２に示すように、果皮の粉砕物の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）の場合は、発酵開始２４時間の時点で従来例５の２．１ｇを上回る６．３ｇ、１０．９ｇの炭酸ガスが発生している。このことは、サンショウの果皮の粉砕物を０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）添加すれば、３８℃での酵母の発酵能が増強され、従来例５に較べて、より短時間で、より多くのアルコールを得ることができることを示している。
【実施例６】
【００５４】
ＲＭ培地に、初発菌数１．２×１０７ｃｅｌｌｓ／ｍｌのザイモモナス属細菌（Zymomonas mobilis）と、それぞれ乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）、０．４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して３８℃でアルコール発酵させた（実施例６−１〜３）。
【００５５】
［比較例６］
サンショウの果皮の粉砕物の添加量を乾物重量として１．６％（ｗ／ｖ）とした以外は、実施例６−１〜３と同一の原料を同一条件でアルコール発酵させた（比較例６）。
【００５６】
［従来例６］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例６−１〜３と同一条件でアルコール発酵させた（従来例６）。実施例６−１〜３、比較例６と従来例６の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び７２時間後の生成アルコール濃度を表６に示すとともに、図６に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００５７】
【表６】
2012125187.tif 000008
【００５８】
実施例６−１〜３は、アルコール発酵微生物を実施例１−１〜２における酵母からザイモモナス属細菌に変更するとともに培地をＹＰＤ培地からＲＭ培地に変更し、発酵温度３３℃を３８℃に変更するとともに果皮の粉砕物の添加量の異なる例を追加したものである。表６及び図６から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加すると、添加量によってザイモモナス属細菌の発酵能が異なる影響を受けることが判る。即ち、実施例６−１、実施例６−２に示すように、果皮の粉砕物の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）の場合は、発酵開始２４時間時点で従来例６の３．８ｇを上回る６．５ｇ、１１．４ｇの炭酸ガスが発生しており、ザイモモナス属細菌の発酵能は顕著に増強されている。
【００５９】
一方、添加量が０．４％（ｗ／ｖ）の実施例６−３場合は、発酵開始２４時間時点では、炭酸ガスは発生しておらず、果皮の粉砕物の添加によって、むしろ発酵は抑制されているが、その後炭酸ガス発生量は増加に転じ、４８時間時点では１３．１ｇとなり、従来例６の１１．２ｇを上回っている。
【００６０】
しかしながら、比較例６に示すように、果皮の粉砕物の添加量が１．６％（ｗ／ｖ）の場合は、発酵開始４８時間後でもほとんど発酵現象が認められず、発酵は顕著に抑制されている。７２時間後の生成アルコール濃度は、実施例６−１に示す添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）では６．０％（ｖ／ｖ）、実施例６−２に示す０．０４％（ｗ／ｖ）では６．４％（ｖ／ｖ）、実施例６−３に示す０．４％（ｗ／ｖ）では６．６％（ｖ／ｖ）と従来例６の５．９％（ｖ／ｖ）を大きく上回る値が得られている。このことは、３８℃でのザイモモナス属細菌の発酵能増強を期待してサンショウの果皮を添加する場合は、乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．４％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）の範囲に設定する必要性があることを示している。
【実施例７】
【００６１】
ＹＰＤ培地に、初発菌数３．１×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．００３％（ｗ／ｖ）、０．０３％（ｗ／ｖ）、０．３％（ｗ／ｖ）、０．８％（ｗ／ｖ）、１．６％（ｗ／ｖ）のサンショウの種子の粉砕物を添加して３８℃でアルコール発酵させた（実施例７−１〜６）。
【００６２】
［従来例７］
サンショウ種子の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例７−１〜６と同一条件でアルコール発酵させた（従来例７）。実施例７−１〜６と従来例７の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び７２時間後の生成アルコール濃度を表７に示すとともに、図７に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００６３】
【表７】
2012125187.tif 000009
【００６４】
実施例７−１〜６は、実施例１−１におけるサンショウの果皮の粉砕物に代えて、サンショウの種子の粉砕物を添加するとともに、発酵温度３３℃を３８℃に変更し、更に種子の粉砕物の添加量の異なる例を追加したものである。表７及び図７から明らかなように、サンショウの種子の粉砕物を添加した場合にも添加量が増すに従って酵母の発酵能は増強されることが判る。即ち、発酵開始２４時間時点の炭酸ガス発生量は、種子の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）の実施例７−１で４．５ｇ、０．００３％（ｗ／ｖ）の実施例７−２で７．８ｇ、０．０３％（ｗ／ｖ）の実施例７−３で１０．５ｇ、０．３％（ｗ／ｖ）の実施例７−４で１１．５ｇ、０．８％（ｗ／ｖ）の実施例７−５で１２．３ｇであり、１．６％（ｗ／ｖ）の実施例７−６では１２．６ｇであって、いずれも従来例７の２．４ｇを大きく上回り、しかもその増加傾向はサンショウの種子の添加量に比例している。同時に、添加量の最も多い実施例７−６に示す１．６％（ｗ／ｖ）と、実施例７−５に示す０．８％（ｗ／ｖ）の間には大差はないことも判る。
【００６５】
従って、これらのデータは、３８℃という高温下において、酵母の発酵能を増強し、発酵速度と発酵成績を向上させることを期待して、サンショウの種子の粉砕物を添加する際の添加量は、０．０００４％（ｗ／ｖ）以上、より好ましくは０．０００４％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）の範囲に設定すればよいことを示している。
【実施例８】
【００６６】
生コーングリッツ３０％と市販のリゾプス起源のグルコアミラーゼ剤０．１％の水懸濁培地に、初発菌数３．３×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として、０．３％（ｗ／ｖ）、１．６％（ｗ／ｖ）のサンショウの種子の粉砕物を添加して、加熱することなくそのまま発酵させるＮＣＳ培地で、３８℃でアルコール発酵させた（実施例８−１〜２）。
【００６７】
［従来例８］
サンショウの種子の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例８−１〜２と同一の原料を同一条件でアルコール発酵させた（従来例８）。実施例８−１〜２と従来例８の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量、及び７２時間後の生成アルコール濃度を表８に示すとともに、図８に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００６８】
【表８】
2012125187.tif 000010
【００６９】
実施例８−１〜２は、サンショウの種子の粉砕物を添加するとともに、実施例７−４及び実施例７−６におけるＹＰＤ培地を生コーングリッツを原料とするＮＣＳ培地に変更したものである。表８及び図８から明らかなように、３８℃の発酵温度であっても酵母が活性を失わず、しかもサンショウの種子の粉砕物を添加することによって、僅かではあるが酵母の発酵能が増強され、発酵速度が向上した。即ち、サンショウの種子の粉砕物を添加していない従来例８の場合は２４時間時点での炭酸ガス発生量が１１．５ｇであるのに対して、実施例８−１に示す添加量が０．３％（ｗ／ｖ）の場合、及び実施例８−２に示す１．６％（ｗ／ｖ）の場合は、それぞれ２４時間時点で炭酸ガスの発生量が１２．０ｇ、１２．２ｇと向上している。このように、サンショウの種子の粉砕物を添加することによって、３８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が短縮されることが判る。これは、サンショウの種子の粉砕物の添加によって酵母の発酵能が増強されたことと、高温化によって温度がグルコアミラーゼの作用最適温度に近づいたことの相乗効果の結果であると考えられる。
【実施例９】
【００７０】
ＹＰＤ培地に、初発菌数２．９×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、乾物重量として、０．０００１％（ｗ／ｖ）、０．０１％（ｗ／ｖ）、０．０６％（ｗ／ｖ）、０．１％（ｗ／ｖ）のサンショウの果実の粉砕物を添加して３８℃でアルコール発酵させた（実施例９−１〜４）。
【００７１】
［比較例９］
サンショウの果実の粉砕物の添加量を乾物重量として、０．３％（ｗ／ｖ）、０．６％（ｗ／ｖ）とした以外は、実施例９−１〜４と同一の原料を同一条件でアルコール発酵させた（比較例９−１〜２）。
【００７２】
［従来例９］
サンショウ果実の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例９−１〜４と同一条件でアルコール発酵させた（従来例９）。実施例９−１〜４、比較例９−１〜２と従来例９の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び７２時間後の生成アルコール濃度を表９に示すとともに、図９に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００７３】
【表９】
2012125187.tif 000011
【００７４】
実施例９−１〜４は、実施例１−１におけるサンショウの果皮の粉砕物に代えて、サンショウの果実の粉砕物を添加するとともに、発酵温度３３℃を３８℃に変更し、更に果実の粉砕物の添加量を異にしたものである。表９及び図９から明らかなように、サンショウの果実の粉砕物を添加した場合は、添加量によって酵母の発酵能が異なる影響を受けることが判る。即ち、実施例９−１〜４に示すように、果実の粉砕物の添加量が０．０００１％（ｗ／ｖ）、０．０１％（ｗ／ｖ）、０．０６％（ｗ／ｖ）又は０．１％（ｗ／ｖ）の場合は、０．１％（ｗ／ｖ）と０．０６％（ｗ／ｖ）の発生量が逆転してはいるものの、発酵開始２４時間時点で、従来例９の１．６ｇを大きく上回る４．５ｇ、７．１ｇ、８．０ｇ、７．６ｇの炭酸ガスが発生しており、酵母の発酵能が増強されている。
【００７５】
しかしながら、果実の粉砕物の添加量を０．３％（ｗ／ｖ）、０．６％（ｗ／ｖ）と更に多くした比較例９−１〜２の場合は、発酵開始２４時間時点では炭酸ガスは発生しておらず、発酵開始７２時間時点における生成アルコール濃度も１．０％（ｖ／ｖ）であり、果実の粉砕物の添加量が一定量を超えると、逆に酵母の発酵能は抑制されていることが判る。よって、酵母の発酵能増強を期待してサンショウの果実の粉砕物を添加する場合は、添加量を実施例９−１に示す０．０００１％（ｗ／ｖ）〜実施例９−４に示す０．１％（ｗ／ｖ）、より好ましくは実施例９−１に示す０．０００１％（ｗ／ｖ）〜実施例９−３に示す０．０６％（ｗ／ｖ）の範囲に設定する必要性があることを示している。
【実施例１０】
【００７６】
ＹＰＤ培地に、初発菌数２．９×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して４０℃でアルコール発酵させた（実施例１０）。
【００７７】
［従来例１０］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例１０と同一条件でアルコール発酵させた（従来例１０）。実施例１０と従来例１０の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び７２時間後の生成アルコール濃度を表１０に示すとともに、図１０に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００７８】
【表１０】
2012125187.tif 000012
【００７９】
実施例１０は、実施例１−１における発酵温度３３℃を４０℃に変更したものである。表１０及び図１０から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加すると、４０℃という高温下においても酵母の発酵能が増強されていることが判る。即ち、実施例１０に示すように、サンショウの果皮の粉砕物を０．０００４％（ｗ／ｖ）添加した場合、発酵開始２４時間で２．７ｇ、４８時間で４．３ｇの炭酸ガスが発生し、同時点における従来例１０の炭酸ガス発生量２．０ｇ、３．９ｇをそれぞれ上回っている。更に、７２時間後の生成アルコール濃度も、従来例１０の２．５％（ｖ／ｖ）に対して、実施例１０は２．７％（ｖ／ｖ）が得られている。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
上記に詳細に説明したように、本発明にかかるアルコール発酵方法によれば、サンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物を添加するだけで、発酵装置などの変更や特別に育種した微生物などを使用しなくとも、３３℃〜４０℃の高温領域であっても酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能が増強されて活性を維持することができ、従来法に比べて発酵速度も向上するため、発酵所要時間が大幅に短縮されるとともに発酵成績が向上する。しかも、発酵温度の上限設定温度が高いため、もろみ温度を所定の温度に制御するのに要する冷却水や冷却エネルギーが少なくて済み、特に省資源・省エネルギー化やコストダウンの必要性が叫ばれている燃料用アルコール製造に多大なメリットをもたらすことができる。
【００８１】
また、本発明で使用される微生物の発酵能力増強作用のある物質として使用されるサンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物は、いずれも食品素材などとしても用いられている農産物である。従って、本発明によって得られたアルコールは、燃料用としてはもちろん飲料用としても利用可能である。また現在、工業規模で使用されている酵母，ザイモモナス属細菌，ザイモバクター属細菌などのアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2012125187.tif 000020
【図９】
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【図１０】
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