(57)【要約】【課題】酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能を増強させることによって、発酵速度を向上させる省資源・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、アミグダリンを添加して発酵させるアルコール発酵方法であって、アルコール発酵を酵母を用いて行うとともに、アミグダリンをアルコール発酵原料の初発モロミ容量当り４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）〜４×１０−２ｍｇ％（ｗ／ｖ）の範囲で、又アルコール発酵をザイモモナス属細菌を用いて行うとともに、アミグダリンをアルコール発酵原料の初発モロミ容量当り４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）〜４００ｍｇ％（ｗ／ｖ）の範囲で添加するアルコール発酵方法を基本として提供する。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、アミグダリンを添加して発酵させるアルコール発酵方法であって、
アルコール発酵を酵母を用いて行うとともに、アミグダリンをアルコール発酵原料の初発モロミ容量当り４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）〜４×１０−２ｍｇ％（ｗ／ｖ）の範囲で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】
アルコール発酵原料に、アミグダリンを添加して発酵させるアルコール発酵方法であって、
アルコール発酵をザイモモナス属細菌を用いて行うとともに、アミグダリンをアルコール発酵原料の初発モロミ容量当り４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）〜４００ｍｇ％（ｗ／ｖ）の範囲で添加することを特徴とするアルコール発酵方法。
【請求項３】
酵母又はザイモモナス属細菌を用いて行うアルコール発酵方法において、アルコール発酵原料にアミグダリンを添加することにより、酵母又はザイモモナス属細菌の発酵能を増強させてアルコール発酵を行うことを特徴とするアルコール発酵方法。
【請求項４】
アルコール発酵原料にアミグダリンを添加することにより、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させてアルコール発酵を行うことを特徴とするアルコール発酵方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４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、酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能を増強させることによって、発酵速度を向上させる省資源・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】
アルコール発酵工業において、発酵速度の向上は設備装置の利用効率や労働生産性の向上によるコストダウンをもたらし、更には雑菌汚染の危険性の高い実用規模の発酵工程における発酵の安定化をもたらす等の種々の利点がある。そのため、発酵速度の向上を実現すべく諸々の研究開発の取組がなされている。例えば、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研究開発などがなされてきた。
【０００３】
一方、本発明者らはショウガ根茎，ミョウガ茎葉，ニンニク鱗茎，グロリオサ球根，ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子等の農作物の搾汁液や粉砕物などを発酵培地に添加した場合の酵母などのアルコール発酵微生物に対する作用に関する研究を進めている。そして、これらの農作物をアルコール発酵原料に添加することによって酵母などのアルコール発酵微生物の発酵が促進されることを明らかにし、それらを発酵原料の一部に添加することを特徴とする酒類、食酢及びアルコール製造方法を提供している（特許文献１〜４，非特許文献１）。
【０００４】
また、近時は、健康に寄与する可能性を有する植物由来の天然の化学物質であるフィトケミカル（phytochemical）が注目されている。例えば、フィトケミカルの一つであるアミグダリンは多様な生理作用を有するとされ、アミグダリンを配合することを特徴とする機能性の香粧料、皮膚疾患の改善効果などを発揮する繊維構造物、アミグダリンを含むビワ種子及びビワ葉を用いた食中毒菌や食品腐敗菌に対する抗菌剤などが提供されている（特許文献５〜特許文献７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６６９１８号公報
【特許文献２】特開２００９−１３１２０４号公報
【特許文献３】特開２０１１−１２５２２８号公報
【特許文献４】特開２０１１−１２５２２９号公報
【特許文献５】特開２００５−１８７４７４号公報
【特許文献６】特開２００６−１５２４６４号公報
【特許文献７】特開２００７−３０８４３３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】
発酵速度を向上させることができれば、直接的に発酵所要時間を短縮することができるため、設備利用効率や労働生産性が向上し、コストダウンを図ることができるとともに、雑菌汚染の危険性を低下させることができる。しかしながら、従来開発が進められている固定化微生物によるバイオリアクターは、発酵装置などの多大な変更が必要であること、培地である原料中に固形分を含むとリアクターが閉塞する可能性が高いこと、雑菌汚染による被害が甚大になる可能性が高いこと、更に、酒類製造に供する場合には、酒質が変動する等の欠点があるため殆んど実用化されていないのが実情である。
【０００８】
これに対して、本発明者らの提供した特許文献１〜４によれば、ショウガ等の農作物を発酵原料に添加することによって、酵母による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。
【０００９】
そこで、本発明者らは農作物による発酵能の促進に関する研究を発展させ、発酵促進現象に関与すると考えられる農作物の種々の球根や種子に含まれる諸々の化学成分、いわゆるフィトケミカルに注目し、発酵能の促進に関する研究を鋭意進めることとした。本発明は、特定のフィトケミカルを利用して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ることによって、設備装置などの特段の変更を必要としない簡便な方法で発酵速度を向上させる省資源・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】
【００１０】
本発明者らは、種々のフィトケミカルについて、酵母などのアルコール発酵微生物に対する作用特性について研究を行い、中でもフィトケミカルの内、これまでに微生物の発酵を促進するとの知見が何ら報告されていないアミグダリンに注目した。その結果、ビワ種子などのバラ科植物の種子などに含まれるアミグダリンに酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能を促進する作用特性がある知見を得た。
【００１１】
この知見に基づき、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、アミグダリンを添加して発酵させるアルコール発酵方法であって、アルコール発酵を酵母を用いて行うとともに、アミグダリンをアルコール発酵原料の初発モロミ容量当り４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）〜４×１０−２ｍｇ％（ｗ／ｖ）の範囲で添加するアルコール発酵方法を基本として提供する。
【００１２】
更に、アルコール発酵原料に、アミグダリンを添加して発酵させるアルコール発酵方法であって、アルコール発酵をザイモモナス属細菌を用いて行うとともに、アミグダリンをアルコール発酵原料の初発モロミ容量当り４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）〜４００ｍｇ％（ｗ／ｖ）の範囲で添加するアルコール発酵方法を提供する。
【００１３】
また、酵母又はザイモモナス属細菌を用いて行うアルコール発酵方法において、アルコール発酵原料にアミグダリンを添加することにより、酵母又はザイモモナス属細菌の発酵能を増強させてアルコール発酵を行う方法、及びアルコール発酵原料にアミグダリンを添加することにより、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させてアルコール発酵を行う方法を提供する。そして、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】
【００１４】
以上記載した本発明によれば、アルコール発酵原料に、所定量のアミグダリンを添加してアルコール発酵を行うことにより、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が高まり、発酵速度を向上させることができる。そのため、発酵期間を短縮させることができ、設備利用効率や労働生産性が向上し、コストダウンを図ることができるとともに、量産規模でのアルコール発酵工程において最も重要な命題の一つである発酵の安定化を実現できる。そして、量産規模のアルコール発酵工程において使用されている酵母及びザイモモナス属細菌のアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【００１５】
また、固定化微生物によるバイオリアクターの場合と異なり、特別な設備投資の必要性がないというメリットがあるとともに、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の削減にも寄与し得る。よって、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。
【００１６】
本発明で使用される微生物の発酵能力増強作用のあるアミグダリンは、それ自身には毒性はないものの、その分解産物の一つには毒性のあることが知られている。しかしながら、本発明では添加量が極めて微量であるため、実質的には無毒であると考えて差し支えない。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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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として酵母又はザイモモナス属細菌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。
【００１９】
本発明はアルコール発酵原料に、アミグダリン (amygdalin／C20H27NO11）を添加して、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させてアルコール発酵を行うことに特徴を有する。アミグダリンは、主にビワ、ウメ、アンズ、モモなどのバラ科植物の未成熟な果実や種子、葉などに含まれる青酸配糖体の一種である。アミグダリンは市販の試薬のものでよく、例えば東京化成工業株式会社製のものが挙げられる。
【００２０】
アミグダリンは、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、特別な処理をする必要性はない。アルコール発酵微生物としては、酵母又はザイモモナス属細菌を使用する。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。
【００２１】
アミグダリンの添加量は、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。アルコール発酵微生物として酵母を用いる場合は、４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）〜４×１０−２ｍｇ％（ｗ／ｖ）の範囲で添加し、アルコール発酵微生物としてザイモモナス属細菌を用いる場合は、４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）〜４００ｍｇ％（ｗ／ｖ）の範囲とする。この範囲でアミグダリンを添加すればアルコール発酵を促進し、発酵速度を向上させることができる。
【００２２】
なお、アミグダリンそれ自身には毒性はないが、エムルシン (emulsin) という酵素によって加水分解されるとグルコース、マンデロニトリルが生成され、さらにマンデロニトリルが分解されるとベンズアルデヒドと猛毒であるシアン化水素（青酸）を発生することが知られている。しかしながら、本発明では添加するアミグダリンは、その添加量が極微量であるため、発酵によって製造されるアルコールそのものに毒性を付与することはなく、実質的には無毒であると考えて差し支えない。
【００２３】
上記したアミグダリン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、アルコール発酵微生物の最適発酵温度である２８℃〜３２℃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２８℃〜３２℃にコントロールすればよいが、発酵の全期間を２８℃〜３２℃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、アルコール発酵微生物の最適発酵温度である２８℃〜３２℃の温度領域において、アルコール発酵微生物の活性が向上し、発酵速度を向上させることができる。
【００２４】
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。
【００２５】
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】
【００２６】
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（ＹＰＤ培地）に、初発菌数３．５×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）、４×１０−６ｍｇ％（ｗ／ｖ）、４×１０−３ｍｇ％（ｗ／ｖ）、４×１０−２ｍｇ％（ｗ／ｖ）のアミグダリン（東京化成工業株式会社製）を添加して、２８℃でアルコール発酵させた（実施例１−１〜４）。
【００２７】
［比較例１］
アミグダリンの添加量を０．４ｍｇ％（ｗ／ｖ）とした以外は、実施例１−１〜４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１）。
【００２８】
［従来例１］
アミグダリンを添加しなかった以外は、実施例１−１〜４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１）。実施例１−１〜４、比較例１と従来例１の発酵開始後２４時間時点と４８時間時点の炭酸ガス発生量及び９６時間時点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、アミグダリンを添加すると、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、発酵開始後４８時間時点の炭酸ガス発生量を見てみると、アミグダリンを４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）添加した実施例１−１の場合は６．５ｇ、４×１０−６ｍｇ％（ｗ／ｖ）添加した実施例１−２は７．０ｇ、４×１０−３ｍｇ％（ｗ／ｖ）添加した実施例１−３は７．３ｇ、４×１０−2ｍｇ％（ｗ／ｖ）添加した実施例１−４は６．０ｇであり、いずれもアミグダリンを添加していない従来例１の５．３ｇを上回る炭酸ガスを発生している。また、発酵開始後９６時間時点の生成アルコール濃度も、実施例１−１〜４はいずれも従来例１の５．２％（ｖ／ｖ）を上回る６．０％（ｖ／ｖ）以上の生成アルコール濃度となっている。よって、いずれもアミグダリンの添加によって、酵母の発酵能が増強されている。
【００３１】
しかしながら、アミグダリンの添加量を０．４ｍｇ％（ｗ／ｖ）と更に多くした比較例１の場合は、発酵開始後２４時間時点及び４８時間時点の炭酸ガス発生量は、それぞれ２．０ｇ、５．４ｇであって、同時間の従来例１の炭酸ガス発生量２．０ｇ、５．３ｇと同等であり、９６時間時点の生成アルコール濃度も比較例１及び従来例１ともに５．２％（ｖ／ｖ）である。よって、酵母の発酵能増強を期待してアミグダリンを添加する場合は、添加量を実施例１−１に示す４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）〜実施例１−４に示す４×１０−2ｍｇ％（ｗ／ｖ）の範囲に設定する必要性がある。
【実施例２】
【００３２】
酵母エキス１％、ＫＨ２ＰＯ４０．２％、及びグルコース１３％からなる培地（ＲＭ培地）に、初発菌数６．０×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌのザイモモナス属細菌（Zymomonas mobilis）と、それぞれ４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）、４×１０−４ｍｇ％（ｗ／ｖ）、４×１０−２ｍｇ％（ｗ／ｖ）、４００ｍｇ％（ｗ／ｖ）のアミグダリン（東京化成工業株式会社製）を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例２−１〜４）。
【００３３】
［比較例２］
アミグダリンの添加量を１．２％（ｗ／ｖ）とした以外は、実施例２−１〜４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２）。
【００３４】
［従来例２］
アミグダリンを添加しなかった以外は、実施例２−１〜４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２−１〜４、比較例２と従来例２の発酵開始後２４時間時点と３２時間時点の炭酸ガス発生量及び７２時間時点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。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
表２及び図２から明らかなように、アミグダリンを添加すると、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、発酵開始後２４時間時点の炭酸ガス発生量を見てみると、アミグダリンを４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）添加した実施例２−１の場合は６．９ｇ、４×１０−４ｍｇ％（ｗ／ｖ）添加した実施例２−２は７．７ｇ、４×１０−２ｍｇ％（ｗ／ｖ）添加した実施例２−３は５．９ｇ、４００ｍｇ％（ｗ／ｖ）添加した実施例２−４は４．４ｇであり、いずれもアミグダリンを添加していない従来例２の２．５ｇを上回る炭酸ガスを発生している。３２時間時点の炭酸ガス発生量では、実施例２−１は１４．１ｇ、実施例２−２は１５．１ｇ、実施例２−３は１３．２ｇ、実施例２−４は９．５ｇと、いずれも従来例２の７．４ｇを上回っている。よって、いずれもアミグダリンの添加によって、ザイモモナス属細菌の発酵能が増強されている。
【００３７】
しかしながら、アミグダリンの添加量を１．２％（ｗ／ｖ）と更に多くした比較例２の場合は、発酵開始後２４時間時点での炭酸ガス発生量が１．８ｇとなり、同時間の従来例２の炭酸ガス発生量２．５ｇをやや下回り、３２時間時点においても６．１ｇと従来例２の７．４ｇを下回った。ただ、７２時間時点の生成アルコール濃度は従来例２と同等の７．６％（ｖ／ｖ）であった。よって、ザイモモナス属細菌の発酵能増強を期待してアミグダリンを添加する場合は、添加量を実施例２−１に示す４×１０−８ｍｇ％（ｗ／ｖ）〜実施例２−４に示す４００ｍｇ％（ｗ／ｖ）の範囲に設定する必要性がある。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
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、アルコール発酵原料に、所定量のアミグダリンを添加してアルコール発酵を行うことにより、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が高まり、発酵速度を向上させることができる。そのため、発酵期間を短縮させることができ、設備利用効率や労働生産性が向上し、コストダウンを図ることができるとともに、量産規模でのアルコール発酵工程において最も重要な命題の一つである発酵の安定化を実現できる。そして、量産規模のアルコール発酵工程において使用されている酵母及びザイモモナス属細菌のアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【００３９】
また、固定化微生物によるバイオリアクターの場合と異なり、特別な設備投資の必要性がないというメリットがあるとともに、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の削減にも寄与し得る。よって、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。
【００４０】
本発明で使用される微生物の発酵能力増強作用のあるアミグダリンは、それ自身には毒性はないものの、その分解産物の一つには毒性のあることが知られている。しかしながら、本発明では添加量が極めて微量であるため、実質的には無毒であると考えて差し支えない。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。
【図１】
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【図２】
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